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基于ADS1255的地震信息采集模块设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-12-22 13:44:08



 引言
   
基于震前电磁波异常的客观事实,地震预报中,利用电磁辐射异常所具有的短临反映能力,能够正确采集临震电磁信息,从而在地震预报起着重要作用。本文提出一种基于ADS1255的地震信息数据采集模块的解决方案。

2 系统硬件设计
    该地震信息采集模块的主采集控制器选用高性能数字信号处理器(DSP)TMS320F2812。该器件特别适用于大批量数据处理的测控场合。在地震信息采集模块中,TMS320F2812主要负责控制ADS1255以及滤波处理相应的数据。图1为地震信息采集模块设计框图。

    由于该信息采集模块采用SPI总线与A/D转换器通信,因此,当需扩展为4通道时,只需用TMS320F2812的4个I/O端口作为ADS1255的片选端即可,而SPI的时钟线和数据线均可共享。为了提高数据的可靠性与精度,需对A/D转换器传输的24位数据进一步滤波。考虑到滤波时DSP需处理大量数据,因此通过TMS320F2812自带的外部存储接口扩展512 KB的RAM,作为该系统程序运行的数据空间。此外,TMS320F2812的串口A与串口型的GPS模块相连,用于整个信息采集模块的授时时钟。为使A/D转换器采样准确可靠,DSP与A/D转换器采用独立的电源系统,SPI信号线均需通过隔离电路进行隔离。
2.1 ADS1255电路设计
    ADS1255是一款高性能的A/D转换器,其内部集成多路选择开关(MUX)、可编程增益控制器(PGA)、四阶△-∑调制器、可编程数字滤波器等,具有极低的噪声,可满足高精度的测量要求。ADS1255能够接收输入幅度为0~5 V的信号,若超出该范围,器件将损坏,因此,若需采集的信号不在该范围内,首先需将其线性变化为0~5 V之内,才能输入到ADS1255。
    图2为ADS1255的应用电路。输入信号首先经过由R3、R4、R5组成的电阻网络,可将-10~+10 V的信号转换为0~5 V。ADS1255可配置成一个差分输入或两个单端输入,因此,该设计采用差分输入方式测量单端输入。其实现方法比较简单,需采集的信号输入到ADS1255差分输入的正端AIN0,参考电压2.5 V输入到差分输入负端AIN1,同时需设置ADS1255内部的PGA=2。这样可提高ADS1255的输入动态范围。
2.2 参考电压电路设计
   
该信息采集模块采用独立外部参考电压器件REF5025提供2.5 V的参考电压,该器件具有低噪声,低漂移,高精度等特性,特别适用于16位以上的A/D转换系统。图3为基于REF5025的参考电压缓冲电路。

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