基于CH375的智能数据采集卡设计分析
引言
数据采集是现代电子系统中不可缺少的重要组成部分,在测量、制造、自动控制等场合都需要高质量的信号采集环节,由于ADC技术和微控制器技术的相对成熟,基于PCI,ISA等接口的数据采集卡被广泛地应用在众多科研和工控领域。在测试技术日益变革的今天,测试任务更加复杂多变,需要采集和处理的信息量更加冗长,同时要求测试环节与计算机的接口更加无缝化和标准化,基于虚拟仪器技术(Virtual Instruments)和高速USB 2.0接口的数据采集有着更为广泛的应用前景和市场,是当前测试技术研究的热点之一。
以运算速度更快,位数更宽,资源更为丰富的ARM处理器作为控制核心,配合USB 2.0数据传输和灵活的上位机软件,新一代的数据采集卡已经不再局限于单一的板卡形式,可以通过连接线独立于计算机之外,根据测试任务的需求,满足高精度、高速率、多功能的测试指标。同时由于采用了高性能的ARM处理器,控制程序容量加大,方便实现数据采集的独立化、智能化、多样化,摆脱数据采集系统对上位机运算能力的依赖,从而开发出全新的智能数据采集卡。
1 系统原理及框图
整个系统的组成框图如图1所示。被测电压信号经过前置调理送到AD7685进行采样,由Atmega48的SPI驱动AD7685,采集到的双字节(16 b)数据由Atmega48并口,分两次传送给ARM ADuC7026核心。当数据采集卡工作于联机状态时,由PC上位机软件设置采样频率和通道工作模式,经过处理通过USB控制芯片CH375送数据到PC端;当数据采集卡工作于离线模式时,无需PC上位机干预,数据采集卡按照预先设定的采样频率和工作模式进行采样。并将采样数据通过USB控制芯片CH375送数据到U盘端。系统采用±9 V,+5 V,+3.3 V以及模拟地数字地,并由DC／DC模块产生,经过良好的LC滤波为各个电路单元提供电力。人机接口(HMI)采用简洁的双按键和LED指示,对整个数据采集卡工作模式的选择和运行状态进行控制。
2数据采集卡的硬件实现
2.1 ADC接口和信号调理电路
