【正文】 12V input range. Pin Function Descriptions REFCAPA, REFCAPB,REFCAPC： Decoupling capacitors are connected to these pins to decouple the reference buffer for each ADC pair. Each REFCAP pin should be decoupled to AGND using 10 μ F and 100 nF capacitors. V1 – V6： Analog Input16. These are six singleended Analog inputs. The Analog input range on these channels is ddetermined by the RANGE pin. AGND： Analog Ground. Ground reference point for all analog circuitry on the AD7658/AD7657/AD7656. All analog i。12V analog input range. VDD andVSS supplies of 177。10V range and 177。 10V, 177。低電平時(shí)數(shù)據(jù)以字方式輸出和讀入。 /STBY： 待機(jī)模式選擇引腳，低電平時(shí)進(jìn)入待機(jī)模式。 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 37 DB[14]/REFBUFEN/DIS： 并行數(shù)據(jù) 14 位 /參考緩沖使能（低電平時(shí)） /非使能 (高電平時(shí) )。 DB[11]/DGND： 并行數(shù)據(jù) 11 位 /數(shù)字地。 DB[9]/DOUT B： 并行數(shù)據(jù) 9 位 /串行數(shù)據(jù)輸出 B。 DB[7]/HBEN/DCEN： 并行數(shù)據(jù) 7 位 /高位使能 /菊花鏈?zhǔn)绞鼓堋? DB[5]/DCIN A： 并行數(shù)據(jù) 5 位 /A 路是菊花鏈?zhǔn)健? DB[3]/DCIN C： 并行數(shù)據(jù) 3 位 /C 路是菊花鏈?zhǔn)健? DB[1]/SEL B： 并行數(shù)據(jù) 1 位 /串行選擇 B 路輸出。 SER/PAR： 串行 /并行 選擇輸入，邏輯低電平時(shí)選擇并行輸出。 /RD： 讀信號(hào)，邏輯低電平時(shí)使能。 CONVSTA, B, C： 轉(zhuǎn)換使能邏輯輸入，每對(duì) ADC 有其對(duì)應(yīng)的 CONVST，用來(lái)啟動(dòng)每對(duì)或 2 個(gè)、 4 個(gè)、 6 個(gè) ADC 同步采樣。 DVCC 和 AVCC 應(yīng)理想地處于同電位水平，而且電位偏差不超過(guò) 。AGND 和 DGND 應(yīng)該理想地處于同電位，而且電位偏差不能超過(guò) 。 AGND： 模擬接地端，所有模擬輸入信號(hào)和外部參考信號(hào)電壓都應(yīng)是對(duì)應(yīng)于該地的電壓。 引腳說(shuō)明： REFCAPA, REFCAPB,REFCAPC： 參考電壓引腳，這幾個(gè)引腳應(yīng)該通過(guò)10μ F 和 100nF 去耦電容接地，來(lái)減小 ADC 通道參考緩沖器的衰減。若外接基準(zhǔn)電壓為 3V，則模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最大允許輸入電壓范圍為 177。 5V 的雙極性模擬信號(hào)輸入范圍。 AD7656 可提供 177。 。三位 CONVST 允許三對(duì) ADC 同時(shí)獨(dú)立采樣。片內(nèi)包含低噪聲、高帶寬采樣保持器，可處理輸入頻率高達(dá) 8MHz。 5V 輸入電壓范圍可用引腳 /軟件選擇 高吞吐率：可達(dá)到 250kSPS 電源 至 可選 低功耗： 5V 電源下， 250kSPS 160mW 寬輸入帶寬： 50kHz 輸入時(shí)， SNR 為 85dB 片內(nèi)提供 基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)緩沖器 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 35 支持并行和串行接口 高速串行接口 兼容 SPI、 QSPI、 μ Wire、 DSP 待機(jī)模式下最大電流 5μ A 采用 iCOMS 加工工藝 64 腳 LQFP 封裝 應(yīng)用： 電力 線檢測(cè)系統(tǒng) 儀表和控制系統(tǒng) 多軸定位系統(tǒng) 簡(jiǎn)單描述： AD7656 片內(nèi)集成了 6 通道、 16 位、高速、低功耗、逐次逼近型 ADC。 英文翻譯 性能： 片內(nèi)集成 6 通道模數(shù)轉(zhuǎn)換 真正的雙極性模擬輸入 177。 此 刻 ，請(qǐng)?jiān)试S我向多年來(lái)教誨和支持我的父母 及兄長(zhǎng)表達(dá)我的感謝 ，我的成長(zhǎng)過(guò)程凝聚著 你們對(duì)我的 無(wú)私的愛(ài) 和殷切 的 期望 。感謝 650505 班的 所有 同學(xué)在 過(guò)去四年的 學(xué)習(xí) 生活中對(duì)我的幫助與支持 ，感謝你們給我創(chuàng)造了一個(gè)輕松、 愉悅 的 學(xué)習(xí) 環(huán)境。你們 在教學(xué) 和 科研中 忘我 的 工作 精神 感染 了我 ，循循善誘的悉心教 導(dǎo) ， 陪伴我走過(guò)了四年的大學(xué)生活 ，同時(shí) 你 們 也 將吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 34 是我 今后工作中 學(xué)習(xí)的 榜樣 。 在此，謹(jǐn)向段老師致以 崇高 的謝 意 。 段 老師 學(xué)術(shù) 不僅學(xué)識(shí)淵博，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)， 而且有著 執(zhí)著 的敬業(yè)精神和誨人不倦的育人態(tài)度 ，這些 值得我們尊敬 ， 更加值得我們學(xué)習(xí)。論文從 開(kāi) 題、 內(nèi)容 研究 到最 后的審閱定稿都凝聚了段老師大量 的心血。 設(shè)計(jì)給出了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理的具體方法，測(cè)量數(shù)據(jù)可以發(fā)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和分析。單片機(jī) 采用 廣東 宏晶公司生產(chǎn)的STC89C54RD+單片機(jī)， 用 KEIL C51 編程軟件應(yīng)用 C 語(yǔ)言編程。16 位 模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用 SAR 型 A/D 轉(zhuǎn)換器 AD7656， 采用 +5V 和 177。 總結(jié) 設(shè)計(jì)的檢測(cè)裝置能夠檢測(cè)到地磁場(chǎng)三個(gè)分量的磁場(chǎng)信號(hào)，信號(hào)經(jīng)前置電路濾波放大后得到測(cè)量需要的二次諧波， AD7656 對(duì)該二次諧波進(jìn)行四倍頻采樣，每次采樣的 16 位數(shù)據(jù)在中斷工作方式下 16 位并行傳輸?shù)絾纹瑱C(jī) ，當(dāng)單片機(jī)接收到兩個(gè)周期的數(shù)據(jù)后，關(guān)中斷，單片機(jī)工作在查詢方式將讀到的數(shù)據(jù)經(jīng)串口電路發(fā)送到計(jì)算機(jī)。 接下來(lái)進(jìn)行三次測(cè)量：第一次，用 X 通道測(cè)量傳感器 A 輸出， Y 通道 測(cè)量傳感器 B 輸出， Z 通道測(cè)量傳感器 C 輸出，記錄測(cè)量數(shù)據(jù) }{ax 、}{by 、 }{cz ；第二次，用 X 通道測(cè)量傳感器 B 輸出， Y 通道測(cè)量傳感器C 輸出， Z 通道測(cè)量傳感器 A 輸出，記錄測(cè)量數(shù)據(jù) }{bx 、 }{cy 、 }{az ；第三次，用 X 通道測(cè)量傳感器 C 輸出， Y 通道測(cè)量傳感器 A 輸出， Z 通道測(cè)量傳感器 B 輸出，記錄測(cè)量數(shù)據(jù) }{cx 、 }{ay 、 }{bz 。 實(shí)際上，我們可以 用編程的方法 引入校正系數(shù) 直接 對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行 校正。 圖 增益可微調(diào)的后級(jí)放大 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 29 利用調(diào)節(jié)放大器增益的方法進(jìn)行校正，這種方案的特點(diǎn)是：調(diào)試 方便，但需要對(duì)原來(lái)設(shè)計(jì)的硬件電路做修改。具體的調(diào)節(jié)方法，將圖 所示的選頻放大電路的后級(jí)放大電路改成圖 所示增益可調(diào)的放大器。 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 28 6 對(duì)三分量測(cè)量 的通道差異 進(jìn)行校正的方案設(shè)計(jì) 三分量磁通門(mén)地磁場(chǎng)檢測(cè)裝置在設(shè)計(jì)制作中的難點(diǎn)是 進(jìn)行 三分量測(cè)量時(shí)，對(duì)各分量進(jìn)行前置處理的各個(gè)通道，其增益不可能完全一致，這會(huì)導(dǎo)致測(cè) 量誤差， 影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 26 圖 微分后的波形 圖 整形后的信號(hào) 帶通濾波器的測(cè)試 在 其中一個(gè) 傳感器 的 輸出 如 圖 所示 ， 峰峰值的最大值 約為 90mV（電壓檔位在 20mV 檔） ，頻率約為 10kHz（圖中掃描時(shí)間的檔位 在 50μs 檔 ） 。 圖 驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào) 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路測(cè)試 將分頻器的 29倍分頻輸出進(jìn)行微分得到信號(hào)如圖 所示（掃描時(shí)間為10μs，電壓檔位在 2V 檔）。 功率驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試 功率放大后經(jīng)變壓器輸出波形 ， 如圖 所示 ， 電壓檔位在 1V 檔， 其幅度為 。 串口連接電路如圖 所示： 圖 串口連接電路 如圖 13，當(dāng)外部中斷執(zhí)行 8 次（ A/D 采樣兩個(gè) 周期）后，關(guān)外部中斷，這時(shí) CPU 內(nèi)部存儲(chǔ)器中存放有 3 個(gè)字符數(shù)組，每個(gè)數(shù)組中有 16 個(gè)字節(jié)的字符數(shù)據(jù)， CPU 工作在查詢方式下，通過(guò)串口將數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)。 MAX232 內(nèi)部有兩個(gè)電荷泵，將＋ 5V 轉(zhuǎn)換為＋ 10V(空載 )，為 RS232 驅(qū)動(dòng)器提供工作電壓，第一個(gè)轉(zhuǎn)換器利用電容 C1將＋ 5V 輸入加倍，得到 V＋輸出端 C3 上的＋ 10V，第二個(gè)轉(zhuǎn)換器利用電容 C2 將＋ 10V 轉(zhuǎn)換為 V－輸出端 C4 上的－ 10V。外接電路簡(jiǎn)單，很適合應(yīng)用于面積有限的印刷電路板。j=240。iK。 //開(kāi)機(jī) 1s 延時(shí)后，啟動(dòng) AD …… while(1) { …… } } void delay1ms(unsigned int K) { unsigned int i,j。 //將 AD7656 復(fù)位 delay1ms(1000)。 圖 程序流程圖 示例程序 系統(tǒng)在開(kāi)機(jī)后需要一個(gè) 1s 的延時(shí)來(lái)啟動(dòng) AD，下面以 延時(shí) 程序?yàn)槔o出一段示例程序： N Y Y N 初始化 開(kāi)始 轉(zhuǎn)換結(jié)束？ 進(jìn)入中斷 中斷 8 次？ 串口發(fā)送 結(jié)束 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 22 include …… . //包含頭文件等 define uint8 unsigned char …… //關(guān)鍵字的簡(jiǎn)化 及 AD 的控制連接 void delay1ms(unsigned int K)。 A/D 在轉(zhuǎn)換結(jié)束后向單片機(jī)發(fā)送中斷請(qǐng)求，單 片機(jī)相應(yīng)響應(yīng)中斷，通過(guò) 16 位并口從 A/D 讀數(shù)。 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 21 程序流程圖 程序流程圖如圖 所示。 ? 可 在線 編程 , 無(wú)需編程器 , 可遠(yuǎn)程升級(jí) ； ? 內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路，原復(fù)位電路可以不用， RESET腳直接短到地 。 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 20 ? 1 個(gè)時(shí)鐘 /機(jī)器周期，可用低頻晶振，大幅降低 EMI（電磁干擾，英文 Electromagic Interference 的簡(jiǎn)稱） 1 、禁止 ALE 輸出； 2 、如 選 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期，外部時(shí)鐘頻率可降一半； 3 、單片機(jī)時(shí)鐘振蕩器增益可設(shè)為 1/2gain。 12V 外部電源供電，因前置電路需要 177。 AD7656 的 BUSY 腳在轉(zhuǎn)換時(shí)為高電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后 轉(zhuǎn)為低電平， 可用作中斷信號(hào)。 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 18 圖 AD7656 采用字節(jié)傳送方式的工作時(shí)序 圖 AD 采集電路 另外，圖中單片機(jī) 型號(hào)為 STC89C54RD+，內(nèi)部集成了 MAX810 專用復(fù)位電路，所以 RESET 管教直接接地。 在 圖中，為保證電路看起來(lái)清楚、方便，電路中所有 AD7656 的電源引腳都沒(méi)有連接。考慮到數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，我們需?16 位數(shù)據(jù)并行傳輸，采用硬件電路控制即可 ,數(shù)據(jù)的讀取采用硬件中斷的方法。圖 是 AD7656 的工 作時(shí)序圖： 圖 AD7656 的時(shí)序圖 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 17 A/D 采集電路的設(shè)計(jì)： 圖 AD7656 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 從 AD7656 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和時(shí)序圖可以看出， AD7656 既可以用硬件電路控制，也可以通過(guò)軟件編程來(lái)操作，使用起來(lái)方便靈活。 AD7656 的最高采樣頻率可達(dá)到 250kHz，屬于逐次逼近型，采樣頻率可變，通過(guò)轉(zhuǎn)換使能腳輸入啟動(dòng) 信號(hào)，控制 六個(gè)通道同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，這里我們只用其中三個(gè)通道。 16位 A/D轉(zhuǎn)換器 4 倍頻采樣的 硬件 設(shè)計(jì) 根據(jù) A/D 采集電路的設(shè)計(jì)要求 選擇合適的 A/D： 由于課題設(shè)計(jì)要求 A/D 實(shí)現(xiàn)對(duì)二次諧波的四倍頻采樣，所以，所選 A/D的轉(zhuǎn)換速率必須在 40kHz 以上；分辨率課題要求 16 位以上；由于采樣頻率必須精確 為四倍頻，因此 A/D 采樣率應(yīng)該可變；由于是對(duì)交流信號(hào)采樣，故 A/D 應(yīng)能進(jìn)行正負(fù)采樣；課題要實(shí)現(xiàn)三分量測(cè)量，有三路信號(hào)輸入，要求同時(shí)對(duì)三路信號(hào)采樣，故要求 A/D 能實(shí)現(xiàn)三路以上同時(shí)采樣 。傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)濾波處理后其幅度不足以進(jìn)行采樣，故加一級(jí)放大。濾波器要求的 設(shè)計(jì)參數(shù)為：中心頻率為 10kHz， Q 值為 10，對(duì)中心頻率的放大倍數(shù)為 30 倍。 V19 V V29 V 805085501 .6 k Ω1 .6 k Ω1 0 0 n F1 0 0 n F1 0 0 n F4 7 u F 圖 驅(qū)動(dòng)電路 選頻放大電路的設(shè)計(jì)： 測(cè)量需要傳感 器輸出的二次諧波成分，因此，傳感器的輸出信號(hào)不能直接進(jìn)行放大、采樣，必須經(jīng)過(guò)帶通濾波器濾出二次諧波，放大后在進(jìn)行采樣處理。 理想的激勵(lì)信號(hào)應(yīng)該是頻率為 5kHz、幅度為 3V的正弦波，要求正弦波的幅度非常穩(wěn)定，所以實(shí)際激勵(lì)信號(hào)采用 5kHz 的方波，幅度為3v。 圖中 13 腳為 29倍分頻輸出， 1nF 電容和 電阻形成微分電路，和與非門(mén)整形電路構(gòu)成信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，為 A/D 轉(zhuǎn)換電路提供啟動(dòng)