多路信号采集器的设计方法



2011-09-27 18:03　作者：九视电子　出处：www.360tsw.com

　　【摘要】本文详细介绍多路信号采集系统的组成结构及其特性。整个采集系统完成对13路模数混合信号的采样，采样精度为12位.每路信号采样频率不低于12.5kHZ。系统包括模拟开关、测量放大器、AD转换器、CPLD中心逻辑控制器、掉电数据保存单元，系统实现了通过CPLD编程完成与计算机串口间异步串行通信功能。

　　【关键词】多路信号采集器;数据采集：异步串行通信;CPLD

　　存储测试的特点是集多参数微型传感器及信号调整、信息采集、信息存储及传输接口电路为一体，对被测物体的工作环境、运动控制等多通道、大容量参数进行(实时、动态)数据存储、事后回收、数据再现、数据分析。目前，存储测试技术在许多重大武器型号的研制、生产中得到成功应用，并取得了一系列重要科研成果。解决了过去无法解决的重大测试难题，显示出了突出的优越性。

　　本系统中有1路速变模拟信号、8路缓变模拟信号、4路数字信号。该采集系统能实现采集O～10V之间的模拟信号，其中单路速变模拟信号采样率不低于40Khz，8路缓变模拟信号采率不低于12.5Khz，两者精度均在0.1%，同时还能够存储4路数集、字信号。信号记录时间均不低于o.75s。

　　信号调理设计在本系统中.由于模拟输入信号的电压范围是0—10V，所以此次设计使用LM324运算放大器组成的比例电路将输入信号变换成0～2.5V电压。然后输人模拟开关经过跟随器后，再输入A/D转换器。4路数字信号使用一个5v的稳压管，将输人数字信号中大于5v的高电平信号钳制在5v，起到了调压的作用。如果是低于5V.那么电压将不改变。

　　输入通道设计存储测试系统常常需要多通道同时采集。此次设计中根据被测信号的特点选用ADG506模拟开关进行各通道的切换，该模拟开关具有开关速度快、泄漏小等特点，从而用最简单的硬件电路完成多路信号的存储测试。

　　采集芯片选用：此次设计采用AD公司的AD7492采集芯片.AD749位高速、低功耗、逐次逼近式AD转换器。它可在2.7v一5.供电电蘧下工作，采样频率最高为1.25MSPS，从而为正确采集回速变、缓变信号提供保障。

　　存储电路设计此系统中，我们共有1路速变模拟信号，8路缓变模拟信号，4路数字信号。首先，对于单路速变信号而言，其最低采样频率为40kHz，系统要求的最低记录时间为0.75S此次设计中，用了一个模拟开关和一个AD7492循环进行数据采集，将1路速变信号和8路缓变信号交叉安排在ADG506上，这样在每次速变信号采集后.紧接着采集8路缓变信号，经过循环交叉采集后，便使得速变信号采样率是缓变信号采样率的8倍，所以速变信号采样率为8x12.5kHz>，40kHz。其次，对于单路采样率为12.5kHz，记录时间为0.75s，共8路。最后，路数字信号。由于我们采用12路的AD采集，所以4路数字信号与AD产生的高4位信号合起来组成8位一起存人512K的SRAM628512。因此不再单独占用空间。由以上分析我们可以得到存储容量为：M≥12.5kHzx8路x2×0.75+10.75=300kbyte。为了方便读数和数据分析，在每组数据前道标志位，以区分是哪一路信号。

　　为了确保存储空间，此次设计我们一共选用两块容量为512K的SRAM进行数据存储。AD转换和CPLD处理后的采集信号通过74LVC4245电平转人SRAM进行存储。

　　本文对多路数据采集系统的组成原理、单元电路设计、接口电路设计和系统控制程序设计进行了详细的阐述。完成了多路信号数据采集系统软硬件设计。使系统工作安全可靠，数据采集精度较高，抗干扰能力较强。具有良好的应用前景和很高的使用价值。文章创新点：本文应用CPLD复杂可编程逻辑器件实现了模拟/数字信号采集系统设计、异步串行数据传输等技术。并且通过使用多路切换开关循环采集的方法，实现对高速信号采集。有效控制了成本，提高了系统的完整性，可靠性，实用性。