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1、现代测量技术与误差分析大作业现代测量技术与误差分析大作业一：作业要求已知： 1、压力传感器的量程：0100Kg; 2、传感器灵敏度：0.01Kg; 3、传感器分辨率：0.01 Kg; 4、传感器信号输出频率：1000Hz; 5、测试系统工作量程：050Kg; 6、测试过程中具有高频扰动； 7、测试系统工作温度范围：4060 。 8、传感器输出采用电流输出：4-20mA 标准电流输出要求： 1、设计四通道数据采集电路,ADC 采用 AD7934-6； 2、各通道采样周期5ms; 3、详细说明采集电路的设计依据； 4、CPU 可不指定型号，采集电路与 CPU 的接口由示意图形式表示； 5、给出采集
2、电路所有用到的元器件的具体型号、参数，主要考虑的指标； 6、提供主要元器件的说明书； 7、给出 ADC 的驱动程序。二：设计方案(1) AD7934-6 芯片说明AD7934-6 是一款 12 位、 高速、 低功耗、 逐次逼近型 （SAR） 模数转换器 （ADC） ，采用 V 至 V 单电源供电，最高吞吐量达 625 kSPS。该器件内置一个低噪声、宽带宽、差分采样保持放大器，可处理最高达 50 MHz 的输入频率。AD7934-6 具有 4 个带通道序列器的模拟输入通道， 可以通过预先编程选择通道转换顺序。该器件可接受单端、全差分或伪差分模拟输入。AD7934-6 内置一个精确的 V 片内基
3、准电压源，可用作模数转换的基准电压源。或者，可将外部基准电压加载至此引脚，为其提供基准电压。AD7934-6 采用先进的设计技术， 可在高吞吐量的情况下实现极低的功耗，还提供灵活的功耗管理选项。利用一个片内控制寄存器，用户可以设置不同的工作条件，包括模拟输入范围和配置、输出编码、功耗管理及通道序列化。图一为设计方案整体框架图。AT89S52压力传感器放大电路低通滤波AD7934-6(2) 压力传感器信号采样电路压力传感器输出采用电流输出：4-20mA 标准电流输出，所以需要放大电路，此处采用共发射极三极管放大电路，将电流放大，选择适当的电阻和三极管，使三极管工作在放大区。放大部分将压力传感器的
4、电流变化放大，从集电极采样电压，从而将电流变化转化成电压变化。低通滤波器采用无源 RC 滤波器，由于无源 RC 滤波电路的截止频率为C 取 1uf。图 2 为放大和低通滤波电路。图 1 设计方案整体框架图1， 传感器输出频率为1000Hz， 故 R 取 170，2 RC图 2 采样放大和低通滤波电路(3)AD7934-6 与 AT89S52 单片机连接图图 3 AT89S52 与 AD7934-6 连接图连接说明：VDD：AD7934-6 的 VDD 为芯片正常工作提供电源，输入为，此处选择 5V 电源，连接一个 10uf 的电容来减小电压的波动。W/B：W/B为字/字节方式选择位，连接到单片
5、机的 P20。DB07：DB07 连接到单片机的 P0 口，由于 AT89S52 单片机 P0 口作为输入时没有上拉电阻，故将 P0 口加上上拉电阻。VDrive：决定逻辑电平的输入电压，为VDD+，此处和 VDD 连接在一起，均为 5V。AGND、DGND：模拟地和数字地，因为AGND 和 DGND 要相同的电势，故连接在一起接信号地。D8D11：连接在单片机的 P10P13。BUSY： BUSY 信号在CONVERT信号下降沿变成高电平， 并且在 A/D 转换期间一直保持为高电平，当转换结束时，BUSY 变为低电平，此处，将BUSY 连接在单片机的 P21。CLKIN：芯片时钟输入，连接到
6、单片机的 ALE 口，因为在不用锁存外部地址信号的时候，ALE 发出系统时钟 1/6 频率的脉冲信号，为 2MHz。CONVERT：开始转换输入信号。CONVERT下降沿信号初始一个转化，连接在单片机引脚 P22。WR：写输入信号。当CS为低电平时向芯片控制寄存器写入数据。RD：读输入信号。当CS为低电平时，RD下降沿将读取转化结果。WR，RD分别连接在单片机的 P36、P37。CS：片选信号。和RD、WR结合起来读取转化结果和控制寄存器写入数据。VREFIN/VREFOUT：AD7934-6 的参考转化电压，可以输入也可以输出，正常的内部参考电压为，可以通过外接参考电压，但是不能超过 VDD
7、+，此处编辑控制寄存器，选用内部参考电压，所以不要外接参考电压，VREFIN/VREFOUT外接电容连接信号地。Vin0Vin3：4 通道模拟量输入口，通过控制寄存器位 ADD1，ADD0 进行选择，或者通过片上定序器来决定那个通道被采样。由于此处只要采集一路，所以处理过的电压信号接到 Vin0 上。(4) 单片机驱动程序#includeunsigned char result;sbit W=P20;sbit BUSY=P21;sbit CONVERT=P22;sbit WR=P36;sbit RD=P37;sbit CS=P23;void main(void)CS=0;P0=0 x01;P1=0 x01;W=1;WR=0;W=0;WR=1;CONVERT=0;CONVERT=1;while(1)CONVERT=0;while(BUSY=0)CONVERT=1;P0=0 xff;RD=0;result=P0;RD=1;三：参考文献1.赵勇、胡涛. 传感器与检测技术.机械工业出版社.2. 付家才、孙毅男.传感器与检测技术原理及实践.中国电力出版社.3.叶湘滨、熊飞丽、张文娜、罗武胜. 传感器与检测技术.国防工业出版社.4.祝诗平、李鸿征、朱杰斌.传感器与检测技术.北京大学出版社.20065.马明建.数据采集与处理技术.西安交通大学出版社.2005