概述:CS5550是一个包含两个Δ-Σ模数转换器(ADC)和一个串行接口的高度集成的Δ-Σ模数转换器。CS5550具有方便的片上AC/DC 偏移和增益校准功能,包含一个可与控制器双向通讯的串行接口、一个可用于增益补偿的片上温度传感器。它采用SSOP24脚封装。
二、CS5550功能和特性
* 功耗 < 12mW
* AIN1± 输入范围可调
* 单端对地参考输入
* 片上2.5V参考电压(最大温漂60ppm/℃)
* 简单的三线数字串行接口
* 片上温度传感器
* 电源配置VA+ = +5V; AGND = 0V; VD+ = +3.3V-+5V
五、CS5550典型应用文档
0 引言
近年来,数据采集及其应用技术受到人们越来越广泛的关注,数据采集系统也迅速地得到应用。在生产过程中,应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录,为提高产品质量、降低成本提供信息和手段。在科学研究中,应用数据采集系统可获得大量的动态信息,是研究瞬间物理过程的有力工具,也是获取科学奥秘的重要手段之一。总之不论在哪个应用领域中,数据采集与处理越及时,工作效率就越高,取得的经济效益就越大。
1 总体构架
该系统可灵活的与各种标准变送器(输出4-20mA或0-5v)连接,通过A/D转换和数据处理实现对被测参数的测量并实时显示和存储。数据流进入CS5550,被转换为数字信号;数字信号进入AT89S52,被AT89S52控制,利用系统的串行通讯接口,通过RS232通讯将采集数据传送到上位计算机,以供进一步分析处理向用户显示图像。其中,CS5550、RS232接口芯片以及AT89S52都由板上电源供电,图1为仪器设计框图。 系统软件设计工作:利用C语言编写数据采集、数值计算和数据通讯的程序,利用LabVIEW编写上位计算机数据接收和处理软件。用户可以通过键盘和鼠标输入数据,通过屏幕观察结果。同时,用AltiumDesigner6.0画出原理图并制作相应的PCB板,KeiluVsion环境进行单片机内部的软件程序编写,LabVIEW环境进行上位机结合底层硬件的软硬件联合调试。
2 硬件电路设计
2.1 实验板电源
该实验板中所有的功能模块包括单片机都是采用+5V供电,这便使得电路在布线的时候更加方便,实验板性能更加稳定。该实验板采用LM7805芯片来产生实验板所需要的+5V的工作电压。
2.2数据采集系统的设计 AT89S52单片机是一个低电压,高性能CMOS8位单片机,该芯片能含8KBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的FLASH只读程序储存器且集成通用8位中央处理器和 ISPFLASH储存单元,是种功能强大的微型计算机。 AT89S52单片机在工作过程中具备很高的的稳定性和电磁抗干扰性。首先,AT89S52内部增加了片内看门狗定时器,这将有利于坚固用户应用系统,提高系统可靠性;其次,AT89S52独有的3X数据指针使数据操作更加快捷方便;再次,AT89S52运行速度更高,最高晶振可达到33MHz。最后,AT89S52支持ISP(In-SystemProgramming)在线下载功能。用户可以直接替换应用系统中的AT89C51/52,而软件硬件均不需作任何修改,这给单片机用户更新换代带来许多方便。
2.3数据采集系统设计
本数据采集系统的A/D采样模块采用的器件为CS5550。该芯片包含两个模数转换器(ADC)、两个放大器、一个基准电压电路和一个双向串口,用于输出精准测量结果。同时CS5550还包括了一个片内温度传感器,用于测量和补偿温度波动带来的误差。该集成电路具有与微控制通讯的双向串行接口,同时具有温度稳定性好,可进行长时间操作的特点另外。CS5550占用单片机I/O资源较少,使得单片机有足够的I/O资源去完成控制。CS5550与单片机的连接如图3所示.
2.4 单片机与PC串口通讯设计
该系统的接口芯片选用了MAX232芯片(9针)。为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接,必须在RS232C与TTL之间进行电平和逻辑关系转换。MAX232芯片可完成RS-232与TTL的双向电平转换。图3所示的就是串行通讯接口图。
3 系统软件设计
3.1 主程序设计
主程序为整个通用数据采集系统的主体部分,它是由若干模块组成:自检与初始化模块、A/D转换程序模块、按键程序模块、数据上传通讯模块。其中有些模块还包含有子模块,使用时下一级模块被高一级模块调用,各部分既相互独立,又相互联系。3.2A/D转换程序设计 整个A/D转换程序包括读写寄存器、发送指令、接收数据等几部分。采集结果为二进制数需经数据处理转为实际结果。整个A/D模块程序是参照相应的时序图(如图4)编写的;数据的接收程序写在了中断函数里,便于中断控制接收次数和速度。
3.3 串口通讯子函数设计
本程序任务是把采集完成的非模拟数据上传以及其初始化设置。本设计的串行通讯波特率为9600,无校验,8个数据位,1个停止位。PC机与单片机的通讯是通过RS232协议实现的。数据传送过程可分为以下三个步骤:第一,从机初始化后,主机向从机发送呼号;第二,从机接收到信号后判断是否是本机呼号,不是继续等待,是则启动传唤程序;第三,主机接收返回的数据处理并显示、储存。 部分串口通讯代码如下://初始化串口 {TMOD=0x20;TH1=0xfd;TL1=0xfd;PCON=0x00;TR1= 1; SCON=0x50;} //串口发送数据子程序 {SBUF=dat;while(TI==0);TI=0;} 3.4 上位机程序设计 该部分为一个独立程序,主要完成人机交互,工作方式的选择,以及与单片机的工作命令传送和采样数据的接收。这个软件由LabVIEW编写,加入了VISA程序库(图5为LabVIEW前面板设计图)。在此程序设计中,包括数据存储部分、串口通信设置部分、发送命令部分和显示部分。
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