多通道同步a_d采集卡的设计与实现_唐明明

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1、第07卷第07期中国水运Vol.7No.072007年07月ChinaWaterTransportJuly2007多通道同步A/D采集卡的设计与实现唐明明邵根富高健摘要：基于PC104总线的数据采集卡，具有体积小、速度好、支持突发性大数据量传输等特点。本文介绍了一种抗干扰能力强、工作可靠性高的数据采集卡的设计，这一板卡主要应用在水下声纳信号的采集中。关键词：同步PC104总线PLX9054CPLD中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1006-7973（2007）07-0161-03一、引言本方案中的A/D采集卡的每一单块采集卡包含四路随着计算机的广

2、泛应用和微电子学科的高速发展，数字A/D采集通道，其中A/D的采样精度及采样速率要求都非系统已被广泛地应用于国民经济、国防建设和科学试验的各常高，并且要求各通道间采集能够实现同步。A/D采集卡主个领域。与模拟系统相比，数字系统有着精度高、稳定性好要工作流程是：模拟输入信号经过前端调理电路调理后，通等一系列优点，但是数字系统却存在着只能处理离散的数字过单通道的A/D转换器转为数字信号，再经由控制电路模块信号这样一个问题。外部环境下的各种被检测量，如温度、的控制处理，缓存于双口RAM中，当存储区域半满后触发压力、位移、流量、角度、位置等，通过相应的各种类型的PC

3、I传输，通过总线接口芯片，最后送到上位机，最终实现传感器转换成便于进一步处理的物理量（一般为电压、电流、数据以文件方式进行存储。电阻或电脉冲等信号），除了一部分传感器可以将外部环境下A/D采集卡的结构框图如图1所示。的被检测量直接转换为数字信号或开关信号，绝大部分传感下面按模块分析各部分功能及实现：器输出的仍是电压或电流等模拟信号，所以往往需要将这些1．前端调理模块模拟信号转换为便于处理和存储的数字信号，这就需要一块从A/D采集卡外部输入的模拟信号是需要调理才能进数据采集卡来完成这项工作。入数据采集设备。本方案中主要对输入信号进行放大、隔离本方案所涉及的A/

4、D采集卡，是运用于水下声纳信号的和滤波。通过调理让输入信号稳定，使信号的电压范围和A/D采集和处理，测试环境复杂，性能要求高。故要求数据采集转换器的输入电压范围相匹配，并且改善信噪比。因此这一卡体积小、实时性好、工作温度范围宽、可靠性高，能适应部分的基本组成器件是：模拟开关，放大器，运放和滤波器。各种恶劣自然条件，并具有持续的数据采集能力。同步采集（1）信号放大。由外部输入的信号一般都是微弱信号，的实现，将更有利于对采集信号进行对比分析，具有一定的微弱信号要进行放大以提高分辨率和降低噪声。并且采取差通用性和典型性，必定将有一定现实意义和应用前景。分输入的方式

5、，以减少输入误差。这里由模拟开关MUX4602二、A/D采集卡的总体设计和放大器AD620共同完成信号放大,以实现放大倍数可选，后期再通过软件校正，从而实现倍数的精确放大。信号输入信号调理A/DSRAM（2）信号隔离。接口输入信号范围为－5V～＋5V，而后端A/D转换模块正常工作的输入电压范围在—2.5V～信号输入信号调理A/D+2.5V之间，所以加入前端分压电阻和运放OPA4277来实ARM7现信号的隔离和适应不同电压范围的输入信号，并且提高了驱动。信号输入信号调理A/D（3）滤波。滤波的目的是从所测量的信号中除去不需要PLX9054PC的成分。本方案中，

6、滤波器使用的是低通滤波器LTC1063，信号输入信号调理A/D用来滤除噪声。占空比为50％，截至频率通过输入时钟100：1进行控制，并且实现等步长可调。CPLD2．A/D转换模块A/D转换模块的作用是对模拟信号进行量化，将模拟信图1数据采集卡的结构框图号转换成数字信号。收稿日期：2007-4-27作者简介：唐明明（1982—）杭州电子科技大学在读研究生（310018）研究方向：检测技术及其自动化装置162中国水运第07卷本方案中使用的A/D转换芯片是ADS8323，这一芯片首先，CPLD通过分频产生4M时钟，一分四赋值后，的主要特点是：外时钟输入，信号差分输

7、入，并行16位数输出给同板内的四路A/D转换芯片作为参考输入时钟。由于据总线。选用此芯片满足了采集精度和采集速度的要求。启动AD转换时，时序上要求CS片选信号必须先于3．数据存储模块CONVST转换信号有效，所以要进行必要的时序处理。在这由于数据采集传输量比较大，有四路A/D采集通道数据里，我们通过CPLD与ARM7进行交互控制来实现。具体步需要保存，如果存放于内部RAM中容易引起数据的覆盖和骤如下：①ARM对CLRINT设成OUTPUT口，初始化为0，丢失，所以需要选用一个外部存储设备作为缓冲区，进行数对IN2ARM设成INPUT口，初始化为0；②PWM信

8、号下据的存储。外来信号数据经过转换传入双口RAM存储