O 引 言

　　數(shù)據(jù)采集技術(shù)已廣泛應(yīng)用于信號處理、通信、過程控制、遙感遙測等領(lǐng)域，各種高科技技術(shù)的發(fā)展對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度進(jìn)一步加強(qiáng)。本文所介紹的就是一種高精度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它在筆者的工作中已經(jīng)得到了充分的應(yīng)用和試驗。

　　該系統(tǒng)采用的∑一△型A／D轉(zhuǎn)換器ADS1212它具有分辨率高，線性度好，抗干擾能力強(qiáng)（對噪聲的抑制能力不亞于雙積分ADC），成本低等不可多得的優(yōu)點(diǎn)，恰好能滿足這種要求。

　　單片機(jī)采用SST公司8位微處理器FLAsH-Flex51系列成員SST89E564RD，它采用先進(jìn)的Super-FLASH CMOS半導(dǎo)體技術(shù)設(shè)計和制造，是采用8051的指令集，并與標(biāo)準(zhǔn)的8051控制器管腳兼容，而且具有SPI端口，接口簡單，易于編程控制。

　　1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　1．1 ADS1212的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

　　ADS1212芯片內(nèi)部由可編程增益放大器（PGA）、二階∑-△調(diào)制器、調(diào)制控制單元、可編程數(shù)字濾波器、微控制器單元、寄存器組（指令寄存器、命令寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)寄存器）和1個串行接口，1個時鐘電路，1個內(nèi)部2．5 V電壓基準(zhǔn)等組成。

　　ADS1212是高精度、寬動態(tài)特性的∑-△型模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換器。它的差動輸入端可以直接與傳感器或微小的電壓信號相連。其內(nèi)部的∑-△結(jié)構(gòu)可確保它的寬動態(tài)特性和24位的分辨率。

　　由于采用了低噪聲的輸入放大器，可以在轉(zhuǎn)換速度為10 Hz時獲得23位的有效分辨率；借助于其內(nèi)部獨(dú)特的調(diào)制器加速操作模式，在轉(zhuǎn)換速度為1 kHz時仍可達(dá)到20位的有效分辨率。該轉(zhuǎn)換器動態(tài)特性的大大提高主要依賴于其前級的低噪聲程控放大器，其放大倍數(shù)可從1～16進(jìn)行設(shè)定，以2倍步長增加。該A／D轉(zhuǎn)換器都有一個靈活的同步串行接口，它與SPI兼容，并且可以提供雙線控制模式。該A／D轉(zhuǎn)換器為單一+5 V供電，有內(nèi)／外參考電壓和內(nèi)部自校準(zhǔn)系統(tǒng)。

　　ADS1212主要用于工業(yè)過程控制、儀器儀表、色譜分析、靈巧傳感器、便攜式儀表、稱重儀器、壓力傳感器、高分辨率測量的場合。

　　1．2 SST單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

　　系統(tǒng)采用SST89E564RD作為處理機(jī)，它是SST公司8位微處理器FLASHFlex51系列的成員，是采用先進(jìn)的SuperFLASH CMOS半導(dǎo)體技術(shù)設(shè)計和制造，是采用8051的指令集，并與標(biāo)準(zhǔn)的8051控制器管腳兼容。

　　器件帶有72 KB的片內(nèi)FLASH E2PROM存儲器，使用了SST公司專利的CMOS Super_FLASH E2PROM技術(shù)，存儲器被分成兩塊獨(dú)立的程序存儲器，第一塊（BLCK0）占用64 KB的內(nèi)部程序存儲器空間，第二塊（BLOCK0）占用8 KB的內(nèi)部程序存儲器空間。8 KB的第二塊FLASH可以映射到64 KB空間的低地址，還可以被隱藏和當(dāng)成類似E2PROM的獨(dú)立的數(shù)據(jù)存儲器。

　　1．3 SPI接口的特點(diǎn)

　　SST單片機(jī)的串行外設(shè)接口（Serial PeripheraI In-terface，SPI）總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使MCU與各種外圍設(shè)備，以串行方式進(jìn)行通信以交換信息。外圍設(shè)置 FLASHRAM、網(wǎng)絡(luò)控制器、LCD顯示驅(qū)動器、A／D轉(zhuǎn)換器和MCU等。該接口一般使用4條線：串行時鐘線（SCK）、主機(jī)輸入／從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線 MISO、主機(jī)輸出／從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOST和低電平有效的從機(jī)選擇線SS。SPI接口是在CPU和外圍低速器件之間進(jìn)行同步串行數(shù)據(jù)傳輸，在主器件的移位脈沖下，數(shù)據(jù)按位傳輸，高位在前，低位在后，為全雙工通信，總體來說數(shù)據(jù)傳輸速度比I2C總線要快。

　　SPI接口是以主從方式工作的，這種模式通常有一個主器件和一個或多個從器件，其接口包括以下四種信號：

　　（1）MOSI為主器件數(shù)據(jù)輸出，從器件數(shù)據(jù)輸入；

　　（2）MISO為主器件數(shù)據(jù)輸入，從器件數(shù)據(jù)輸出；

　　（3）SCLK為時鐘信號，由主器件產(chǎn)生；

　　（4）SS為從器件使能信號，由主器件控制。

　　1．4 ADS1212與SST89E564RD的接口電路

　　ADS1212與SST89E564RD的接口采用四線制通信方式，如圖1所示。ADS1212的DRDY與 SST89E564RD的INT1相連，即采用外部中斷方式讀取采樣數(shù)據(jù)結(jié)果。采樣數(shù)據(jù)由SDOUT輸出，命令數(shù)據(jù)由SDIO輸入，SCLK作為同步時鐘，同時SST89E564RD還留有2根口線與MAX232相連，在需要的時候可完成與計算機(jī)通信。根據(jù)采集需要，本系統(tǒng)將ADS1212設(shè)置為從動方式（即Slave方式），同步信號輸入端DSYNC接高電平。