基于PIC16F87X系列單片機開發(fā)的高精度數(shù)據(jù)采集器
1ADS1210引腳及功能
ADS1210是一種高精度、寬動態(tài)范圍,采用單5V電源供電,具有24位分辨率的新型A/D轉(zhuǎn)換器。封裝形式有18腳雙列直插式和18線貼片式,引腳功能描述如表1。
●指令寄存器(INSR)
指令寄存器是一個8位寄存器,它指明了系統(tǒng)是進行讀操作還是寫操作,并確定讀/寫操作的字節(jié)長度以及讀/寫操作寄存器的起始地址。
●命令寄存器(CMR)
命令寄存器是ADS1210的關(guān)鍵,它控制著ADS1210的所有特性功能。一旦串口時鐘的下降沿將數(shù)據(jù)字節(jié)的最后一位寫入命令寄存器,新的模式就開始生效。命令寄存器控制ADS1210所選用的選項和操作模式,包括可編程增益放大器的增益(G)設(shè)置、增強模式(TMR)、輸出數(shù)據(jù)率(Decimation)和校正方式等等。
●數(shù)據(jù)輸出寄存器(DOR)
數(shù)據(jù)輸出寄存器保存最近的轉(zhuǎn)換結(jié)果?!皵?shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒信號”變?yōu)榈碗娖角埃拇嫫鞯膬?nèi)容被一個新的結(jié)果更新。
●失調(diào)寄存器(OCR)
失調(diào)寄存器對放入數(shù)據(jù)輸出寄存器前的轉(zhuǎn)換結(jié)果進行失調(diào)校正。在這種應(yīng)用中,失調(diào)寄存器的內(nèi)容可能是自校正結(jié)果,也可能是系統(tǒng)校正結(jié)果,通過串行口可以對失調(diào)寄存器進行讀寫。
●滿刻度校正寄存器(FCR)
滿刻度校正寄存器對放入數(shù)據(jù)輸出寄存器前的轉(zhuǎn)換結(jié)果進行滿刻度校正。實際的失調(diào)寄存器值和滿刻度校正寄存器值隨結(jié)構(gòu)、溫度和電源的變化而改變。因此,任何狀態(tài)下的失調(diào)寄存器和滿刻度校正寄存器的實際值都不能精確地預(yù)測,也就是說,給定系統(tǒng)的校正不能簡單地通過外部誤差的測量來獲得某一結(jié)果,將其寫入寄存器作為校正因子。
與ADS1210的通信是在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成之后,即電平為低的時候開始進行的。通常首先是對指令寄存器進行寫操作,指明下一步要進行操作的寄存器的起始地址和字節(jié)長度以及系統(tǒng)是進行讀操作還是寫操作,由此決定接下來進行什么類型的通信。之后隨著合適的時鐘脈沖產(chǎn)生(SCLK時鐘的周期數(shù)是由指令寄存器指定的字節(jié)長度所決定的),對指令寄存器指定的寄存器進行操作,完畢后等待引腳的下一個低電平產(chǎn)生,如此反復(fù)直到數(shù)據(jù)采集完成。
在實際的測量中,電源是影響精度的重要因素。為了減小其影響,電源必須穩(wěn)定,噪聲小,因此,使用MAX666作+5V電壓的穩(wěn)壓芯片,以及利用外圍電容的作用減少電壓波動。此外,ADS1210可使用本身的校正寄存器,通過編程對A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進行校正,進一步提高測量精度。通過CMR的設(shè)置,使用者可自行選擇合適的校正模式。在背景校正下,校正以固定的時間間隔重復(fù)不斷地進行,其他的幾種類型,一旦校正運行完成就恢復(fù)正常運行。本設(shè)計采用背景校正模式。
PIC系列單片機硬件系統(tǒng)設(shè)計簡潔,指令系統(tǒng)設(shè)計精煉。PIC單片機集成了豐富的外圍模塊,可以通過對內(nèi)部的寄存器操作實現(xiàn)對外圍模塊的控制。
串行擴展通信接口是單片機與其他計算機或模塊之間進行數(shù)據(jù)交換的重要渠道。PIC16F87X系列單片機主要配置有2種形式的串口通信模塊,即主控同步串行通信MSSP和通用同步/異步收發(fā)器USART。其中,MSSP模塊主要應(yīng)用于系統(tǒng)內(nèi)部近距離的串行通信,如SPI和I2C模式;USART模塊主要應(yīng)用于系統(tǒng)之間的遠距離的串口通信。
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