基于AD7888的高穩(wěn)定度激光器多路監(jiān)測系統(tǒng)的設計

　　接口與驅動

　　串行外圍設備接口SPI（serial peripheral inteRFace）總線技術是Motorola公司推出的一種同步串行接口。SPI總線是一種三線同步總線，因其硬件功能很強，所以其實現(xiàn)軟件就相當簡單。AD7888與多種串行接口兼容，可以根據(jù)使用的控制芯片在設計中靈活的使用，從經濟的角度出發(fā)選擇普通的MCU芯片AT89S52，使用程序可方便地實現(xiàn)對SPI總線的控制。

圖4 串行接口時序圖

　　AD7888與MCU之間的接口關系如圖5所示。為了能夠獲得穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，AD7888與MCU之間加入光隔離器。光隔離器件采用的是隔離電壓高、速度快、共模抑制性強的6N137。由于6N137的速度快，編程中不需要進行延時就能滿足光隔離器的電平建立時間。試驗表明通過光隔離器，獲得的穩(wěn)定數(shù)據(jù)能夠增加3～4位(二進制位)。AD7888的CS接地，使AD888始終工作在SPI接口模式。對每個接口模塊的控制是通過74LSl25的三態(tài)允許端來實現(xiàn)的。對其中一個SPI接口操作時，使其74LSl25處于選通狀態(tài)，而其他SPI接口的74LSl25處于高阻狀態(tài)。這樣可實現(xiàn)微處理器單獨對一個接口進行操作，而不影響其他接口。CPU通過對三態(tài)緩沖器74LSl25控制，可實現(xiàn)多個接口共用相同的數(shù)據(jù)線。AD7888所采樣的七路電壓信號經過分壓以后電壓都在2.5V以內，所以這里可以直接使用芯片內置的+2.5V參考電壓，在程序中必須將控制器的REF位置清為“0”。

圖5 AD7888與MCU連接圖

　　子程序入口參數(shù)ADCaddres通過設置控制寄存器來修改采樣通道和工作模式

　　程序中把寫控制寄存器通知采樣某通道和讀出上次轉換的高位有效數(shù)據(jù)同時進行，提高了轉換的速度，使應用程序編程更加高效。

　　當電源不穩(wěn)定或者電路出現(xiàn)干擾的時候，AD7888輸出的采出碼將出現(xiàn)波動，使得采樣效果變差，這時可以在讀數(shù)據(jù)時采用防脈沖干擾移動平均值法數(shù)字濾波，即加入后置濾波器，使效果得以改善。下面是相關的程序。

　　子程序入口參數(shù)Adcaddres通過設置控制寄存器來修改采樣通道進行數(shù)字濾波

　　設計中需要注意的問題

　　單片機連接多個外圍芯片時需要注意幾個問題，首先要保證這幾個外設的使能有效信號絕對區(qū)分開來，通過CPLD譯碼產生片選來激活不同的外設，否則多個外設的數(shù)據(jù)就會同時出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上，造成數(shù)據(jù)沖突，接受錯誤，其次要從地址上區(qū)分開對外部設備寄存器的讀寫操作，同一時刻不能對多個外設進行讀或寫操作。

　　由于AD7888是高分辨率的ADC，因而電源的耦合電路尤為重要。因此在印制電路板設計時，應對所有的模擬電源輸入加一級去耦電路，即用10μF鉭電容和0.1μF陶瓷電容并聯(lián)到地。這些去耦電路的元件應盡可能靠近芯片的電源引腳，這樣才能獲得更好的去耦效果，并消除引線過長帶來的干擾。

　　本系統(tǒng)介紹的技術已在高穩(wěn)定度激光器多路監(jiān)測中得到了應用，它不但提高了系統(tǒng)抗干擾性和數(shù)據(jù)的測量精度，而且由于結構簡單也給維護帶來了便利。