軟件實現方案整個系統分配置模式和工作模式兩部分。配置模式下，系統接收來自PC機端的配置信息，包括串口通訊速率、通道選擇、AD配置字等信息的設置，并寫入FLASH存儲器供工作模式調用。工作模式下，系統實現對SEP3203的GPIO口A/D的初始化，通過軟件模擬SPI協議完成SEP3203與A/D的通訊，最終是數據采集向上位機傳輸的應用程序。

　　高精度數據測量系統的實現ADS1210簡介特點及結構（1）Δ2∑型A/D轉換器；（2）10Hz下23位有效分辨率，1000Hz下20位分辨率；（3）差分輸入；（4）內置可編程增益放大器；（5）SPI兼容二線SSI接口；（6）高達1516kHz的可編程截至頻率；（7）內部/外部參考電壓；（8）具有芯片自校準功能。

　　ADS1210芯片為18腳DIP或SOP封裝，結構如3所示。其內部由可編程增益放大器（PGA）、二階Δ2∑調制器、調制控制器、三階數字濾波器、微控制單元、寄存器組（包括指令寄存器INSR、命令寄存器CMR、數據輸出寄存器DOR、零點校準寄存器OCR和滿量程校準寄存器FSR）、串行接口、時鐘電路、313V偏置電壓和內部215V參考電壓。

　　主要功能寄存器ADS1210內部共有5種寄存器，其中，指令寄存器（INSR）和命令寄存器（CMR）控制轉換器的操作；數據輸出寄存器（DOR）存放最新轉換所得的數據；零點校準寄存器（OCR）和滿量程校準寄存器（FSR）用于對轉換結果進行校準。

　　（1）指令寄存器（INSR）表1指令寄存器格式R/WMB1MB00A3A2A1A0最低位R/W：讀寫控制位，“1”為讀，“0”為寫。MB1，MB0：表示讀寫字節數，“00～11”依次對應“1～4”字節。A3～A0：欲讀寫寄存器的地址。

　　（2）命令寄存器（CMR）REFO：控制是否選用內部基準電壓，“1”為使用內部基準，“0”為使用外部基準。DF：采樣數據輸出形式位，“0”為補碼形式輸出，“1”為原碼形式輸出。U/B：數據極性輸出，“0”為雙極性數據輸出，“1”單極性數據輸出。BD：控制讀字節順序，“0”為從高字節到低字節，“1”為從低字節到高字節。

　　MSB：控制位的順序位，“0”為從高位到低位，“1”為從低位到高位。SDL：選擇數據輸出引腳，“0”為用“SDIO”輸出，“1”為用“SDOUT”輸出。DRDY：數據準備位（只讀），“0”表示輸出數據準備好，“1”表示輸出數據沒有準備好。DSYNC：只寫位，同DRDY共用一位，“0”表示不改變調制器的計數器值，“1”表示將調制器的計數器值復位到0。SF2～SF0：加速因子選擇位。SR12～DR0：抽取速率選擇位。

　　（3）數據輸出寄存器（DOR）DOR是24位寄存器，保存最新轉換所得數據，在DRDY變為低電平之前更新其內容。如果寄存器內容在1/fDATA-12（1/fXIN）時間內未被讀出，則新轉化的數據將覆蓋舊的數據（DRDY在DOR更新之前被強制為高電平，除非正在進行數據的讀取）。

　　（4）零點校準寄存器（OCR）滿量程校準寄存器（FSR）OCR和FSR都是24位寄存器，存放校準值用來對轉換結果進行校準。

　　硬件連接電源方案由于本系統采樣精度較高，所以要求電源噪聲很小，另外還需要提供一精密基準電壓用于校準量程。本系統采用NR5D15/100升壓DC2DC將系統5V輸入電壓轉為±15V以供程控放大器PGA204使用；通過75L05將+15V電壓轉為較穩的+5V供ADS1210使用；另一方面，通過精密基準電壓源LM336將+15V轉為精密+5V供系統校準。

　　A/D和放大器部分電路如圖4所示，信號經過固態繼電器通道送至PGA204的Vin+端和Vin-端，AA1，AA0腳是PGA204的增益控制腳，其值“00～11”對應放大器增益“1～1000”。信號經PGA204放大后通過電阻網絡送至A/D。ADS1210選用內部215V參考電壓，從REFout輸出至REFin，另外經內部放大133倍后產生313V偏置電壓從Vbias輸出。

　　ADS1210的反向輸入端接內建215V基準輸出，即215V對應零點，實現對地信號的采樣轉換。ADS1210與SEP3203的接口通過DRDY，SCLK，SDIN和SDOUT四腳實現，為減少數字器件對模擬器件的信號干擾，加入高速光耦HCPL2630進行信號隔離。軟件方案由于A/D是整個系統的核心器件，這里重點闡述ADS1210配置模塊。

　　AD配置模塊包括初始化以及初始化以后的校驗兩部分。初始化部分完成ADS1210輸入量程、數據輸出速率等參數的設置，配置完畢后，須回讀配置信息以確認配置成功與否，若成功則開始循環采集，若失敗則再次寫入配置信息。

　　SEP3203與ADS1210的通訊過程為：等待DRDY電平為低，然后在SCLK，SDIN和SD2OUT三引腳上按照SPI協議收發數據。4硬件連線圖A/D配置成功后，開始對各通道輪流采集數據。首先從FLASH中讀出配置信息，根據配置信息動態改變PGA204增益將信號放大以匹配ADS1210的電壓輸入范圍，其次測量放大器兩輸入端短接情況下的電壓做零點校準，然后測量板上LM336輸出的精密+5V做增益校準，最后依次打開各通道測量數據并作相應數據處理以供傳輸。每當一組（16通道）數據測量完畢則通過RS485口送至PC機存儲或顯示。

　　結語采用基于ARM7TDMI內核的SEP3203微處理器、ADS1210，PGA204構成的數據采集器，具有高精度、高性能及低成本等特點，采用485總線傳輸提高了數據傳輸的可靠性，非常適于功耗檢測。另外SEP3203處理器片上資源豐富可擴展性強，將來還可加入LCD液晶屏和微硬盤實現脫離PC機的海量數據存儲顯示，有著非常好的應用前景。

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