16位数据采集电路的设计Word格式文档下载.docx

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±

1.35V至±

18V

◆低失调电压：

最大250μV◆低输入偏置电流：

最大25nA

◆低失调漂移：

最大3μV/℃◆8引脚DIP,SOP-8,MSOP-8表面安装

◆低噪声：

35nV/√Hz双路：

16引脚DIP,SO-16,SSOP-16

极限参数

电源电压V+至V-。

。

36V

输入信号电压

（2）。

（V-）-0.7至（V+）+0.7V

输入信号电流

（2）。

10mA

输出短路电流。

连续的

运行温度。

-55℃至+125℃

储存温度。

焊接温度（焊接，10秒）。

+300℃

注释：

（1）强调超过这个范围可能造成永久损坏。

（2）输入信号电压是限制通过内部二极管连接到电源。

2、ADS1110模/数转换器

ADS1110是一个全差分16位自校准型，带有内部基准的模/数转换器，是精密的连续自校准模/数（A/D）转换器，带有差分输入和高达16位的分辨率，封装为小型SOT23-6。

片内2.048V的基准电压提供范围为2.048V的输入差分电压ADS1110使用可兼容的I2C串行接口在2.7V至5.5V的单电源下工作。

ADS1110可每秒采样153060或240次以进行转换。

片内可编程的增益放大器PGA提供高达8倍的增益，并且允许以高分辨率对较小的信号进行测量，在单周期转换方式中,ADS1110在一次转换之后自动掉电，在空闲期间极大地减少了电流消耗。

ADS1110为需要高分辨率测量的应用而设计，在这种应用中空间和电源消耗是首要考虑的问题，典型应用包括便携式仪器工业过程控制和小型发送器。

图2ADS1110模/数转换器

3、ADS1110模数转换器扩展板介绍

ADS1110模数转换器扩展板是以带有内部基准的16BITΔΣ模数转换器为核心，仪表放大器INA126作为前端信号调理的模数转换器扩展板。

可通过跳线的设置实现差分、单端等不同功能的实用电路。

可通过拨码开关选择板上自带的电池提供的直流电压信号，也可选择外部信号输入接口P5送入的信号，还可选择通过总线送入扩展板的EADC0,EADC1信号。

ADS1110模块结构分布图

图3ADS1110模块结构分布图

表1DS1110模块结构分布表

序号

器件说明

1

电池输出电压调整电位器

8

P2总线接口

2

运放RG电位器

9

P3总线接口

3

J1、J8、J9跳线

10

P4总线接口

4

J10~J12跳线

11

S1拨码开关

5

J2~J7、J13、J14跳线

12

6

外接输入信号屏蔽线插座

13

ADS1110A/D转换器

7

P1总线接口

14

0欧电阻（模拟地数字地短接点）

表2ADS1110模块J1-J14跳线连线表

项目编号

引脚短接

产生功能

J1

1-2

电池单元输出0~3V电压

2-3

电池单元输出0~0.7V电压

J2

AD或运放的反相端接通输入信号的正极

AD或运放的反相端接通输入信号的负极

J3

AD或运放的同相端接通输入信号的负极

AD或运放的同相端接通输入信号的正极

J4

输入信号的正极接运放的同相端

输入信号的正极接AD的同相端

J5

输入信号的负极接运放的反相端

输入信号的负极接AD的反相端

J6

AD同相输入端旁路电容接模拟地

AD同相输入端旁路电容接反相端

J7

AD反相输入端接模拟

AD输入接为差分输入

J8

电池负极接模拟地

电池负极与模拟地断开

J9

接通电池

断开电池

J10

运放反相输入端接模拟地

运放输入接为差分输入

J11

空脚，无功能

运放输入端接入旁路电容

J12

Ref引脚接模拟地

Ref引脚接AD反相输入端

J13

运放输出端接AD同相输入端

运放输出端与AD同相输入端断开

J14

运放Ref端接AD反相输入端

运放Ref与AD反相输入端断开

4、ADC单端输入模式原理图

图4ADC单端输入模式原理图

5、核心器件是HD7279芯片。

HD7279是一片具有串行接口的，可同时驱动8位共阴式数码管（或64只独立LED）的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵，单片即可完成LED显示、键盘接口的全部功能。

HD7279内部含有译码器，可直接接受BCD码或16进制码。

此外，还具有多种控制指令，如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等。

HD7279具有片选信号，可方便地实现多于8位的显示或多于64键的键盘接口。

表3HD7279引脚说明表

表4HD7279电特性

图5HD7279引脚图

6、数码管显示及键盘扫描部分原理图：

图6数码管显示及键盘扫描部分原理图

（二）、设计一步骤：

a、模块安装在底板的EXC-1模块安装位置。

b、设置拨码开关及跳线，使扩展板ADS1110工作于差分输入状态。

编号

S1

状态

3、4ON

2-3短接

1-2短接

任意

c、CPU板MSP430F155跳线设置

R/W与中点短接

SDA与中点短接

SCL与中点短接

底板的CPLD_CS第1路拨至ON,其它路拨至OFF。

注：

其它拨码开关及跳线对本实验无影响，不再描述。

d、将430仿真器USB口接计算机，JTAG接口接到MSP430F155CPU板的JTAG接口，开启实验箱电源。

e、在IAREMBEDDEDWORKBENCH中打开并运行ADS1110相应的源程序（后面将详细说明）。

f、调整R10电位器改变输入电压0~3V变化（超过2.048V显示7FFF），观察数码管后四位数据数据变化。

调整完成后可能数据后两位不停的变化。

造成这个现象的原因可能是单圈电位器的机械应力所致。

稍等片刻数据会稳定下来。

也可轻轻敲击电位器，使其应力释放后数据稳定。

h、关闭电源，将跳线J2改为1-2短接，J3改为1-2短接。

开启电源，数码管显示数据为FFFF~8000。

运行编译软件

a、点击任务栏的开始----IAREmbeddedWorkbench启动软件

b、编译器窗口打开后，点击File--Open--Workspace

c、找到欲编译文件的目录ads1110

d、双击ADS1110.eww仿真文件

e、双击左侧main.c打开右侧编译文件

f、点击ProjectDebug进入烧写仿真模式

g、点击菜单中的Debug---Go开始仿真。

实验箱的LED数码显示管显示扩展板ADS1110采集的数据，如未安装ADS1110ADC扩展板则显示0000。

（三）、设计二步骤：

a.影响本实验的跳线及拨码开关设置如下：

底板拨码开关INT7279设置：

引脚编号

OFF

ON

底板拨码开关CPLD_CS设置：

MSP430F155-A扩展板设置（所选丝印为用跳线帽短接位置）

引脚功能

R/W或WR

SDA或SIMO1

SCL或SPICLK1

与中心线短接位置

R/W

SIMO1

SPICLK1

线缆连接

将USB型MSP430仿真器LSD-FET430UIF的JTAG排线插在MSP430F155-A扩展板的JTAG接口。

仿真器的USB线缆插在电脑的USB接口。

b.烧写MSP430F155对应数码管及键盘的接口程序

打开IAREmbeddedWorkbenchMSP430C语言编译环境（软件安装过程在MSP430F155CPU扩展板操作指导书中详细介绍，这里不再重复）。

1）点击菜单中的“File”

2）点击“Open”

3）点击“Workspace”

4）选择KEY_LED目录，并打开

5）双击打开文件key_led.eww文件

6）打开源文件后如下

7）点击Project菜单项

点中的Debug编译下载，并且进入仿真窗口。

8）点击Debug菜单中的Go开始运行仿真程序

四、实习内容

项目一：

数据采集电路的设计

1、设计思路

2、主要芯片

INA126、ADS1110、MSP430、HD7279

3、设计结果（如图）

图716位数据采集电路设计图

4、测试结果

设计一个可以采集0~300mV信号数据采集系统

调整R10电位器，观察数码管显示数据的变化。

项目二：

键盘扫描及显示电路的设计

1、设计思路（根据要求设计出原理图，并列出实验步骤）

MSP430、HD7279

3、