一种基于单片机的智能化模拟信号预处理系统设计详解.doc
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1、一种基于单片机的智能化模拟信号预处理系统设计详解1引言由传感器输出的模拟信号一般要作放大、衰减、滤波等预处理之后,才能送入ADC进行模/数转换。在自动控制、智能仪表等领域中,要求这一处理过程可由软件控制,自动调整放大或衰减倍数,设置低通滤波器的截止频率,并且,还要将这些参数传送给CPU,以便修正测量结果;大多数市售的成品数据采集板都不具备模拟信号的预处理功能,使用时必须外接人工控制的放大、滤波装置,无法实现自动化。作者正是为了解决这些问题,才开发了这套基于单片机的智能化模拟信号预处理系统,当然,该系统也可以作为一般的放大器、滤波器使用。2硬件电路图1为模拟信号预处理电路的简图。由双电流输出型D
2、AC芯片AD7528和运放构成程控放大/衰减器,其原理是利用DAC内部的R-2R电阻网络,一个DAC作为运放的输入电阻,另一个作为反馈电阻。R-2R的其等效电阻可写为:RDACA=256RLDA/NA;RDACB=256RLDB/NB其中RLDA和RLDB分别为DAC A和B的R-2R梯形网络电阻,NA和NB为十进制的DAC输入数字(1255)。电路的增益为:Vout/Vin=-(RLDB/RLDA)(NA/NB)。AD7528为双精密匹配的DAC,其中RLDB=RLDA,所以,电路的增益为:Vout/Vin=-NA/NB,可见,它完全由输入的数字量决定。所以,这个电路和不需要外接精密电阻即可
3、获得精确的放大倍数。放大范围为1/255255(-48dB+48dB)。两个AD7528的片选信号由译码器分别提供,因此,双通道的放大倍数可以独立设置。经放大或衰减后的模拟信号通过缓冲后,输入到开关电容滤波器RF5609中。RF5609是七极点、六零点的椭圆函数低通滤波器,截止频率为工作时钟频率的百分之一,可变范围为0.1Hz25kHz,通带内波动0.2dB,阻带衰减100dB/倍频程。也可以使用MAXIM公司的 MAX291295系列开关电容低通滤波器。滤波器的工作时钟由可编程定时/计数器8254A提供。8MHz晶体经振荡电路为8254A提供输入时钟, 8254A工作于方波发生器方式,由OU
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