現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)與誤差分析大作業(yè)

1、<p>　　現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)與誤差分析大作業(yè)</p><p><b>　　一：作業(yè)要求</b></p><p><b>　　已知：</b></p><p>　　1、壓力傳感器的量程：0~100Kg;</p><p>　　2、傳感器靈敏度：0.01Kg;</p><p>

2、　　3、傳感器分辨率：0.01 Kg;</p><p>　　4、傳感器信號(hào)輸出頻率：<1000Hz;</p><p>　　5、測(cè)試系統(tǒng)工作量程：0~50Kg;</p><p>　　6、測(cè)試過程中具有高頻擾動(dòng)；</p><p>　　7、測(cè)試系統(tǒng)工作溫度范圍：－40℃～60 ℃。</p><p>　　8、傳感器輸出采

3、用電流輸出：4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流輸出</p><p><b>　　要求：</b></p><p>　　1、設(shè)計(jì)四通道數(shù)據(jù)采集電路,ADC采用AD7934-6；</p><p>　　2、各通道采樣周期<5ms;</p><p>　　3、詳細(xì)說明采集電路的設(shè)計(jì)依據(jù)；</p><p>　　4、CP

4、U可不指定型號(hào)，采集電路與CPU的接口由示意圖形式表示；</p><p>　　5、給出采集電路所有用到的元器件的具體型號(hào)、參數(shù)，主要考慮的指標(biāo)；</p><p>　　6、提供主要元器件的說明書；</p><p>　　7、給出ADC的驅(qū)動(dòng)程序。</p><p><b>　　二：設(shè)計(jì)方案</b></p><

5、;p>　　(1) AD7934-6 芯片說明</p><p>　　AD7934-6是一款12位、高速、低功耗、逐次逼近型（SAR）模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），采用2.7 V至5.25 V單電源供電，最高吞吐量達(dá)625 kSPS。該器件內(nèi)置一個(gè)低噪聲、寬帶寬、差分采樣保持放大器，可處理最高達(dá)50 MHz的輸入頻率。</p><p>　　AD7934-6具有4個(gè)帶通道序列器的模擬輸入通道，可以

6、通過預(yù)先編程選擇通道轉(zhuǎn)換順序。該器件可接受單端、全差分或偽差分模擬輸入。</p><p>　　AD7934-6內(nèi)置一個(gè)精確的2.5 V片內(nèi)基準(zhǔn)電壓源，可用作模數(shù)轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電壓源。或者，可將外部基準(zhǔn)電壓加載至此引腳，為其提供基準(zhǔn)電壓。</p><p>　　AD7934-6采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，可在高吞吐量的情況下實(shí)現(xiàn)極低的功耗，還提供靈活的功耗管理選項(xiàng)。利用一個(gè)片內(nèi)控制寄存器，用戶可以設(shè)置不同

7、的工作條件，包括模擬輸入范圍和配置、輸出編碼、功耗管理及通道序列化。圖一為設(shè)計(jì)方案整體框架圖。</p><p>　　圖1 設(shè)計(jì)方案整體框架圖</p><p>　　(2) 壓力傳感器信號(hào)采樣電路</p><p>　　壓力傳感器輸出采用電流輸出：4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流輸出，所以需要放大電路，此處采用共發(fā)射極三極管放大電路，將電流放大，選擇適當(dāng)?shù)碾娮韬腿龢O管，使三極管工作在

8、放大區(qū)。放大部分將壓力傳感器的電流變化放大，從集電極采樣電壓，從而將電流變化轉(zhuǎn)化成電壓變化。低通濾波器采用無源RC濾波器，由于無源RC濾波電路的截止頻率為，傳感器輸出頻率為<1000Hz，故R取170Ω，C取1uf。圖2為放大和低通濾波電路。</p><p>　　圖2 采樣放大和低通濾波電路</p><p>　　(3) AD7934-6與 AT89S52單片機(jī)連接圖</p>

9、;<p>　　圖3 AT89S52與AD7934-6連接圖</p><p><b>　　連接說明：</b></p><p>　　VDD：AD7934-6的VDD為芯片正常工作提供電源，輸入為2.7V~5.25V，此處選擇5V電源，連接一個(gè)10uf的電容來減小電壓的波動(dòng)。</p><p>　　W/：W/為字/字節(jié)方式選擇位，連接到

10、單片機(jī)的P20。</p><p>　　DB0~7：DB0~7連接到單片機(jī)的P0口，由于AT89S52單片機(jī)P0口作為輸入時(shí)沒有上拉電阻，故將P0口加上上拉電阻。</p><p>　　VDrive：決定邏輯電平的輸入電壓，為-0.3V~VDD+0.3V，此處和VDD連接在一起，均為5V。</p><p>　　AGND、DGND：模擬地和數(shù)字地，因?yàn)锳GND和DGND要

11、相同的電勢(shì)，故連接在一起接信號(hào)地。</p><p>　　D8~D11：連接在單片機(jī)的P10~P13。</p><p>　　BUSY：BUSY信號(hào)在信號(hào)下降沿變成高電平，并且在A/D轉(zhuǎn)換期間一直保持為高電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，BUSY變?yōu)榈碗娖剑颂?，將BUSY連接在單片機(jī)的P21。</p><p>　　CLKIN：芯片時(shí)鐘輸入，連接到單片機(jī)的ALE口，因?yàn)樵诓挥面i存外部

12、地址信號(hào)的時(shí)候，ALE發(fā)出系統(tǒng)時(shí)鐘1/6頻率的脈沖信號(hào)，為2MHz。</p><p>　?。洪_始轉(zhuǎn)換輸入信號(hào)。下降沿信號(hào)初始一個(gè)轉(zhuǎn)化，連接在單片機(jī)引腳P22。</p><p>　?。簩戄斎胄盘?hào)。當(dāng)為低電平時(shí)向芯片控制寄存器寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　：讀輸入信號(hào)。當(dāng)為低電平時(shí)，下降沿將讀取轉(zhuǎn)化結(jié)果。，分別連接在單片機(jī)的P36、P37。</p>&l

13、t;p>　?。浩x信號(hào)。和、結(jié)合起來讀取轉(zhuǎn)化結(jié)果和控制寄存器寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　VREFIN/VREFOUT：AD7934-6的參考轉(zhuǎn)化電壓，可以輸入也可以輸出，正常的內(nèi)部參考電壓為2.5V，可以通過外接參考電壓，但是不能超過VDD+0.3V，此處編輯控制寄存器，選用內(nèi)部參考電壓，所以不要外接參考電壓，VREFIN/VREFOUT外接0.47uf電容連接信號(hào)地。</p><p

14、>　　Vin0~Vin3：4通道模擬量輸入口，通過控制寄存器位ADD1，ADD0進(jìn)行選擇，或者通過片上定序器來決定那個(gè)通道被采樣。由于此處只要采集一路，所以處理過的電壓信號(hào)接到Vin0上。</p><p>　　(4) 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)程序</p><p>　　#include<AT89x52.H></p><p>　　unsigned char resu

15、lt;</p><p>　　sbit W=P2^0;</p><p>　　sbit BUSY=P2^1;</p><p>　　sbit CONVERT=P2^2;</p><p>　　sbit WR=P3^6;</p><p>　　sbit RD=P3^7;</p><p>　　sbit CS=

16、P2^3;</p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　CS=0;</b></p><p><b>　　P0=0x01;</b></p><p><b>　　P1=0x

17、01;</b></p><p><b>　　W=1;</b></p><p><b>　　WR=0;</b></p><p><b>　　W=0;</b></p><p><b>　　WR=1;</b></p><p>

18、　　CONVERT=0;</p><p>　　CONVERT=1;</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　CONVERT=0;</p><p>　　while(BUSY==0)</p>

19、<p><b>　　{</b></p><p>　　CONVERT=1;</p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　RD=0;</b></p><p>　　result=P0;</p><p><

20、b>　　RD=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　三：參考文獻(xiàn)</b></p><p>

21、;　　1.趙勇、胡濤. 傳感器與檢測(cè)技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社.2010.9</p><p>　　2. 付家才、孫毅男.傳感器與檢測(cè)技術(shù)原理及實(shí)踐.中國電力出版社.2008.1</p><p>　　3.葉湘濱、熊飛麗、張文娜、羅武勝. 傳感器與檢測(cè)技術(shù).國防工業(yè)出版社.2007.4</p><p>　　4.祝詩平、李鴻征、朱杰斌.傳感器與檢測(cè)技術(shù).北京大學(xué)出版社.2006