基于LabWindows／CVI和DSC的數據采集系統
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數字信號控制器(DSC)綜合了MCU面向控制的特性以及DSP的快速計算功能，具有處理速度快，靈活、精確，抗干擾能力強，體積小及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足了對信號快速、精確、實(shí)時(shí)處理及控制的要求。本設計采用的DSC為T(mén)MS320F28335芯片，該器件能夠以150 MHz的頻率提供每秒3億條浮點(diǎn)指令，與定點(diǎn)處理器相比，降低了相關(guān)的成本。數據系統軟件的開(kāi)發(fā)需要可靠、快捷的平臺，由美國國家儀器公司(NI)開(kāi)發(fā)的LabWindows／CVI給測試工程師提供了強有力的虛擬儀器開(kāi)發(fā)環(huán)境。它將功能強大、使用靈活的C語(yǔ)言與用于數據采集分析和顯示的測控專(zhuān)業(yè)工具有機地結合起來(lái)。它與傳統編程工具VB、VC相比，具有強大的數據可視化分析和儀器控制能力，并且具備串口通信功能。
1 系統硬件設計
系統硬件主要包括：DSC處理器及其輔助電路、模擬信號調理電路和USB串口通信電路。系統的結構框圖如圖1所示。
1．1 TMS320F28335特點(diǎn)及ADC模塊特性
TI公司C2000系列的TMS320F28335芯片具有150MHz的高速處理能力，具備32位浮點(diǎn)處理單元，其6個(gè)DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多達18路的PWM輸出。
TMS320F28335芯片內置16個(gè)通道帶流水線(xiàn)的模數轉換器(ADC)。ADC模塊主要包括以下特點(diǎn)：12位模數轉換模塊；2個(gè)采樣和保持(S／H)器；模擬輸入電壓范圍O～3 V；快速的轉換時(shí)間，ADC時(shí)鐘可以配置為25 MHz，最高采樣帶寬為12．5 MSPS。此系統中使用的是自主設計的TMS320F28335開(kāi)發(fā)板，實(shí)物如圖2所示。
1．2 模擬信號調理電路
前端數據采集部分把采集到的各種傳感器數據進(jìn)行調理。在信號調理過(guò)程中，采用以下幾個(gè)方面的措施來(lái)保證高精確度模擬信號輸入：采用高精確度的基準電源；對信號采集部分的區域進(jìn)行屏蔽，防止外部噪聲干擾；使用低失真運放AD823減小諧波失真，采用有源多階濾波器進(jìn)行濾波處理。
為獲得更高精度的模數轉換結果，正確的PCB板設計是非常重要的。連接到ADCIN引腳的模擬量輸入信號線(xiàn)要盡可能地遠離數字電路信號線(xiàn)。為減少因數字信號的轉換產(chǎn)生的耦合干擾，需要將ADC模塊的電源輸入同數字電源隔離開(kāi)。
信號調理電路將傳感器輸出的雙極性電壓一10～+10 V，調理成單極性電壓O～2．5 V，以便輸入給DSC的ADC模塊。
1．3 USB串口通信電路
USB串口通信電路采用的是美國Silicon公司的USB―UART數據轉換器CP2102，通過(guò)它實(shí)現USB2．0到UART的轉換。它不僅適合設計新一代帶有USB接口的系統，也可以利用它對采用RS一232通信接口的系統進(jìn)行改造，只需用CP2102取代RS一232電平轉換器即可。其電路原理如圖3所示。
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