基于A(yíng)DS1255的地震信息采集模塊設計

2 系統硬件設計
該地震信息采集模塊的主采集控制器選用高性能數字信號處理器(DSP)TMS320F2812。該器件特別適用于大批量數據處理的測控場(chǎng)合。在地震信息采集模塊中，TMS320F2812主要負責控制ADS1255以及濾波處理相應的數據。圖1為地震信息采集模塊設計框圖。

由于該信息采集模塊采用SPI總線(xiàn)與A／D轉換器通信，因此，當需擴展為4通道時(shí)，只需用TMS320F2812的4個(gè)I／O端口作為ADS1255的片選端即可，而SPI的時(shí)鐘線(xiàn)和數據線(xiàn)均可共享。為了提高數據的可靠性與精度，需對A／D轉換器傳輸的24位數據進(jìn)一步濾波?？紤]到濾波時(shí)DSP需處理大量數據，因此通過(guò)TMS320F2812自帶的外部存儲接口擴展512 KB的RAM，作為該系統程序運行的數據空間。此外，TMS320F2812的串口A(yíng)與串口型的GPS模塊相連，用于整個(gè)信息采集模塊的授時(shí)時(shí)鐘。為使A／D轉換器采樣準確可靠，DSP與A／D轉換器采用獨立的電源系統，SPI信號線(xiàn)均需通過(guò)隔離電路進(jìn)行隔離。
2．1 ADS1255電路設計
ADS1255是一款高性能的A/D轉換器，其內部集成多路選擇開(kāi)關(guān)(MUX)、可編程增益控制器(PGA)、四階△-∑調制器、可編程數字濾波器等，具有極低的噪聲，可滿(mǎn)足高精度的測量要求。ADS1255能夠接收輸入幅度為0～5 V的信號，若超出該范圍，器件將損壞，因此，若需采集的信號不在該范圍內，首先需將其線(xiàn)性變化為0～5 V之內，才能輸入到ADS1255。
圖2為ADS1255的應用電路。輸入信號首先經(jīng)過(guò)由R3、R4、R5組成的電阻網(wǎng)絡(luò )，可將-10～+10 V的信號轉換為0～5 V。ADS1255可配置成一個(gè)差分輸入或兩個(gè)單端輸入，因此，該設計采用差分輸入方式測量單端輸入。其實(shí)現方法比較簡(jiǎn)單，需采集的信號輸入到ADS1255差分輸入的正端AIN0，參考電壓2．5 V輸入到差分輸入負端AIN1，同時(shí)需設置ADS1255內部的PGA=2。這樣可提高ADS1255的輸入動(dòng)態(tài)范圍。
2．2 參考電壓電路設計
該信息采集模塊采用獨立外部參考電壓器件REF5025提供2．5 V的參考電壓，該器件具有低噪聲，低漂移，高精度等特性，特別適用于16位以上的A/D轉換系統。圖3為基于REF5025的參考電壓緩沖電路。