六通道數據采集及處理系統的研制

由上式看出，要改變INA118的放大倍數，只要改變Rg的大小即可。在實(shí)際電路中，Rg采用一只1KΩ的精密電位器構成放大倍數可調的放大電路，如圖3所示。

由于系統要對來(lái)自六個(gè)傳感器的信號分別進(jìn)行放大，所以使用了六片INA118（U1~U6）組成六通道信號放大電路。六片INA118的反向輸入端 VIN-分別通過(guò)J1接線(xiàn)口的第1~6腳接六個(gè)傳感器的信號輸出端；正向輸入端則并接在一起，通過(guò)J1口的第8~10腳接到六個(gè)傳感器的另一端，同時(shí)通過(guò)一個(gè)1KΩ的電阻接地，以降低共模輸入分量，提高放大器的放大精度。

電位器W1~W6是電壓放大倍數調節電位器，可根據需要分別對U1~U6的放大倍數進(jìn)行調節。本系統中分別把六個(gè)通道的放大倍數都預設為–200倍。 U1~U6的輸出端Vo1~Vo6分別接到A/D轉換器U7的AIN0~AIN5六個(gè)輸入端，以便把放大后的電壓信號轉換成數字信號。

2.2 A/D轉換電路

模數轉換電路采用德州儀器公司開(kāi)發(fā)的串行A/D轉換器TLC2543，它是一種11通道、12位、高精度（最大±1/4096的線(xiàn)性誤差）、快速（在工作溫度范圍內轉換時(shí)間為10μs）的模數轉換器[3]，其內部結構如圖4所示。

TLC2543內部由通道選擇器、輸入地址寄存器、采樣保持電路、12位的模數轉換器、輸出寄存器、并→串轉換器以及控制邏輯電路等7個(gè)部分組成。通道選擇器根據輸入地址寄存器中存放的地址選擇輸入通道，并將輸入通道中的信號送到采樣保持電路中，然后在12位數模轉換器中將采樣的模擬量轉換成數字量，存放到輸出寄存器中，這些數據經(jīng)過(guò)并行→串行轉換器轉換成串行數據，由DOUT端輸出到微處理器中。

圖4 TLC2543內部結構方框圖

模數轉換電路如圖5所示。TLC2543的模擬信號輸入端AIN0~AIN5分別接六路來(lái)自INA118的電壓信號Vo1~Vo6，各路信號的選擇通過(guò)編程設定；AIN6~AIN10以及負參考電壓端REF-都接地。 為片選信號輸入端，片選信號來(lái)自單片計算機AT892051的P1.7腳（該信號由軟件編程產(chǎn)生），當 為低電平時(shí)，允許TLC2543輸入輸出數據，當 為高電平時(shí)禁止其輸入輸出數據；DOUT為轉換數據輸出端，轉換結果輸出到單片計算機AT892051的P1.6端，輸出方式可由高位到低位逐位輸出，也可由低位到高位逐位輸出，具體方式由編程確定；DIN為串行數據輸入端，來(lái)自單片機P1.5腳的命令字（含通道選擇、輸出數據長(cháng)度、輸出順序、極性選擇等信息）由此端輸入，輸入方式為先高位后低位。SCLK為輸入輸出同步時(shí)鐘端，該時(shí)鐘信號來(lái)自AT892051的P1.4腳（信號通過(guò)軟件編程產(chǎn)生）；當數據傳送開(kāi)始后，每個(gè)SCLK信號的上升沿，由單片機向TLC2543輸入一位命令字（前8個(gè)上升沿），同時(shí)由TLC2543向單片機輸出一位轉換結果（前 8、12或16個(gè)上升沿）。TLC2543的正參考電壓端REF+接+3.0V標準電壓。