基于IEEE1451標準接口的智能傳感器硬件設計

　　濾波是對傳感器信號分壓后進(jìn)行的模擬濾波處理。設計中采用集成開(kāi)關(guān)電容濾波器MAX291對傳感器信號進(jìn)行模擬濾波。MAX291是MAXIM公司生產(chǎn)的8階巴特沃斯型開(kāi)關(guān)電容式有源低通濾波器。MAX291的可靠性和穩定性高，避免了分立元件的各種誤差、漂移影響。它的3 dB截止頻率可在0．1～25 Hz之間選擇，具有固定的歸一化頻率響應。時(shí)鐘頻率fCLK與截止頻率fC的比值為100：1；噪聲低，典型值為一70 dB THD+Noise。如果直接利用MAX291的內部時(shí)鐘振蕩器，只需外接一只電容，其電容值和3 dB截止頻率則滿(mǎn)足：

　　設計中直接采用MAX291內部振蕩器，外接0．1μF的電容。圖2是濾波電路的濾波效果對比圖。

　　在設計中由于系統緊湊性設計的特殊需要，選用微處理器集成的模數轉換器，同時(shí)也節約了成本。C8051F060的A／D轉換器系統包括兩個(gè)lMs／s、16位分辨率的逐次逼近寄存器型A／D轉換器，A／D轉換器中集成了跟蹤保持電路、可編程窗口檢測器和DMA接口。為了提高傳感器信號采集精度，這里A／D轉換采用內部電壓基準，可以通過(guò)相應的控制寄存器進(jìn)行配置。內部電壓基準電路由一個(gè)溫度穩定性好的1．2 V帶隙電壓基準發(fā)生器和一個(gè)2倍增益的輸出緩沖放大器組成。ADCO的電壓基準電路由基準控制寄存器REFOCN控制。REFOCN寄存器用于獨立地使能／禁止ADCO的內部基準和偏置發(fā)生器電路。BIASE0位使能ADC0的內部偏置發(fā)生器。該位為‘1’時(shí)，ADC0內部偏壓發(fā)生器工作。設計中使用的是ADC0內部電壓基準，則必須使ADC0所對應的BLASE0和REFBEO位都被置‘1’，內部2．4 V電壓基準輸出到VREFO引腳。VREF0引腳對AGND的最大負載必須小于100μA，應在VREF0引腳與VRGND0之間接入0．1μF和47μF的旁路電容。使用ADC0時(shí)，應將ADCO電壓基準接地引腳VRGNDO接地．經(jīng)過(guò)上述合理的設計后，系統中測得的電壓基準約為2．44 V。ADCO的最高轉換速度為1 Ms／s，轉換時(shí)鐘來(lái)自系統時(shí)鐘分頻，寄存器ADCOCF中的ADCOSC位決定每個(gè)轉換時(shí)鐘為多少個(gè)系統時(shí)鐘(1～16)。ADCO有4種轉換啟動(dòng)方式，由ADCOCN中的ADC0啟動(dòng)轉換方式位(ADOCMl，AD0CM0)的狀態(tài)決定。轉換觸發(fā)源有：

　?、傧駻DCOCN的AD0BUSY位寫(xiě)1；

　?、诙〞r(shí)器3溢出(即定時(shí)的連續轉換)；

　?、弁獠緼／D轉換器轉換啟動(dòng)信號CNVSTR0的上升沿；

　?、芏〞r(shí)器2溢出(即定時(shí)的連續轉換)。