基于A(yíng)D7888的高穩定度激光器多路監測系統的設計

　　接口與驅動(dòng)

　　串行外圍設備接口SPI（serial peripheral inteRFace）總線(xiàn)技術(shù)是Motorola公司推出的一種同步串行接口。SPI總線(xiàn)是一種三線(xiàn)同步總線(xiàn)，因其硬件功能很強，所以其實(shí)現軟件就相當簡(jiǎn)單。AD7888與多種串行接口兼容，可以根據使用的控制芯片在設計中靈活的使用，從經(jīng)濟的角度出發(fā)選擇普通的MCU芯片AT89S52，使用程序可方便地實(shí)現對SPI總線(xiàn)的控制。

圖4 串行接口時(shí)序圖

　　AD7888與MCU之間的接口關(guān)系如圖5所示。為了能夠獲得穩定的數據，AD7888與MCU之間加入光隔離器。光隔離器件采用的是隔離電壓高、速度快、共模抑制性強的6N137。由于6N137的速度快，編程中不需要進(jìn)行延時(shí)就能滿(mǎn)足光隔離器的電平建立時(shí)間。試驗表明通過(guò)光隔離器，獲得的穩定數據能夠增加3～4位(二進(jìn)制位)。AD7888的CS接地，使AD888始終工作在SPI接口模式。對每個(gè)接口模塊的控制是通過(guò)74LSl25的三態(tài)允許端來(lái)實(shí)現的。對其中一個(gè)SPI接口操作時(shí)，使其74LSl25處于選通狀態(tài)，而其他SPI接口的74LSl25處于高阻狀態(tài)。這樣可實(shí)現微處理器單獨對一個(gè)接口進(jìn)行操作，而不影響其他接口。CPU通過(guò)對三態(tài)緩沖器74LSl25控制，可實(shí)現多個(gè)接口共用相同的數據線(xiàn)。AD7888所采樣的七路電壓信號經(jīng)過(guò)分壓以后電壓都在2.5V以?xún)?，所以這里可以直接使用芯片內置的+2.5V參考電壓，在程序中必須將控制器的REF位置清為“0”。

圖5 AD7888與MCU連接圖

　　子程序入口參數ADCaddres通過(guò)設置控制寄存器來(lái)修改采樣通道和工作模式

　　程序中把寫(xiě)控制寄存器通知采樣某通道和讀出上次轉換的高位有效數據同時(shí)進(jìn)行，提高了轉換的速度，使應用程序編程更加高效。

　　當電源不穩定或者電路出現干擾的時(shí)候，AD7888輸出的采出碼將出現波動(dòng)，使得采樣效果變差，這時(shí)可以在讀數據時(shí)采用防脈沖干擾移動(dòng)平均值法數字濾波，即加入后置濾波器，使效果得以改善。下面是相關(guān)的程序。

　　子程序入口參數Adcaddres通過(guò)設置控制寄存器來(lái)修改采樣通道進(jìn)行數字濾波

　　設計中需要注意的問(wèn)題

　　單片機連接多個(gè)外圍芯片時(shí)需要注意幾個(gè)問(wèn)題，首先要保證這幾個(gè)外設的使能有效信號絕對區分開(kāi)來(lái)，通過(guò)CPLD譯碼產(chǎn)生片選來(lái)激活不同的外設，否則多個(gè)外設的數據就會(huì )同時(shí)出現在數據總線(xiàn)上，造成數據沖突，接受錯誤，其次要從地址上區分開(kāi)對外部設備寄存器的讀寫(xiě)操作，同一時(shí)刻不能對多個(gè)外設進(jìn)行讀或寫(xiě)操作。

　　由于A(yíng)D7888是高分辨率的ADC，因而電源的耦合電路尤為重要。因此在印制電路板設計時(shí)，應對所有的模擬電源輸入加一級去耦電路，即用10μF鉭電容和0.1μF陶瓷電容并聯(lián)到地。這些去耦電路的元件應盡可能靠近芯片的電源引腳，這樣才能獲得更好的去耦效果，并消除引線(xiàn)過(guò)長(cháng)帶來(lái)的干擾。

　　本系統介紹的技術(shù)已在高穩定度激光器多路監測中得到了應用，它不但提高了系統抗干擾性和數據的測量精度，而且由于結構簡(jiǎn)單也給維護帶來(lái)了便利。