基于S3C2440的多道脈沖幅度分析器設(shè)計(jì)

2.3 控制電路

控制電路的主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能：(1)當(dāng)輸入脈沖信號(hào)到達(dá)峰值后，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。(2)精確控制模擬開關(guān)J1，和J2的斷開和接通，使系統(tǒng)電路以精確的時(shí)序工作。

系統(tǒng)的控制電路工作時(shí)序圖如圖4所示，控制電路硬件電路如圖5所示。T0時(shí)刻是初始狀態(tài)，模擬開關(guān)J1斷開，J2導(dǎo)通。T1時(shí)刻，輸入脈沖的電壓高于甄別電路的下限閾值，此時(shí)OUTA輸出高電平，模擬開關(guān)J2斷開。T2時(shí)刻，脈沖信號(hào)上升的峰值，OUTB輸出為高電平，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，同時(shí)模擬開關(guān)J1導(dǎo)通。T3時(shí)刻，A/D轉(zhuǎn)換完畢，ARM處理器輸出門控信號(hào)復(fù)位電路，使模擬開關(guān)J1斷開，J2導(dǎo)通，以迎接下一個(gè)脈沖的到來。

2.4 A/D轉(zhuǎn)換電路

A/D轉(zhuǎn)換器是多道脈沖分析器的核心器件，它對輸入脈沖的峰值進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量。設(shè)計(jì)選用美國Burr Brown公司生產(chǎn)的低功耗CMOS工藝逐次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS774。ADS774采用單一的+5 V電源供電;典型功耗120 mW;非線性誤差±1/2LSB;轉(zhuǎn)換速度為8.5 μs，能較好地滿足設(shè)計(jì)需要。

A/D轉(zhuǎn)換電路圖如圖6所示。核脈沖信號(hào)從峰值擴(kuò)展電路輸出后進(jìn)入ADS774的BIP OFF引腳進(jìn)入轉(zhuǎn)換器。R/C引腳連接控制電路，該引腳輸入低電平信號(hào)可以啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，輸入高電平信號(hào)時(shí)，CPU讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。STS引腳反映了A/D轉(zhuǎn)換的狀態(tài)，轉(zhuǎn)換過程中，輸出高電平。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，STS引腳輸出低電平。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，STS引腳發(fā)出下降沿有效的中斷請求給CPU。CPU收到中斷請求后，在中斷處理程序中讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果。為進(jìn)一步提高A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的精度，降低道寬的非線性誤差，只使用了12位轉(zhuǎn)換結(jié)果的高10位，舍棄了最低兩位的轉(zhuǎn)換結(jié)果。因此，只把ADS774數(shù)據(jù)線的DB2～DB11接入系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線。

3 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)電路板制作完畢后，首先進(jìn)行輸入電壓的幅度-道址對應(yīng)關(guān)系測試。使用精密信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生不同幅度的脈沖信號(hào)，直接對多道脈沖幅度分析器的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行測試。輸入信號(hào)幅度范圍0～5 V，先輸入幅度值較小的脈沖信號(hào)，重復(fù)進(jìn)行若干次的測量，通過LCD顯示屏觀察本幅度脈沖所對應(yīng)的道址。以脈沖信號(hào)的信號(hào)幅度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的道址為縱坐標(biāo)，得到如圖7所示的曲線。將其采用最小二乘法進(jìn)行擬合，得到道址與幅度之間相關(guān)系數(shù)R2=0.999 4，兩者之的關(guān)系式為：y=201.98x+13.361。這表明，本系統(tǒng)具備良好的線性。

本系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換器ADS774的實(shí)際測量結(jié)果與理想轉(zhuǎn)換函數(shù)值的最大誤差為±1/2LSB，因此系統(tǒng)的積分非線性(INL)為±0.37%，微分非線性(DNL)接近于0。使用精密信號(hào)發(fā)生器對幅度值為4.5 V的信號(hào)行連續(xù)8 h的測量，每小時(shí)記錄一次道址，測量數(shù)據(jù)如表1所示，這表明，系統(tǒng)的峰位漂移<2%，具備良好的穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

S3C2440處理器具有32位的總線寬度和1.1 MIPS/MHz的指令處理速度，可以滿足對時(shí)間要求非?？量痰氖录目焖賹?shí)時(shí)處理。此外，S3C2440處理器豐富的外設(shè)接口也使得整個(gè)設(shè)計(jì)更加便捷。測試表明：設(shè)計(jì)達(dá)到了1 024道的多道脈沖幅度分析器硬件要求，具備良好的微分非線性和積分非線性，系統(tǒng)分辨率高、工作穩(wěn)定性好。此外，由于系統(tǒng)硬件采用了集成度高、功耗低、貼片式的元器件，因此系統(tǒng)體積小、攜帶方便、操作靈活、可以應(yīng)用于實(shí)際工作中。