谷物品質(zhì)快速檢測儀關(guān)鍵部件的研究與設(shè)計

　　2.1 硬件設(shè)計

　　硬件設(shè)計主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集單元和USB數(shù)據(jù)傳輸單元電路設(shè)計。其數(shù)據(jù)傳輸為控制信號和采集數(shù)據(jù)。控制信號方向為主機到外設(shè)（OUT），數(shù)據(jù)量較小；采集到的數(shù)據(jù)由外設(shè)到主機（IN），數(shù)據(jù)量較大。系統(tǒng)基本操作過程為：主機給外設(shè)一個采樣控制信號CLK；A/D轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)直接進入CY7C68013的內(nèi)部端點FIFO，當(dāng)FIFO容量達到指定程度后，自動將數(shù)據(jù)打包傳送給USB總線，主機進行接收，保證有較高的傳輸速度。

　　1 數(shù)據(jù)采集模塊[1]

　　數(shù)據(jù)采集模塊主要實現(xiàn)以ADS7825為核心對4路模擬輸入信號進行AD轉(zhuǎn)換。ADS7825是BB公司生產(chǎn)的高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，它具有4路模擬輸入通道，5V單電源供電，16位并行輸出等獨特性能。

　　其工作原理，在此著重介紹ADS7825在并行輸出方式下的工作過程,如下圖2所示為其并行輸出時電路原理圖。在并行輸出方式下，啟動初始化過程是由R／C（pin22）腳變?yōu)榈碗娖讲⒅辽俦３?0ns開始，啟動轉(zhuǎn)換。BUSY（pin24）腳變?yōu)榈碗娖?，并保持到?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)輸出寄存器刷新完畢。如果BYTE（pin21）腳為低電平，在BUSY的上升沿，觸發(fā)輸出信號的高8位數(shù)字；相反，若BYTE腳為高電平，輸出信號的低8位數(shù)字。最終轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)以完全二進制數(shù)字格式輸出。REF是外部參考電壓輸入端或內(nèi)部參考2.5V電壓輸出端。此引腳應(yīng)與一個2.2μF電容相連，并與REF腳的輸出阻抗構(gòu)成一個低通濾波器濾過帶限噪聲。CAP為內(nèi)部參考電壓的緩沖輸出端，也應(yīng)與一個2.2μF電容相連，在ADS7825的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)，這樣連接可提供給內(nèi)置D／A轉(zhuǎn)換器最佳的轉(zhuǎn)換寫入電流，同時對緩沖輸出也是一種補償。另外，在BUSY為低電平期間，不再接受新的轉(zhuǎn)換指令。ADS7825在并行輸出模式情況下，根據(jù)通道選擇方式的不同，還可以分為連續(xù)轉(zhuǎn)換方式和可編程通道選擇方式。在CS、R／C和PWRD同時接低電平的情況下，若CONTC（pin25）腳為高電平時，ADS7825處于連續(xù)轉(zhuǎn)換工作模式。此時，ADS7825將按順序連續(xù)采集和轉(zhuǎn)換4路通道中的信號；而在CONTC變?yōu)楦唠娖街?，?dāng)前通道號就相應(yīng)存入A0和A1通道選擇的寄存器中，也就是說在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式下（即CONTCE為HIGH），A0和A1為輸出端。對于前一個通道來說，輸出數(shù)據(jù)BUSY在跳變?yōu)楦唠娖綍r變?yōu)橛行?。另外，每一次轉(zhuǎn)換結(jié)束，BUSY要跳變?yōu)楦唠娖綍r，A0和A1能夠輸出將要轉(zhuǎn)換信號的通道號。

　　在可編程通道選擇方式下，模擬輸入通道的選擇是由程序控制指令完成的。控制器發(fā)出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令和要轉(zhuǎn)換的通道號，通過片選信號與A0和A1端譯碼選擇需要的模擬通道，此時A0和A1為數(shù)據(jù)通道選擇輸入端。在完成數(shù)據(jù)通道的選擇之后，后續(xù)各引腳的工作過程與連續(xù)轉(zhuǎn)換方式下的情況類似。

　　圖2. ADS7825并行輸出電路原理圖

　　圖3. CY7C68013和ADS7825連接原理圖