基于IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)接口的智能傳感器硬件設(shè)計

　　濾波是對傳感器信號分壓后進行的模擬濾波處理。設(shè)計中采用集成開關(guān)電容濾波器MAX291對傳感器信號進行模擬濾波。MAX291是MAXIM公司生產(chǎn)的8階巴特沃斯型開關(guān)電容式有源低通濾波器。MAX291的可靠性和穩(wěn)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(yīng)。時鐘頻率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(nèi)部時鐘振蕩器，只需外接一只電容，其電容值和3 dB截止頻率則滿足：

　　設(shè)計中直接采用MAX291內(nèi)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(shè)計中由于系統(tǒng)緊湊性設(shè)計的特殊需要，選用微處理器集成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，同時也節(jié)約了成本。C8051F060的A／D轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)包括兩個lMs／s、16位分辨率的逐次逼近寄存器型A／D轉(zhuǎn)換器，A／D轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換采用內(nèi)部電壓基準(zhǔn)，可以通過相應(yīng)的控制寄存器進行配置。內(nèi)部電壓基準(zhǔn)電路由一個溫度穩(wěn)定性好的1．2 V帶隙電壓基準(zhǔn)發(fā)生器和一個2倍增益的輸出緩沖放大器組成。ADCO的電壓基準(zhǔn)電路由基準(zhǔn)控制寄存器REFOCN控制。REFOCN寄存器用于獨立地使能／禁止ADCO的內(nèi)部基準(zhǔn)和偏置發(fā)生器電路。BIASE0位使能ADC0的內(nèi)部偏置發(fā)生器。該位為‘1’時，ADC0內(nèi)部偏壓發(fā)生器工作。設(shè)計中使用的是ADC0內(nèi)部電壓基準(zhǔn)，則必須使ADC0所對應(yīng)的BLASE0和REFBEO位都被置‘1’，內(nèi)部2．4 V電壓基準(zhǔn)輸出到VREFO引腳。VREF0引腳對AGND的最大負(fù)載必須小于100μA，應(yīng)在VREF0引腳與VRGND0之間接入0．1μF和47μF的旁路電容。使用ADC0時，應(yīng)將ADCO電壓基準(zhǔn)接地引腳VRGNDO接地．經(jīng)過上述合理的設(shè)計后，系統(tǒng)中測得的電壓基準(zhǔn)約為2．44 V。ADCO的最高轉(zhuǎn)換速度為1 Ms／s，轉(zhuǎn)換時鐘來自系統(tǒng)時鐘分頻，寄存器ADCOCF中的ADCOSC位決定每個轉(zhuǎn)換時鐘為多少個系統(tǒng)時鐘(1～16)。ADCO有4種轉(zhuǎn)換啟動方式，由ADCOCN中的ADC0啟動轉(zhuǎn)換方式位(ADOCMl，AD0CM0)的狀態(tài)決定。轉(zhuǎn)換觸發(fā)源有：

　?、傧駻DCOCN的AD0BUSY位寫1；

　　②定時器3溢出(即定時的連續(xù)轉(zhuǎn)換)；

　?、弁獠緼／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換啟動信號CNVSTR0的上升沿；

　?、芏〞r器2溢出(即定時的連續(xù)轉(zhuǎn)換)。