基于AD7888的高穩(wěn)定度激光器多路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　接口與驅(qū)動(dòng)

　　串行外圍設(shè)備接口SPI（serial peripheral inteRFace）總線技術(shù)是Motorola公司推出的一種同步串行接口。SPI總線是一種三線同步總線，因其硬件功能很強(qiáng)，所以其實(shí)現(xiàn)軟件就相當(dāng)簡(jiǎn)單。AD7888與多種串行接口兼容，可以根據(jù)使用的控制芯片在設(shè)計(jì)中靈活的使用，從經(jīng)濟(jì)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(xiàn)對(duì)SPI總線的控制。

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(wěn)定的數(shù)據(jù)，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(qiáng)的6N137。由于6N137的速度快，編程中不需要進(jìn)行延時(shí)就能滿足光隔離器的電平建立時(shí)間。試驗(yàn)表明通過(guò)光隔離器，獲得的穩(wěn)定數(shù)據(jù)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(duì)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(xiàn)的。對(duì)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(xiàn)微處理器單獨(dú)對(duì)一個(gè)接口進(jìn)行操作，而不影響其他接口。CPU通過(guò)對(duì)三態(tài)緩沖器74LSl25控制，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口共用相同的數(shù)據(jù)線。AD7888所采樣的七路電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)分壓以后電壓都在2.5V以內(nèi)，所以這里可以直接使用芯片內(nèi)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(shù)ADCaddres通過(guò)設(shè)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(zhuǎn)換的高位有效數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行，提高了轉(zhuǎn)換的速度，使應(yīng)用程序編程更加高效。

　　當(dāng)電源不穩(wěn)定或者電路出現(xiàn)干擾的時(shí)候，AD7888輸出的采出碼將出現(xiàn)波動(dòng)，使得采樣效果變差，這時(shí)可以在讀數(shù)據(jù)時(shí)采用防脈沖干擾移動(dòng)平均值法數(shù)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(shù)Adcaddres通過(guò)設(shè)置控制寄存器來(lái)修改采樣通道進(jìn)行數(shù)字濾波

　　設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題

　　單片機(jī)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(shè)的使能有效信號(hào)絕對(duì)區(qū)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(shè)，否則多個(gè)外設(shè)的數(shù)據(jù)就會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上，造成數(shù)據(jù)沖突，接受錯(cuò)誤，其次要從地址上區(qū)分開(kāi)對(duì)外部設(shè)備寄存器的讀寫(xiě)操作，同一時(shí)刻不能對(duì)多個(gè)外設(shè)進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌?/p>

　　由于AD7888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(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)所有的模擬電源輸入加一級(jí)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(yīng)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，并消除引線過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的干擾。

　　本系統(tǒng)介紹的技術(shù)已在高穩(wěn)定度激光器多路監(jiān)測(cè)中得到了應(yīng)用，它不但提高了系統(tǒng)抗干擾性和數(shù)據(jù)的測(cè)量精度，而且由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單也給維護(hù)帶來(lái)了便利。