《電子技術(shù)應(yīng)用》
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用MAX543實現(xiàn)DSP采樣系統(tǒng)的量程自動轉(zhuǎn)換
摘要: 本文分析了12位串行D/A MAX543實現(xiàn)增益調(diào)節(jié)的方法,。通過利用D/A的內(nèi)部電阻網(wǎng)絡(luò),,可以實現(xiàn)量程的快速準(zhǔn)確測量。該方法具有普遍的應(yīng)用意義,可在速度,、精度要求較高的測量系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。
Abstract:
Key words :
 

  在弱信號檢測電路中,,經(jīng)常會因為傳感器的移動,、測試信號類型變化等因素引起被測信號的改變。這時就需要對信號的增益進行調(diào)節(jié),,為使調(diào)節(jié)達(dá)到精密測量要求,,對于一些以DSP為信號處理機的采樣系統(tǒng),應(yīng)引入準(zhǔn)確,、實時的量程自動轉(zhuǎn)換電路,。

  量程自動轉(zhuǎn)換電路可以用運算放大器和模擬開關(guān)構(gòu)成,但對這種精密的,、實時進行微調(diào)的電路,,我們采用一個由MAXIM公司的12位D/A轉(zhuǎn)換器MAX543組成的自動調(diào)節(jié)增益轉(zhuǎn)換電路。利用DSPTMS320F206異步串口靈活控制功能,,決定適當(dāng)?shù)男盘柗糯蟊稊?shù),。本文先介紹MAX534和TMS320F206的原理與特性,,然后討論量程自動轉(zhuǎn)換電路的具體實現(xiàn)方法并給出具體匯編程序框圖。

  1 12位串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器MAX543

  1.1 MAX543原理及特性

  MAX543是一種12位電流輸出,、乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器,。它由一個12位的R-2R型DAC、一個串行輸入并行輸出的移位寄存器,、一個DAC寄存器和控制邏輯電路組成,。在時鐘信號(CLK)的上升沿,串行數(shù)據(jù)輸入端(SRI)的串行數(shù)據(jù)移位進入MAX543,,當(dāng)所有的數(shù)據(jù)進入后,,LOAD端變?yōu)榈碗娖健?/p>

  MAX543可采用5V單電壓供電,數(shù)字輸入為TTL或5VCOMS相兼容的電平,。MAX543采用的制作工藝可以保證±1/4LSB的線性度和優(yōu)于±1LSB的增益精度,。數(shù)字輸入采用了防靜電措施。

  1.2 MAX543的內(nèi)部電路及工作過程分析

  MAX543的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路由一個R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)和NMOS模選開關(guān)組成,,如圖2所示,。根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的變化來決定每一個模選開關(guān)是接地還是與Iout端相連。

  圖3為MAX543的工作時序圖,。從第一個時鐘信號的上升沿開始,,MSB位開始移入MAX543,在隨后的時鐘周期里,,其余各位依次移入,。當(dāng)所有數(shù)據(jù)輸入后,再延遲30ns,,LOAD端變?yōu)榈碗娖?,?shù)據(jù)進入到12位DAC寄存器中,進一步控制NMOS模選開關(guān),。

  2TMS320F206的異步串口分析

  TMS320F206是TI公司生產(chǎn)的定點,、靜態(tài)COMS數(shù)字信號處理器。它采用先進的哈佛結(jié)構(gòu)(將數(shù)據(jù)空間和地址空間的總線分離),、具有片內(nèi)外設(shè),、片內(nèi)存儲器及專用的運算指令集,,這些特點使得此器件使用靈活方便,。TMS320F206的異步串口可用于不同期間的數(shù)據(jù)傳遞。

  2.1 接口管腳與寄存器

  異步串口由以下管腳組成:

  TX:TX端從異步串口發(fā)送移位寄存器(AXSR)發(fā)出串行數(shù)據(jù),。

  RX:RX端從異步串口接收移位寄存器(ARSR)接收串行數(shù)據(jù),。

  IO0-IO3:通用I/O端口可以設(shè)置成為通用I/O端口,也可以設(shè)置成為UART的握手信號,。

  兩個片內(nèi)寄存器進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收操作并且控制端口的操作:

  ·異步串行控制寄存器(ASPCR) ASPCR的I/O地址為FFF5H,,包括設(shè)置端口模式位,。允許和禁止自動波特率邏輯檢測,選擇中止位的數(shù)目,,允許或禁止中斷,。設(shè)置IO0-IO3,復(fù)位端口,。

  ·I/O狀態(tài)寄存器(IOSR) IOSR的I/O地址為FFF6H,,包括輸入波特率、各種錯誤狀況,、以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài),。檢測RX端的斷點、IO0-IO3的狀態(tài),,并且檢測IO0-IO3的變化,。

  2.2 異步串口的設(shè)置

  ASPCR控制異步串口的操作。圖4給出了16位ASPCR的格式圖,。

  2.3 I/O狀態(tài)寄存器的設(shè)置

  IOSR返回異步串口和I/O口(IO0-IO3)的狀態(tài),。圖5給出了16位IOSR寄存器的格式圖,IOSR的I/O地址是FFF6H,。

  3TMS320F206 DSP異步串口控制程控放大器的具體實現(xiàn)

  3.1電路原理圖分析

  具體實現(xiàn)的電路原理圖如圖6所示,,量程自動轉(zhuǎn)換電路由MAX543和AD公司出品的高速精密運算放大器AD711J組成,信號由DAC的RFB輸入,,參考電壓端(Vref)與信號輸出端相連,,運放的反向輸出端與MAX543的電流輸出端相連。

  在MAX543和DSP的接口部分,,LOAD端與XF相連,,時鐘信號由IO0產(chǎn)生,IO1輸出控制增益的數(shù)據(jù),。通過這種連接方式,,MAX543的R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)起到了一個精密可調(diào)電阻的作用。

  3.2數(shù)字輸入值與量程自動轉(zhuǎn)換電路的放大倍數(shù)之間的關(guān)系

  圖7給出的是量程自動轉(zhuǎn)換電路的簡化原理圖,。設(shè)輸入的電壓為Vi,,輸出電壓為V0,根據(jù)R-2R  電阻網(wǎng)絡(luò)圖,,Vi和V0的關(guān)系式為:

  其中Dj對應(yīng)DSP輸出12位控制數(shù)據(jù)各位的值,。

  這樣即可實現(xiàn)量程的自動調(diào)節(jié)。

  3.3TMS320F206 DSPD/A控制程序的設(shè)計

  TMS320F206 DSP D/A控制程序首先使TMS320F206初始化,,所有的中斷均被屏蔽,,等待狀態(tài)寄存器也被清0。在初始化異步串口,,復(fù)位串口,,將IO0-IO3置為輸出,,然后激活異步串口。

  在ADC初始化,,置XF為1,,IO0輸出0,對控制變量COUNT進行賦值,。從IO1移出MSB位,,經(jīng)過延時程序1,再將時鐘信號變?yōu)?,,再經(jīng)過延時程序2,,將IO0變?yōu)榈碗娖健Mㄟ^循環(huán)程序,,依次從IO1移出數(shù)據(jù),,當(dāng)COUNT=0時,所有數(shù)據(jù)移出,,將XF置0,,執(zhí)行延時程序3,數(shù)據(jù)輸送到12位DAC寄存器中,,然后XF置0,,一次增益調(diào)節(jié)過程結(jié)束。程序流程框圖如圖8所示,。

  4結(jié)束語

  本文分析了12位串行D/A MAX543實現(xiàn)增益調(diào)節(jié)的方法,。通過利用D/A的內(nèi)部電阻網(wǎng)絡(luò),可以實現(xiàn)量程的快速準(zhǔn)確測量,。該方法具有普遍的應(yīng)用意義,,可在速度、精度要求較高的測量系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用,。



 

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