Δ-ΣADCCS5460在压实度检测仪中的应用

　　引言

　　YJ-3 型压实度检测仪，是在前两代仪器的基础上，利用廉价的器件和多项新颖的技术，研制成功的。在价格降低和大大提高可靠性的基础上，势必为广泛推广应用压路机压实度检测仪创造必要的条件。本文还以 CS5460 及 MCS51 的组合应用为例，说明了低成本方案在测控领域应用的必要性和可能性。

　　1 CS5460特点

　　CS5460 是 CIRRUS LOGIC 公司生产的 SSOP24 封装，24位字长的电能检测器件。具有如下特点和功能：片内集成ΔΣADC，可测量电压、电流、电能及电压、电流平均值等功能;交流、直流测量的校准功能;内嵌数字滤波器、可编程增益放大器;计数器、步进电极驱动能力;片上集成 2.5V 参考电压源;较高的线性度;三线串行数据接口;<12 mW 的功耗。这些特点和功能，基本上体现了目前集成电路技术应用中的一些显著特点和趋势，如混合芯片技术和数字信号处理功能，串行数据接口方式等，而且性能价格比较高。

　　CS5460 芯片的片内 DSP 功能和命令设置，可以方便的实现对电压、电流量瞬时值和有效值的测量以及在片内得到二者乘积—功率值。利用该功能，可以直接在 AD 芯片中测量振动加速度的瞬时值，并计算其有效值(均方根值)，并设置为中断触发方式，方便地同 MCS-51 接口。

　　2 CS5460的数据接口设计

　　2.1 CS5460 对单片机的接口十分简便:

　　CS5460 与 MCS51 接口类似I2C，见图1:

　　CS:片选信号端口，低电平有效

　　SDI :数据输入端口;

　　SDO:数据输出端口;

　　SCLK:数据移位时钟;

　　INT :中断信号输出端口，可编程;

　　RESET:复位端口，低电平有效;

　　2.2 CS5460 对被测信号的接口：

　　2.2.1 被测模拟量输入接口：

　　信号测量有电压测量和电流测量两个通道，被测模拟信号输入要求低于 250mV。CS5460 片内集成了数字集成放大器和数字滤波器。因此，对被测信号的接口得以简化。在应用时，注意两通道的差分输入端与被测信号的匹配设计、参考电压输入和输出端等的设计即可。

　　Iin+、Iin-： 电流信号差分输入;

　　Vin+、Vin-：电压信号差分输入;

　　Vref_O、Vref_in ：参考电压输出、参考电压输入;二者短接，即可;

　　2.2.2 与传感器的匹配:

　　所采用的传感器是内嵌放大电路型的系列产品。其输出信号是交变电压信号，灵敏度为10 mV ~ 2000 mV，线性频响范围是：0.2 Hz ~ 1500 Hz。

　　CS5460 电压、电流测试量输入通道的差分电压容限是：±250 mV 。因此，设计了具备滤波、隔离、放大和分压功能的信号调理电路，如图2。电路的放大系数可根据传感器灵敏度的不同作相应调整。线性频率响应范围较宽，可达到0~1KHz，满足传感器信号的要求。