基于ADS1252的数据采集模块设计

　　现代医疗、地质、环境监测、工业过程控制往往需要对监测点进行高速高精度的数据采集，高精度的数据采集模块在其中得到广泛的应用。数据采集模块的设计决定着测量数据的精度和可靠性，因此它是构建高精度测量系统的基础。本文提出一种基于ARM7处理器S3C4510B和A/D转换器ADS1252构建的高精度数据采集模块的设计方案，并介绍了该方案的软硬件设计。

　　1 ADS1252芯片特性

　　ADS1252是美国BURR-BROWN公司推出的一款高精度、宽动态范围、采用单+5 V电源供电、具有24位分辨率的单通道A/D转换器。它采用差分输入方式，对于低电平电压信号接入非常有利;它采用4阶∑-△结构的调制器，可以得到宽动态范围和24位无差错编码;它内部有三阶数字滤波器，可以滤除电源波纹和其他干扰;它的数据输出率可随系统时钟的改变而改变，当数据输出速率达到最大40 kHz时，仍具有19位的分辨率;它提供一个2线同步串行接口，可以方便的与微处理器连接。所有这些特点使得ADS1252非常适合用做高精度数据采集模块的A/D转换器。

　　2 采集模块电路设计

　　本数据采集模块设计使用的微处理器是S3C4510B，它是三星公司针对网络应用而开发的一款性价比很高的ARM7TDMI内核的16/32位RISC微处理器，具有低成本和高性能的特点。本文以ADS1252测量电压为例说明采集模块电路的设计原理。S3C4510B与ADS1252的接口电路如图1所示：其中CPU_TOUT1信号对应于S3C4510B定时器1的溢出TOUT1引脚，主要为ADS1252工作提供系统时钟CLK;CPU_P1信号对应于S3C4510B的I/O端口P1引脚，主要为读取ADS1252的有效数据提供串行时钟SCLK;CPU_P2信号对应于S3C4510B的I/O端口P2引脚，主要用于检测ADS1252数据是否准备好以及读取有效数据DOUT而提供的串行数据引脚。

　　由于S3C4510B的I/O引脚的工作电压为3.3 V，而ADS1252的I/O引脚的工作电压为5 V，因此S3C4510B的CPU_TOUT1，CPU_P1，CPU_P2信号不能与ADS1252的CLK，SCLK，信号直接相连。74HC245芯片是8路总线收发器，在发送和接收两个方向上都具有正相三态总线兼容输出，并且其输入、输出的工作电压范围是0～VCC。本设计通过74HC245芯片使S3C4510B与ADSl252的I/O引脚的工作电压进行匹配，并使DIR=H且，令数据从A总线传送到B总线。

　　为了实现S3C4510B与ADS1252电气信号隔离，本设计选用6N137高速光耦，它是电子线路中隔离电压冲击及噪声串扰的优选器件，具有体积小、隔离效果好、价格便宜、便于安装等特点。

　　REF195是一款精密、微功耗、低温漂、高稳定性的基准电压源。本设计选用它为ADS1252提供5 V的基准电压。ADS1252的差分模拟输入V+，V-支持双极性输入，但本设计将V-引脚参考AGND，只允许单极性输入，因此ADS1252的电压测量范围为0～5 V。本设计在V+、V-之间并接5.1 V的齐纳二极管，当输入电压大于5.1 V时，可以把V+，V-两端的电压稳定在5.1 V，从而起到保护ADS1252的目的。