基于AD7891的車輛稱重采集系統設計

引言
為徹底消滅超載現象，禁止超載車輛上路，實現司機在駕駛室內就可知道車輛的載荷情況，而地面稽查人員通過無線通信裝置可隨時隨地檢測車輛的載荷量，從而有利于制止車輛的超載行為。因此，這里提出一種基于AD7891的車輛稱重采集系統設計方案。該系統設計采用電容法檢測車輛載荷，并利用車輛本身的板彈簧作為稱重傳感器的彈性體。

2 車輛稱重系統簡介
車輛電容稱重裝置安裝在被測車輛上。稱重裝置的核心器件是電容稱重傳感器，電容傳感器的極板安裝在車輛輪軸的中部上方與車廂底(或車架)之間，通過測量車輛板彈簧的形變轉換為電容值的變化，得到載荷值。圖1為車載式電容稱重傳感器示意圖。

在車輛稱重系統中，若車輛有前后兩根輪軸，則圖2為車輛稱重系統框圖。前后傳感器將載荷變化轉換為電容變化；電容測量電路將電容值轉換為電壓值；DSP將傳感器輸出的電壓值進行加轉換，其數據經運算、處理后，將整車載荷值送至顯示器。由于系統中需采集的數據量較大，特別是動態稱重測量，為了滿足系統的實時性需求，車輛稱重采集系統采用AD7891和TMS320LF2407 DSP實現車輛稱重數據采集。

3 系統硬件設計
系統采用美國ADI公司的AD7891型A／D轉換器，它是一種內含輸入多路轉換器和采樣保持放大器的12位數據采集系統(DAS)，輸入模擬信號范圍為-10～+10 V，理論精度指標可達4．88 mV，適合與各種微處理器、控制器以及數字信號處理機連接。它和DSP有并行和串行兩種工作模式，并有8個具有過壓保護的模擬信號通道，允許過壓值為±17 V，只對1個通道信號采樣時，最大采樣速率可達454．5 kS／s。AD7891采用單電源工作，功耗低。非常適用于數據采集系統和測試設備等方面應用。因此，該車輛稱重系統采用AD7891完全能夠滿足系統各項要求。在高速采集系統中，AD7891與DSP相結合通常采用串行或并行方式，利用軟件控制數據線方式實現系統要求的采集速度。AD7891與DSP采用并行方式，使用DSPI／O端口的A、B、C、D、E數據和方向控制器實現AD7891的時序控制。另外由于DSP的I/O端口電壓為3．3 V，而AD7-891的端口電壓為5 V，當DSP的端口只向AD7891的端口發送信號時．通過DSP的I／O端口直接接至AD7891；但如果從AD7891的端口直接向DSP的端口發送信號則有可能損壞DSP。因此需要高速雙向電平轉換器，這里選用P174LVCC424-5A，由于一片P174LVCC4245A只能處理8位數據線，因此需要2片P174LVCC4245A進行電平匹配。其硬件連接電路如圖3所示．圖3中DSP對A。D7891的時序控制完全是通過TMS320LF2407 DSP的I/O端口實現，D[O：11]指向DSP接口。AD7891的CS、WR、CONVST、RD、EOC時序控制引腳分別與DSP I／O端口的IOPB4、IOPB5、IOPB6、IOPB7、IOPF4相匹配。AD7891引腳和DSP I／O端口通過2片電平轉換器P174LVCC4245A連接，其引腳配置如圖3所示。