基于LTC1286的通用數據采集系統設計

數據采集系統廣泛應用于測量儀器儀表及工業控制設備等測控裝置與測控系統中，其核心器件是A/D轉換器。

　　基于LTC1286的通用數據采集系統通過選用不同的傳感器件和信號調理電路，可實現對電壓、電流、溫度、壓力、濕度等多種信息的采集與處理。該系統具有誤差小、精度高、電路構成簡單、通用性強的特點。

　　LTC1286的特性、引腳功能及時序

　　● 主要特點

　　LTC1286是低功耗、中速、12位逐次比較型串行輸出通用A/D轉換器，它采用5～9V單電源供電，其主要特性包括：具有12位分辨率;最大非線性誤差為±3/4LSB;轉換時間為60μs;雙極性或單極性模擬輸入;12位三態串行輸出。

　　● 引腳排列及功能

　　LTC1286的引腳排列如圖1所示。

　　圖1：LTC1286的引腳排列及功能

　　各引出腳功能如下。

　　腳1為基準電壓輸入端;腳2為正極性模擬信號輸入端;腳3為負極性模擬信號輸入端;腳4為公共端;腳5為片選端，CS由高電平跳變到低電平將復位內部計數器，并控制和使能DATA OUT端和CLOCK端，CS由低電平跳變到高電平將在一個設置時間內禁止CLOCK;腳6為A/D轉換結果三態輸出端(數字信號輸出端)，在CS為高電平時，該腳處于高阻狀態，當CS為低電平時，該腳由前一次轉換結果的MSB值置成相應的邏輯電平;腳7為時鐘信號輸入端;腳8為電源正極性端。

　　● 接口時序

　　圖2：LTC1286時序圖

　　LTC1286的接口時序如圖2所示。由時序圖可知，LTC1286每次轉換和傳送數據使用15個時鐘周期，在每次傳送周期之間插入CS的時序，從CS信號由高電平變為低電平時，轉換和傳送過程開始，到CS為高電平時，轉換和傳送周期結束，CLOCK被禁止，DATA OUT變為高阻態。

系統設計

　　該系統采用LTC1286作為A/D轉換器件，采用PC機作為處理機對采集的數據進行處理，并把處理結果輸出到屏幕進行實時顯示，或作為記錄保存到硬盤中。系統硬件電路如圖3所示，

　　圖3：系統硬件電路

　　● 電源與基準電壓源

　　系統電源取自PC機串行接口的TXD腳，經D7、C4、78L05、C1、C2處理向電路提供+5V平滑穩定的直流電壓。

　　D3、C3、R3構成LTC1286外部基準電壓源，D3選用REF25Z作為2.5V基準電壓輸出。

　　● 信號輸入電路

　　系統輸入端分壓電阻R1和R2構成模擬信號輸入電路，輸入信號電壓變化范圍為0～+5V，R1和R2的取值須考慮LTC1286的輸入特性及外接傳感器或調理電路的輸出特性，其取值范圍為33～100kΩ，且R1=R2。二極管D1和D2構成輸入端雙向限幅電路。

　　● LTC1286與PC的接口電路

　　LTC1286與PC采用四線制通信方式，如圖3所示。PCRS-232口的電平為12V，為了解決與LTC1286的直接連接問題，在LTC1286的數字信號輸入/輸出端加了三只4.7V穩壓管D4、D5、D6和兩只限流電阻R4、R5。系統中數據的采集與控制由PC編程完成。數據的采集與更新通過LTC1286第5腳的控制信號CS實現。在CS信號低電平期間，LTC1286完成數據的更新采集，同時把前一次采集的數據通過6腳(DATA OUT)串行移出，在CS信號高電平期間，時鐘信號CLOCK被禁止，輸出端為高阻態。

　　● 接口程序設計

　　系統軟件主要包括初始化模塊、A/D轉換控制模塊、數據處理模塊、屏幕輸出顯示模塊和磁盤文件輸出模塊。限于篇幅，這里只給出對應于PC串行口COM1(3F8h)的接口程序。

　　10 REM --- 12BTIS ---

　　20 KEY OFF:CLS

　　30 B=H3F8:REM COM1:

　　40 N=12:REM 12BITS

　　50 OUT B+4,1

　　60 FOR T=0 TO 100 NEXT T

　　70 OUT B+3,64

　　80 FOR T=0 TO 500 : NEXT T

　　90 OUT B+4,0:D=0:REM ACQUISITION

　　100 OUT B+4,2:OUT B+4,0

　　102 OUT B+4,2:OUT B+4,0

　　103 OUT B+4,2:OUT B+4,0

　　110 FOR F=0 TO N-1

　　120 OUT B+4,2

　　130 E=INP(B+6) AND 16

　　140 OUT B+4,0

　　150 IF E=16 THEN D=D+2^(N-1-F)

　　160 NEXT F

　　170 D=5*D/(2^N-1)

　　180 OUT B+4,1

　　190 RETURN

　　選用不同的傳感器件和信號調理電路，該數據采集系統可實現對多種電量與非電量的采集與處理，運行穩定可靠，采樣精度高，能滿足多數測控系統的測控要求與精度要求。