软件实现方案整个系统分配置模式和工作模式两部分。配置模式下，系统接收来自PC机端的配置信息，包括串口通讯速率、通道选择、AD配置字等信息的设置，并写入FLASH存储器供工作模式调用。工作模式下，系统实现对SEP3203的GPIO口A/D的初始化，通过软件模拟SPI协议完成SEP3203与A/D的通讯，最终是数据采集向上位机传输的应用程序。

　　高精度数据测量系统的实现ADS1210简介特点及结构（1）Δ2∑型A/D转换器；（2）10Hz下23位有效分辨率，1000Hz下20位分辨率；（3）差分输入；（4）内置可编程增益放大器；（5）SPI兼容二线SSI接口；（6）高达1516kHz的可编程截至频率；（7）内部/外部参考电压；（8）具有芯片自校准功能。

　　ADS1210芯片为18脚DIP或SOP封装，结构如3所示。其内部由可编程增益放大器（PGA）、二阶Δ2∑调制器、调制控制器、三阶数字滤波器、微控制单元、寄存器组（包括指令寄存器INSR、命令寄存器CMR、数据输出寄存器DOR、零点校准寄存器OCR和满量程校准寄存器FSR）、串行接口、时钟电路、313V偏置电压和内部215V参考电压。

　　主要功能寄存器ADS1210内部共有5种寄存器，其中，指令寄存器（INSR）和命令寄存器（CMR）控制转换器的操作；数据输出寄存器（DOR）存放最新转换所得的数据；零点校准寄存器（OCR）和满量程校准寄存器（FSR）用于对转换结果进行校准。

　　（1）指令寄存器（INSR）表1指令寄存器格式R/WMB1MB00A3A2A1A0最低位R/W：读写控制位，“1”为读，“0”为写。MB1，MB0：表示读写字节数，“00～11”依次对应“1～4”字节。A3～A0：欲读写寄存器的地址。

　　（2）命令寄存器（CMR）REFO：控制是否选用内部基准电压，“1”为使用内部基准，“0”为使用外部基准。DF：采样数据输出形式位，“0”为补码形式输出，“1”为原码形式输出。U/B：数据极性输出，“0”为双极性数据输出，“1”单极性数据输出。BD：控制读字节顺序，“0”为从高字节到低字节，“1”为从低字节到高字节。

　　MSB：控制位的顺序位，“0”为从高位到低位，“1”为从低位到高位。SDL：选择数据输出引脚，“0”为用“SDIO”输出，“1”为用“SDOUT”输出。DRDY：数据准备位（只读），“0”表示输出数据准备好，“1”表示输出数据没有准备好。DSYNC：只写位，同DRDY共用一位，“0”表示不改变调制器的计数器值，“1”表示将调制器的计数器值复位到0。SF2～SF0：加速因子选择位。SR12～DR0：抽取速率选择位。

　　（3）数据输出寄存器（DOR）DOR是24位寄存器，保存最新转换所得数据，在DRDY变为低电平之前更新其内容。如果寄存器内容在1/fDATA-12（1/fXIN）时间内未被读出，则新转化的数据将覆盖旧的数据（DRDY在DOR更新之前被强制为高电平，除非正在进行数据的读取）。

　　（4）零点校准寄存器（OCR）满量程校准寄存器（FSR）OCR和FSR都是24位寄存器，存放校准值用来对转换结果进行校准。

　　硬件连接电源方案由于本系统采样精度较高，所以要求电源噪声很小，另外还需要提供一精密基准电压用于校准量程。本系统采用NR5D15/100升压DC2DC将系统5V输入电压转为±15V以供程控放大器PGA204使用；通过75L05将+15V电压转为较稳的+5V供ADS1210使用；另一方面，通过精密基准电压源LM336将+15V转为精密+5V供系统校准。

　　A/D和放大器部分电路如图4所示，信号经过固态继电器通道送至PGA204的Vin+端和Vin-端，AA1，AA0脚是PGA204的增益控制脚，其值“00～11”对应放大器增益“1～1000”。信号经PGA204放大后通过电阻网络送至A/D。ADS1210选用内部215V参考电压，从REFout输出至REFin，另外经内部放大133倍后产生313V偏置电压从Vbias输出。

　　ADS1210的反向输入端接内建215V基准输出，即215V对应零点，实现对地信号的采样转换。ADS1210与SEP3203的接口通过DRDY，SCLK，SDIN和SDOUT四脚实现，为减少数字器件对模拟器件的信号干扰，加入高速光耦HCPL2630进行信号隔离。软件方案由于A/D是整个系统的核心器件，这里重点阐述ADS1210配置模块。

　　AD配置模块包括初始化以及初始化以后的校验两部分。初始化部分完成ADS1210输入量程、数据输出速率等参数的设置，配置完毕后，须回读配置信息以确认配置成功与否，若成功则开始循环采集，若失败则再次写入配置信息。

　　SEP3203与ADS1210的通讯过程为：等待DRDY电平为低，然后在SCLK，SDIN和SD2OUT三引脚上按照SPI协议收发数据。4硬件连线图A/D配置成功后，开始对各通道轮流采集数据。首先从FLASH中读出配置信息，根据配置信息动态改变PGA204增益将信号放大以匹配ADS1210的电压输入范围，其次测量放大器两输入端短接情况下的电压做零点校准，然后测量板上LM336输出的精密+5V做增益校准，最后依次打开各通道测量数据并作相应数据处理以供传输。每当一组（16通道）数据测量完毕则通过RS485口送至PC机存储或显示。

　　结语采用基于ARM7TDMI内核的SEP3203微处理器、ADS1210，PGA204构成的数据采集器，具有高精度、高性能及低成本等特点，采用485总线传输提高了数据传输的可靠性，非常适于功耗检测。另外SEP3203处理器片上资源丰富可扩展性强，将来还可加入LCD液晶屏和微硬盘实现脱离PC机的海量数据存储显示，有着非常好的应用前景。

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