基于IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)接口的智能傳感器硬件設(shè)計(jì)

　　濾波是對(duì)傳感器信號(hào)分壓后進(jìn)行的模擬濾波處理。設(shè)計(jì)中采用集成開關(guān)電容濾波器MAX291對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行模擬濾波。MAX291是MAXIM公司生產(chǎn)的8階巴特沃斯型開關(guān)電容式有源低通濾波器。MAX291的可靠性和穩(wěn)定性高，避免了分立元件的各種誤差、漂移影響。它的3 dB截止頻率可在0．1～25 Hz之間選擇，具有固定的歸一化頻率響應(yīng)。時(shí)鐘頻率fCLK與截止頻率fC的比值為100：1；噪聲低，典型值為一70 dB THD+Noise。如果直接利用MAX291的內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器，只需外接一只電容，其電容值和3 dB截止頻率則滿足：

　　設(shè)計(jì)中直接采用MAX291內(nèi)部振蕩器，外接0．1μF的電容。圖2是濾波電路的濾波效果對(duì)比圖。

　　在設(shè)計(jì)中由于系統(tǒng)緊湊性設(shè)計(jì)的特殊需要，選用微處理器集成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，同時(shí)也節(jié)約了成本。C8051F060的A／D轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)包括兩個(gè)lMs／s、16位分辨率的逐次逼近寄存器型A／D轉(zhuǎn)換器，A／D轉(zhuǎn)換器中集成了跟蹤保持電路、可編程窗口檢測(cè)器和DMA接口。為了提高傳感器信號(hào)采集精度，這里A／D轉(zhuǎn)換采用內(nèi)部電壓基準(zhǔn)，可以通過相應(yīng)的控制寄存器進(jìn)行配置。內(nèi)部電壓基準(zhǔn)電路由一個(gè)溫度穩(wěn)定性好的1．2 V帶隙電壓基準(zhǔn)發(fā)生器和一個(gè)2倍增益的輸出緩沖放大器組成。ADCO的電壓基準(zhǔn)電路由基準(zhǔn)控制寄存器REFOCN控制。REFOCN寄存器用于獨(dú)立地使能／禁止ADCO的內(nèi)部基準(zhǔn)和偏置發(fā)生器電路。BIASE0位使能ADC0的內(nèi)部偏置發(fā)生器。該位為‘1’時(shí)，ADC0內(nèi)部偏壓發(fā)生器工作。設(shè)計(jì)中使用的是ADC0內(nèi)部電壓基準(zhǔn)，則必須使ADC0所對(duì)應(yīng)的BLASE0和REFBEO位都被置‘1’，內(nèi)部2．4 V電壓基準(zhǔn)輸出到VREFO引腳。VREF0引腳對(duì)AGND的最大負(fù)載必須小于100μA，應(yīng)在VREF0引腳與VRGND0之間接入0．1μF和47μF的旁路電容。使用ADC0時(shí)，應(yīng)將ADCO電壓基準(zhǔn)接地引腳VRGNDO接地．經(jīng)過上述合理的設(shè)計(jì)后，系統(tǒng)中測(cè)得的電壓基準(zhǔn)約為2．44 V。ADCO的最高轉(zhuǎn)換速度為1 Ms／s，轉(zhuǎn)換時(shí)鐘來自系統(tǒng)時(shí)鐘分頻，寄存器ADCOCF中的ADCOSC位決定每個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)鐘為多少個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘(1～16)。ADCO有4種轉(zhuǎn)換啟動(dòng)方式，由ADCOCN中的ADC0啟動(dòng)轉(zhuǎn)換方式位(ADOCMl，AD0CM0)的狀態(tài)決定。轉(zhuǎn)換觸發(fā)源有：

　　①向ADCOCN的AD0BUSY位寫1；

　?、诙〞r(shí)器3溢出(即定時(shí)的連續(xù)轉(zhuǎn)換)；

　　③外部A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)CNVSTR0的上升沿；

　?、芏〞r(shí)器2溢出(即定時(shí)的連續(xù)轉(zhuǎn)換)。