基于单片机控制的光隔离串行多道模拟输入输出电路设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com测井与射孔2005年·第3期基于单片机控制的光隔离串行多道模拟输入输出电路设计任晓艳(中国石油大学地球资源与信息学院，东营)摘要：电路主要包括模拟信号隔离电路、模数转换电路、单片机控制电路和数模转换电路四部分电路设计。芯片选用了Microchip公司生产的PIC16F873单片机和TI公司推出的模数转换器TLC542和数模转换器TLC5620，并为PIC16F873单片机编制了一个汇编程序用来控制其与TLC542和TIC5620之间信息的传递。利用电路绘制及仿真软件Prot

2、el99SE和PIC16F87X系列单片机在线调试工具套件MPLAB—ICD绘制了电路图，并进行了仿真测试。关键词：单片机串行模数转换数模转换光隔离1前言模拟信号测井信息是模拟信号，为了能够对其进行数字传输和计算机处理，首先要将其数字化，即进行模数转换。模数转换是将现场测量的模拟量信号经过一系列放大、滤波等处理后变换成一种适合于数字处理的二进制代码n]。在控制过程中，有时需要将模数转换得到的图l电路设计总流程图数字代码再经过数模转换(D／A)变成模拟信号。转换器(TLC542)转换为数字编码信号，经过光电D／A转换器的基本功能是将一组数字信号转换耦合器隔离

3、，将转换结果存入单片机。由单片机成与此相对应的模拟信号(模拟电压或模拟电控制TLC542的数据采集通道的选择，再经过光流)。电耦合器隔离，将数据由单片机传输给串行数模转换器(TLC5620)，由其将数字信号转换为模拟2基于单片机控制的光隔离串行信号并将结果输出。该模拟信号可以接入模拟记多道模拟输入输出硬件设计录仪器，或者用于反馈电路的闭环模拟控制。2．1电路设计总流程图2_2模拟信号调理电路设计电路图如图2所示。井下原始的模拟信号往电路设计总流程图如图1所示。本电路实现往比较微弱，并且会叠加上一些高频噪声，所以需了基于单片机控制的光隔离串行多道模拟信号的要

4、将模拟信号经过前置放大器放大成为比较适合输入输出。其后电路输入的信号，然后接至有源低通滤波器，在PIC单片机的控制下，将模拟信号经过滤除高频噪声，再接入模数转换电路的输入端。前置放大器和低通滤波器调理后，经由串行模数收稿日期：2005—01—12作者简介：任晓艳，女，1982年出生，现为石油大学(华东)在读硕士研究生。维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com第3期任晓艳：基于单片机控制的光隔离串行多道模拟⋯⋯根据本设计要求，输入的模拟信号为0～部分对模拟电路部分的电干扰，采用了光电耦合5Hz。对于50Hz的噪声信

5、号衰减不低于60dB，器件来实现信号的电隔离传输。设计了一个4阶有源低通滤波器，详见图2。电路中有两处用到了光电耦合器。一处是在模数转换器和单片机之间，另一处是在单片机和2．3模数隔离电路设计数模转换器之间。如图3中(a)和(b)所示。在本次电路设计中，为了尽量消除数字电路图2模拟信号调整电路。=-(b)图3模数和数模隔离电路道选择／采样时间是16ms，最大转换时间是2．4模数转换电路设计20ms，每秒最大采样点数为25ms，最大功耗是模数转换电路的输人为模拟信号，输出为串10mW。行8位数字信号。选用的模数转换器一TLC542是集成在一个芯片上的数据采集

6、系TLC542，是TI公司生产的一种带有11个输入统。它包含了模拟多路开关、采样保持电路、8位端的串行8位模数转换器(A／D)。TLC542的通A／D转换器、数据和控制寄存器以及控制逻辑电维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com·48·测井与射孔2005丘路。接口同步选取合适时，TLC542能够在20ms内完成一次转换，在40ms内完成一次输入一转换一输出周期。TLC542允许高速数据传输，并且它的采样／保持操作可以由微处理器进行控制。在完成一次转换后，转换结束(EOc)引脚信号变高，以表明转换结束。2．5单片机

7、控制电路设计单片机是此次设计的核心，它负责模数转换图5上电复位电路电路和数模转换电路的逻辑控制，并且将数据存储于内部数据寄存器。本设计选用的是Micro—2．5．2PIC16F873时钟电路chip公司的PIC16F87X系列单片机，选择4M晶作为时基发生器的时钟振荡电路，为整个单片机芯片内部各部分电路的工作提供系统时钟信号，在本电路中还为单片机与模数转换器以及数模转换器之间的通信提供时钟信号。PIC16F873单片机采用了全静态设计，系统时钟可以工作在DC~20MHz的频率范围之内。电路采用了高频的晶体振荡器／陶瓷谐振器振荡方式(HS)，接线图如图6所示

8、。图4单片机控制电路体时钟振荡器。。图4为单片机控制引脚连接电路。