基于DSP数据采集电路设计.docx
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1、DSP原理及应用课程设计设计说明书基于DSP数据采集电路设计一、课程设计的目的通过本课程设计,锻炼学生查阅资料、方案比较、运用知识的能力。使学生掌握C54系列DSP 芯片的结构、原理和典型应用,并且能够熟悉DSP的开发流程和基本的设计方法,既巩固所学的基础理论知识, 又为学生日后从事开发设计奠定基础。 二、课程设计的内容及要求 选择合适的器件,了解元器件的工作原理,进行数据采集电路设计,完成1、硬件电路设计2、编写A/D数据采集程序。3、书写设计说明书三、参考资料:1、吴冬梅 张玉杰 北京大学出版社 DSP技术及应用2、戴明桢 周建江 北京航天航空大学出版社 TMS320C54X DSP结构、
2、原理及应用3、王安民 陈明欣 清华大学出版社 TMS320C54X XDSP实用技术4、苏涛 .DSP实用技术 .西安:西安电子科技大学出版社指导教师(签字): 教研室主任(签字): 批准日期: 2012 年 12 月 22 日目录一、摘要:3二、基本理论4三、选择芯片51、TMS320c541652、DAC762553、AD78645四、硬件结构及其工作原理61、元器件工作原理6(1) AD78646(2) TMS320c54硬件结构82、DSP与AD7864的接口电路93、DAC7625与TMS320VC5416接口设计10五、A/D数据采集程序设计121、程序设计思想122、程序流程图1
3、2六、心得体会13参考文献14一、摘要:通过利用TI公司的TMS320c5416和DAC7625相组合连接成的数据采集系统和AD7864,利用AD、I/O口等方面知识,组成DSP数据采集电路。利用c语言编程设计A/D数据采集程序,从硬件和软件两个方面的设计进行阐述,介绍了存储器模块、A/D、D/A模块以及接口等硬件电路和TMS320c54x02 DSP软件开发流程进行了分析研究和设计。在采集信号时需要前向通道AD输入和后向通道通道DA使DSP芯片和实际系统连接起来,最终形成了数据采集系统。关键字:AD7864,TMS320c5416,DAC7625,数据采集二、基本理论数据采集:由于一个模拟信
4、号在时间上是连续的,而数字信号要求在时间上是离散的,这就要求系统每经过一个固定的时间间隔对模拟信号进行测量。这种测量就叫做采样。这个时间周期就叫做采样周期,它的倒数称为采样频率。 采样频率满足采样定理:对于一个模拟信号,如果能够满足采样频率大于或等于模拟信号中最高频率分量的两倍,那么依据采样后得到的离散序列就能够没有失真地恢复出模拟信号。 量化:所谓量化就是把采集到的数值送到量化器(A/D转换器)编码成数字,每个数字代表一次采样所获得的声音信号的瞬间值。量化时,把整个幅度划分为几个量化级(量化数据位数),把落入同一级的样本值归为一类,并给定一个量化值。量化级数越多,量化误差就越小,声音质量就越
5、好。目前常用量化数据位来表示量化级,例如数据位为8位,则表示个量化级,最高量化级有个(65536个)等级。量化过程存在量化误差,反映到接收端,这种误差作为噪声再生,称为量化噪声。增加量化位数能够把噪声降低到无法察觉的程度,但随着信号幅度的降低,量化噪声与信号之间的相关性变得更加明显。 编码:将取得的量化数值转换为二进制数数据的过程,把数字数据转换成某种数字脉冲信号常见的有两类:不归零码和曼彻斯特编码5。本系统通过选择合适的元器件组成数据采集系统。DSP系统的核心部分是DSP芯片,但是DSP芯片能处理的信号必须是数字的,而实际系统中的信号一般都是模拟信号。所以在采集信号时需要前向通道AD输入和后
6、向通道通道DA使DSP芯片和实际系统连接起来。根据以上叙述得出系统的结构框图如图图一、DSP数据采集结构图三、选择芯片1、TMS320c54162、DAC7625DAC7625是具有12位数据并行输入、4路模拟输出的数模转换器,捡了时间是10us,功耗为20mw,电源可采用单电源供电(+5V)和双电源供电(5V)供电。特点是低功耗支持单操作和双操作,双寄存器数据输入。3、AD7864AD7864是一种高速、低功耗、可以4通道同时采样的A/D转换器。它的主要特性有:高速12位A/D转换器;同时采样4个输入通道,并具有4个采样、保持放大器;0.35ms采样保持获取时间,每一个通道转换时间1.65m
7、s;可以通过软件或者硬件的方法选取用于采样的通道;单电源供电(+5V);多个转换电压范围;具有高速并行接口,可以与处理器直接连接;低功耗,每通道功耗90mW;对于每一个模拟输入通道均有过压保护电路。AD7864 4通道同时工作时,最大采样率可以高达130KHz。四、硬件结构及其工作原理1、元器件工作原理(1) AD7864特点:高速 (1.65us)12位ADC四同步采样输入、四采样保持放大器、0.35 us 采样时间、1.65 us 转换时间通道转换顺序可由硬件或软件选择、单电源供电输入范围选择: AD7864-1 10V 5V、AD7864-3 2.5VAD7864-2 0 - 2.5V
8、, 0 5V高速并行接口可以和3V处理器接口、低功耗 典型值为90mW、省电模式 典型值为5uA模拟输入端过电压保护芯片的工作原理:ADS7864包含两个可以同时工作的12位A/D转换器。其个保持信号(HOLDA,HOLDB,HOLDC)选择输入的多路开关并且启动A/D转换。这个保持信号同时有效就可以同时保持路输入信号,转换的数据分别存放在个寄存器中。模拟信号输入:模拟信号输入一般有两种方法,即单端输入和差分输入。单端输入时-IN输入端保持在共模电压,+IN输入模拟信号;差分输入时,输入信号的幅值为+IN和-IN输入的差。双极性输入的信号,如2.5V, 5V, 10V,可以通过如下的电路将其转
9、换成0V5V的输入范围。启动A/D转换:当保持信号HOLDX变为低电平时,对应的输入信号立即被保持,只要这时ADC是空闲的,即可进行A/D转换。如果这时已有其它的通道处于保持态,则该通道将等待前面的通道完成转换后才能进行 A/D转换。如果在一个时钟周期各通道都处于保持态时,则通道A先转换,接着通道B,最后是通道C。另外,如果一个通道正在进行A/D转换时,该通道又产生了保持有效信号,则这次保持信号无效。在通道没有启动一次新的转换时,保持信号可以保持低电平,但是要启动一次新的转换时,则要使保持控制信号HOLDX先变为高电平(15ns),然后再变为低电平才会有效。数据输出:ADS7864有16位输出
10、数据线,其中D15表明数据是否有效(有效为“1”),D14、D13、D12用于表示通道(如表1所示),其余的D11D0为该通道转换的数据值。16位输出数据为三态,当微处理器或DSP读数据时,RD、CS控制信号应为低电平。图二、AD7864管脚及结构图引脚功能描述:1.BUSY输出. CONVST 的上升沿触发BUSY至高电平直到所有被选择的通道转换结束.2.FRSTDATA 输出.当FRSTDATA为高时,表示输出数据寄存器的指针指向寄存器1.3. CONVST 输入.当CONVST从低到高发生跳变时,所有被选择的通道开始转换.4. CS 输入.片选信号,低电平有效. 5. RD 输入.和CS
11、联合使用,执行读操作.此时WR必须为高电平.6. WR 输入.7-10. SL1SL4.当H/S SEL为低时转换顺序可以通过这四个引脚来选择.11. H/S SEL 输入.当该脚接低电平时,转换顺序可以通过SL1SL4来选择.接高电平时,转换顺序可以通过通道选择寄存器来控制.12. AGND 模拟地.接系统模拟地.13-16. VIN4X, VIN3X 模拟输入端.17. AGND 模拟地.1821. VIN2X, VIN1X 模拟输入端.22. STBY 正常操作接高电平.23. VREF GND 参考地.接系统模拟地 .24. VREF 在此脚和AGND之间接一0.1?F的去藕电容.25
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