1 引 言
由传感器输出的模拟信号一般要作扩大、衰减、滤波等预处理之后，才干送入ADC进行模/数转化。在主动操控、智能仪表等领域中，要求这一处理进程可由软件操控，主动调整扩大或衰减倍数，设置低通滤波器的截止频率，而且，还要将这些参数传送给CPU，以便批改丈量成果；大多数市售的制品数据收集板都不具有模拟信号的预处理功用，运用时有必要外接人工操控的扩大、滤波设备，无法完成主动化。作者正是为了处理这些问题，才开发了这套依据单片机的智能化模拟信号预处理体系，当然，该体系也能够作为一般的扩大器、滤波器运用。
2 硬件电路
图1为模拟信号预处理电路的简图。由双电流输出型DAC芯片AD7528和运放构成程控扩大/衰减器，其原理是运用DAC内部的R-2R电阻网络，一个DAC作为运放的输入电阻，另一个作为反应电阻。R-2R的其等效电阻可写为：
RDACA=256RLDA/NA；RDACB=256RLDB/NB
其间RLDA和RLDB别离为DAC A和B的R-2R梯形网络电阻，NA和NB为十进制的DAC输入数字（1～255）。电路的增益为：Vout/Vin=-（RLDB/RLDA）×（NA/NB）。AD7528为双精细匹配的DAC，其间RLDB=RLDA，所以，电路的增益为：Vout/Vin=-NA/NB，可见，它完全由输入的数字量决议。所以，这个电路和不需求外接精细电阻即可取得准确的扩大倍数。扩大规模为1/255～255（-48dB～+48dB）。两个AD7528的片选信号由译码器别离供给，因而，双通道的扩大倍数能够独立设置。
经扩大或衰减后的模拟信号经过缓冲后，输入到开关电容滤波器RF5609中。RF5609是七极点、六零点的椭圆函数低通滤波器，截止频率为作业时钟频率的百分之一，可变规模为0.1Hz～25kHz，通带内动摇0.2dB，阻带衰减100dB/倍频程。也能够运用MAXIM公司的 MAX291～295系列开关电容低通滤波器。滤波器的作业时钟由可编程守时/计数器8254A供给。8MHz晶体经振荡电路为8254A供给输入时钟， 8254A作业于方波发生器方法，由OUT0和OUT1别离供给给通道1和2的滤波器作业时钟，因而，两个通道能够设置相同的或不同低通截止频率。
滤波器之后的RC电路用以消除作业时钟所带来的搅扰。预处理后的模拟信号经缓冲器后输出。
图1 模拟信号预处理
图2为键盘和显现器电路，由8255的PA、PB经驱动后操控6位LED数码显现器；PA和PC操控18个键的键盘，其间包含数字键“0～9”、除号 “÷”、上翻“Up”、下翻“Down”、本地/长途“Local/Remote”、扩大器/滤波器“PGA/LPF”、通道 “Channel1/Channel2”、主动设置“Auto”和回车键“Enter”。
图2 键盘和显现器
图3为CPU电路。选用8031CPU，EPRO-M2764作为程序存储器，也能够由8751代替。体系运转进程中没有很多的数据需求存储，故不设数据存储器。由A13～A15三根地址线经74LS138译码器译码，构成CS0～CS4片选线，别离操控8254、两片AD7528、8255和DAC-0808。设置DAC的意图在于，当体系设定为“主动设置”时，可依据要求的输出模拟信号电平或ADC的半量程值，由本体系主动调整扩大器的扩大倍数。别的，设置了RS232收发电路，以便长途操控。
图3 CPU电路
3 软件流程
首要软件可分为：“本地操控”软件、“长途操控”软件和“主动设置”软件三部分。图4为“本地操控”流程。以“LDCAL”表明体系处于“本地操控” 状况。用户能够经过键盘别离设置双通道的扩大倍数和低通滤波器的截止频率，“衰减1/200”显现为“1-200”，输入是1÷200。
图4 “本地操控”流程图
图5为“长途操控”流程。以“232C”表明经过RS232串行口，由主操控机操控本体系。只辨认主控机以数字 0～4方式发送的5条指令，并作出相应的动作。当主控机要求本体系“主动设置”时，在主动设置好扩大倍数后，还会将设定的值传送给主控机，以便标定用。留意，本体系不能主动设置低通滤波器的截止频率，只能运用确省值或在此之前设定的值。
图5 “长途操控”流程图
图6为“主动设置”流程。依据主控机发送的或键盘设定的扩大器输出电压和ADC0800的量程规模（±10V），可计算出需求采入的数值。例如，设定输出电压为2500mV，则采入的数据关于正电压要大于或等于192，关于负电压要小于或等于64，假如未到达，则再添加一级扩大倍数，持续收集和判别。尽管扩大倍数可能以1/255的步长递加，但为了加快速度，能够以较大的步长递加，或许以等比序列递加。
图6 “主动设置”流程图
4 总 结
本体系将模拟信号的预处理与单片机有机地结合起来，以其完善的操控功用完成了模拟信号的智能化处理，已在设备的改造、主动操控、智能仪器仪表等的研讨和开发等作业中发挥了超卓的效果。
