董大興 高 磊

1.南京航空航天大學(xué)院物理系，南京市江寧區(qū) 211100；2.宿遷學(xué)院

16路壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

董大興1高 磊2

1.南京航空航天大學(xué)院物理系，南京市江寧區(qū) 211100；2.宿遷學(xué)院

針對(duì)硅壓阻傳感器研制過程中的數(shù)據(jù)采集要求，本文介紹一款基于8位單片機(jī)ATMEGA162為主控芯片，ADG406為通道切換器設(shè)計(jì)的具有同時(shí)監(jiān)測(cè)采集16路壓力數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集儀。介紹了ADG406的主要性能和接口電路，介紹了以ATMEGA162為主控芯片的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其主要C語言編程方法。

ATMEGA162；ADG406；數(shù)據(jù)采集

引言

在硅壓阻壓力傳感器研制過程中需要對(duì)硅壓阻傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，因此需要在不同溫度下記錄硅壓阻傳感器在不同壓力下的數(shù)據(jù)，面對(duì)生產(chǎn)，不可能對(duì)硅壓阻 傳感器進(jìn)行人工逐個(gè)記錄數(shù)據(jù)，因此為了提高效率和節(jié)約人工成本，設(shè)計(jì)了一套符合生產(chǎn)要求的16路數(shù)據(jù)采集儀。在使用的過程中只要設(shè)定好溫度和壓力，把傳感器數(shù)據(jù)接口連到采集儀，然后通過上位機(jī)軟件就可以又快又方便的自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)。

1 系統(tǒng)概要

如圖1所示為16路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖1 16路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)采集單元采用ATMEGA162作為數(shù)據(jù)采集的核心，對(duì)上通過RS232與上位機(jī)通信，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，使上位機(jī)能正確解碼出對(duì)應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)。由于傳感器數(shù)據(jù)輸出為RS232接口，因此對(duì)下ATMEGA162通過RS232和傳感器通訊，通過模擬開關(guān)ADG406選擇通信通道，輪詢采集傳感器數(shù)據(jù)。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性搞，采集速度快。

1.1 模擬開關(guān)ADG406

ADG406采用增強(qiáng)型LC2MOS工藝設(shè)計(jì)，具有低功耗、高開關(guān)速度和低導(dǎo)通電阻特性，因而適合高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和音頻信號(hào)開關(guān)應(yīng)用。圖2是的ADG406型16路模擬開關(guān)的框圖。ADG406具有16通道模擬開關(guān)，EN為芯片的啟動(dòng)信號(hào)，當(dāng)EN=1時(shí)，4根地址線A3 A2 A1 A0上的地址編碼，經(jīng)譯碼器產(chǎn)生相應(yīng)通道的選擇信號(hào)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)開關(guān)接通。這樣可以從16路模擬輸入信號(hào)線S1～S16中的任一輸入與輸出端接通。例如當(dāng)A3 A2 A1 A0=0000時(shí)，接通S1，當(dāng)A3 A2 A1 A0=0001時(shí)，接通S1，以此類推，當(dāng)A3 A2 A1 A0=1111時(shí)，接通S16。

圖2 ADG406型16路模擬開關(guān)的框圖

1.2 ADG406接口設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)采集過程中，由于單個(gè)傳感器只往外發(fā)送數(shù)據(jù)，不接受數(shù)據(jù)，而主控處理器ATMEGA162只接收傳感器數(shù)據(jù)，不往傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)，因此根據(jù)ADG406通道選擇特性，把ATMEGA162的P0口的pin0～pin3分別接到ADG406的A0～A3，通過改變P0口的輸出就可以選擇不同的通信通道，設(shè)計(jì)成16路數(shù)據(jù)采集采集習(xí)哦他能夠，數(shù)據(jù)傳輸接口設(shè)計(jì)如圖3所示。

1.3 ATMEGA162與PC通信接口設(shè)計(jì)

由于傳感器的RS232輸出是TTL電平，因此可以直接和ATMEGA162的串口直接連接，而PC的串口不支持直接接入TTL電平，因此在ATMEAGE128到PC的RS232輸出信號(hào)上需要加上專門的電平轉(zhuǎn)換芯片，我們采用常用的ADM101，具體接口電路如圖4所示。

圖4 ATMEGA162與PC通信接口設(shè)計(jì)

2 主要程序模塊

該系統(tǒng)的程序主要包含兩部分，一部分是ATMEAGA62與傳感器的通信，一部分ATMEGA162與PC的通信。因?yàn)锳TMEGA162具備兩個(gè)RS232通訊接口，因此能夠滿足我們系統(tǒng)的要求。

對(duì)于串口的設(shè)置我們統(tǒng)一設(shè)置為串行通信波特率:9600bps,發(fā)送接收方式:1位起始位, 8 位數(shù)據(jù)位, 奇校驗(yàn), 1 位停止位。

設(shè)置函數(shù)代碼如下所示：

圖3 ATMEGA162與ADG406接口設(shè)計(jì)

由于對(duì)于16路數(shù)據(jù)的采集是采取輪詢方式，因此為了避免某個(gè)傳感器出現(xiàn)故障無數(shù)據(jù)輸出而造成程序等死的情況，我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候，在其中就加入的時(shí)間控制，每個(gè)端口在每次輪詢過程中分配的時(shí)間最長(zhǎng)為2S，如果2S以內(nèi)未采集到數(shù)據(jù)則轉(zhuǎn)到下一個(gè)端口采集下一個(gè)傳感器數(shù)據(jù)。關(guān)鍵部分代碼如下，定時(shí)器初始化函數(shù)：

同時(shí)在采集單獨(dú)每路的數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)先設(shè)置的規(guī)則校驗(yàn)，保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。當(dāng)采集完最后一路數(shù)據(jù)后，對(duì)16路數(shù)據(jù)進(jìn)行整體編碼打包，一起傳輸?shù)缴衔粰C(jī)顯示保存。具體代碼如下：

3 結(jié)語

1）在該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采用了ATMEGA162作為主控芯片，該芯片資源豐富，開發(fā)快速簡(jiǎn)單，在嵌入式應(yīng)用中有廣泛的前景。

2）ADG406作為一款多路模擬器件，很好的解決了多數(shù)數(shù)據(jù)采集的通道切換問題。

3）基于ATMEGA162和ADG406開發(fā)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在南京航樂電子有限公司實(shí)際生產(chǎn)使用過程中穩(wěn)定可靠，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了人工成本。

[1]姜虎強(qiáng)等.基于ATmega128的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用，2007(09)：129-131

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Study on Pressure data acquisition system With 16 channels

Dong Daxing1，Gao Lei2
1.29 ShengTai Road，JiangNing，NanJing，Science College of Nanjing Nanjing University of Aeronautics and Astronautics；2.Suqian College

According to the data acquisition of silicon piezoresistive sensor requirements，this paper introduces an instrument based on ATMEGA162 as the main control chip and based on ADG406 as the channels switch，the instrument can collect 16 channels pressure data at the same time. This paper introduces the main performance and interface circuit of ADG406，outlines the design and the main code in C programming language based on the ATMGA162.

ATMEGA162；ADG406；Data Acquisition

TP274.2

10.3969/j.issn.1001-8972.2013.07.033

董大興.研究方向：嵌入式應(yīng)用及系統(tǒng)開發(fā)。