CN206002882U - 一种基于ads7823的多路传感器信号采集电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于ADS7823的多路传感器信号采集电路，包括模拟开关、AD转换器和单片机；AD转换器为ADS7823芯片；模拟开关的8个输入输出口为被采集传感器信号的输入口；AD转换器通过I2C总线与单片机相连接；模拟开关的数控选择端与单片机的输出口相连接。本实用新型具有能对多路传感器信号进行同时采集，同时硬件结构简单，功耗小，有利于实现设备的小型化和手持化的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种传感器信号采集模块，具体是一种能够对多路传感器信号进行采集的电路模块，属于信号采集处理技术领域。
背景技术
传感器信号采集电路是将微弱的传感器输出信号(通常以模拟信号居多)进行调理放大后转变的数字信号送给计算机或者其他处理器进行处理，以便对相关物理量进行监视，并在一定情况下用来作为控制外界的某些物理量依据。
在很多应用领域都需要对多路传感器信号进行同时采集与检测，例如在温度检测领域，很多高精度的温度传感器输出的电信号为模拟信号(例如传感器产生一个同温度成比例变化的电流)，这就需要使用多片模数转换芯片对每路模拟信号进行模数转换并且处理器需要采集多片模数转换芯片的输出数据，这不仅硬件结构复杂(多片AD芯片)，并且对处理器的端口资源浪费也比较大(处理器需要采集多片AD芯片的输出)。
此外，现有技术中，传感器信号采集电路中使用的各个器件(特别是AD芯片)功耗较大，这使得系统很难实现采用电池供电，设备无法小型化和手持化。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是怎样提供一种对多路传感器信号进行同时采集，硬件结构简单，功耗小，有利于实现设备的小型化和手持化的多路模拟信号采集电路。
为了实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案。
一种基于ADS7823的多路传感器信号采集电路，其特征在于：包括N+1个模拟开关、AD转换器和单片机；所述模拟开关具有8个输入输出口、一个公共口和一个数控选择端；所述AD转换器为ADS7823芯片；
第1至第N个模拟开关的8个输入输出口均为被采集传感器信号的输入口；N的数量小于8；每个模拟开关的数控选通端均与单片机的输出口相连接；第1至第N个模拟开关的公共口与第N+1个模拟开关的各个输入输出口连接，第N+1个模拟开关的公共口与弱信号放大模块的输入端相连接，弱信号放大模块的输出端与AD转换器的模拟信号输入端相连接；AD转换器通过I2C总线与单片机相连接。
进一步的，所述模拟开关采用CD4051芯片。
相比现有技术，本实用新型具有如下优点：
本实用新型中将被采集的传感器信号首先经模拟开关进行轮流选通，选通信号由处理器单片机发送，实现了将多路模拟信号转换为一路模拟信号的目的，进一步的将这一路模拟信号转换为数字信号便可以进行数字信号数据处理了，相比为每路模拟信号设置对应的模数转换模块的技术方案，具有能降低电路设计复杂度，节约硬件成本的优点；同时本实用新型选用ADS7823芯片实现AD转换器ADS7823芯片，在125KHz吞吐速率和2.7V电压下的功耗为750uW，而在关闭模式下的功耗仅为0.5uW，也即是ADS7843具有低功耗和高速率特性，因此这使得本实用新型整体功耗得到大幅度降低，设备容易实现小型化和手持化。并且本实用新型适用于采集对象需要与单片机隔离的信号的应用领域，更有利于采集那些需要隔离，离单片机比较远的模拟信号。
附图说明
图1为本实用新型的电路结构图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，一种基于ADS7823的多路传感器信号采集电路，包括模拟开关、AD转换器和单片机。
模拟开关采用CD4051芯片。CD4051是单8通道数字控制模拟电子开关，有A、B和C三个二进制数控选通端，CD4051具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.5～20V的数字信号可控制峰峰值至20V的模拟信号三位二进制信号可以选通8通道中的一个通道，连接该输入端至公共端。
单片机选用普通单片机即可。
AD转换器为ADS7823芯片。ADS7823芯片是一款具有同步串行接口的12位取样模数转换器。在125KHz吞吐速率和2.7V电压下的功耗为750uW，而在关闭模式下的功耗仅为0.5uW。因此ADS7843以其低功耗和高速率等特性，被广泛应用在采用电池供电的小型手持设备上。ADS7843采用SSOP-16引脚封装形式。温度范围是-40℃～+80℃。ADS7843具有两个辅助输入(1N3、1N4)，可设置为8位或12位模式。该芯片的工作电压在2.7～5.25V之间。基准电压vref介于1V～+Vcc，该电路的基准电压确定了转换器的输入范围，输出数据中每个数字位代表的模拟电压等于基准电压除以4096，平均基准输入电流由ADS7843的转换率来确定。此外，该芯片由I2C总线控制，最多可挂接4个。
模拟开关的8个输入输出口与被采集的各种传感器的输出端相连接。
模拟开关的公共口与弱信号放大模块的输入端相连接，弱信号放大模块的输出端与ADS7843芯片的模拟信号输入端相连接；ADS7843芯片通过I2C总线与单片机相连接；模拟开关的数控选择端与单片机的输出口相连接。
模拟开关的数控选择端与单片机的输出口相连接。
弱信号放大模块根据需要可以选用各类型运放实现，现有技术中也存在 将模拟信号经过DA转换器件的内部电阻网络实现放大作用，由于采用的是内部电阻，所以放大倍数比较精确，误差较小，这样可以更好地对输入信号进行精确的调理，从而使得采集的信号误差更小，此处不属于本实用新型改进点，因此不再赘述采用常规技术方案即可。
本实用新型工作原理如下：
被采集的传感器信号从模拟开关的8个输入输出口进入模拟开关，
单片机通过其输出口向模拟开关的数控选通端(A、B和C三个二进制数控选通端)发送选通信号可以分别选中第一输入输出口、第二输入输出口直至第八输入输出口，被选中的输入输出口被连接到公共端，例如当A、B和C信号为000时，第一输入输出口被选中，连接到公共，当A、B和C信号为001时，第二输入输出口被选中，连接到公共端COM。这样就实现了多路模拟信号轮流选通，被选通的传感器信号经由ADS7843芯片转换为数字信号后便可用于进行处理，以便对相关物理量进行监视。
单片机与ADS7843芯片之间的I2C通信连接是这样实现的：I2C信号的SCL和SDA由单片机的两位并口模拟，具体的可采用单片机的两位普通并行输入输出口实现，例如，采用单片机的引脚P1.0和P1.1模拟I2C的SDA、SCL，按照I2C协议的时序进行通信，通过单片机就可以方便的对这ADS7823芯片进行控制。
当然单片机还可以通过其串口实现与计算机的通信，单片机通过串口传送至计算机，这可满足对数据进行进行显示分析的需求。
此外，为了满足模拟信号路数大于8路的应用需求，也可以采用如下结构：设置N+1个模拟开关，第1至第N个模拟开关的输入输出口均作为模拟信号输入口，第1至第N个模拟开关的公共口与第N+1个模拟开关的各个输入输出口连接，第N+1个模拟开关的公共口与单片机的输入口相连接，每个模拟开关的数控选通端均与单片机的输出口相连接，如果单片机的输出口资源不足则利用端口扩展芯片进行扩展。
采用以上结构后便可以进一步扩展模拟信号输入路数，其原理与前述类似，具体为采用两级轮流选通：首先通过第N+1个模拟开关的数控选通端选中第1至第N个模拟开关之中的某一个，再通过被选中的模拟开关的数控选通端具体选中某一路模拟信号，当然N的数量不能大于8。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种基于ADS7823的多路传感器信号采集电路，其特征在于：包括N+1个模拟开关、AD转换器和单片机；所述模拟开关具有8个输入输出口、一个公共口和一个数控选择端；所述AD转换器为ADS7823芯片；
第1至第N个模拟开关的8个输入输出口均为被采集传感器信号的输入口；N的数量小于8；每个模拟开关的数控选通端均与单片机的输出口相连接；第1至第N个模拟开关的公共口与第N+1个模拟开关的各个输入输出口连接，第N+1个模拟开关的公共口与弱信号放大模块的输入端相连接，弱信号放大模块的输出端与AD转换器的模拟信号输入端相连接；AD转换器通过I2C总线与单片机相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于ADS7823的多路传感器信号采集电路，其特征在于，所述模拟开关采用CD4051芯片。
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