谷物品质快速检测仪关键部件的研究与设计

　　2.1 硬件设计

　　硬件设计主要是实现数据采集单元和USB数据传输单元电路设计。其数据传输为控制信号和采集数据。控制信号方向为主机到外设（OUT），数据量较小；采集到的数据由外设到主机（IN），数据量较大。系统基本操作过程为：主机给外设一个采样控制信号CLK；A/D转换完成的数据直接进入CY7C68013的内部端点FIFO，当FIFO容量达到指定程度后，自动将数据打包传送给USB总线，主机进行接收，保证有较高的传输速度。

　　1 数据采集模块[1]

　　数据采集模块主要实现以ADS7825为核心对4路模拟输入信号进行AD转换。ADS7825是BB公司生产的高性能模数转换器件，它具有4路模拟输入通道，5V单电源供电，16位并行输出等独特性能。

　　其工作原理，在此着重介绍ADS7825在并行输出方式下的工作过程,如下图2所示为其并行输出时电路原理图。在并行输出方式下，启动初始化过程是由R／C（pin22）脚变为低电平并至少保持40ns开始，启动转换。BUSY（pin24）脚变为低电平，并保持到数据转换和数据输出寄存器刷新完毕。如果BYTE（pin21）脚为低电平，在BUSY的上升沿，触发输出信号的高8位数字；相反，若BYTE脚为高电平，输出信号的低8位数字。最终转换的数据以完全二进制数字格式输出。REF是外部参考电压输入端或内部参考2.5V电压输出端。此引脚应与一个2.2μF电容相连，并与REF脚的输出阻抗构成一个低通滤波器滤过带限噪声。CAP为内部参考电压的缓冲输出端，也应与一个2.2μF电容相连，在ADS7825的转换周期内，这样连接可提供给内置D／A转换器最佳的转换写入电流，同时对缓冲输出也是一种补偿。另外，在BUSY为低电平期间，不再接受新的转换指令。ADS7825在并行输出模式情况下，根据通道选择方式的不同，还可以分为连续转换方式和可编程通道选择方式。在CS、R／C和PWRD同时接低电平的情况下，若CONTC（pin25）脚为高电平时，ADS7825处于连续转换工作模式。此时，ADS7825将按顺序连续采集和转换4路通道中的信号；而在CONTC变为高电平之前，当前通道号就相应存入A0和A1通道选择的寄存器中，也就是说在连续转换模式下（即CONTCE为HIGH），A0和A1为输出端。对于前一个通道来说，输出数据BUSY在跳变为高电平时变为有效。另外，每一次转换结束，BUSY要跳变为高电平时，A0和A1能够输出将要转换信号的通道号。

　　在可编程通道选择方式下，模拟输入通道的选择是由程序控制指令完成的。控制器发出数据转换指令和要转换的通道号，通过片选信号与A0和A1端译码选择需要的模拟通道，此时A0和A1为数据通道选择输入端。在完成数据通道的选择之后，后续各引脚的工作过程与连续转换方式下的情况类似。

　　图2. ADS7825并行输出电路原理图

　　图3. CY7C68013和ADS7825连接原理图