本實(shí)用新型涉及一種溫度采集電路，具體是一種能夠?qū)Χ嗦窚囟刃盘?hào)進(jìn)行采集監(jiān)測(cè)并且能對(duì)陀螺儀主處理器進(jìn)行自動(dòng)配置的電路模塊，屬于信號(hào)采集處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳感器信號(hào)采集電路是將微弱的傳感器輸出信號(hào)(通常以模擬信號(hào)居多)進(jìn)行調(diào)理放大后轉(zhuǎn)變的數(shù)字信號(hào)送給計(jì)算機(jī)或者其他處理器進(jìn)行處理，以便對(duì)相關(guān)物理量進(jìn)行監(jiān)視，并在一定情況下用來(lái)作為控制外界的某些物理量依據(jù)。

在很多應(yīng)用領(lǐng)域都需要對(duì)多路傳感器信號(hào)進(jìn)行同時(shí)采集與檢測(cè)，例如在陀螺儀電路設(shè)計(jì)中存在以下問(wèn)題：光纖陀螺儀的檢測(cè)性能具有溫度依賴(lài)性，外界環(huán)境溫度的變動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致光纖陀螺零點(diǎn)位置的漂移和標(biāo)度因子的不穩(wěn)定，從而降低了光纖陀螺的檢測(cè)精度，由于陀螺在運(yùn)行時(shí)各方位溫度不均勻，因此必須對(duì)多路溫度傳感器進(jìn)行信號(hào)采集。

這就需要使用多片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對(duì)每路溫度模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并且處理器需要采集多片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的輸出數(shù)據(jù)，這不僅硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜(多片AD芯片)，并且對(duì)處理器的端口資源浪費(fèi)也比較大(處理器需要采集多片AD芯片的輸出)。

此外，現(xiàn)有技術(shù)中，傳感器信號(hào)采集電路中使用的各個(gè)器件(特別是AD芯片)功耗較大，這使得系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)采用電池供電，設(shè)備無(wú)法小型化和手持化。本領(lǐng)域技術(shù)人員還有必要考慮能否在實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)功能的硬件基礎(chǔ)上 進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化整個(gè)陀螺儀電路的電路結(jié)構(gòu)的技術(shù)目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型的目的是怎樣提供一種對(duì)多路溫度傳感器信號(hào)進(jìn)行同時(shí)采集，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功耗小，有利于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化和手持化，并且能對(duì)陀螺儀主處理器進(jìn)行自動(dòng)配置以進(jìn)一步簡(jiǎn)化陀螺儀電路結(jié)構(gòu)的溫度采集電路。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下的技術(shù)方案。

一種能對(duì)陀螺儀主處理器進(jìn)行自動(dòng)配置的溫度采集電路，其特征在于：包括第一模擬開(kāi)關(guān)、第二模擬開(kāi)關(guān)、第一AD轉(zhuǎn)換器、第二AD轉(zhuǎn)換器、FPGA處理器和單片機(jī)；所述模擬開(kāi)關(guān)具有8個(gè)輸入輸出口、一個(gè)公共口和一個(gè)數(shù)控選擇端；所述AD轉(zhuǎn)換器為ADS7823芯片；

所述第一模擬開(kāi)關(guān)的各個(gè)輸入輸出口與N個(gè)溫度傳感器的輸出端對(duì)應(yīng)相連接，所述N的數(shù)量小于8；所述第二模擬開(kāi)關(guān)的各個(gè)輸入輸出口與M個(gè)溫度傳感器的輸出端對(duì)應(yīng)相連接，所述M的數(shù)量小于8；

第一模擬開(kāi)關(guān)的公共口與第一弱信號(hào)放大模塊的輸入端相連接，第一弱信號(hào)放大模塊的輸出端與第一AD轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)輸入端相連接；第一模擬開(kāi)關(guān)的數(shù)控選擇端與單片機(jī)的輸出口相連接；

第二模擬開(kāi)關(guān)的公共口與第二弱信號(hào)放大模塊的輸入端相連接，第二弱信號(hào)放大模塊的輸出端與第二AD轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)輸入端相連接；第二模擬開(kāi)關(guān)的數(shù)控選擇端與單片機(jī)的輸出口相連接；

第一AD轉(zhuǎn)換器通過(guò)I2C總線與單片機(jī)相連接；第二AD轉(zhuǎn)換器通過(guò)I2C總線與單片機(jī)相連接；

單片機(jī)通過(guò)SPI串行通信接口與FPGA處理器實(shí)現(xiàn)電連接，所述FPGA處理器為陀螺儀中央處理器；

所述FPGA具有數(shù)據(jù)配置接口，所述FPGA的數(shù)據(jù)配置接口包括：配置 復(fù)位腳nCONFI、第一配置狀態(tài)腳nSTATU、第二配置狀態(tài)腳CONF DON、配置數(shù)據(jù)傳輸腳DATA和配置時(shí)鐘腳CLK；

進(jìn)一步的，所述模擬開(kāi)關(guān)采用CD4051芯片。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(一)本實(shí)用新型中將被采集的傳感器信號(hào)首先經(jīng)模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)行輪流選通，選通信號(hào)由處理器單片機(jī)發(fā)送，實(shí)現(xiàn)了將多路溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為一路模擬信號(hào)的目的，進(jìn)一步的將這一路溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)便可以進(jìn)行數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)處理了，相比為每路溫度模擬信號(hào)設(shè)置對(duì)應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的技術(shù)方案，具有能降低電路設(shè)計(jì)復(fù)雜度，節(jié)約硬件成本的優(yōu)點(diǎn)；

(二)本實(shí)用新型選用ADS7823芯片實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換器ADS7823芯片，在125KHz吞吐速率和2.7V電壓下的功耗為750uW，而在關(guān)閉模式下的功耗僅為0.5uW，也即是ADS7843具有低功耗和高速率特性，因此這使得本實(shí)用新型整體功耗得到大幅度降低，設(shè)備容易實(shí)現(xiàn)小型化和手持化。并且本實(shí)用新型適用于采集對(duì)象需要與單片機(jī)隔離的信號(hào)的應(yīng)用領(lǐng)域，更有利于采集那些需要隔離，離單片機(jī)比較遠(yuǎn)的模擬信號(hào)。

(三)本實(shí)用新型采用單片機(jī)(用于實(shí)現(xiàn)溫度采集控制的處理器)取代專(zhuān)用配置器件實(shí)現(xiàn)對(duì)FPGA的數(shù)據(jù)配置，因此具有能夠簡(jiǎn)化陀螺儀系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)并且降低成本的優(yōu)點(diǎn)。總之，本實(shí)用新型中單片機(jī)作為陀螺儀主處理器配置器件的使用既替代了昂貴的FPGA配置器件，又能夠進(jìn)一步簡(jiǎn)化陀螺儀電路結(jié)構(gòu)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，一種能對(duì)陀螺儀主處理器進(jìn)行自動(dòng)配置的溫度采集電路，包括模擬開(kāi)關(guān)、AD轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)。

模擬開(kāi)關(guān)采用CD4051芯片。CD4051是單8通道數(shù)字控制模擬電子開(kāi)關(guān)，有A、B和C三個(gè)二進(jìn)制數(shù)控選通端，CD4051具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電流。幅值為4.5～20V的數(shù)字信號(hào)可控制峰峰值至20V的模擬信號(hào)三位二進(jìn)制信號(hào)可以選通8通道中的一個(gè)通道，連接該輸入端至公共端。

單片機(jī)選用普通單片機(jī)即可。

AD轉(zhuǎn)換器為ADS7823芯片。ADS7823芯片是一款具有同步串行接口的12位取樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在125KHz吞吐速率和2.7V電壓下的功耗為750uW，而在關(guān)閉模式下的功耗僅為0.5uW。因此ADS7843以其低功耗和高速率等特性，被廣泛應(yīng)用在采用電池供電的小型手持設(shè)備上。ADS7843采用SSOP-16引腳封裝形式。溫度范圍是-40℃～+80℃。ADS7843具有兩個(gè)輔助輸入(1N3、1N4)，可設(shè)置為8位或12位模式。該芯片的工作電壓在2.7～5.25V之間?；鶞?zhǔn)電壓vref介于1V～+Vcc，該電路的基準(zhǔn)電壓確定了轉(zhuǎn)換器的輸入范圍，輸出數(shù)據(jù)中每個(gè)數(shù)字位代表的模擬電壓等于基準(zhǔn)電壓除以4096，平均基準(zhǔn)輸入電流由ADS7843的轉(zhuǎn)換率來(lái)確定。此外，該芯片由I2C總線控制，最多可掛接4個(gè)。

具體電路連接關(guān)系是：第一模擬開(kāi)關(guān)的各個(gè)輸入輸出口與N個(gè)溫度傳感器的輸出端對(duì)應(yīng)相連接，所述N的數(shù)量小于8；第二模擬開(kāi)關(guān)的各個(gè)輸入輸出口與M個(gè)溫度傳感器的輸出端對(duì)應(yīng)相連接，所述M的數(shù)量小于8；也即是兩個(gè)模擬開(kāi)關(guān)的各個(gè)輸入輸出口均與各個(gè)溫度傳感器的輸出端相連接。

第一模擬開(kāi)關(guān)的公共口與第一弱信號(hào)放大模塊的輸入端相連接，第一弱信號(hào)放大模塊的輸出端與第一AD轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)輸入端相連接；第一模 擬開(kāi)關(guān)的數(shù)控選擇端與單片機(jī)的輸出口相連接；第二模擬開(kāi)關(guān)的公共口與第二弱信號(hào)放大模塊的輸入端相連接，第二弱信號(hào)放大模塊的輸出端與第二AD轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)輸入端相連接；第二模擬開(kāi)關(guān)的數(shù)控選擇端與單片機(jī)的輸出口相連接；

第一AD轉(zhuǎn)換器通過(guò)I2C總線與單片機(jī)相連接；第二AD轉(zhuǎn)換器通過(guò)I2C總線與單片機(jī)相連接；單片機(jī)通過(guò)SPI串行通信接口與FPGA處理器實(shí)現(xiàn)電連接，F(xiàn)PGA處理器為陀螺儀中央處理器；

FPGA具有數(shù)據(jù)配置接口，F(xiàn)PGA的數(shù)據(jù)配置接口包括：配置復(fù)位腳nCONFI、第一配置狀態(tài)腳nSTATU、第二配置狀態(tài)腳CONF_DON、配置數(shù)據(jù)傳輸腳DATA和配置時(shí)鐘腳CLK；FPGA的數(shù)據(jù)配置接口與單片機(jī)的輸入輸出口相連接。(也即是每個(gè)配置管腳均與單片機(jī)以為輸入輸出口相連接)。

其中，弱信號(hào)放大模塊根據(jù)需要可以選用各類(lèi)型運(yùn)放實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中也存在將模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)DA轉(zhuǎn)換器件的內(nèi)部電阻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)放大作用，由于采用的是內(nèi)部電阻，所以放大倍數(shù)比較精確，誤差較小，這樣可以更好地對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行精確的調(diào)理，從而使得采集的信號(hào)誤差更小，此處不屬于本實(shí)用新型改進(jìn)點(diǎn)，因此不再贅述采用常規(guī)技術(shù)方案即可。

本實(shí)用新型工作原理如下：

所有被采集的溫度傳感器信號(hào)從相應(yīng)的模擬開(kāi)關(guān)的8個(gè)輸入輸出口進(jìn)入模擬開(kāi)關(guān)(第一模擬開(kāi)關(guān)或者第二模擬開(kāi)關(guān)) ；

單片機(jī)通過(guò)其輸出口向第一模擬開(kāi)關(guān)和第二模擬開(kāi)關(guān)的數(shù)控選通端(A、B和C三個(gè)二進(jìn)制數(shù)控選通端)發(fā)送選通信號(hào)可以分別選中其第一輸入輸出口、第二輸入輸出口直至第八輸入輸出口，被選中的輸入輸出口被連接到公共端，例如當(dāng)A、B和C信號(hào)為000時(shí)，第一輸入輸出口被選中，連接到公共，當(dāng)A、B和C信號(hào)為001時(shí)，第二輸入輸出口被選中，連接到公共端COM。這樣就實(shí)現(xiàn)了多路模擬信號(hào)輪流選通，被選通的傳感器信號(hào)經(jīng)由ADS7843芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后便可用于進(jìn)行處理，以便對(duì)相關(guān)物理量進(jìn)行監(jiān)視。也即 是溫度信號(hào)的采集分別可以由兩組模擬開(kāi)關(guān)和AD轉(zhuǎn)換器組成的通道完成。第一個(gè)通道由于第一模擬開(kāi)關(guān)和第一AD轉(zhuǎn)換器組成，第二個(gè)通道由于第二模擬開(kāi)關(guān)和第二AD轉(zhuǎn)換器組成。

單片機(jī)與兩個(gè)AD轉(zhuǎn)換器(ADS7843芯片)之間的I2C通信連接是這樣實(shí)現(xiàn)的：I2C信號(hào)的SCL和SDA由單片機(jī)的兩位并口模擬，具體的可采用單片機(jī)的兩位普通并行輸入輸出口實(shí)現(xiàn)，例如，采用單片機(jī)的引腳P1.0和P1.1模擬I2C的SDA、SCL，按照I2C協(xié)議的時(shí)序進(jìn)行通信，通過(guò)單片機(jī)就可以方便的對(duì)這ADS7823芯片進(jìn)行控制。也即是兩片ADS7843芯片均掛在I2C總線上，根據(jù)ADS7843芯片的芯片資料介紹可知該芯片由I2C總線控制，并且最多可掛接4片芯片在同一I2C總線上。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)對(duì)陀螺儀主處理器(FPGA處理器)的自動(dòng)配置的：FPGA的數(shù)據(jù)配置接口與單片機(jī)(用于實(shí)現(xiàn)溫度采集控制的處理器)的輸入輸出口相連接實(shí)現(xiàn)配置接口設(shè)計(jì)。FPGA的數(shù)據(jù)配置接口包括：配置復(fù)位腳nCONFI、第一配置狀態(tài)腳nSTATU、第二配置狀態(tài)腳CONF_DON、配置數(shù)據(jù)傳輸腳DATA和配置時(shí)鐘腳CLK；FPGA的數(shù)據(jù)配置接口的各個(gè)配置引腳分別與單片機(jī)的一個(gè)輸入輸出口對(duì)應(yīng)相連接。

基于以上結(jié)構(gòu)便可利用單片機(jī)的程序存儲(chǔ)區(qū)來(lái)存放FPGA配置數(shù)據(jù).上電后由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)FPGA器件的數(shù)據(jù)配置，也即是采用被動(dòng)配置模式，并且配置數(shù)據(jù)采用串行方式傳送給FPGA。

最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。