六通道数据采集及处理系统的研制

由上式看出，要改变INA118的放大倍数，只要改变Rg的大小即可。在实际电路中，Rg采用一只1KΩ的精密电位器构成放大倍数可调的放大电路，如图3所示。

由于系统要对来自六个传感器的信号分别进行放大，所以使用了六片INA118（U1~U6）组成六通道信号放大电路。六片INA118的反向输入端 VIN-分别通过J1接线口的第1~6脚接六个传感器的信号输出端；正向输入端则并接在一起，通过J1口的第8~10脚接到六个传感器的另一端，同时通过一个1KΩ的电阻接地，以降低共模输入分量，提高放大器的放大精度。

电位器W1~W6是电压放大倍数调节电位器，可根据需要分别对U1~U6的放大倍数进行调节。本系统中分别把六个通道的放大倍数都预设为–200倍。 U1~U6的输出端Vo1~Vo6分别接到A/D转换器U7的AIN0~AIN5六个输入端，以便把放大后的电压信号转换成数字信号。

2.2 A/D转换电路

模数转换电路采用德州仪器公司开发的串行A/D转换器TLC2543，它是一种11通道、12位、高精度（最大±1/4096的线性误差）、快速（在工作温度范围内转换时间为10μs）的模数转换器[3]，其内部结构如图4所示。

TLC2543内部由通道选择器、输入地址寄存器、采样保持电路、12位的模数转换器、输出寄存器、并→串转换器以及控制逻辑电路等7个部分组成。通道选择器根据输入地址寄存器中存放的地址选择输入通道，并将输入通道中的信号送到采样保持电路中，然后在12位数模转换器中将采样的模拟量转换成数字量，存放到输出寄存器中，这些数据经过并行→串行转换器转换成串行数据，由DOUT端输出到微处理器中。

图4 TLC2543内部结构方框图

模数转换电路如图5所示。TLC2543的模拟信号输入端AIN0~AIN5分别接六路来自INA118的电压信号Vo1~Vo6，各路信号的选择通过编程设定；AIN6~AIN10以及负参考电压端REF-都接地。 为片选信号输入端，片选信号来自单片计算机AT892051的P1.7脚（该信号由软件编程产生），当 为低电平时，允许TLC2543输入输出数据，当 为高电平时禁止其输入输出数据；DOUT为转换数据输出端，转换结果输出到单片计算机AT892051的P1.6端，输出方式可由高位到低位逐位输出，也可由低位到高位逐位输出，具体方式由编程确定；DIN为串行数据输入端，来自单片机P1.5脚的命令字（含通道选择、输出数据长度、输出顺序、极性选择等信息）由此端输入，输入方式为先高位后低位。SCLK为输入输出同步时钟端，该时钟信号来自AT892051的P1.4脚（信号通过软件编程产生）；当数据传送开始后，每个SCLK信号的上升沿，由单片机向TLC2543输入一位命令字（前8个上升沿），同时由TLC2543向单片机输出一位转换结果（前 8、12或16个上升沿）。TLC2543的正参考电压端REF+接+3.0V标准电压。