基于IEEE1451标准接口的智能传感器硬件设计

　　滤波是对传感器信号分压后进行的模拟滤波处理。设计中采用集成开关电容滤波器MAX291对传感器信号进行模拟滤波。MAX291是MAXIM公司生产的8阶巴特沃斯型开关电容式有源低通滤波器。MAX291的可靠性和稳定性高，避免了分立元件的各种误差、漂移影响。它的3 dB截止频率可在0．1～25 Hz之间选择，具有固定的归一化频率响应。时钟频率fCLK与截止频率fC的比值为100：1；噪声低，典型值为一70 dB THD+Noise。如果直接利用MAX291的内部时钟振荡器，只需外接一只电容，其电容值和3 dB截止频率则满足：

　　设计中直接采用MAX291内部振荡器，外接0．1μF的电容。图2是滤波电路的滤波效果对比图。

　　在设计中由于系统紧凑性设计的特殊需要，选用微处理器集成的模数转换器，同时也节约了成本。C8051F060的A／D转换器系统包括两个lMs／s、16位分辨率的逐次逼近寄存器型A／D转换器，A／D转换器中集成了跟踪保持电路、可编程窗口检测器和DMA接口。为了提高传感器信号采集精度，这里A／D转换采用内部电压基准，可以通过相应的控制寄存器进行配置。内部电压基准电路由一个温度稳定性好的1．2 V带隙电压基准发生器和一个2倍增益的输出缓冲放大器组成。ADCO的电压基准电路由基准控制寄存器REFOCN控制。REFOCN寄存器用于独立地使能／禁止ADCO的内部基准和偏置发生器电路。BIASE0位使能ADC0的内部偏置发生器。该位为‘1’时，ADC0内部偏压发生器工作。设计中使用的是ADC0内部电压基准，则必须使ADC0所对应的BLASE0和REFBEO位都被置‘1’，内部2．4 V电压基准输出到VREFO引脚。VREF0引脚对AGND的最大负载必须小于100μA，应在VREF0引脚与VRGND0之间接入0．1μF和47μF的旁路电容。使用ADC0时，应将ADCO电压基准接地引脚VRGNDO接地．经过上述合理的设计后，系统中测得的电压基准约为2．44 V。ADCO的最高转换速度为1 Ms／s，转换时钟来自系统时钟分频，寄存器ADCOCF中的ADCOSC位决定每个转换时钟为多少个系统时钟(1～16)。ADCO有4种转换启动方式，由ADCOCN中的ADC0启动转换方式位(ADOCMl，AD0CM0)的状态决定。转换触发源有：

　　①向ADCOCN的AD0BUSY位写1；

　　②定时器3溢出(即定时的连续转换)；

　　③外部A／D转换器转换启动信号CNVSTR0的上升沿；

　　④定时器2溢出(即定时的连续转换)。