[发明专利]一种模数转换装置

权利要求书

1.一种模数转换装置，包括数据处理模块、模拟量采集模块、电压基准上限模块、电压基准下限模块、通信接口模块、显示模块、电源模块、时钟模块，复位模块,其特征在于：数据处理模块分别与上述的其它模块连接，电压基准上限模块、电压基准下限模块还连接模拟量采集模块，通信接口模块连接上位机，其中数据处理模块对数据信息进行采集、运算与输出；模拟量采集模块采集模拟电压；电压基准上限模块提供模数采集芯片的电压基准上限；电压基准下限模块提供模数采集芯片的电压基准下限；通信接口模块用于与上位机的数据进行通信；显示模块显示采集的模拟量数据信息；电源模块提供电路的工作电压；时钟模块提供数据处理模块的时序；复位模块用于对系统复位。

2.根据权利要求1所述的一种模数转换装置，其特征在于：所述的数据处理模块可选择CPLD芯片中的一种；模拟量采集模块可选择Σ→Δ模数转换芯片中的一种；电压基准上限模块选择数模转换芯片中的一种；电压基准下限模块选择数模转换芯片中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的一种模数转换装置，其特征在于：所述的电源模块总输入电压VIN为+24V，由电源接口（G）引入，正极引入端接按键开关X端，另一端接开关电源稳压器LM2596S-5.0(U2)的1管脚，产生+5V工作电压，第一降噪电容（CT1）的一端接开关电源稳压器（U2）的1管脚、另一端接数字电源地GND；开关电源稳压器3管脚、5管脚接数字电源地GND；2管脚与4管脚之间连接电感（L11）；4管脚的电压值为+5V；第二电容（CT2）的一端接开关电源稳压器的4管脚、另一端接数字电源地GND；第七电容（C7）的一端接开关电源稳压器的4管脚、另一端接数字电源地GND；降压电源芯片LM1117DT-3.3（U3）产生+3.3V工作电压、3管脚接+5V工作电压、1管脚接数字电源地GND、4管脚产生+3.3V工作电压，第一电阻（R1）与发光二级管（D2）串联并接于+5V电源与数字电源地GND之间；第六电容（C6）的一端接+3.3V工作电压、另一端接数字电源地GND，第五电容（C5）的一端接+3.3V工作电压、另一端接数字电源地GND；

所述的数据处理模块采用CPLD芯片EMP1270T144（U1）为本发明的核心处理芯片，其10、26、47、65、99、115、135、83、17、54、92、128管脚接数字电源地GND；9、25、116、136、82、100、46、64、126、90、56、19管脚接+3.3V电源；有源晶振（U0）的频率为50MHz，有源晶振的4管脚接+3.3V电源、有源晶振的2管脚接数字电源地GND、有源晶振的3管脚与核心处理芯片的18管脚连接；核心处理芯片的20管脚接数字电源地GND；按键（S1）与第三电阻（R3）串联并连接核心处理芯片的60管脚与+3.3V电源之间；第八电容C8的一端接核心处理芯片的60管脚、另一端接+3.3V电源；第四电阻（R4）的一端接核心处理芯片的60管脚、另一端接数字电源地GND；

所述通信接口模块采用MAX3232（U14）为串口通信芯片，串口通信芯片的11管脚与CPLD芯片的71管脚连接、串口通信芯片的14管脚与核心处理芯片的72管脚连接；串口通信芯片的1管脚与3管脚之间接第九电容（C9）、串口通信芯片的4管脚与5管脚间接第十二电容（C12）、串口通信芯片的8管脚、10管脚、15管脚接数字电源地GND；第十一电容（C11）两端分别接串口通信芯片的2管脚与+3.3V电源；第十电容（C10）两端分别接串口通信芯片的6管脚与数字电源地GND；串口通信芯片的16管脚接+3.3V电源；9针串行接口（J3）的2引脚接串口通信芯片的14管脚、9针串行接口的3引脚接串口通信芯片的13管脚、9针串行接口的5引脚接数字电源地GND；

所述的液晶显示模块由16针串行接口（J2）为1602液晶屏接口，16针串行接口的1引脚、3引脚、16引脚接数字电源地GND；16针串行接口的2引脚、16针串行接口的15引脚接+3.3V电源；16针串行接口的4引脚接核心处理芯片的49管脚、16针串行接口的5引脚接核心处理芯片的48管脚、16针串行接口的6引脚接核心处理芯片的45管脚、16针串行接口的7引脚接核心处理芯片的44管脚、16针串行接口的8引脚接核心处理芯片的43管脚、16针串行接口的9引脚接核心处理芯片的42管脚、16针串行接口的10引脚接核心处理芯片的41管脚、16针串行接口的11引脚接核心处理芯片的40管脚、16针串行接口的12引脚接核心处理芯片的39管脚、16针串行接口的13引脚接核心处理芯片的38管脚、16针串行接口的14引脚接核心处理芯片的37管脚；

所述的电压基准上限模块包括第一数字隔离器ADuM1400（U5），第一数字隔离器的3管脚与核心处理芯片的144管脚连接、第一数字隔离器的4管脚与核心处理芯片的143管脚连接，核心处理芯片的5管脚与第一数字隔离器的142管脚连接，第一数字隔离器的6管脚与核心处理芯片的141管脚连接；第一数字隔离器的1管脚接+3.3V电源；第一数字隔离器的2管脚、8管脚接数字电源地GND；第一数字隔离器的9管脚、15管脚接模拟电源地AGND；第一数字隔离器的10管脚、16管脚接第一数模转换芯片AD5422（U7）的管脚2；第一数模转换芯片的5管脚接模拟电源地AGND；第一数模转换芯片的6管脚接第一数字隔离器的14管脚、第一数模转换芯片的7管脚接第一数字隔离器的13管脚、第一数模转换芯片的8管脚接第一数字隔离器的12管脚、第一数模转换芯片的9管脚接第一数字隔离器的11管脚；第一数模转换芯片的1管脚、4管脚、11管脚、12管脚接模拟电源地AGND；第一数模转换芯片的15管脚与14管脚连接；第十五电容（C15）的一端接第一数模转换芯片的14管脚、另一端接模拟电源地AGND；第十四电容（C14）连接与第一数模转换芯片的17管脚、21管脚之间；第一数模转换芯片的21管脚为电压参考上限V_ref+的输出端；第一数模转换芯片的24管脚接+24V电源电压；第十三电容（C13）与第十六电容（C16）并联并接于+24V电源与模拟电源地AGND之间；第一数模转换芯片的3管脚与第二数字隔离器ADuM1200（U6）的3管脚连接、第一数模转换芯片的10管脚与第二数字隔离器的2管脚连接；第二数字隔离器的1管脚与第一数模转换芯片的2管脚连接；第一数模转换芯片的8管脚接+3.3V电源、第一数模转换芯片的5管脚接数字电源地GND、第一数模转换芯片的4管脚接模拟电源地AGND；第二数字隔离器的6管脚与核心处理芯片的140管脚连接、第二数字隔离器的7管脚与核心处理芯片的139管脚连接；

所述的电压基准下限模块包括第三数字隔离器ADuM1400（U8），其3管脚与核心处理芯片的134管脚连接、第三数字隔离器的4管脚与核心处理芯片的133管脚连接，第一数字隔离器的8管脚与核心处理芯片的132管脚连接，第三数字隔离器的6管脚与核心处理芯片的131管脚连接；第三数字隔离器的1管脚接+3.3V电源；第三数字隔离器的2管脚、8管脚接数字电源地GND；第三数字隔离器的9管脚、15管脚接模拟电源地AGND；第三数字隔离器的10管脚、16管脚接第二数模转换芯片AD5422（U10）的2管脚；第二数模转换芯片的5管脚接模拟电源地AGND；第二数模转换芯片的6管脚接第三数字隔离器的14管脚、第二数模转换芯片的7管脚接第三数字隔离器的13管脚、第二数模转换芯片的8管脚接第三数字隔离器的12管脚、第二数模转换芯片的9管脚接第三数字隔离器的11管脚；第二数模转换芯片的1管脚、4管脚、11管脚、12管脚接模拟电源地AGND；第二数模转换芯片的15管脚与14管脚连接；第二十五电容（C25）一端接第二数模转换芯片的14管脚、另一端接模拟电源地AGND；第二十四电容（C24）接于第二数模转换芯片的17管脚、21管脚之间。第二数模转换芯片的21管脚为电压参考下限V_ref-的输出端；第二数模转换芯片的24管脚接+24V电源电压；第二十三电容（C23）与第二十六电容（C26）并联并接于+24V电源与模拟地AGND之间；第二数模转换芯片的3管脚与第四数字隔离器ADuM1200（U9）的3管脚连接、第二数模转换芯片的10管脚与第四数字隔离器的2管脚连接；第四数字隔离器的1管脚与第二数模转换芯片的2管脚连接；第四数字隔离器的8管脚接+3.3V电源、5管脚接数字电源地GND、第四数字隔离器的4管脚接模拟电源地AGND；第四数字隔离器的6管脚与核心处理芯片的130管脚连接、第四数字隔离器的7管脚与核心处理芯片的129管脚连接；

所述的模数转换模块包括第五数字隔离器ADuM1400（U12），其3管脚与核心处理芯片的114管脚连接、第五数字隔离器的4管脚与核心处理芯片的113管脚连接，第五数字隔离器的5管脚与核心处理芯片的112管脚连接，第五数字隔离器6管脚与核心处理芯片的111管脚连接；第五数字隔离器的1管脚接+3.3V电源；第五数字隔离器的2管脚、8管脚接数字电源地GND；第五数字隔离器的9管脚、15管脚接模拟电源地AGND；第五数字隔离器的10管脚、16管脚接+5V电源；模数转换芯片AD7705（U11）的4管脚接第五数字隔离器的14管脚、模数转换芯片的14管脚接第五数字隔离器的13管脚、模数转换芯片的1管脚接第五数字隔离器的12管脚、模数转换芯片的5管脚接第五数字隔离器的11管脚；模数转换芯片的16管脚接模拟电源地AGND、模数转换芯片的15管脚接+5V电源；第三十一电容（C31）两端分别接模数转换芯片的2管脚与模拟电源地GND，第三十二电容（C32）的两端分别接模数转换芯片的3管脚与数字电源地GND；晶振（Y2）两端分别与模数转换芯片的2管脚、3管脚连接；模拟电压引入接口A（P3），其1引脚与模数转换芯片的7管脚连接，其2引脚与模数转换芯片的8管脚连接；模数转换芯片的9管脚与第一数模转换芯片的21管脚连接；模数转换芯片的10管脚与第二数模转换芯片的21管脚连接；模数转换芯片的13管脚与模数转换芯片3管脚连接、模数转换芯片的12管脚与第六数字隔离器ADuM1200（U13）的2管脚连接，其1管脚接+5V电源；第六数字隔离器的8管脚接+3.3V电源、5管脚接数字电源地GND、4管脚接模拟电源地AGND；第六数字隔离器的6管脚与核心处理芯片的110管脚连接、第六数字隔离器的7管脚与核心处理芯片的109管脚连接。