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ADC模拟信号采集电路板制作

2023-3-27 11:44:02

1086 ADC芯片 PCB板上位机 VDD

　　1.确定方案和目的
　　ADC芯片参数主要是采集的精度，采集的速度，多少通道，同步还是异步采集。我们来学习通过操作IIC总线来直接控制芯片完成数据采集的功能。
　　本节以CH341+ADS1115为方案来制作一块PCB 电路板，能够实现通过电脑直接操作IIC协议，对ADC芯片ADS1115直接操作。主要涉及制作电路板和编写控制软件两部分，本节详细介绍PCB电路板制作，还有开始讲解上位机通信编程的概念，具体要求如下：
　　任务：制作一块能够采集模拟量信号的电路板要求：

　　01.采集通道4个，16位精度，速度100个数据每秒
　　02.通过排针来输入信号，Type-C接头连接电脑进行数据采集
　　02.绘制原理图并且加工出来PCB实物
　　03.学会CH341芯片和ADS1115芯片的使用和操作，了解IIC总线时序关键词：，SMT，PCB，AD，AutoCAD，labview，DLL，CH341，ADS1115
　　2.设计电路图
　　01. 首先CH341A芯片可以通过操作DLL接口直接输出IIC数据，IIC的数据直接对接ADS1115芯片，主要流程是：1配置参数，2启动转换，3读取采集；
　　02. 根据方案绘制原理图首先需要确定核心器件的型号/符号/封装；
　　03. 若不能找到标准封装那就需要自制，自制简单封装可通过封装向导；
　　04. 复杂封装需要借助AutoCAD专业软件设计，然后再导入AD软件。
　　05. CAD设计步骤是：定位到原点附近，建立图层，绘制轮廓，导入AD，线宽/单位/对应图层，注意不能直接导入到封装库，需要导入PCB再复制到库，最后根据定位对齐。
　　06. CH341A需要单独下载IIC驱动，不可以用串口驱动;
　　07. 注意CH341模式选择引脚，不同电平对应不同模式，1引脚下拉为IIC模式；
　　08. ADC的采集电压范围需要配置VDD，用3.3V供电采集5V的电压会出现错误，不可以过采样；
　　09. Type-C的设计是本电路中的难点，不同引脚的功能，防止供电异常
　　3.器件BOM的制定和采购

　　01. CH341A芯片的选型很重要，后缀字母A的含义；
　　02. ADS1115芯片是本采购中缺货的状态，需要提前采购；
　　03. 其它的电容电阻检查封装和位号是否正确；
　　04. 一定要检查贴片二极管的方向标注，一定要检查稳压管引脚是否正确！！
　　05. 采购芯片常常是关键的功能芯片出现延期；
　　06. 芯片的采购数目应该有备损量，不建议过多；
　　4.加工电路板+贴片
　　01. PCB加工前确认是否进行SMT贴片，因为SMT有最小加工尺寸要求，过小需要备注拼版处理；
　　02. 拼版要加入工艺边，定位点，定位孔，V割还是使用邮票孔；
　　03. ADC电路板需要屏蔽干扰，加入铺铜和过孔地；
　　5.上位机接口与Labview程序
　　本节开始了解上位机程序的编写，以图形化Labview软件为载体学习CH341A的IIC操作，来完成数据采集；
　　01. CH341需要通过调用［CH341OpenDevice］函数接口来使能芯片操作；
　　02. labview软件中可以直接调用接口dll文件，直接选择可操作的函数名称，然后需要定义一下文件与labview函数节点的数据接口；
　　03. 在选型卡第二页配置数据匹配， long类型使用i32；

　　04. labview软件调用接口dll文件，IIC函数的数据读写，其中数据速度由硬件决定，labview软件中配置数据对接：long类型使用i32，uchar类型使用字符串；
　　05. 写IIC数据是配置7位地址+读写位，然后再发送数据；读IIC数据依然是按照地址加读取数据来操作，不过读取输出是存在返回值的；

　　06.IIC和SPI是有类似的配置，主要是配置数据速度，接口类型；
　　07. 这里开始用到了布尔操作，用布尔数组来配置功能再转换为参数值传入dll，注意在labview中数组是从左到右的顺序，ADC芯片多为反顺序，需要进行数组翻转；

　　08.CH341芯片为了方便用户操作，集成了IIC写入读取数据流接口，比如批量读写IIC的Flash存储数据芯片；
　　09. 这里用配置参数需要注意数据指针使用的是字符串，将其转换成U8数值数组进行还原，还要定义IIC收发数据大小；

原作者：Dream_doing 千里优选教学基地