利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的模擬信號和數(shù)字信號單線混合傳輸

信號傳輸在現(xiàn)代工程中是很重要的一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，通常使用多芯電纜將模擬信號和數(shù)字信號獨(dú)立多線傳輸。但在信號傳輸中，數(shù)字信號將對模擬信號產(chǎn)生干擾，不得不采用互相屏蔽的多芯纜來降低干擾。這樣不僅使電纜的線徑和重量增加，而且成本提高。在特殊的地理環(huán)境，特別是在野外氣溫很低的情況下，粗線徑的電纜將給現(xiàn)場操作帶來很大的困難。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)模擬信號和數(shù)字信號在單線中的混合傳輸。經(jīng)實(shí)踐證明，該系統(tǒng)適用于速率不是很高的信號傳輸。

硬件構(gòu)成及電路
本文硬件電路實(shí)現(xiàn)二路數(shù)字脈沖信號和一路模擬信號的單線混合傳輸，功能框圖如圖1所示，其中包括數(shù)字脈沖信號接收轉(zhuǎn)換和模擬信號分時(shí)輸出等技術(shù)環(huán)節(jié)。單片機(jī)對二路數(shù)字脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，并利用DAC TLC5618和模擬開關(guān)MAX319把當(dāng)前的計(jì)數(shù)值和模擬信號分時(shí)傳送出去。
單片機(jī)、電源及DAC電路
單片機(jī)、電源以及DAC電路如圖2所示，采用單片機(jī)AT89C2051和12位DAC TLC5618。
在電路中用了一個(gè)可充電電池，輸出電壓為7.2V，經(jīng)過一個(gè)低差壓線性穩(wěn)壓器LM2940，輸出電壓為＋5V，可供單片機(jī)、TLC5618、MAX319等使用。再接一個(gè)微型DC/DC模塊IA0512M,輸出電壓±12V,可供放大器TLE2062和MAX319使用。
AT89C2051是一種帶2kB字節(jié)閃速可編程、可擦除、只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS 8位微控制器。它有兩個(gè)可編程的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1；15個(gè)可編程的I/O通道；128字節(jié)片內(nèi)RAM存儲器；有6個(gè)中斷源，而且其輸出可以直接驅(qū)動(dòng)LED。它可以在2.7V~6V的電壓范圍內(nèi)工作。
TLC5618是帶有緩沖基準(zhǔn)輸入(高阻抗)的雙路12位電壓輸出DAC。DAC輸出電壓范圍可編程為基準(zhǔn)電壓的兩倍，有兩個(gè)輸出端口A和B，且它們可以同步刷新。此外，該器件還包含上電復(fù)位功能。通過3線串行總線可對TLC5618實(shí)現(xiàn)控制，采用單5V電源工作。且在快速、慢速模式下功耗分別為8mW和3mW，輸入數(shù)據(jù)的刷新率可達(dá)1.21