石英晶體諧振頻率測量系統(tǒng)

AD9852的輸出是由一個電流型ADC輸出得到的，故而需要在后級增加一個低通濾波器以濾除高頻噪聲，在AD9852的數(shù)據(jù)手冊上有推薦該部分電路，不再贅述。
AD8302輸出信號VMAG、VPHS與輸入信號的VINA和VINB關(guān)系由以下公式?jīng)Q定：

其中VCP是AD8302芯片內(nèi)部產(chǎn)生的一個精密偏置電壓，用來設(shè)置輸出信號的中心工作點，大小為900 mV。當AD8302的外部電路如圖4所示時，輸出信號的刻度分別是30 mV／dB和10 mV／Degree。通過后端ADC的讀取便可以獲得對應(yīng)頻率下測量網(wǎng)絡(luò)的幅度與相位響應(yīng)。
2．3 通信模塊
由于異步串行口仍然在工業(yè)界通用，而如今越來越多的PC機上不再保留串口的9針插頭，為了保持上位機上層軟件的兼容性，仍需保留串口。該款S12單片機并不支持USB通信，故而在設(shè)計中加入了Silicon Labs公司的CP2102芯片，將S12的串口轉(zhuǎn)換為物理上的USB口。這樣在PC端識別的仍然是串口，故在S12以及PC上的編程都能保持兼容。
系統(tǒng)設(shè)計要求在100ms內(nèi)完成數(shù)據(jù)的采集以及上傳工作。工作量主要包括：
①1000個頻點的數(shù)據(jù)采集。S12單片機的A／D采樣模塊按200 ksps的采樣速率來計算，完成1000個頻點的采集共需要5 ms，每個頻點按4次測量以減小誤差來估算，則共需要20 ms；同時，由于整個單片機對AD9852的控制以及內(nèi)部ADC調(diào)度所需要的額外開銷，可以預(yù)估完成1000個點的采樣總時間小于50 ms。
②發(fā)送給PC端的總數(shù)據(jù)量為1000×16(12位A／D采樣+4位補零)=16 000位。CP2102最高能支持921 600的波特率，在這一速率下整個傳輸時間為17．4 ms，加上調(diào)用程序等額外開銷，數(shù)據(jù)發(fā)送部分的時耗在30 ms以內(nèi)。
綜上所述，整體的時耗可控制在要求的100 ms以內(nèi)。另一方面，為適應(yīng)921 600的高波特率，單片機外部選用的晶振頻率為14．745 6 MHz。在這一頻率下，對應(yīng)的SCI波特率控制寄存器的分頻值恰為整數(shù)，以減小通信時鐘頻率偏差。

3 系統(tǒng)工作流程與軟件實現(xiàn)
系統(tǒng)工作時，大致的數(shù)據(jù)采集分析流程如圖5所示。