CN103124178B - 一种模数转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模数转换装置，特别涉及一种可编程调节电压基准及增益精度的模数转换装置。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,与同分辨位数的模数转换装置相比，由于该装置提供可编程设置的电压基准上限V_ref+及电压基准下限V_ref-，使得该装置的模数转换芯片的分辨度更高，因此转换精度更高，同时由于采用了具有可编程增益的模数转换芯片，使得该专利所述的装置更加适用于对小电压信号的采集。

Description

一种模数转换装置

技术领域

本发明涉及一种模数转换装置，特别涉及一种可编程调节电压基准及增益精度的模数转换装置。

背景技术

模数转换器作为常用的电子装置，其作用是将模拟电路中的采集量进行转换并发送至数字电路的处理器中进行处理与分析。其工作原理是将模拟电压与数字信号进行对应，根据采集电压与参考电压基准的差值关系，以确定对应的数字量。目前常用的模数转换装置一般采用固定电压基准，该种方法固定了模拟量的采样范围与采样精度，因此其适用性也会受到一定的限制。而如今，随着传感器工艺的上升与实际应用的要求提高，使得如何准确、高效的实现模拟电压的采集成为当前丞待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决常规模数转换装置测量精度受限、对低电压信号采集精度低的缺点、可编程电压基准及增益的模数转换装置。

本发明的目的是这样实现的：

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,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***复位。

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。

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。

本发明的有益效果在于：

与同分辨位数的模数转换装置相比，由于该装置提供可编程设置的电压基准上限V_ref+及电压基准下限V_ref-，使得该装置的模数转换芯片的分辨度更高，因此转换精度更高，同时由于采用了具有可编程增益的模数转换芯片，使得该专利所述的装置更加适用于对小电压信号的采集。

附图说明

图1可编程电压基准及增益的模数转换装置结构图；

图2可编程电压基准及增益的模数转换装置电源、显示及串口通信电路原理图；

图3可编程电压基准及增益的模数转换装置模拟量采集及电压基准上、下限模块电路原理图；

图4可编程电压基准及增益的模数转换装置程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明的目的是通过高精度数模转换芯片提供可编程电压基准信号；通过改变模数转换芯片的电压参考上限V_ref+与电压参考下限V_ref-以提高模数转换精度；采用片内可编程增益实现信号的放大；

本发明还有这样一些特点：

该模数转换装置采用高精度数模转换芯片的输出电压作为电路电压基准；

该模数转换装置采用CPLDEMP1270T144作为数据处理芯片；

该模数转换装置采用具有片内可编程增益的16位模数转换芯片AD7705实现变增益模数转换。

该模数转换装置采用ADuM1400及ADuM1200数字隔离芯片实现数字信号电平转换。

结合图1，该发明装置的控制电路主要包括数据处理模块、模拟量采集模块、V_ref+设定模块、V_ref-设定模块、通信接口模块、显示模块、电源模块、时钟模块，复位模块等。本专利采用CPLDEMP1270T144作为数据处理模块的核心芯片，1602液晶屏作为显示模块，实现对采集模拟量的显示。V_ref+设定模块及V_ref-设定模块均采用AD5422数模转换芯片配合ADuM1400及ADuM1200数字隔离芯片实现参考电压设定，其产生的模拟电压与模拟量采集模块的电压基准上、下限管脚连接实现电压基准的设定。模拟量采集模块采用AD7705模数转换芯片配合ADuM1400及ADuM1200数字隔离芯片实现模拟量采集，并将对待测电压转换来的数字信息传递给数据处理芯片。

如图2所示，为该可编程电压基准及增益的模数转换装置电路原理图。本专利的总输入电压VIN为+24V，由电源接口G引入，G正极引入端接按键开关X一端，其另一端接LM2596S-5.0(U2)管脚1。U2作用为产生+5V工作电压。降噪电容CT1（200uF）的一端接U2管脚1、另一端接GND（数字电源地）。U2管脚3、5接GND，管脚2与管脚4间接电感L11（33uH）。管脚4端的电压值即为+5V。电容CT2（1000uF）的一端接U2管脚4、另一端接GND；电容C7（0.1uF）的一端接U2管脚4、另一端接GND。LM1117DT-3.3（U3）作用为产生+3.3V工作电压。U3管脚3接+5V工作电压、管脚1接GND、管脚4即产生+3.3V工作电压。电阻R1（3.3kΩ）与发光二级管D2串联并接于+5V电源与GND之间。电容C6（22uF）的一端接U3管脚4、另一端接GND。电容C5（0.1uF）的一端接U3管脚4、另一端接GND。

EMP1270T144（U1）为本发明的核心处理芯片。其管脚10、26、47、65、99、115、135、83、17、54、92、128接GND；管脚9、259116、136、82、100、46、64、126、90、56、19接+3.3V。MAX3232（U14）为串口通信芯片，其管脚11与U1管脚71连接、管脚14与U1管脚72连接。U14管脚1与管脚3间接电容C9（0.1uF）、管脚4与管脚5间接电容C12（0.1uF）、管脚8、10、15接GND。电容C11（0.1uF）两端分别接U14管脚2与+3.3V。电容C10（0.1uF）两端分别接U14管脚6与GND。U14管脚16接+3.3V。J3为9针串行接口，其引脚2接U14管脚14、引脚3接U14管脚13引脚5接GND。按键S1与电阻R3（1kΩ）串联并接于U1管脚60与+3.3V之间。电容C8（10uF）的一端接U1管脚60、另一端接+3.3V。电阻R4（10kΩ）的一端接U1管脚60、另一端接GND。J2为1602液晶屏接口，其引脚1、3、16接GND；引脚2、15接+3.3V。J2引脚4接U1管脚49、J2引脚5接U1管脚48、J2引脚6接U1管脚45、J2引脚7接U1管脚44、J2引脚8接U1管脚43、J2引脚9接U1管脚42、J2引脚10接U1管脚41、J2引脚11接U1管脚40、J2引脚12接U1管脚39、J2引脚13接U1管脚38、J2引脚14接U1管脚37。U0为50MHz有源晶振，其管脚4接+3.3V、管脚2接GND、管脚3与U1管脚18连接。U1管脚20接GND。

如图3所示，该模数转换装置采用具有片内可编程增益的16位模数转换芯片AD7705实现变增益模数转换。U5为ADuM1400，其管脚3与U1管脚144连接、U5管脚4与U1管脚143连接，U5管脚5与U1管脚142连接，U5管脚6与U1管脚141连接。U5管脚1接+3.3V。U5管脚2、8接GND。U5管脚9、15接AGND（模拟电源地）。U5管脚10、16接U7管脚2。U7为数模转换芯片AD5422。U7管脚5接AGND。U7管脚6接U5管脚14、U7管脚7接U5管脚13、U7管脚8接U5管脚12、U7管脚9接U5管脚11。U7管脚1、4、11、12接AGND。U7管脚15与管脚14连接。电容C15（0.1uF）一端接U7管脚14、另一端接AGND。电容C14（0.1uF）接于U7管脚17、21之间。U7管脚21即为电压参考上限V_ref+的输出端。U7管脚24接+24V电源电压。电容C13（10uF）与电容C16（4nF）并联并接于+24V与AGND之间。U7管脚3与U6管脚3连接、U7管脚10与U6管脚2连接。U6为ADuM1200，其管脚1与U7管脚2连接。U7管脚8接+3.3V、管脚5接GND、管脚4接AGND。U6管脚6与U1管脚140连接、U6管脚7与U1管脚139连接。

U8为ADuM1400，其管脚3与U1管脚134连接、U8管脚4与U1管脚133连接，U5管脚8与U1管脚132连接，U8管脚6与U1管脚131连接。U8管脚1接+3.3V。U8管脚2、8接GND。U8管脚9、15接AGND。U8管脚10、16接U10管脚2。U10为数模转换芯片AD5422。U10管脚5接AGND。U10管脚6接U8管脚14、U10管脚7接U8管脚13、U10管脚8接U8管脚12、U10管脚9接U8管脚11。U10管脚1、4、11、12接AGND。U10管脚15与管脚14连接。电容C25（0.1uF）一端接U10管脚14、另一端接AGND。电容C24（0.1uF）接于U10管脚17、21之间。U10管脚21即为电压参考下限V_ref-的输出端。U10管脚24接+24V电源电压。电容C23（10uF）与电容C26（4nF）并联并接于+24V与AGND之间。U10管脚3与U9管脚3连接、U10管脚10与U9管脚2连接。U9为ADuM1200，其管脚1与U10管脚2连接。U9管脚8接+3.3V、管脚5接GND、管脚4接AGND。U9管脚6与U1管脚130连接、U9管脚7与U1管脚129连接。

U12为ADuM1400，其管脚3与U1管脚114连接、U12管脚4与U1管脚113连接，U12管脚5与U1管脚112连接，U12管脚6与U1管脚111连接。U12管脚1接+3.3V。U12管脚2、8接GND。U12管脚9、15接AGND。U12管脚10、16接+5V。U11为模数转换芯片AD7705。U11管脚4接U12管脚14、U11管脚14接U12管脚13、U11管脚1接U12管脚12、U11管脚5接U12管脚11。U11的管脚16接AGND、管脚15接+5V。C31（24pF）两端分别接U11管脚2与GND。C32（24pF）两端分别接U11管脚3与GND。晶振Y2（5MHz）两端分别与U11管脚2、3连接。P3为模拟电压引入接口A，其引脚1、2分别与U11管脚7、8连接。U11管脚9与U7管脚21连接。U11管脚10与U10管脚21连接。U11管脚13与U13管脚3连接、U11管脚12与U13管脚2连接。U13为ADuM1200，其管脚1接+5V。U13管脚8接+3.3V、管脚5接GND、管脚4接AGND。U13管脚6与U1管脚110连接、U13管脚7与U1管脚109连接。

V_ref+设定模块及V_ref-设定模块均采用AD5422数模转换芯片配合ADuM1400及ADuM1200数字隔离芯片实现参考电压设定。模拟量采集模块采用AD7705模数转换芯片配合ADuM1400及ADuM1200数字隔离芯片实现模拟量采集。

结合图4，该可编程电压基准及增益的模数转换装置程序流程包括以下步骤：

步骤1.***初始化，设定U7、U10数模转换器初始输出电压V_ref+＝5V、V_ref-＝0V及初始增益A=1，完成后进入步骤2；

步骤2.采集U11模数转换器电压信号，得到对应数字量N。得到当前采集的电压值 $\mathrm{Va}=\frac{1}{A}\×[\frac{N}{2^{16}-1}(V_{\mathrm{ref}+}-V_{\mathrm{ref}-})+V_{\mathrm{ref}-}]$ 完成后进入步骤3；

步骤3.将实时电压值显示与液晶上，若接收到串口信息进入步骤4、未接受串口信息进入步骤5；

步骤4.将电压值Va通过串口发送至上位机，完成后进入步骤5；

步骤5.依据Va值设定下次采样电压增益值A，完成后进入步骤6；

步骤6.依据Va值设定下次采样电压参考上限V_ref+与电压参考下限V_ref-，完成后返回步骤2。

Claims (3)

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***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。