2 系统原理及框图
整个系统的组成框图如图1 所示。被测电压信号经过前置调理送到AD7685进行采样，由Atmega48的SPI驱动AD7685，采集到的双字节（16 b）数据由 Atmega48并口，分两次传送给ARM ADuC7026核心。当数据采集卡工作于联机状态时，由PC上位机软件设置采样频率和通道工作模式，经过处理通过USB控制芯片CH375送数据到PC端；当数据采集卡工作于离线模式时，无需PC上位机干预，数据采集卡按照预先设定的采样频率和工作模式进行采样。并将采样数据通过USB控制芯片CH375送数据到U盘端。系统采用±9 V，+5 V，+3.3 V以及模拟地数字地，并由DC／DC模块产生，经过良好的LC滤波为各个电路单元提供电力。人机接口（HMI）采用简洁的双按键和LED指示，对整个数据采集卡工作模式的选择和运行状态进行控制。
3 数据采集卡的硬件实现
3.1 ADC接口和信号调理电路
为了满足较高的采集精度和采样速率，该设计选择AD7685作为模拟／数字转换器件。AD7685是一款16位、串行输出、250 KSPS、电荷再分配、逐次逼近型 （PulSAR）ADC。ADC与处理器采用串行外围设备接口（SPI）接口进行连接，为了保证ADC的精度，采用高速光耦6N137隔离式驱动电路来隔离处理器SPI总线上的串扰。
前置调理电路信号的流向参见图1系统组成框图。设计中，采用模拟开关ADG1024对输入信号进行切换，并通过可编程增益放大器（PGA）AD8251进行处理，通过增益为0.2的电平转换16位ADC驱动器 AD8275，把±5 V的信号转换成0.25～2.25 V的信号，极大地扩展了该数据采集卡的测量范围，而简化了前置调理电路的设计，其电压计算公式如下：