第九章
数据采集系统
9.1 A/D 转换器及其接口电路 A/D 转换器的功能是把输入的模拟信号转换成数字信号,使计算机能够间接处理模拟信 号.A/D 转换器的类型最为常见的有二种:逐次逼近式 A/D 转换器和双积分式 A/D 转换器. 双积分式 A/D 转换器具有精度高,抗干扰性好,价格便宜等优点,但转换速度慢. 逐次逼近式 A/D 转换器的主要优点是转换速度比较快,此外,与同样分辨率的双积分式 A/D 转换器比较,它不需要高精度的运算放大器,成本比较低,因此被单片机系统广泛应用. 9.1.1 A/D 转换器的选择要点 A/D 转换器的主要技术指标 (1)分辨率 通常用数字量的位数表示,如 8 位,10 位,12 位,16 位分辨率等.若分 辨率为 8 位,表示它可以对全量程的 1/256 的增量作出反应.分辨率越高,转换时对输入量 的变化越灵敏. (2)量程 即所能转换的电压范围,如 5V,10V 等. (3) 精度 有绝对精度和相对精度两种表示方法. 常用数字量的位数作为度精度的单位, 如精度为±1/2LSB,而用百分比来表示满量程时的相对误差,如±0.1%.精度和分辨率是不 同的概念.精度是指转换后所得到的结果相对于实际值的准确度,而分辨率是指对转换结果 发生的最小输入量.分辨率很高的可能由于温度漂移,线性不良等原因而并不具有很高的精 度. (4) 转换时间 完成一次 A/D 转换所需的时间称为转换时间. A/D 转换器的转换时间在 几微秒至几百毫秒,不同型号,不同分辨率的 A/D 转换器其转换时间长短相差很大. (5)输出逻辑电平 多数与 TTL 电平配合. (6)工作温度范围 由于温度对运算放大器和电阻解码网络会产生影响,导致转换精度 的下降,因此只有在一定的温度范围内才能保证额定的性能指标.较好的转换器的工作温度 为-40~85℃,而较差的在 0~70℃. 9.1.2 ADC0809 转换器及其接口 1.ADC0809A/D 转换器 (1) ADC0809 ADC0809 是逐次逼近式 A/D 转换器, 精度为 8 位, 最快转换时间为 100 微秒.ADC0809 的结构如图 9.1 所示.内部主要由 8 路模拟选择开关,8 位 A/D 转换器,三 态输出锁存缓冲器构成. (2)引脚名称与功能如下: IN0~IN7:8 路模拟量输入端. DB0~DB7:8 位数字量输出端.
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图 9.1 ADC0809 内部结构图
START:启动信号输入端.上升沿复位 0809,下降沿启动 A/D 转换器. ALE:地址锁存控制信号.在信号前沿处把 ADDA,ADDB,ADDC 三条选择状态锁存 在寄存器中, 当该线为高电平时, 地址才解锁, 便可选择通道. START 与 ALE 可连接在一起, 通过程序输入一个正脉冲启动 A/D 转换. EOC:转换结束标志输出端.当 A/D 转换结束,EOC 由低变高,经反相器反相后可作中 断请求信号. OE:输出允许控制信号.当 OE=1 时,打开三态门,数据线被解锁,把内部转换的数据 送往数据总线上. CLK: 时钟信号输入端. ADC0809 要求外接时钟, 其频率为 10~1280KHZ, 通常用 500KHZ. VREF(+) :正参考电压输入端,通常 VREF(+)接+5V 电源. VREF(-) :负参考电压输入端,VREF(-)接地(GND) . ADDA,ADDB,ADDC:8 路模拟形状的三位地址选通输入线.选择对应的输入通道进 行进行 A/D 转换,其对应关系见表 9.1. (3)ADC0809 与单片机连接的接口电路如图 9.2 所示.
表 9.1 地址译码与输入通道选择 ADDC 0 0 ┇ 1 ADDB 0 0 ┇ 1 ADDC 0 1 ┇ 1 所选通道 IN0 IN1 ┇ IN7
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图 9.2 ADC0809 与单片机的连接电路
【例 9-1】 利用图 9.2 电路图, 编制 A/D 转换程序, 要求对 8 路模拟输入量不断循环采样, 并把采样的结果存放在内 RAM 的 30H~37H 区域中.新数据冲原数据. 8 路模拟量选择(A,B,C) :由 p3.0,p3.1,p3.2;A/D 转换器启动(AIE,START) : 由 p3.5 控制;采用中断方式读入数据,数据允许输入 OE 与 ADC0809 转换结束标志 EOC 连 在一起,并通过反相器接 89C2051 的 INT1 . 程序如下: #include"reg51.h" #include"absacc.h" #include unsigned char data *point; unsigned char data address _at_ 0x30; bit flag=1; unsigned char i,j,temp; sbit p3_5=P3^5; main() { point=&address; P3=0xd8; //选择通道 0,不启动 ADC0809 EA=1; EX1=1; IT1=1; temp=0x00; while(1) { for(i=0;i<8;i++) { P3=P3+temp; //选中通道 n 进行转换

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