第3章 過(guò)程通道數(shù)據(jù)采集4

1、第三章 過(guò)程通道和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之三內(nèi)容提要n概述n模擬量輸入通道: 采樣, 多路轉(zhuǎn)換器nD/A與A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)nA/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口n數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)nD/A轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口n過(guò)程通道的抗干擾措施n小結(jié)概述n過(guò)程通道：計(jì)算機(jī)和生產(chǎn)過(guò)程之間設(shè)置的信息傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道。（AI、AO、DI、DO）微機(jī)控制系統(tǒng)組成框圖3 D/A與A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)（11）n常用A/D轉(zhuǎn)換方式： 逐次逼近式：轉(zhuǎn)換時(shí)間短，抗擾性差（電壓比較）ADC0809（8位），AD574（12位） 雙斜率積分式：轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)，抗擾性好（積分） MC14433（11位），ICL7135（14位） 計(jì)數(shù)比較式：轉(zhuǎn)換速度慢

2、，抗擾性差，較少采用3.2 單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口n8位AD轉(zhuǎn)換器ADC0809 帶8通道模擬開(kāi)關(guān)的8位逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換時(shí)間100us, 總的不可調(diào)誤差為1LSB 可直接與微機(jī)相連，不需另加接口邏輯 輸入、輸出引腳電平與TTL電路兼容 當(dāng)模擬電壓范圍為05v時(shí)可使用單一的5v電源 一般不需要調(diào)零和增益校準(zhǔn)單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（2） ADC0809引腳結(jié)構(gòu)： 采用雙列直插式封裝，共有28條引腳 8條模擬量輸入通道 地址輸入和控制線4條(A,B,C, ALE) 數(shù)字量輸出及控制線11條 電源線及CLOCK：5條 IN5D7D6D0D1D2D3D4D5Vref

3、(+)OEGNDVccADDCADC08091109876543220141516171819131211IN3IN4IN7IN6STARTEOCCLOCKVref(-)ALEADDAADDBIN0IN1IN22827262524232221單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（3） 是轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制輸出端，它們受輸出允許信號(hào)OE的控制：OE0， 呈高阻態(tài)；OE1，輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù) (ADD-)A、B、C是三個(gè)采樣地址輸入端，它們的8種組合用來(lái)選擇8個(gè)模擬量輸入通道 中的一個(gè)通道并進(jìn)行轉(zhuǎn)換07DD07DD07ININ單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（4） 輸入通道選通地址表單片A/D轉(zhuǎn)換器

4、及其與微處理器的接口（5） ALE是地址鎖存選通信號(hào)，該信號(hào)上升沿把地址狀態(tài)選通入地址鎖存器。也可以作為開(kāi)始轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)信號(hào) START為啟動(dòng)轉(zhuǎn)換脈沖輸入端，其上跳變復(fù)位轉(zhuǎn)換器，下降沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。它可由程序或外部設(shè)備產(chǎn)生。當(dāng)START與EOC端短接時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)換單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（6） EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，從START信號(hào)上升沿開(kāi)始經(jīng)8個(gè)時(shí)鐘周期后由高電平變?yōu)榈碗娖?。該信?hào)也可作為中斷請(qǐng)求信號(hào) CLK為時(shí)鐘信號(hào)輸入端，最高可達(dá)1280kHz REF(+) 和REF()為基準(zhǔn)電壓輸入端，它們決定了輸入模擬電壓的最大值和最小值。通常REF(+)和電源Vcc一起接基準(zhǔn)電壓，RE

5、F()接地端GND單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（8） 轉(zhuǎn)換時(shí)序單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（9）nMCS-51系列單片機(jī)和ADC0809的接口單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（10） 單片機(jī)的端口0作為復(fù)用數(shù)據(jù)總線，與ADC0809的數(shù)據(jù)輸出端 相連 單片機(jī)的低3位數(shù)據(jù)線(選通abc)用于選擇8路模擬量輸入 ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)CLK由單片機(jī)的ALE信號(hào)提供 轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)信號(hào)START和8路模擬輸入開(kāi)關(guān)的地址鎖存允許信號(hào)ALE由單片機(jī)的寫(xiě)信號(hào)WR及地址譯碼輸出信號(hào)邏輯提供。 本接口用P2.7作 I/O 地址選擇信號(hào)，相當(dāng)于用ADC0809的片選信號(hào)作啟動(dòng)信號(hào)，其地址為7F

6、FFH07DD單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（11） 轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)，EOC端降為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC升為高電平。本電路用中斷方式通知單片機(jī)轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束。也可采用查詢方式和等待方式，但這兩種方式單片機(jī)的利用率低。 對(duì)本接口電路可編出相應(yīng)的程序。在主程序中要對(duì) 外部中斷進(jìn)行預(yù)置，然后啟動(dòng)ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。設(shè)由IN0路開(kāi)始，8路模擬量輪流輸入。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序，把轉(zhuǎn)換結(jié)果讀入8031的累加器，并存入相應(yīng)緩沖存儲(chǔ)單元50H57H，再由主程序進(jìn)行處理INT0單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（12） 轉(zhuǎn)換程序如下： ORG2000H ；程序執(zhí)行開(kāi)始地址 SETBI

7、T0 ；外中斷請(qǐng)求信號(hào)為下跳沿觸發(fā)方式 SETBEA ；總中斷開(kāi)放 SETBEX0 ；開(kāi)外中斷0 MOVDPTR，#7FFFH ；ADC0809口地址 MOVR0，#50H ；R0作存數(shù)緩沖器指針 MOVR1，#00H ；R1作通道數(shù)指針 MOVA，R1 ；從IN0路開(kāi)始 MOVX DPTR，A；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 ；繼續(xù)主程序，等待中斷 單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（13） 中斷子程序： ORG0003H ；外中斷0的入口地址 AJMPRDDAT ；轉(zhuǎn)移至讀入數(shù)據(jù)處RDDAT： MOVXA，DPTR；讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) MOV R0，A；存入緩沖器 INC R0 ；增量緩沖器指針 INC

8、 R1； 指向下一通道REP： MOV A，R1 ； MOVXDPTR，A；啟動(dòng)下一路轉(zhuǎn)換 CJNE A，#07H，RMP0 ； 所有路都轉(zhuǎn)換過(guò)嗎？ MOV R1，#00H ； 是，重新從IN0路開(kāi)始 SJMP REPREMP0： RETi ；否，中斷返回單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（14）n12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574 單通道12位逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換時(shí)間25us(0809:100us), 誤差1/2LSB(0809: 1LSB)，單極性或雙極性輸入，量程10V或20V 內(nèi)部集成有轉(zhuǎn)換時(shí)鐘、參考電壓源和三態(tài)輸出鎖存器，因此可直接和微機(jī)接口，不需要外接時(shí)鐘電路 AD574的數(shù)字量

9、的位數(shù)可以設(shè)定為8位，也可設(shè)定為12位單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（15）nAD574引腳結(jié)構(gòu)： 28腳雙列直插式封裝單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（16） 單、雙極性應(yīng)用：?jiǎn)螛O性時(shí)BIP OFF接0V，雙極性時(shí)BIP OFF接10V單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（17） 轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出：引腳12/8=1：D11-D0并行輸出；引腳12/8=0：D11-D8和D7-D0分時(shí)輸出； 轉(zhuǎn)換進(jìn)行：STS為高電平 轉(zhuǎn)換結(jié)束：STS從高電平轉(zhuǎn)為低電平單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（18） 控制邏輯CECSR/C12/8A0操作功能100X0啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換10001啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換10

10、11X輸出12位數(shù)字10100輸出高8位數(shù)字10101輸出低4位數(shù)字0XXXX無(wú)操作X1XXX無(wú)操作單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（19） 轉(zhuǎn)換時(shí)序： 啟動(dòng)單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（20） 轉(zhuǎn)換時(shí)序：讀單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（21）n8031與AD574的接口.P0.7P0.0EAALEWRRDP1.03239313016171803174LS373D7D0Q0Q774LS00&123181714131516191282569347333435363738111115121013271426252021222324191617281826543978-1

11、5V+15V 模擬輸入+5V增益補(bǔ)償100 100D10D9D8D0D1D2D3D4D5D6D7D11CESTS12/ 8A0CSR/ C10V INBIF OFFREF OUTREFINAGNDDGNDVssVcc20V INVL.AD574.單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（22） 、 、 的狀態(tài)由地址鎖存器74LS373鎖存 單片機(jī)的讀寫(xiě)信號(hào) 、 相與非后送入CE 直接接地，使輸出變換結(jié)果格式采用分高8位低4位兩次讀取的方法 STS接單片機(jī)的一條靜態(tài)端口線，單片機(jī)采用查詢的方法，待STS為低后再讀A/D變換結(jié)果 編寫(xiě)程序，使AD574進(jìn)行12位A/D轉(zhuǎn)換，并把轉(zhuǎn)換后的12位數(shù)字量存入

12、內(nèi)部20H和21H單元。設(shè)20H單元存放高8位，21H單元存放低4位CS0ACR/RDWR8/12單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口（23） 程序如下： ORG 0000H MOV R0，#20H ；數(shù)據(jù)區(qū)首址 MOV DPTR，#0FF7CH MOVX DPTR，A ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 LOOP：JBP1.0，LOOP；轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，未結(jié)束，等待 MOV DPTR，#0FF7DH MOVX A，DPTR ；讀高8位數(shù)據(jù) MOV R0，A ；存高8位數(shù)據(jù) INC DPTR INC DPTR MOVX A，DPTR ；讀低4位數(shù)據(jù) ANL A，#0FH ；屏蔽高4位隨機(jī)數(shù) INC R0 MOV

13、R0，A ；存低4位數(shù)據(jù) END內(nèi)容回顧n單片A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口n8通道8位AD轉(zhuǎn)換器ADC0809n單通道12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574備注:傳送類指令傳送類指令MOV、MOVX、MOVC nMOV類指令只訪問(wèn)片內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（即內(nèi)部RAM區(qū)和SFR區(qū)），這些單元和位的地址只有8位而非16位。nMOVX類指令專門(mén)用于訪問(wèn)片外64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，通常與16位數(shù)據(jù)指針DPTR搭配使用。nMOVC類指令專門(mén)用于訪問(wèn)片外4KB的程序存儲(chǔ)區(qū)。 備注:無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令LJMP、AJMP、SJMP、JMPnLJMP addr16；PC addr16AJMP addr11；PC PC+2 ，PC10-0 addr11SJMP rel ；PC PC+2 ，PC PC+relJMP A+DPTR ； PC A+DPTR n第一條指令稱為長(zhǎng)轉(zhuǎn)移指令（Long Jump）；第二條指令叫作絕對(duì)轉(zhuǎn)移指令（Absolute Jump）