第3章 过程通道数据采集4

1、第三章 过程通道和数据采集系统之三内容提要n概述n模拟量输入通道: 采样, 多路转换器nD/A与A/D转换技术nA/D转换器及其与微处理器的接口n数据采集系统nD/A转换器及其与微处理器的接口n过程通道的抗干扰措施n小结概述n过程通道：计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。（AI、AO、DI、DO）微机控制系统组成框图3 D/A与A/D转换技术（11）n常用A/D转换方式： 逐次逼近式：转换时间短，抗扰性差（电压比较）ADC0809（8位），AD574（12位） 双斜率积分式：转换时间长，抗扰性好（积分） MC14433（11位），ICL7135（14位） 计数比较式：转换速度慢

2、，抗扰性差，较少采用3.2 单片A/D转换器及其与微处理器的接口n8位AD转换器ADC0809 带8通道模拟开关的8位逐次逼近A/D转换器 转换时间100us, 总的不可调误差为1LSB 可直接与微机相连，不需另加接口逻辑 输入、输出引脚电平与TTL电路兼容 当模拟电压范围为05v时可使用单一的5v电源 一般不需要调零和增益校准单片A/D转换器及其与微处理器的接口（2） ADC0809引脚结构： 采用双列直插式封装，共有28条引脚 8条模拟量输入通道 地址输入和控制线4条(A,B,C, ALE) 数字量输出及控制线11条 电源线及CLOCK：5条 IN5D7D6D0D1D2D3D4D5Vref

3、(+)OEGNDVccADDCADC08091109876543220141516171819131211IN3IN4IN7IN6STARTEOCCLOCKVref(-)ALEADDAADDBIN0IN1IN22827262524232221单片A/D转换器及其与微处理器的接口（3） 是转换后的二进制输出端，它们受输出允许信号OE的控制：OE0， 呈高阻态；OE1，输出转换后的数据 (ADD-)A、B、C是三个采样地址输入端，它们的8种组合用来选择8个模拟量输入通道 中的一个通道并进行转换07DD07DD07ININ单片A/D转换器及其与微处理器的接口（4） 输入通道选通地址表单片A/D转换器

4、及其与微处理器的接口（5） ALE是地址锁存选通信号，该信号上升沿把地址状态选通入地址锁存器。也可以作为开始转换的启动信号 START为启动转换脉冲输入端，其上跳变复位转换器，下降沿启动转换。它可由程序或外部设备产生。当START与EOC端短接时，实现自动连续转换单片A/D转换器及其与微处理器的接口（6） EOC为转换结束信号，从START信号上升沿开始经8个时钟周期后由高电平变为低电平。该信号也可作为中断请求信号 CLK为时钟信号输入端，最高可达1280kHz REF(+) 和REF()为基准电压输入端，它们决定了输入模拟电压的最大值和最小值。通常REF(+)和电源Vcc一起接基准电压，RE

5、F()接地端GND单片A/D转换器及其与微处理器的接口（8） 转换时序单片A/D转换器及其与微处理器的接口（9）nMCS-51系列单片机和ADC0809的接口单片A/D转换器及其与微处理器的接口（10） 单片机的端口0作为复用数据总线，与ADC0809的数据输出端 相连 单片机的低3位数据线(选通abc)用于选择8路模拟量输入 ADC0809的时钟信号CLK由单片机的ALE信号提供 转换的启动信号START和8路模拟输入开关的地址锁存允许信号ALE由单片机的写信号WR及地址译码输出信号逻辑提供。 本接口用P2.7作 I/O 地址选择信号，相当于用ADC0809的片选信号作启动信号，其地址为7F

6、FFH07DD单片A/D转换器及其与微处理器的接口（11） 转换开始时，EOC端降为低电平，当转换结束后，EOC升为高电平。本电路用中断方式通知单片机转换已经结束。也可采用查询方式和等待方式，但这两种方式单片机的利用率低。 对本接口电路可编出相应的程序。在主程序中要对 外部中断进行预置，然后启动ADC0809进行A/D转换。设由IN0路开始，8路模拟量轮流输入。转换结束后，转入中断服务子程序，把转换结果读入8031的累加器，并存入相应缓冲存储单元50H57H，再由主程序进行处理INT0单片A/D转换器及其与微处理器的接口（12） 转换程序如下： ORG2000H ；程序执行开始地址 SETBI

7、T0 ；外中断请求信号为下跳沿触发方式 SETBEA ；总中断开放 SETBEX0 ；开外中断0 MOVDPTR，#7FFFH ；ADC0809口地址 MOVR0，#50H ；R0作存数缓冲器指针 MOVR1，#00H ；R1作通道数指针 MOVA，R1 ；从IN0路开始 MOVX DPTR，A；启动A/D转换 ；继续主程序，等待中断 单片A/D转换器及其与微处理器的接口（13） 中断子程序： ORG0003H ；外中断0的入口地址 AJMPRDDAT ；转移至读入数据处RDDAT： MOVXA，DPTR；读取A/D转换数据 MOV R0，A；存入缓冲器 INC R0 ；增量缓冲器指针 INC

8、 R1； 指向下一通道REP： MOV A，R1 ； MOVXDPTR，A；启动下一路转换 CJNE A，#07H，RMP0 ； 所有路都转换过吗？ MOV R1，#00H ； 是，重新从IN0路开始 SJMP REPREMP0： RETi ；否，中断返回单片A/D转换器及其与微处理器的接口（14）n12位A/D转换器AD574 单通道12位逐次逼近A/D转换器 转换时间25us(0809:100us), 误差1/2LSB(0809: 1LSB)，单极性或双极性输入，量程10V或20V 内部集成有转换时钟、参考电压源和三态输出锁存器，因此可直接和微机接口，不需要外接时钟电路 AD574的数字量

9、的位数可以设定为8位，也可设定为12位单片A/D转换器及其与微处理器的接口（15）nAD574引脚结构： 28脚双列直插式封装单片A/D转换器及其与微处理器的接口（16） 单、双极性应用：单极性时BIP OFF接0V，双极性时BIP OFF接10V单片A/D转换器及其与微处理器的接口（17） 转换结果输出：引脚12/8=1：D11-D0并行输出；引脚12/8=0：D11-D8和D7-D0分时输出； 转换进行：STS为高电平 转换结束：STS从高电平转为低电平单片A/D转换器及其与微处理器的接口（18） 控制逻辑CECSR/C12/8A0操作功能100X0启动12位转换10001启动8位转换10

10、11X输出12位数字10100输出高8位数字10101输出低4位数字0XXXX无操作X1XXX无操作单片A/D转换器及其与微处理器的接口（19） 转换时序： 启动单片A/D转换器及其与微处理器的接口（20） 转换时序：读单片A/D转换器及其与微处理器的接口（21）n8031与AD574的接口.P0.7P0.0EAALEWRRDP1.03239313016171803174LS373D7D0Q0Q774LS00&123181714131516191282569347333435363738111115121013271426252021222324191617281826543978-1

11、5V+15V 模拟输入+5V增益补偿100 100D10D9D8D0D1D2D3D4D5D6D7D11CESTS12/ 8A0CSR/ C10V INBIF OFFREF OUTREFINAGNDDGNDVssVcc20V INVL.AD574.单片A/D转换器及其与微处理器的接口（22） 、 、 的状态由地址锁存器74LS373锁存 单片机的读写信号 、 相与非后送入CE 直接接地，使输出变换结果格式采用分高8位低4位两次读取的方法 STS接单片机的一条静态端口线，单片机采用查询的方法，待STS为低后再读A/D变换结果 编写程序，使AD574进行12位A/D转换，并把转换后的12位数字量存入

12、内部20H和21H单元。设20H单元存放高8位，21H单元存放低4位CS0ACR/RDWR8/12单片A/D转换器及其与微处理器的接口（23） 程序如下： ORG 0000H MOV R0，#20H ；数据区首址 MOV DPTR，#0FF7CH MOVX DPTR，A ；启动A/D转换 LOOP：JBP1.0，LOOP；转换是否结束，未结束，等待 MOV DPTR，#0FF7DH MOVX A，DPTR ；读高8位数据 MOV R0，A ；存高8位数据 INC DPTR INC DPTR MOVX A，DPTR ；读低4位数据 ANL A，#0FH ；屏蔽高4位随机数 INC R0 MOV

13、R0，A ；存低4位数据 END内容回顾n单片A/D转换器及其与微处理器的接口n8通道8位AD转换器ADC0809n单通道12位A/D转换器AD574备注:传送类指令传送类指令MOV、MOVX、MOVC nMOV类指令只访问片内的数据存储区（即内部RAM区和SFR区），这些单元和位的地址只有8位而非16位。nMOVX类指令专门用于访问片外64KB的数据存储区，通常与16位数据指针DPTR搭配使用。nMOVC类指令专门用于访问片外4KB的程序存储区。 备注:无条件转移指令无条件转移指令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第一条指令称为长转移指令（Long Jump）；第二条指令叫作绝对转移指令（Absolute Jump）