基于單片機(jī)與AD1674的數(shù)據(jù)采集

1．  ATMEL89S8252與AD1674簡介：

（1）ATMEL89S8252的性能特點(diǎn):

ATMEL89系列單片機(jī)與8051系列單片機(jī)兼容，這個(gè)系統(tǒng)對(duì)于以8051系列為基礎(chǔ)的系統(tǒng)來說，十分容易進(jìn)行取代。同時(shí)，對(duì)那些熟悉8051的用戶來說，用ATMEL公司的89系列單片機(jī)來取代8051進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是輕而易舉的事。

本系統(tǒng)采用的ATMEL89系列單片機(jī)中的AT89S8252型號(hào)，AT89S8252 采用ATMEL的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)上標(biāo)準(zhǔn)的80C51的指令系統(tǒng)及引腳兼容，

片內(nèi)可向下裝載Flash，允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)內(nèi)通過SPI串行口改寫或用通用的非易失性存儲(chǔ)器編程器改寫。通過把通用的8位CPU與可向下裝載的Flash集成在一個(gè)芯片上，AT89S8252便成為一個(gè)高效的微型計(jì)算機(jī)。它的應(yīng)用范圍廣，可用于解決復(fù)雜的控制問題，且成本較低。

AT89S8252型單片機(jī)除了具備一般的單片機(jī)性能之外還具備如下的特點(diǎn)：
●     8 KB Flash的存儲(chǔ)器，可寫/擦1000次
●     具有2 KB的EEPROM，可寫/擦100000次，提高了存儲(chǔ)容量
●     含有9個(gè)中斷響應(yīng)的能力
●     含有標(biāo)準(zhǔn)型和低檔型所不具備的SPI接口
●     含有Watchdog定時(shí)器，它的存在可以大大提高單片機(jī)工作的可靠性
●     含有雙數(shù)據(jù)指針
●     含有從電源下降的中斷恢復(fù)

其結(jié)構(gòu)圖如下:

（2）AD1674數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片是美國模擬器件公司的新一代產(chǎn)品，它是逐次逼近型的12位精度中高端產(chǎn)品。AD1674有如下特點(diǎn)：(1)有參考電壓基準(zhǔn)和時(shí)鐘電路，單/雙極性輸入;(2)全8位或16位微處理器接口;(3)250ns總線取數(shù)時(shí)間，能滿足一般微處理器的時(shí)序要求;(4)高轉(zhuǎn)換率，其采樣時(shí)間控制在10us以內(nèi)，速度極快，所以此系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)是采用查詢的方式與單片機(jī)連接的；（5）片內(nèi)集成了采樣保持器，保持器使數(shù)據(jù)傳送的準(zhǔn)確性得到了保證，而且避免了另加元件使系統(tǒng)復(fù)雜化的麻煩。

模擬電壓的輸入：模擬電壓從13腳或14腳輸入。因?yàn)樵谛酒瑑?nèi)部，13，14腳之間是一個(gè)內(nèi)部分壓電阻，所以用13腳作輸入端而將14腳懸空不會(huì)有什么危害，反之亦然。在本課題中要求雙極性輸入，所以要求AD1674結(jié)成雙極性的方式其輸入連接方式如下圖所示：

與單片機(jī)的接口：AD1674 可以進(jìn)行12位轉(zhuǎn)換，也可以進(jìn)行8位轉(zhuǎn)換，由于單片機(jī)是8位的，需要進(jìn)行兩次轉(zhuǎn)換，這里需要注意的是必須將BIT11－BIT4接到數(shù)據(jù)總線的 D7－D0，而將BIT3－BIT0采取向高位靠齊，接到接到D7－D4，分兩次讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，切不可錯(cuò)接，如果錯(cuò)接的話，極易損壞芯片，

也不能正確讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。

AD1674的功能圖如下：

2．  AD1674與ATMEL89S8252的接口:

模擬量經(jīng)由八選一多路轉(zhuǎn)換器ADG408 輸入到 AD1674.AD1674可以進(jìn)行12位轉(zhuǎn)換，也可以進(jìn)行8位轉(zhuǎn)換，由于單片機(jī)是8位的，需要進(jìn)行兩次轉(zhuǎn)換，這里需要注意的是必須將 BIT11－BIT4接到數(shù)據(jù)總線的D7－D0，而將BIT3－BIT0采取向高位靠齊，接到接到D7－D4，分兩次讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。

AD1674有 5根控制線，其中CE,CS,R/C,為一般控制線，完成器件的定時(shí)、尋址、啟動(dòng)和讀出操作，12/8和A0決定芯片的轉(zhuǎn)換周期和數(shù)據(jù)輸出格式。 CE,CS,R/C三者有效的次序可先可后，在本單片機(jī)系統(tǒng)中，12/8接地，CE與單片機(jī)的讀寫信號(hào)經(jīng)過與或門連接。而CE,R/C由74LS373控制，CS由74LS138經(jīng)過譯碼來控制。在下圖中可以看出AD1674的地址為0x5fff，74LS373的地址為0x3fff 。在啟動(dòng)轉(zhuǎn)換或讀取A/D 之前，必須將A0和R/C置成如上圖所示的相應(yīng)電平，然后再在CS端施加一負(fù)脈沖。AD1674的總線讀取周期為250ns，可直接掛接在數(shù)據(jù)總線上。由于AD1674的轉(zhuǎn)換速度極快，采用查詢的方式來設(shè)計(jì)的。其中STS是轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，它可提供CPU查詢A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。在本系統(tǒng)中,STS接單片機(jī)的P13端.

系統(tǒng)連線圖如下：

3.本系統(tǒng)軟件采用C語言開發(fā)設(shè)計(jì)而成，增強(qiáng)了程序的可讀性和易懂性。程序清單如下：
sbit p14=P1^4;
sbit P13=P1^3;
char xdata *ad74_ls=(char xdata *)0x3fff;//373地址
char xdata *ad_1674=(char xdata *)0x5fff;
void select_channel (unsigned char ch)
{
p14=1;選中408
if(ch==0)
{
*ad74_ls=0x00; 373高3位控制ADG408的通道信號(hào)
*ad_1674=0x00;//啟動(dòng)12位
while(P13==1);等待P13變低，轉(zhuǎn)換結(jié)束
*ad74_ls=0x02; //置r/c為1，A0=0
h=*ad_1674; 讀取高8位
*ad74_ls=0x03; //置r/c為1，A0=1
l=*ad_1674; }讀取低4位
else if(ch==1)
{ *ad74_ls=0x20;
*ad_1674=0x00;//啟動(dòng)12位
while(P13==1);
*ad74_ls=0x22; //置r/c為1，A0=0
h=*ad_1674;
*ad74_ls=0x23; //置r/c為1，A0=1
l=*ad_1674;
}
else if(ch==2)
{ *ad74_ls=0x40;
*ad_1674=0x00;//啟動(dòng)12位
while(P13==1);
*ad74_ls=0x42; //置r/c為1，A0=0
h=*ad_1674;
*ad74_ls=0x43; //置r/c為1，A0=1
l=*ad_1674;
}
else if(ch==3)
{ *ad74_ls=0x60;
*ad_1674=0x00;//啟動(dòng)12位
while(P13==1);
*ad74_ls=0x62; //置r/c為1，A0=0
h=*ad_1674;
*ad74_ls=0x63; //置r/c為1，A0=1
l=*ad_1674;
}
else if(ch==4)
{ *ad74_ls=0x80;
*ad_1674=0x00;//啟動(dòng)12位
while(P13==1);
*ad74_ls=0x82; //置r/c為1，A0=0
h=*ad_1674;
*ad74_ls=0x83; //置r/c為1，A0=1
l=*ad_1674;
}
else if(ch==5)
{ *ad74_ls=0x0A0;
*ad_1674=0x00;//啟動(dòng)12位
while(P13==1);
*ad74_ls=0x0A2; //置r/c為1，A0=0
h=*ad_1674;
*ad74_ls=0x0A3; //置r/c為1，A0=1
l=*ad_1674;
}
else if(ch==6)
{ *ad74_ls=0x0C0;
*ad_1674=0x00;//啟動(dòng)12位
while(P13==1);
*ad74_ls=0x0C2; //置r/c為1，A0=0
h=*ad_1674;
*ad74_ls=0x0C3; //置r/c為1，A0=1
l=*ad_1674;
}
else
{ *ad74_ls=0x0E0;
*ad_1674=0x00;//啟動(dòng)12位
while(P13==1);
*ad74_ls=0x0E2; //置r/c為1，A0=0
h=*ad_1674;
*ad74_1s=0xE3;
l=*ad_1674;
}
}

void main(void)
{
unsigned char i;
unsigned int hi,lo,adresult;
while(1)主循環(huán)
{
for(i=0;i<6;i++)
{
select_channel(i);
hi=(unsigned int)(h<<4);高8位
lo=(unsigned int)(l>>4);低 4位
adresult=hi+lo;
}
}
}

4．結(jié)束語

本系統(tǒng)經(jīng)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行后，取得良好的效果，基本上能準(zhǔn)確的將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，其誤差在LSB內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：
[1 ] 余永權(quán) ATMEL89系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，北京航天航空大學(xué)出版社，2000
[2 ] 徐愛鈞，彭秀華 單片機(jī)高級(jí)語言C51應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，電子工業(yè)出版社 1998. 6