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單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換器的接口設(shè)計

單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換器的接口設(shè)計

作者:佚名來源:不詳錄入:Admin 更新時間：2008-8-4 4:44:55 點擊數(shù)：14

【字體：

】

摘要：介紹采用AT89C51單片機(jī)與MAX195 A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)高精度數(shù)據(jù)采集的方法，分析其硬件接口及軟件編程技巧，并給出相應(yīng)的電路及程序代碼。
 關(guān)鍵詞：單片機(jī)；A/D轉(zhuǎn)換器；接口設(shè)計

　　MAX195是16位逐次逼近方式的ADC。它將高精度、高速度、低電源功耗(消耗電流僅10μA)的關(guān)閉方式等性能結(jié)合在一起。內(nèi)部校準(zhǔn)電路對線性度與偏置誤差進(jìn)行校正，所以無需外部調(diào)整便可達(dá)到全部額定的性能指標(biāo)。電容性的DAC結(jié)構(gòu)使之具有特有的85kbps跟蹤/保持功能，變換時間僅需9．4μs。三態(tài)串行數(shù)據(jù)輸出及引腳可選的單極性(0～VREF)或雙極性(－VREF～＋VREF)的輸入范圍使之可廣泛應(yīng)用于便攜式儀表、醫(yī)用信號采集及多傳感器測量等系統(tǒng)中。

1　MAX195引腳及說明
MAX195有16個引腳，其排列如圖1所示。

其中：CLK———變換時鐘輸入端；SCLK———串行時鐘輸入端，用于在兩次變換之輸出數(shù)據(jù)；

———片選端，低電平有效；

———變換開始輸入端；

———變換/校準(zhǔn)結(jié)果輸出端，正常時為低電平，在變換/校準(zhǔn)開始時，由低變高，結(jié)束后，由高變低；DOUT———變換結(jié)果串行數(shù)據(jù)輸出端；REF———基準(zhǔn)電壓輸入端0～5V；

———復(fù)位輸入端，上升沿使MAX195復(fù)位并開始校準(zhǔn)；

———雙極性/單極性/關(guān)閉方式選擇輸入端；AIN———模擬輸入端；VDDA、VSSA、VD－DD、VSSD分別為模擬的和數(shù)字的±5V電源；AGND、DGND分別為模擬地和數(shù)字地。

2　MAX195轉(zhuǎn)換原理及時序
　　MAX195片內(nèi)含有電容性的數(shù)字模擬變換器(DAC)，可對模擬輸入進(jìn)行特有的跟蹤和保持，再由逐次逼近寄存器和比較器，在變換時鐘CLK的控制下，把模擬輸入變換成16位數(shù)字代碼，通過片內(nèi)的串行接口輸出。芯片內(nèi)的接口和控制邏輯易與大多數(shù)微處理器相連，減少了對外部元件的需求。
其變換及數(shù)據(jù)輸出的時序如圖2所示。

　　由時序可以看出，在前次變換結(jié)束至少經(jīng)過三個或三個以上時鐘周期后，變換在

有效后的CLK時鐘下降沿開始(MAX195對信號的跟蹤/保持、采集需4個CLK周期)。同時，

在下一個時鐘下降沿變高，待經(jīng)過9．4μs(CLK為1．7MHz)變換結(jié)束后，由高變低，給出變換結(jié)束信號，可送去中斷或被查詢。變換結(jié)束由三態(tài)串行口DOUT端輸出。在變換期間由CLK控制讀出數(shù)據(jù)，也可在兩次變換之間由SCLK串行時鐘定時讀出數(shù)據(jù)，最高速率可達(dá)5Mbps。圖2中所示情況為后者，在

保持低電平后，在每個SCLK的下降沿，DOUT端按MSB在前的次序輸出一位數(shù)據(jù)，否則，DOUT處于高阻態(tài)。

3　MAX195的校準(zhǔn)
　　MAX195在上電時自動進(jìn)行校準(zhǔn)。為了減少噪聲的影響，每一個校準(zhǔn)試驗進(jìn)行多次并對其結(jié)果求平均值。在時鐘頻率1．7MHz下，校準(zhǔn)大約需14000個時鐘周期或8．2ms。除了上電校準(zhǔn)之外，把

拉至低電平將使MAX195暫停工作，使

再次回到高電平便啟動一次新的校準(zhǔn)。
　　注：只有在上電延遲期間，電源尚未穩(wěn)定就開始上電校準(zhǔn)或電源電壓、環(huán)境溫度及時鐘頻率發(fā)生明顯變化時，才建議重新加以校準(zhǔn)。
軟件校準(zhǔn)參考子程序如下：