单片机与模数转换器的接口

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1、单片机和模数转换器的接口·吴景逖·数据采集是各种智能仪表、工控系统、科学试验等工作中必不可少的任务，它是将实时变化的各种物理量如温度、压力、流量等先经过各种传感器和变换器变成电压或电流信号，再经过模数转换器(以下简称A/D)变成数字信号，送到单片机或微机进行运算、显示、打印、控制等处理。现在很多单片机内部已经嵌入了A/D，简化了硬件设计，但是这种A/D的精度一般仅为10位或8位，满足不了一些要求较高的应用需求。本文将以80C31单片机和AD574A的接口为例，从硬件设计和编程两方面介绍如何实现单片机和A

2、/D的接口。希望读者通过本文的介绍可以系统了解A/D转换的过程以及相关的其它技术问题。AD574A的特性AD574A是12位逐次逼近型的A/D，芯片内有三态输出缓冲器，输出可直接连到单片机总线，输入控制信号有CE、/CS、R/C，A0及12/8。当CE为1，/CS为0，R/C为0时，表示作A/D转换，R/C为‘1’时，表示读A/D转换后的数据。起动AD574A时，如果A0(通常将它和单片机的最低位地址线A0相连)为‘0’，表示设定AD574A为12位A/D，如果A0为‘1’，表示设定为8位A/D。在A/

3、D结束后读取数据时，如果A0为‘0’，表示允许输出转换结果12位中的高8位，如果A0为‘1’，表示允许输出低4位。引脚12/8如接数字地，表示以两个8位字的方式输出数据（与80C31的接口采用本方式）。引脚12/8如接+5V，表示以一个12位字的方式输出数据。AD574A完成一次A/D转换的时间约15～35微秒，它提供的STS信号可以用来被单片机查询A/D是否完成。转换开始时，STS从‘0’到‘1’，转换过程中，它保持‘1’，转换结束时，它从‘1’到‘0’，‘1’到‘0’的下降沿通知单片机A/D已结束，

4、可以开始读取A/D转换的结果。80C311和1和AD574的接口80C31和AD574的接口电路如图1所示。由图可以看出AD574的高8位DB11～DB4和80C31的数据线D7～D0直接相连，低4位DB3～DB0和80C31的D3～D0相连，这样A/D结束后，A0为0时读取转换结果的高8位，A0为‘1’时，读取低4位。/CS端接到译码器的一个输出端“AD574ADDRR(即AD574的地址)”；80C31的/WR和/RD经一个与非门接到CE端，表示A/D转换时(WR=0)和读取数据时(/RD=0)，C

5、E=‘1’。同时(/RD反相后接R/C端)转换时RD=1，R/C=‘0’，读数据时RD=0，R/C=‘1’。附表为AD574A1控制真值表。附表CE/CSR/C12/8AO工作状态0XXXX不工作X1XXX不工作100X0按12位启动转换100X1按8位启动转换1011X12位并行输出10100高8位并行输出10101低4位并行输出一般A/D器件的模拟量输入端仅1个，而需要检测的模拟量是多个(假设为8个)，这可以通过多路模拟开关(如13508)和一个通道锁存器(74LS373)来解决。向通道锁存器写不同

6、的控制字，其输出端A、B、C有8种组合，分别选通8个模拟量输入端AIN0～AIN7中的1个，等一个通道的A/D结束并读取数据后，再选择下一个通道，直到完成全部8个通道的A/D转换。从电路图上可以看到通道锁存器的控制端是由/WR和CH_ADDR控制，CH_ADDR是74LS373的地址，来自译码器(图中未画)的另一个输出端，它不同于AD574ADDR。STS信号经倒相后并经数据缓冲器连到80C31的数据线D7，在程序中，80C31不停地检测D7(即检测STS的下降沿），当D7由‘1’变为‘0’时表示A/D

7、转换结束，可以读取结果了。A/D转换及输出数据时有关的控制端及检测端的时序请见图2。AD574的驱动程序如下（设通道号寄存器为R1，通道锁存器地址为#CH-ADDR，AD574地址为#AD574，A/D转换结果缓冲器地址指针R0）。MOVR1，#00H；通道号初值为0CHSET：MOVA，R1；送通道号MOVDPTR，#CH-ADDR；选通道锁存器MOVX@DPTR，AINCR1ACALLDELAY10US；延时10USADSTART：MOVDPTR，#AD574；选AD574MOVX@DPTR,A;启

8、动A/D，按12为转换MOVDPTR，#CH-ADDR；选数据缓冲器LOOP：MOVXA，@DPTR;读取STSJNBD7，LOOP；若STS=‘1’，继续等待MOVDPTR，A；若STS=‘0’，A/D结束INCDPL；使A0=‘1’MOVXA，@DPTR;读A/D结果的低4位MOV@R0,A;存低4位DECDPL；使A0=‘0’INCR0MOVXA，@DPTR;读A/D结果的高8位INCR0MOVA，R1；选通道号CLRCCJNEA，#