基于C8051F020单片机的16位A

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1、.基于C8051F020单片机的16位A/D转换器设计1引言   本文给出了基于C8051F020单片机的16位A/D转换器设计思路及实现方法。在设计中，充分利用了C8051F020单片机内部的高速计数器，本文给出的设计与常规的双积分ADC相比，具有转换速率高、可对双极性模拟电压进行转换等显著优点，且实现简单，运行稳定可靠。2A/D转换器硬件电路   图1为A/D转换硬件电路。图中，LM336为5V电压基准源，CD4052为2路四选一电子开关。   在正常转换过程中，Vin输入端的开关RY断开，输入待测电压信号(-5V～+5V)，此信号经

2、过运放OP07-1构成的电压跟随器后，输入到运放OP07-2的反相输入端，加入电压跟随器的目的是进行阻抗变换。运放OP07-2构成加法器，其输出为： VOI=-(VI+VCP)(1)  VCP为补偿电压，将双极性输入电压VI转换成单极性电压VO1，以实现与偏移二进制码对应的A/D转换，其值为输入电压VI的上限值。若输入电压VI取值范围为：-5V

3、。在软件控制下，选通CD4052的2Y管脚，构成放电回路使积分电容C完全放电，然后开始A/D转换，转换操作分两步进行：   第一步，选通CD4052的0X管脚，积分器对VO1进行固定时间T1的积分，积分结束时积分器的输出电压VO2为：  (2)   第二步，选通CD4052的1X管脚，积分器对参考电压VREF向相反方向积分，若积分器的输出电压到零时所经过的积分时间为T2，则有： (3)故得到： (4)   上述三式中VREF为A/D转换器的基准电压，由C8051F020片内的12位D/A转换器DAC0提供。可见，T2与进行固定时间间隔积分

4、的电压信号VO1成正比，令计数器在这段时间里对固定频率为fc(fc=1/TC)的时钟脉冲计数，计数值即为转换成的数字量，即.... (5)   式中D为表示计数结果的数字量，即A/D转换值。   因为T1为计数器计满2n个脉冲的时间，即T1=2nTc，将其代入(5)式得出 (6)   再将(1)式代入(6)式得出(7)    由(7)式可知：本文给出的双积分式A/D转换器与常规双积分式A/D转换器的主要不同之处在于加入了偏移电压VCP可对双极性电压信号VIN进行转换。   积分器输出电压过零时，比较器LM311输出电平翻转，将比较器LM3

5、11输出端与C8051F020单片机内部比较器0输入端CP0+相连，使比较器输出电平的翻转引发程序中断进行A/D转换后的数字量显示。4实现不同分辨率下的A/D转换   常规双积分式A/D转换器的主要弊端之一是转换速率低，无法适应要求高速A/D转换的工业现场。本文所论述的双积分式A/D转换器采用C8051F020单片机内部的高速计数器计数，显著提高了A/D转换器的转换速率。   双积分式A/D转换器的转换速率由分辨率与晶振频率决定。在晶振频率一定的情况下，欲提高分辨率，则需降低转换速率。因此，为了提高双积分式A/D转换器的转换速率，可在对分

6、辨率要求不高的应用场合将分辨率适当降低。   根据双积分式A/D转换器的转换原理可知：当进行定时间间隔积分的电压与基准电压幅值VREF相等时，进行一次A/D转换所需时间最长，具体关系见下式：    式中T为一次A/D转换的最长时间，fosc为给单片机外加的晶振频率，n为A/D转换器的分辨率。   通过软件编程控制固定积分时间T1可方便地使A/D转换器具有8位、10位、12位、14位、16位等多种不同的分辨率，以适应不同转换速率的要求。5改善性能的主要措施(1)量程扩展。在待测电压输入端连接放大器和衰减器，即可实现A/D转换器量程的扩展。(

7、2)零漂校准。每次测量前，通过程控闭合开关RY，使输入量为零，即可测得A/D转换器的零漂，再由单片机对实际的测试进行误差补偿，以实现自动校准的功能。6结束语   ....此A/D转换器线性误差小于0.5％；当给单片机外加的晶振频率为11.0592MHz时，在16位分辨率下转换速率可达168.75次/s；通过软件编程可实现8位、10位、12位、14位、16位等多种分辨率，当分辨率设定为10位时，转换速率可达10800次/s。除此之外，还可进行量程扩展、校零、误差补偿等等。1引言　　风量和煤粉的均匀分配是保障工业燃煤锅炉安全和经济运行的重要条

8、件，也是保证煤粉充分燃烧的决定性因素。　　锅炉良好的燃烧状态可有效避免炉内火焰中心偏移、防止炉镗两侧温差过大、降低能耗及提高设备的使用寿命。因此，采用科学的方法，较为精确的实时监控各喷燃器入口