D转换器AD574A应用研究

D转换器AD574A应用研究 第2期(总第171期) 2012年4月 机械工程与自动化 MECHANICALENGINEERING&AUTOMATION NO.2 Apr. 文章编号:1672-6413(2012)02—0188—03 12位A/D转换器AD574A应用研究 白云飞 (运城学院机电系,山西运城044000) 摘要:首先介绍了AD674A的内部结构,工作原理及工作特性,讨论了单极性和双 极性输入电路的选择;然后. 分别给出了AD574A与ISA总线与80C31单片机的接口技术;最后,讨论了使用 ADg74A时的注意事项. 关键词:AD574A~ISA总线;单片机;双极性;单极性 中图分类号:TP335文献标识码:B 0引言 A/D转换器是模拟量输入通道的重要组成部分, 它将时间上连续的模拟电压或电流信号转换成数字信 号送给计算机进行处理,在数据采集和计算机控制系 统中得到了广泛应用.本文着重研究12位并行A/D 转换器AD574A与PC总线的接口. 1AD574A介绍 1.1AD574A组成 AGND——9 AD574A是12位逐次逼近式A/D转换器,分辨 率为0.024,转换精度?0.05,转换时间?35s, 适合于在高精度快速采样系统中使用,图1为其原理 结构框图.AD574A由模拟芯片和数字芯片混合集 成,模拟芯片是AD565A快速12位D/A转换器芯 片,数字芯片包括高性能比较器,逐位逼近寄存器,时 钟电路,逻辑控制电路以及三态输出锁存缓存器. 20vIN l0 BIPOFF— 5k0'5k0 三丁一 10kQ vcc— v髓— vL—j DGND— lOV 基准 电源 D/A 转换器 AD565A 逐位 逼近 寄存器 (SAR) 逻辑 控制 三态 输出 锁存 缓存器 19 一 l8 17 16 DHMSB Dio D9 D8 D, D6 D5 D4 D3 D2 -LsB 工,0 图1ADS74A结构框图 ADS74A采用逐次比较方式完成转换.当逻辑控制指令时,逻辑控制电路可以发出 指令读出数据. 电路接到转换指令时,立刻启动时钟电路,同时将逐次比1.2AD574A的工作特性 L1 较寄存器SAR清零.这时输入信号首先与转换器的最AD574A的工作特性如下: 高位输出的电压相比较,判断取舍,然后在时钟的控制(1)控制逻辑功能:包括启动 转换,控制转换过程 下,按顺序进行逐次比较,一直到A/D转换器输出的数码和控制转换结果输出. 都被确定,SAR向逻辑控制电路送回转换结束信号时,转(2)启动转换输入有效信 号:瓦一1,CS=O且R/ 换结束,时钟脉冲使输出状态变低.当外部加入读数据一C:0时,AD/574A开始转 换. 收稿日期.2011—1卜22,修回日期;2011—12—22 作者简介:白云飞(1974一),男,山西五台人,讲师,硕士,主要从事测控技术方面的教 学和研究工作. 一如.一卜[[ 2012年第2期白云飞:l2位A/D转换器AD574A应用研究?189? (3)转换结束输出有效信号:STS一0.在启动 AD574A转换开始后,此线保持高电平,直到转换结束 时变为低电平. (4)AD574A处于工作状态时,若R/C:0,启动 A/D转换,当A.:=0时进行12位A/D转换,A.:1 时进行8位A/D转换.若R/C一1,数据输出,12/8 接VCC上,一次读取全部12位数据;当12/8==:0且 Ao一0,高8位数据输出,当12/8=0且A.一l,低4位 数据输出.A.一0时的输出数据 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 见图2,A.:1 时的输出数据格式见图3. 1.3AD574A的单极性和双极性输入 零点调整 100Q 100kQ 10OO 量程调整 0v,10v输入 ov,20v输入()_ AGND 13 14 9 通过对AD574A引脚8,lO和12的外接电路的 不同连接,可实现AD574A单极性和双极性模拟信号 输入的转换.图4(a)为单极性模拟电压输入连接法, 可实现输入信号0V,10V或0V,20V的转换. 系统模拟信号的地应该与引脚9(AGND)连接,使其 地线的接触电阻尽可能小,以保证模拟信号的失真尽 可能小.图4(b)为双极性模拟电压输入连接法,可实现 0V,+1OV的转换. 输入信号一5V,+5V或,l 里里!i旦l!I!I!l! Ao=0时的输出数据的格式 Ao=1时的输出数据的格式 量程调整100QA 10OQ 零点调整tl 一 5v,+5v输入 - 10V~+10V输入 (a)单极性(b)双极性 图4AD574A的输入信号连接方法 单极性输入时,输出数字量D为无符号二进制原 码,计算公式[2]为: D—VIN×4.96 . 或. 其中:V,N为模拟输入量,V;V舟为满量程,V. 双极性输入时,输出数字量D是12位偏移二进 制码,计算公式为: D=2.48~(1+2×). 或Vm(一1). 2AD574A的应用技术 由于AD574A的转换速度高,一般常采用延时法 和查询法来读取转换结果. 2.1延时采样接口方式【3 AD574A延时采样接口如图5所示.其中,74LS245 是8路同相三态双向总线收发器,用于数据缓冲.当 lOW=0时;R/C=0,IOR----1,或非门输出O,则DIR--0, 启动AD574A做双极性A/D转换;当IOR=0时,IOW= 1,R/C=1,或非门输出l,则DIR----l,系统读取AD574A 转换结果.计算机通过ISA总线与AD574A相连接,控 制AD574A开始12位转换并通过延时等待来读取转换 结果.采用延时采样接口方式,适用于对精度要求比较 高但对系统的速度要求不高的场合. 考虑译码电路,为避免DMA操作时对AD574A 的误操作,译码电路使用了DMA允许信号AEN.系 统地址线A.接AD574A的A.,当系统地址线输 出低电平时,启动12位A/D转换.系统地址线输 出低电平,读取高8位数据,然后系统地址线A.输出 高电平,读取低4位.根据以上分析,启动AD574A 转换及读取高8位数据时,CS口地址为相同的偶地 址,设定为Y;读取低4位数据时,CS口地址为奇地 址,设定为Y+. 接口控制程序如下: ;对一个模拟输入电压进行转换,把转换结果保存在以BUF 开始的存储单元中. LOOP1:MOVDX,;偶地址传送给寄存器DXI OUTDX,AL;假写外部设备操作,仅利用执行指令时出现的 写有效信号,启动AD574A进行转换 CALLDELAYI,调用延时子程序,(延时时间>转换时问) MOVDX,, INAL,DX}读取转换数据高8位 MOVAH,AL}把高8位保存在AH寄存器 MOVDX,1;奇地址_n+1送给寄存器DX INAL,DXf从数据总线D4~D7读人低4位 MOVBUF,AX,把转换结果保存到以BUF开始的存储单元中 2.2程序查询接口方式 图6为AD574A与80C31单片机接口电路,可对 一 5V,+5V或一1OV,+l0V的电压信号进行转 换.80C31的RD和WR信号通过与非门74LS00与 AD574A的CE端相连,使得AD574A在启动转换和 结果输出时,CE端均为高电平.12/8引脚接地,单片 机分两次读取转换结果.STS引脚与P1.0相连,通过 鬻 ? 耵 加8 ? 19O?机械工程与自动化2012年第2期 查询法读取转换结果. 74LS245AD574A D,B7A7DuCD D6DI 12—L1000D5 D4REFIN D3U'ID2 一 D6REFOUT DIU5]_1D0 B0A0D4BIPOFFL——.—卜———- ISAOEDIRU31000 总线LlD2 Dl ^0IA0 AENYOl+l5V',12VAI,A9译 码—l5V IOR—一,7器-10 Jn J一'I_『—— RT 图5AD574A延时采样接口 ^LeG0E_1广12REFIN—PO. 7———-—?D7Q7i--DOREFOUT?. '? qsBIPOFF—陆DOQoAOR/ DBl1 :AD574A UB 丽_lDBO10N一0—5V,+5 菲厂-L2Ohs—0-10V,+ CEAG—7 丽g R2 RI V 0V 图680C31单片机与AD574A的接口电路 接口控制程序如下:3应用注意事项 ;把转换结果的高8位存放在61H单元,低4位存放在60H(1)AD574A转换时间?35ps,若取35弘s,被转 毕兀:….…………,,一 换的模拟输入信号至少要保证在35gs内保持不变;AM0V:o # ,#61H MOVDPTR0FFF8H;:l向岫羹DPTR蒺蕃善持器适',#;端口地址传送给^匝l又?八1日7,JH小I1可咱霄'用o MOVX@DPTR,A;Ao:o,R/一C=0,一CS0,启动A/D(2)为了提高抗干扰能力,保证采集数据准确,设 SETBP1.0;PI.0设置为输入方式计硬件时一定要提供输入信号的抗混叠滤波电路,并 LOOP:JBP1?0,LOOPI若P1.01转换未完,等待对转换结果进行软件的数字滤波. INCDPTR;使R/C=1,Ao一1 MOVXA,@DPTR}读取高8位数据 M0V@RO,A;存高8位数据 INCDPTR;R/C=1.Ao一0 INCDPTR MOVXA,@DPTR;读低4位 DECR0;指向6OH单元 MOV@R0,A;存低4位数字 END:SJMPEND;停止 参考文献: [1]胡辉.单片机原理及应用设计[M].北京:中国水利水电 出版社,2005. [2]李全利,迟荣强.单片机原理及接口技术[M].北京:高等 教育出版社.2004. [3]王建华.计算机控制技术[M].北京:高等教育出版社, 2009. ApplicationResearchonAD574A12-bitA/DConverter BAIYtill-fej (DepartmentofMechanicalandElectricalEngineerng,YunchengCollege,Yuncheng044000,China) Abstract:Atfirst,thearticleintroducestheinternalstructure.workingprincipleandoperatingpropertyofAD574A,discussesthe unipolaroperatingmodeandbipolaroperationmode.Then,itrespectivelyprovidestheinterfacetechtmlogiesofAD574AandISA bus,AD574Aand8oc31microcontroller.Atlast,thearticlediscussestheissueswhichshouldbepaidattationinusageofAD574A. Keywords:AD574A;ISAbus;microcontroller;bipolar;unipolar