第十一章8051數(shù)據(jù)采集C編程

第十一章8051數(shù)據(jù)采集C編程第一頁(yè)，共30頁(yè)。A/D轉(zhuǎn)換器的原理實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按其轉(zhuǎn)換原理可分為：計(jì)數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器并行A/D轉(zhuǎn)換器第二頁(yè)，共30頁(yè)。A/D轉(zhuǎn)換器的性能參數(shù)與選型主要參數(shù)：量化誤差與分辨率：以輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示轉(zhuǎn)換精度：轉(zhuǎn)換時(shí)間與轉(zhuǎn)換速度計(jì)數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器：ms雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器：ms逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器：us并行A/D轉(zhuǎn)換器：ns第三頁(yè)，共30頁(yè)。A/D轉(zhuǎn)換器的選取原則精度：A/D轉(zhuǎn)換器用于什么系統(tǒng)？輸出數(shù)據(jù)的位數(shù)是多少？系統(tǒng)應(yīng)該達(dá)到多高的精度和線性度？轉(zhuǎn)換速率：系統(tǒng)是在靜態(tài)下工作還是在動(dòng)態(tài)下工作？帶寬多少？采樣速率為多少？是否要經(jīng)過(guò)緩沖濾波和采樣/保持？輸入信號(hào)：提供給A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)范圍多大？是單極性的還是雙極性的？信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力怎樣？輸出信號(hào)：對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字代碼及邏輯電平的要求如何？是二進(jìn)制碼還是BCD碼，是串行還是并行？環(huán)境參數(shù)：A/D轉(zhuǎn)換器的工作環(huán)境如何？噪聲、溫度、振動(dòng)等條件如何？其他：電源電壓、功耗、幾何尺寸、價(jià)格等其它因素。第四頁(yè)，共30頁(yè)。ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8路模量擬選通開(kāi)關(guān)通道地址鎖存與譯碼邏輯控制與定時(shí)電路逐次逼近寄存器SAR樹(shù)狀模擬開(kāi)關(guān)陣譯碼器256R電阻分壓器三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器A電壓比較器8位A/D轉(zhuǎn)換器VccGNDVREF(+)VREF(-)IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ADDAADDBADDCALEEOCD0D1D2D3D4D5D6D7OESTARTCLK第五頁(yè)，共30頁(yè)。ADC0809的引腳D0～D7：8位數(shù)字量輸出引腳。IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入引腳。Vcc：+5V工作電源。GND：地。VREF(+)：參考電壓正端。VREF(-)：參考電壓負(fù)端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出引腳。OE：輸出允許控制端。CLK：轉(zhuǎn)換時(shí)鐘信號(hào)。500kHz左右。ADDA、ADDB、ADDC：地址輸入線。VCC11VREF(+)12D114GND13IN31EOC7IN42START6IN64IN75IN53CLK10OE9D3828IN222ALE27IN123ADDC25ADDA24ADDB26IN019D520D621D718D417D015D216VREF(-)ADC0809第六頁(yè)，共30頁(yè)。ADC0809的通道選擇：被選通的通道ADDCADDBADDA被選通的通道ADDCADDBADDAIN0000IN4100IN1001IN5101IN2010IN6110IN3011IN7111第七頁(yè)，共30頁(yè)。ADC0809的工作時(shí)序：ALE地址模擬量STARTEOCOED7~D0START信號(hào)后約10us，EOC信號(hào)才變低！第八頁(yè)，共30頁(yè)。ADC0809的主要性能指標(biāo)：分辨率：8位不可調(diào)誤差：≤±1LSB轉(zhuǎn)換時(shí)間：100μs溫度范圍：－40℃～＋85℃功耗：15mW單電源：＋5V供電轉(zhuǎn)換的模擬電壓范圍：0～5V第九頁(yè)，共30頁(yè)。ADC0809與單片機(jī)接口通道地址：78H~7FH第十頁(yè)，共30頁(yè)。A/D轉(zhuǎn)換器的程序設(shè)計(jì)分為三步：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換：向所選通道執(zhí)行寫(xiě)操作等待轉(zhuǎn)換結(jié)束：中斷，查詢(xún)，定時(shí)等待讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果第十一頁(yè)，共30頁(yè)。程序控制查詢(xún)方式#include<reg51.h>#include<absacc.h>#defineucharunsignedchar#defineIN0XBYTE[0xff78] //設(shè)置IN0通道地址sbitadbusy=P3^2;voidad0809(ucharidata*a);voidmain(void){ staticucharidataad[10]; ad0809(ad);}第十二頁(yè)，共30頁(yè)。voidad0809(ucharidata*x){ uchari; ucharxdata*ad_adr; ad_adr=&IN0; for(i=0;i<8;i++) //處理8個(gè)模擬量通道 { *ad_adr=0; //啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 i=i;i=i; //延時(shí)等待EOC信號(hào)變低 while(adbusy==1); //查詢(xún)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束 x[i]=*ad_adr; //讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 ad_adr++; //8通道未完，則采集下一通道 }}第十三頁(yè)，共30頁(yè)。中斷方式#include<reg51.h>#include<absacc.h>#defineucharunsignedchar#defineIN0XBYTE[0xff78] //設(shè)置IN0通道地址ucharidataad[10];voidmain(void){ IT0=1; //外部中斷0為邊沿觸發(fā)方式 EX0=1; //允許外部中斷0中斷 EA=1; //開(kāi)放CPU中斷 IN0=0; //啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 while(1);}

第十四頁(yè)，共30頁(yè)。voidad0809(void)interrupt0using1{ staticuchari; staticucharxdata*ad_adr=&IN0;

EX0=0; //停止中斷 ad[i]=*ad_adr; //讀取存放轉(zhuǎn)換結(jié)果 i++; ad_adr++; //8通道未完，則采集下一通道 if(i<8) { EX0=1; //允許外部中斷0中斷 *ad_adr=0; //啟動(dòng)下一通道A/D轉(zhuǎn)換 }}第十五頁(yè)，共30頁(yè)。AD574A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制邏輯A段B段C段12位三態(tài)輸出緩沖器逐次逼近寄存器（SAR）時(shí)鐘A模擬輸出參考輸入D/A轉(zhuǎn)換器（AD656A）模擬公共點(diǎn)10V參考電壓+_輸出控制數(shù)字芯片轉(zhuǎn)換結(jié)束啟/停復(fù)位保持/切斷比較器模擬芯片12位12位12/8CSA0R/CCED11…D020VIN10VINAGNDBIPOFFREFINREFOUTSTSVCCVEEVLDGND第十六頁(yè)，共30頁(yè)。AD574A的引腳特性D0～D11：12位數(shù)字量輸出。CE：片選信號(hào)，高電平有效。CS：片選信號(hào)，低電平有效。R/C：數(shù)據(jù)讀/啟動(dòng)信號(hào)。R/C=1時(shí)，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果；R/C=0時(shí)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。12/8：輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度選擇信號(hào)。A0：字節(jié)選擇信號(hào)。在=0狀態(tài)下，A0=0啟動(dòng)12位A/D轉(zhuǎn)換，A0=1動(dòng)8位A/D轉(zhuǎn)換。在=1且=0狀態(tài)下，A0=0讀高8位數(shù)據(jù)，A0=1讀低4位數(shù)據(jù)。VEE11BIPOFF1220VIN1410VIN13VL1VCC712/82CE6A04R/C5CS3REFIN10AGND9REFOUT828STS22D627D1123D725D924D826D1019D320D421D518D217D116D0AD574A15DGND第十七頁(yè)，共30頁(yè)。STS：AD574A的工作狀態(tài)信號(hào)。STS=1表示正處于轉(zhuǎn)換狀態(tài)；STS=0表示轉(zhuǎn)換完畢。10VIN：10V模擬電壓輸入。單極性時(shí)為0～＋10V，雙極性時(shí)為－5V～＋5V。20VIN：20V模擬電壓輸入。單極性時(shí)為0～＋20V，雙極性時(shí)為－10V～＋10V。REFIN：參考輸入，用于滿(mǎn)量程調(diào)節(jié)。REFOUT：內(nèi)部10V參考電壓輸出。BIPOFF：偏置輸入，用于零點(diǎn)調(diào)節(jié)。VCC、VEE、VL：＋15V、－15V、＋5V供電電源。AGND：模擬地。DGND：數(shù)字地。第十八頁(yè)，共30頁(yè)。AD574A邏輯控制真值表CECSR/CA1A0工作狀態(tài)0××××禁止×1×××禁止100×0啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換100×1啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換1011×12位數(shù)據(jù)輸出10100高8位數(shù)據(jù)輸出10101低4位數(shù)據(jù)輸出第十九頁(yè)，共30頁(yè)。AD574A的工作時(shí)序CECSR/CA0STSD11~D0CECSR/CA0STSD11~D0高阻數(shù)據(jù)(a)啟動(dòng)和轉(zhuǎn)換(b)讀取數(shù)據(jù)第二十頁(yè)，共30頁(yè)。AD574A的主要性能指標(biāo)分辨率：12位非線性誤差：±1LSB模擬輸入： 單極性：0V~10V，0V~20V；雙極性：±5V，±10V供電電源： VL：＋4.5V～＋5.5V；VCC：＋13.5V～＋16.5V；VEE：－13.5V～－16.5V功耗：450mW溫度范圍：0～＋70℃轉(zhuǎn)換時(shí)間：35μs第二十一頁(yè)，共30頁(yè)。AD574的單極性轉(zhuǎn)換電路REFINBIPOFFREFOUTAD574+15V-15V100K100K10012100108第二十二頁(yè)，共30頁(yè)。AD574的雙極性轉(zhuǎn)換電路REFOUTBIPOFFREFINAD57410012810100第二十三頁(yè)，共30頁(yè)。AD574A與MCS-51系列單片機(jī)接口啟動(dòng)A/D地址：FF7CH讀高8位地址：FF7DH讀低4位地址：FF7FH第二十四頁(yè)，共30頁(yè)。#include<reg51.h>#include<absacc.h>#defineuintunsignedint#defineADCOMXBYTE[0xff7c]//AD574COM#defineADHIXBYTE[0xff7d]//AD574高8位數(shù)據(jù)地址#defineADLOXBYTE[0xff7f]//AD574低4位數(shù)據(jù)地址sbitadbusy=P3^2;voiddelayms(uintc){ uinti; while(c--) { for(i=0;i<125;i++); }}第二十五頁(yè)，共30頁(yè)。uintAD574(void){ inti; floatsum=0; for(i=0;i<5;i++) { adbusy=1; delayms(2); ADCOM=0; //啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 while(adbusy==1); //查詢(xún)轉(zhuǎn)換是否完成 sum+=((ADHI<<4)+(ADLO>>4)); } //讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果并處理 return(uint)(sum/5);}voidmain(void){ while(1) {AD574();}}第二十六頁(yè)，共30頁(yè)。頻率量的測(cè)量測(cè)量頻率法：在單位定時(shí)時(shí)間內(nèi)對(duì)被測(cè)信號(hào)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。適用于較高頻率脈沖測(cè)量。測(cè)量周期法：在被測(cè)信號(hào)周期時(shí)間內(nèi)對(duì)某一基準(zhǔn)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。適用于較低頻率的測(cè)量。第二十七頁(yè)，共30頁(yè)。測(cè)量頻率法可將頻率脈沖直接連接到8051的T1端，利用T/C0作定時(shí)器，T/C1作計(jì)數(shù)器，在T/C0的定時(shí)時(shí)間里，對(duì)頻率脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)?？赡軙?huì)造成脈沖丟失，從而降低測(cè)量精度第一個(gè)丟失的脈沖是由于開(kāi)始檢測(cè)時(shí)脈沖寬度已小于一個(gè)機(jī)器周