基于单片机与AD1674的数据采集

1．  ATMEL89S8252与AD1674简介：

（1）ATMEL89S8252的性能特点:

ATMEL89系列单片机与8051系列单片机兼容，这个系统对于以8051系列为基础的系统来说，十分容易进行取代。同时，对那些熟悉8051的用户来说，用ATMEL公司的89系列单片机来取代8051进行系统的设计也是轻而易举的事。

本系统采用的ATMEL89系列单片机中的AT89S8252型号，AT89S8252 采用ATMEL的高密度非易失性存储器技术制造，与工业上标准的80C51的指令系统及引脚兼容，

片内可向下装载Flash，允许程序存储器在系统内通过SPI串行口改写或用通用的非易失性存储器编程器改写。通过把通用的8位CPU与可向下装载的Flash集成在一个芯片上，AT89S8252便成为一个高效的微型计算机。它的应用范围广，可用于解决复杂的控制问题，且成本较低。

AT89S8252型单片机除了具备一般的单片机性能之外还具备如下的特点：
●     8 KB Flash的存储器，可写/擦1000次
●     具有2 KB的EEPROM，可写/擦100000次，提高了存储容量
●     含有9个中断响应的能力
●     含有标准型和低档型所不具备的SPI接口
●     含有Watchdog定时器，它的存在可以大大提高单片机工作的可靠性
●     含有双数据指针
●     含有从电源下降的中断恢复

其结构图如下:

（2）AD1674数模转换芯片是美国模拟器件公司的新一代产品，它是逐次逼近型的12位精度中高端产品。AD1674有如下特点：(1)有参考电压基准和时钟电路，单/双极性输入;(2)全8位或16位微处理器接口;(3)250ns总线取数时间，能满足一般微处理器的时序要求;(4)高转换率，其采样时间控制在10us以内，速度极快，所以此系统设计时是采用查询的方式与单片机连接的；（5）片内集成了采样保持器，保持器使数据传送的准确性得到了保证，而且避免了另加元件使系统复杂化的麻烦。

模拟电压的输入：模拟电压从13脚或14脚输入。因为在芯片内部，13，14脚之间是一个内部分压电阻，所以用13脚作输入端而将14脚悬空不会有什么危害，反之亦然。在本课题中要求双极性输入，所以要求AD1674结成双极性的方式其输入连接方式如下图所示：

与单片机的接口：AD1674 可以进行12位转换，也可以进行8位转换，由于单片机是8位的，需要进行两次转换，这里需要注意的是必须将BIT11－BIT4接到数据总线的 D7－D0，而将BIT3－BIT0采取向高位靠齐，接到接到D7－D4，分两次读取转换结果，切不可错接，如果错接的话，极易损坏芯片，

也不能正确读取转换结果。

AD1674的功能图如下：

2．  AD1674与ATMEL89S8252的接口:

模拟量经由八选一多路转换器ADG408 输入到 AD1674.AD1674可以进行12位转换，也可以进行8位转换，由于单片机是8位的，需要进行两次转换，这里需要注意的是必须将 BIT11－BIT4接到数据总线的D7－D0，而将BIT3－BIT0采取向高位靠齐，接到接到D7－D4，分两次读取转换结果。

AD1674有 5根控制线，其中CE,CS,R/C,为一般控制线，完成器件的定时、寻址、启动和读出操作，12/8和A0决定芯片的转换周期和数据输出格式。 CE,CS,R/C三者有效的次序可先可后，在本单片机系统中，12/8接地，CE与单片机的读写信号经过与或门连接。而CE,R/C由74LS373控制，CS由74LS138经过译码来控制。在下图中可以看出AD1674的地址为0x5fff，74LS373的地址为0x3fff 。在启动转换或读取A/D 之前，必须将A0和R/C置成如上图所示的相应电平，然后再在CS端施加一负脉冲。AD1674的总线读取周期为250ns，可直接挂接在数据总线上。由于AD1674的转换速度极快，采用查询的方式来设计的。其中STS是转换结束标志，它可提供CPU查询A/D转换是否结束。在本系统中,STS接单片机的P13端.

系统连线图如下：

3.本系统软件采用C语言开发设计而成，增强了程序的可读性和易懂性。程序清单如下：
sbit p14=P1^4;
sbit P13=P1^3;
char xdata *ad74_ls=(char xdata *)0x3fff;//373地址
char xdata *ad_1674=(char xdata *)0x5fff;
void select_channel (unsigned char ch)
{
p14=1;选中408
if(ch==0)
{
*ad74_ls=0x00; 373高3位控制ADG408的通道信号
*ad_1674=0x00;//启动12位
while(P13==1);等待P13变低，转换结束
*ad74_ls=0x02; //置r/c为1，A0=0
h=*ad_1674; 读取高8位
*ad74_ls=0x03; //置r/c为1，A0=1
l=*ad_1674; }读取低4位
else if(ch==1)
{ *ad74_ls=0x20;
*ad_1674=0x00;//启动12位
while(P13==1);
*ad74_ls=0x22; //置r/c为1，A0=0
h=*ad_1674;
*ad74_ls=0x23; //置r/c为1，A0=1
l=*ad_1674;
}
else if(ch==2)
{ *ad74_ls=0x40;
*ad_1674=0x00;//启动12位
while(P13==1);
*ad74_ls=0x42; //置r/c为1，A0=0
h=*ad_1674;
*ad74_ls=0x43; //置r/c为1，A0=1
l=*ad_1674;
}
else if(ch==3)
{ *ad74_ls=0x60;
*ad_1674=0x00;//启动12位
while(P13==1);
*ad74_ls=0x62; //置r/c为1，A0=0
h=*ad_1674;
*ad74_ls=0x63; //置r/c为1，A0=1
l=*ad_1674;
}
else if(ch==4)
{ *ad74_ls=0x80;
*ad_1674=0x00;//启动12位
while(P13==1);
*ad74_ls=0x82; //置r/c为1，A0=0
h=*ad_1674;
*ad74_ls=0x83; //置r/c为1，A0=1
l=*ad_1674;
}
else if(ch==5)
{ *ad74_ls=0x0A0;
*ad_1674=0x00;//启动12位
while(P13==1);
*ad74_ls=0x0A2; //置r/c为1，A0=0
h=*ad_1674;
*ad74_ls=0x0A3; //置r/c为1，A0=1
l=*ad_1674;
}
else if(ch==6)
{ *ad74_ls=0x0C0;
*ad_1674=0x00;//启动12位
while(P13==1);
*ad74_ls=0x0C2; //置r/c为1，A0=0
h=*ad_1674;
*ad74_ls=0x0C3; //置r/c为1，A0=1
l=*ad_1674;
}
else
{ *ad74_ls=0x0E0;
*ad_1674=0x00;//启动12位
while(P13==1);
*ad74_ls=0x0E2; //置r/c为1，A0=0
h=*ad_1674;
*ad74_1s=0xE3;
l=*ad_1674;
}
}

void main(void)
{
unsigned char i;
unsigned int hi,lo,adresult;
while(1)主循环
{
for(i=0;i<6;i++)
{
select_channel(i);
hi=(unsigned int)(h<<4);高8位
lo=(unsigned int)(l>>4);低 4位
adresult=hi+lo;
}
}
}

4．结束语

本系统经实验运行后，取得良好的效果，基本上能准确的将模拟量转换为数字量，其误差在LSB内。

参考文献：
[1 ] 余永权 ATMEL89系列单片机应用技术，北京航天航空大学出版社，2000
[2 ] 徐爱钧，彭秀华 单片机高级语言C51应用程序设计，电子工业出版社 1998. 6