(完整word版)adc0808中文資料.doc

1、11.2.4典型的集成 ADC芯片為了滿足多種需要， 目前國內(nèi)外各半導(dǎo)體器件生產(chǎn)廠家設(shè)計并生產(chǎn)出了多種多樣的 ADC芯片。僅美國 AD公司的 ADC產(chǎn)品就有幾十個系列、近百種型號之多。從性能上講，它們有的精度高、速度快，有的則價格低廉。從功能上講，有的不僅具有 A/D 轉(zhuǎn)換的基本功能，還包括內(nèi)部放大器和三態(tài)輸出鎖存器； 有的甚至還包括多路開關(guān)、 采樣保持器等，已發(fā)展為一個單片的小型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。盡管 ADC芯片的品種、型號很多，其內(nèi)部功能強弱、轉(zhuǎn)換速度快慢、轉(zhuǎn)換精度高低有很大差別，但從用戶最關(guān)心的外特性看，無論哪種芯片，都必不可少地要包括以下四種基本信號引腳端：模擬信號輸入端 ( 單極性或雙極

2、性 ) ；數(shù)字量輸出端 ( 并行或串行 ) ；轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端；轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端。除此之外，各種不同型號的芯片可能還會有一些其他各不相同的控制信號端。選用 ADC芯片時，除了必須考慮各種技術(shù)要求外，通常還需了解芯片以下兩方面的特性。（ 1）數(shù)字輸出的方式是否有可控三態(tài)輸出。有可控三態(tài)輸出的ADC芯片允許輸出線與微機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線直接相連，并在轉(zhuǎn)換結(jié)束后利用讀數(shù)信號 RD 選通三態(tài)門，將轉(zhuǎn)換結(jié)果送上總線。沒有可控三態(tài)輸出 ( 包括內(nèi)部根本沒有輸出三態(tài)門和雖有三態(tài)門、但外部不可控兩種情況 ) 的 ADC芯片則不允許數(shù)據(jù)輸出線與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線直接相連，而必須通過 I/O 接口與 MPU交換信息。

3、（ 2）啟動轉(zhuǎn)換的控制方式是脈沖控制式還是電平控制式。對脈沖啟動轉(zhuǎn)換的 ADC芯片，只要在其啟動轉(zhuǎn)換引腳上施加一個寬度符合芯片要求的脈沖信號， 就能啟動轉(zhuǎn)換并自動完成。 一般能和 MPU配套使用的芯片，MPU的 I/O 寫脈沖都能滿足 ADC芯片對啟動脈沖的要求。對電平啟動轉(zhuǎn)換的 ADC芯片，在轉(zhuǎn)換過程中啟動信號必須保持規(guī)定的電平不變，否則， 如中途撤消規(guī)定的電平，就會停止轉(zhuǎn)換而可能得到錯誤的結(jié)果。為此，必須用 D觸發(fā)器或可編程并行I/O 接口芯片的某一位來鎖存這個電平，或用單穩(wěn)等電路來對啟動信號進行定時變換。具有上述兩種數(shù)字輸出方式和兩種啟動轉(zhuǎn)換控制方式的ADC芯片都不少，在實際使用芯片時要

4、特別注意看清芯片說明。下面介紹兩種常用芯片的性能和使用方法。1. ADC 0808/0809ADC 0808 和 ADC 0809 除精度略有差別外 ( 前者精度為 8 位、后者精度為 7 位) ，其余各方面完全相同。它們都是 CMOS器件，不僅包括一個 8 位的逐次逼近型的 ADC部分，而且還提供一個 8 通道的模擬多路開關(guān)和通道尋址邏輯， 因而有理由把它作為簡單的 “數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。利用它可直接輸入 8 個單端的模擬信號分時進行 A/D 轉(zhuǎn)換，在多點巡回檢測和過程控制、運動控制中應(yīng)用十分廣泛。1) 主要技術(shù)指標和特性（ 1）分辨率： 8 位。1（ 2）總的不可調(diào)誤差： ADC0808為 2

5、 LSB,ADC0809 為 1LSB。（ 3）轉(zhuǎn)換時間： 取決于芯片時鐘頻率，如 CLK=500kHz時，TCONV=128s。（ 4）單一電源： +5V。（ 5）模擬輸入電壓范圍： 單極性 05V；雙極性 5V, 10V(需外加一定電路 ) 。（ 6）具有可控三態(tài)輸出緩存器。（ 7）啟動轉(zhuǎn)換控制為脈沖式 ( 正脈沖 ) ，上升沿使所有內(nèi)部寄存器清零，下降沿使 A/D 轉(zhuǎn)換開始。（ 8）使用時不需進行零點和滿刻度調(diào)節(jié)。2) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳ADC0808/0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳分別如圖11.19 和圖 11.20所示。內(nèi)部各部分的作用和工作原理在內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中已一目了然， 在此就不再贅

6、述，下面僅對各引腳定義分述如下：圖 11.19 ADC0808/0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖（ 1）IN0IN7 8 路模擬輸入，通過 3 根地址譯碼線 ADD、ADDB、ADDC來選通一路。（ 2）D7D0 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端，為三態(tài)可控輸出，故可直接和微處理器數(shù)據(jù)線連接。 8 位排列順序是 D7 為最高位， D0 為最低位。（ 3）ADD、ADDB、ADDC模擬通道選擇地址信號， ADD為低位，ADDC為高位。地址信號與選中通道對應(yīng)關(guān)系如表11.3 所示。（ 4）VR(+) 、VR(-) 正、負參考電壓輸入端，用于提供片內(nèi)DAC電阻網(wǎng)絡(luò)的基準電壓。在單極性輸入時，VR(+)=5V，VR(

7、-)=0V；雙極性輸入時， VR(+) 、VR(-) 分別接正、負極性的參考電壓。圖 11.20 ADC0808/0809 外部引腳圖表 11.3 地址信號與選中通道的關(guān)系地址選中CBADD通道ADDADD000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7（5）ALE地址鎖存允許信號，高電平有效。當此信號有效時， A、B、C 三位地址信號被鎖存，譯碼選通對應(yīng)模擬通道。在使用時，該信號常和 START信號連在一起，以便同時鎖存通道地址和啟動 A/D 轉(zhuǎn)換。（ 6）START A/D 轉(zhuǎn)換啟動信號，正脈沖有效。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近寄存器清零

8、， 下降沿開始 A/D 轉(zhuǎn)換。如正在進行轉(zhuǎn)換時又接到新的啟動脈沖， 則原來的轉(zhuǎn)換進程被中止， 重新從頭開始轉(zhuǎn)換。（ 7）EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，高電平有效。該信號在 A/D 轉(zhuǎn)換過程中為低電平， 其余時間為高電平。 該信號可作為被 CPU查詢的狀態(tài)信號，也可作為對 CPU的中斷請求信號。 在需要對某個模擬量不斷采樣、轉(zhuǎn)換的情況下， EOC也可作為啟動信號反饋接到 START端，但在剛加電時需由外電路第一次啟動。（ 8）OE輸出允許信號，高電平有效。當微處理器送出該信號時， ADC0808/0809 的輸出三態(tài)門被打開，使轉(zhuǎn)換結(jié)果通過數(shù)據(jù)總線被讀走。在中斷工作方式下， 該信號往往是 CPU發(fā)出的中斷

9、請求響應(yīng)信號。3) 工作時序與使用說明ADC 0808/0809 的工作時序如圖11.21 所示。當通道選擇地址有效時， ALE信號一出現(xiàn)，地址便馬上被鎖存，這時轉(zhuǎn)換啟動信號緊隨ALE之后 ( 或與 ALE同時 ) 出現(xiàn)。START的上升沿將逐次逼近寄存器 SAR 復(fù)位，在該上升沿之后的 2s 加 8 個時鐘周期內(nèi) ( 不定 ) ，EOC信號將變低電平，以指示轉(zhuǎn)換操作正在進行中， 直到轉(zhuǎn)換完成后 EOC再變高電平。微處理器收到變?yōu)楦唠娖降?EOC信號后，便立即送出 OE信號，打開三態(tài)門，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。圖 11.21 ADC 0808/0809 工作時序模擬輸入通道的選擇可以相對于轉(zhuǎn)換開始操作獨

10、立地進行( 當然，不能在轉(zhuǎn)換過程中進行 ) ，然而通常是把通道選擇和啟動轉(zhuǎn)換結(jié)合起來完成 ( 因為 ADC0808/0809的時間特性允許這樣做 ) 。這樣可以用一條寫指令既選擇模擬通道又啟動轉(zhuǎn)換。 在與微機接口時， 輸入通道的選擇可有兩種方法， 一種是通過地址總線選擇， 一種是通過數(shù)據(jù)總線選擇。如用 EOC信號去產(chǎn)生中斷請求， 要特別注意 EOC的變低相對于啟動信號有 2s+8 個時鐘周期的延遲，要設(shè)法使它不致產(chǎn)生虛假的中斷請求。為此， 最好利用 EOC上升沿產(chǎn)生中斷請求，而不是靠高電平產(chǎn)生中斷請求。2. AD574AAD574A是美國 AD公司的產(chǎn)品，是目前國際市場上較先進的、價格低廉、應(yīng)

11、用較廣的混合集成12 位逐次逼近式 ADC芯片。它分 6 個等級，即 AD574AJ、AK、AL、AS、AT、AU，前三種使用溫度范圍為0+70，后三種為 -55 +125。它們除線性度及其他某些特性因等級不同而異外，主要性能指標和工作特點是相同的。1) 主要技術(shù)指標和特性1（ 1）非線性誤差： 1LSB或 2 LSB(因等級不同而異 ) 。（ 2）電壓輸入范圍： 單極性 0+10V，0+20V，雙極性 5V, 10V。（ 3）轉(zhuǎn)換時間： 35 s。（ 4）供電電源： +5V， 15V。（ 5）啟動轉(zhuǎn)換方式： 由多個信號聯(lián)合控制，屬脈沖式。（ 6）輸出方式： 具有多路方式的可控三態(tài)輸出緩存器。

12、（ 7）無需外加時鐘。（ 8）片內(nèi)有基準電壓源。 可外加 VR，也可通過將 VO(R)與 Vi(R)相連而自己提供VR。內(nèi)部提供的 VR為(10.00 0.1)V(max) ，可供外部使用，其最大輸出電流為1.5mA；（ 9）可進行 12 位或 8 位轉(zhuǎn)換。 12 位輸出可一次完成，也可兩次完成(先高 8位，后低 4位)。2) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能AD574A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳如圖11.22 所示。從圖可見，它由兩片大規(guī)模集成電路混合而成：一片為以 D/A 轉(zhuǎn)換器 AD565和 10V基準源為主的模擬片， 一片為集成了逐次逼近寄存器SAR和轉(zhuǎn)換控制電路、時鐘電路、三態(tài)輸出緩沖器電路和高分辨率比

13、較器的數(shù)字片，其中 12 位三態(tài)輸出緩沖器分成獨立的A、B、C 三段，每段 4 位，目的是便于與各種字長微處理器的數(shù)據(jù)總線直接相連。AD574A為28 引腳雙列直插式封裝，各引腳信號的功能定義分述如下：圖 11.22 AD574A 的結(jié)構(gòu)框圖與引腳（ 1）12/ 8 輸出數(shù)據(jù)方式選擇。當接高電平時，輸出數(shù)據(jù)是12 位字長；當接低電平時，是將轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)變成兩個8 位字輸出。（ 2）A0轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)長度選擇。當 A0 為低電平時，進行 12 位轉(zhuǎn)換； A0 為高電平時，則為 8 位長度的轉(zhuǎn)換。（ 3） CS 片選信號。（ 4）R/ C 讀或轉(zhuǎn)換選擇。當為高電平時，可將轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)讀出；當為低電平時，啟

14、動轉(zhuǎn)換。（ 5）CE芯片允許信號，用來控制轉(zhuǎn)換與讀操作。只有當它為高電平時，并且 CS =0 時，R/信號的控制才起作用。 CE和 CS 、R/ C 、12/ 8 、A0 信號配合進行轉(zhuǎn)換和讀操作的控制真值表如表11.4 所示。（ 6）VCC正電源，電壓范圍為0+16.5V。（ 7）Vo(R) +10V參考電壓輸出端，具有 1.5mA 的帶負載能力。表 11.4 AD574A 的轉(zhuǎn)換和讀操作控制真值表CCSR/ C12A操作內(nèi)容0E/ 80無操作1無操作1000啟動一次 12 位轉(zhuǎn)1001換101+5啟動一次 8 位轉(zhuǎn)換101V0并行讀出 12 位101DG1讀出高 8 位(A 段和NDB 段

15、)DG讀出 C段低 4 位，ND并自動后跟 4 個 0（ 8）AGND模擬地。（ 9）GND數(shù)字地。（ 10）Vi(R) 參考電壓輸入端。（ 11）VEE負電源，可選加 -11.4V -16.5V 之間的電壓。（ 12）BIP OFF雙極性偏移端，用于極性控制。單極性輸入時接模擬地 (AGND)，雙極性輸入時接 Vo(R) 端。（ 13）Vi (10) 單極性 0 10V 范圍輸入端，雙極性 5V 范圍輸入端。（ 14）Vi (20) 單極性 0 20V范圍輸入端， 雙極性 10V 范圍輸入端。（ 15）STS轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出端，只在轉(zhuǎn)換進行過程中呈現(xiàn)高電平，轉(zhuǎn)換一結(jié)束立即返回到低電平。 可用查詢

16、方式檢測此端電平變化，來判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束， 也可利用它的負跳變沿來觸發(fā)一個觸發(fā)器產(chǎn)生IRQ信號，在中斷服務(wù)程序中讀取轉(zhuǎn)換后的有效數(shù)據(jù)。從轉(zhuǎn)換被啟動并使 STS 變高電平一直到轉(zhuǎn)換周期完成這一段時間內(nèi)， AD574A對再來的啟動信號不予理睬，轉(zhuǎn)換進行期間也不能從輸出數(shù)據(jù)緩沖器讀取數(shù)據(jù)。3) 工作時序AD574A的工作時序如圖11.23 所示。對其啟動轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換結(jié)束后讀數(shù)據(jù)兩個過程分別說明如下：圖 11.23 AD574A 的工作時序（ 1）啟動轉(zhuǎn)換在 CS =0 和 CE=1時，才能啟動轉(zhuǎn)換。由于是 CS =0 和 CE=1相與后，才能啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，因此實際上這兩者中哪一個信號后出現(xiàn)，就認

17、為是該信號啟動了轉(zhuǎn)換。 無論用哪一個啟動轉(zhuǎn)換， 都應(yīng)使 R/C 信號超前其 200ns 時間變低電平。從圖 11.23 可看出，是由 CE啟動轉(zhuǎn)換的，當 R/為低電平時，啟動后才是轉(zhuǎn)換，否則將成為讀數(shù)據(jù)操作。在轉(zhuǎn)換期間 STS為高電平，轉(zhuǎn)換完成時變低電平。（ 2）讀轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)在 CS =0 和 CE=1且 R/ C 為高電平時，才能讀數(shù)據(jù)，由 12/ 8 決定是 12 位并行讀出，還是兩次讀出。如圖 11.23 所示， CS 或 CE信號均可用作允許輸出信號，看哪一個后出現(xiàn)，圖中為CE信號后出現(xiàn)。規(guī)定 A0 要超前于讀信號至少150ns， R/ C 信號超前于 CE信號最小可到零。從表11.4和

18、圖11.23可看出， AD574A還能以一種單獨控制(stand-alone) 方式工作： CE 和 12/ 8固定接高電平， CS 和 A0 固定接地，只用 R/ C 來控制轉(zhuǎn)換和讀數(shù)， R/ C =0 時啟動 12 位轉(zhuǎn)換， R/ C =1 時并行讀出 12 位數(shù)。具體實現(xiàn)辦法可有兩種： 正脈沖控制和負脈沖控制。當使用 350ns 以上的 R/ C 正脈沖控制時， 有脈沖期間開啟三態(tài)緩沖器讀數(shù)， 脈沖后沿 ( 下降沿 ) 啟動轉(zhuǎn)換。當使用 400ns 以上的 R/ C負脈沖控制時，則前沿啟動轉(zhuǎn)換，脈沖結(jié)束后讀數(shù)。4) 使用方法AD574A有單極性和雙極性兩種模擬輸入方式。（ 1）單極性輸入

19、的接線和校準單極性輸入的接線如圖11.24(a) 所示。AD574A在單極性方式下，有兩種額定的模擬輸入范圍： 0 +10V的輸入接在 Vi (10) 和 AGND間，0+20V輸入接在 Vi (20) 和 AGND間。 R1 用于偏移調(diào)整 ( 如不需進行調(diào)整可把 BIP OFF 直接接 AGND，省去外加的調(diào)整電路 ) ，R2 用于滿量程調(diào)整 ( 如不需調(diào)整， R2 可用一個 50 1%的金屬膜固定電阻代替 ) 。為11使量化誤差為2 LSB,AD574A的額定偏移規(guī)定為2 LSB。因此在作偏1移調(diào)整時，使輸入電壓為 2 LSB(滿量程電壓為 +10V時是 1.22mV)，調(diào)R1，使數(shù)字輸出

20、為 000000000000到 000000000001的跳變。在做滿量1程調(diào)整時，是通過施加一個低于滿量程值 1 2 LSB的模擬信號進行的，這時調(diào) R2 以得到從 111111111110到 111111111111的跳變點。（ 2）雙極性輸入的接線和校準雙極性輸入的接線如圖 11.24(b) 所示。和單極性輸入時一樣，雙極性時也有兩種額定的模擬輸入范圍： 5V 和 10V。 5V 輸入接在 Vi (10) 和 AGND之間； 10V 接在 Vi (20) 和 AGND之間。圖 11.24 AD574A 的輸入接線圖雙極性校準也類似于單極性校準。 調(diào)整方法是，先施加一個高于1負滿量程 2

21、LSB(對于 5V 范圍為 -4.9988V) 的輸入電壓，調(diào)R1，使輸出出現(xiàn)從 000000000000到 000000000001的跳變；再施加一個低于正1滿量程 1 2 LSB(對于 5V 范圍為 +4.9963V) 的輸入信號，調(diào) R2 使輸出現(xiàn)從 111111111110到 111111111111的跳變。如偏移和增益無需調(diào)整，則相應(yīng)的調(diào)整電阻也和在單極性中一樣， R2 可用 501%的固定電阻代替串行 AD轉(zhuǎn)換芯片與 51 單片機的接口電路及程序設(shè)計AT89C51單片機系統(tǒng)經(jīng)常使用AD轉(zhuǎn)換器。雖然并行 AD 轉(zhuǎn)換器速度高、轉(zhuǎn)換通道多，但其價格高，占用單片機接口資源比串行 A D轉(zhuǎn)換

22、器多。工業(yè)檢測控制及智能化儀器儀表中經(jīng)常采用串行 AD轉(zhuǎn)換器。 ADS1110是一種精密、可連續(xù)自校準的串行 AD 轉(zhuǎn)換器，帶有差分輸入和高達 16 位的分辨率，其串行接口為 I2C 總線。AT89C51單片機通過軟件模擬 I2C 總線實現(xiàn)與 ADS1110的連接。ADS1110的特點與內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADS1110的特點完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和小型SOT23-6封裝；片內(nèi)基準電壓： 精度2.048 V+0.05；片內(nèi)可編程增益放大器 PGA；片內(nèi)振蕩器； 16 位分辨率；可編程的轉(zhuǎn)換速率 15 次秒 240 次秒； I2C 總線接口 (8 個有效地址 ) ；電源電壓 2.7 V 5.5 V ；低電流消耗

23、 240 A。ADS1110的引腳功能ADS1110串行 AD 轉(zhuǎn)換器采用 6 引腳貼片封裝，其引腳排列如圖 1 所示。 VDD：電源端，通常接 +5V；GND：模擬地和數(shù)字地； VIN+、 VIN- ：采樣模擬信號輸入端，其范圍為 2.048 V2.048 V；SCL：I2C總線時鐘線； SDA：I2C 總線數(shù)據(jù)線。ADS1110的內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADS1110是由帶有可調(diào)增益的 - 型轉(zhuǎn)換器內(nèi)核、 2.048 V 的電壓基準、時鐘振蕩器和 I2C 總線接口組成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。ADS1110的寄存器讀寫配置請參考:ADS110 引腳功能 , 寄存器配置及應(yīng)用電路介紹ADS1110的 AD

24、轉(zhuǎn)換器內(nèi)核是由差分開關(guān)電容- 調(diào)節(jié)器和數(shù)字濾波器組成。 調(diào)節(jié)器測量正模擬輸入和負模擬輸入的壓差，并將其與基準電壓相比較。 數(shù)字濾波器接收高速數(shù)據(jù)流并輸出代碼，該代碼是一個與輸入電壓成比例的數(shù)字，即AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。ADS1110片內(nèi)電壓基準是2.048 V 。ADS1110只能采用內(nèi)部電壓基準該基準，不能測量，也不用于外部電路。ADS1110片內(nèi)集成時鐘振蕩器用于驅(qū)動 - 調(diào)節(jié)器和數(shù)字濾波器。ADS1110的信號輸入端設(shè)有可編程增益放大器PGA，其輸入阻抗在差分輸入時的典型值為2.8 M 。硬件設(shè)計由于 AT89C51單片機沒有 I2C 總線接口，可通過軟件模擬實現(xiàn)與I2C 總線器件的連接。具

25、體方法是將單片機的I O 接口連接至I2C的數(shù)據(jù)線 SDA和時鐘線 SCL。通過軟件控制時鐘和數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)靈活性強。圖 5 所示是數(shù)據(jù)采集顯示系統(tǒng)， 采集工業(yè)現(xiàn)場的 4 路模擬信號并輪詢顯示。采用 4 個 ADS1110作為 AD轉(zhuǎn)換器，地址為 ED0ED3。具有 I2C 總線接口的 EEPROMAT24C16作為存儲器。本系統(tǒng)有 4 位 LED數(shù)碼顯示管和4 個參數(shù)設(shè)定按鍵。采集數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)字濾波、16 進制工程值轉(zhuǎn)換后，送至數(shù)碼管輪詢顯示。 ADS1110和 AT24C16的 I2C 接口連 ADSl110 數(shù)據(jù)線 SDA至單片機的 P1.0，時鐘線 SCL連接單片機的 P1.1，上拉電阻阻

26、值選 10 k 。軟件設(shè)計按照硬件電路，編寫AD轉(zhuǎn)換子程序為 ADS0，其中嵌套調(diào)用了START，為起始命令子程序， FSDZ1為向 ADS1110發(fā)送單個字節(jié)命令的子程序， ADREAD是讀取輸出寄存器和配置寄存器的子程序，STOP是停止命令子程序。 ADS0只對地址為 ED0的 ADS1110讀數(shù)，如果要讀取其他 ADS1110，只需更改地址即可。系統(tǒng)中ADS1110的工作方式選用默認設(shè)置， 即配置寄存器內(nèi)容為 #8CH，所以程序未向配置寄存器寫入數(shù)據(jù)。程序代碼如下：5 結(jié)束語ADS1110是一款高性價比具有I2C 總線接口的串行AD轉(zhuǎn)換器。ADS1110已在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用，并用于現(xiàn)場。

27、實踐證明，ADS1110和單片機組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，占用I O端口少、功耗低，適用無電源場合。但需注意的是， 因 I2C 總線為串行擴展總線， 數(shù)據(jù)采集時不能用于實時速度要求較高的場合。TLC2543是 11 個輸入端的 12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ，具有轉(zhuǎn)換快、穩(wěn)定性好、與 微處理器 接口簡單、價格低等優(yōu)點，應(yīng)用前景好。由于它帶有串行外設(shè)接口 (SPI ，Seri al PeripheralInterface) ，而 51 系列單片機沒有 SPI，因此研究它與 51 單片機的接口就非常有意義。1TLC2543的引腳及功能TLC2543是 12 位開關(guān)電容逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，有多種封裝形式，其中 DB

28、、DW或 N封裝的管腳圖見圖1。引腳的功能簡要分類說明如下。I/OCLOCK：控制輸入輸出的時鐘，由外部輸入。DATAINPUT：控制字輸入端，用于選擇轉(zhuǎn)換及輸出數(shù)據(jù)格式。DATAOUT：A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出端。2TLC2543的使用方法2 1控制字的格式控制字為從 DATAINPUT端串行輸入的 8 位數(shù)據(jù)，它規(guī)定了 TLC2543 要轉(zhuǎn)換的模擬量通道、轉(zhuǎn)換后的輸出數(shù)據(jù)長度、輸出數(shù)據(jù)的格式。其中高 4 位(D7D4)決定通道號，對于 0 通道至 10 通道，該 4 位分別為 00001010H，當為 10111101 時，用于對 TLC2543的自檢，分別測試 (VREF VREF)/2

29、、VREF、VREF的值，當為 1110 時，TLC2543進入休眠狀態(tài)。低 4 位決定輸出數(shù)據(jù)長度及格式，其中 D3、D2決定輸出數(shù)據(jù)長度， 01 表示輸出數(shù)據(jù)長度為 8 位， 11 表示輸出數(shù)據(jù)長度為 16 位，其他為 12 位。 D1決定輸出數(shù)據(jù)是高位先送出，還是低位先送出，為 0 表示高位先送出。 D0決定輸出數(shù)據(jù)是單極性 ( 二進制 )還是雙極性 (2 的補碼 ) ，若為單極性，該位為0，反之為 1。2 2轉(zhuǎn)換過程上電后，片選 CS必須從高到低，才能開始一次工作周期，此時EOC為高，輸入數(shù)據(jù)寄存器被置為0，輸出數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容是隨機的。開始時， CS片選為高， I/O CLOCK、D

30、ATAINPUT被禁止， DATA OUT 呈高阻狀， EOC為高。使 CS變低， I/OCLOCK、DATAINPUT使能，DATAOUT脫離高阻狀態(tài)。 12 個時鐘信號從 I/OCLOCK端依次加入，隨著時鐘信號的加入， 控制字從 DATAINPUT一位一位地在時鐘信號的上升沿時被送入 TLC2543(高位先送入 ) ，同時上一周期轉(zhuǎn)換的 A/D 數(shù)據(jù)，即輸出數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)從 DATAOUT一位一位地移出。 TLC2543收到第 4 個時鐘信號后， 通道號也已收到， 此時 TLC2543開始對選定通道的模擬量進行采樣， 并保持到第 12 個時鐘的下降沿。 在第 12 個時鐘下降沿， E

31、OC變低，開始對本次采樣的模擬量進行 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間約需 10s，轉(zhuǎn)換完成后 EOC變高，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)在輸出數(shù)據(jù)寄存器中，待下一個工作周期輸出。此后，可以進行新的工作周期。3 TLC2543與單片機的接口和采集程序目前使用的 51 系列單片機沒有 SPI 接口，為了與 TLC2543接口，可以用軟件功能來實現(xiàn) SPI 的功能，其硬件接口如圖 2 所示。本示例采用延時進行采集，故省去了 EOC引腳的接口。下面是采用 C51編寫的 A/D 轉(zhuǎn)換程序。其中 port 是待采集的模擬量通道號， ad_data 是采樣值。 delay() 是延時函數(shù)，大約為 20 微秒。模擬濾波器可以分為無源和有

32、源濾波器。無源濾波器：這種電路主要有無源元件R、 L 和 C 組成。有源濾波器：集成運放和R、C 組成，具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點。集成運放的開環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出電阻小，構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。但集成運放帶寬有限，所以目前的有源濾波電路的工作頻率難以做得很高。有源濾波自身就是諧波源。其依靠電力電子裝置，在檢測到系統(tǒng)諧波的同時產(chǎn)生一組和系統(tǒng)幅值相等，相位相反的諧波向量，這樣可以抵消掉系統(tǒng)諧波，使其成為正弦波形。有源濾波除了濾除諧波外，同時還可以動態(tài)補償無功功率。其優(yōu)點是反映動作迅速，濾除諧波可達到95以上，補償無功細致。缺點為價格高，容量小。由于目

33、前國際上大容量硅閥技術(shù)還不成熟，所以當前常見的有源濾波容量不超過600kvar 。其運行可靠性也不及無源。一般無源濾波指通過電感和電容的匹配對某次諧波并聯(lián)低阻（調(diào)諧濾波）狀態(tài), 給某次諧波電流構(gòu)成一個低阻態(tài)通路。這樣諧波電流就不會流入系統(tǒng)。無源濾波的優(yōu)點為成本低，運行穩(wěn)定，技術(shù)相對成熟，容量大。缺點為諧波濾除率一般只有80，對基波的無功補償也是一定的。目前在容量大且要求補償細致的地方一般使用有源加無源混合型，即無源進行大容量的濾波補償，有源進行微調(diào)。原理上講，有源濾波器可以達到很高的Q值，但是過高的 Q 值對于有源濾波器來說是不夠穩(wěn)定的。有源濾波器的特性曲線不夠好，有可能是你使用的運放帶寬不夠。從原理上，無論有源無源，實現(xiàn)出來的