基于8OC196的高精度、低成本A／D轉換

摘要：介紹了一種基于80C196單片機的A／D轉換硬件電路和軟件實(shí)現， 利用80C196自帶的10位A／D轉換器和PWM輸出及簡(jiǎn)單外圍電路，實(shí)現了高精度、高速A／D轉換。該方法同時(shí)具有成本低、實(shí)用性強等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：單片機；A／D轉換；PWM信號；分辨率

0 引言
在智能化儀表中，A／D轉換器直接影響儀表的性能，A／D轉換器的性能主要在兩個(gè)方面，轉換精度和轉換時(shí)間。目前常用的有逐次逼近型轉換器、并行轉換器、雙積分轉換器等。其中，雙積分A／D轉換器因為轉換精度高、抗干擾性能強，并且價(jià)格相對較低，在數字測溫儀表以及工業(yè)現場(chǎng)的慢變信號數據采集中得到非常廣泛的應用。但是雙積分A／D轉換器在實(shí)際應用中仍有不足之處。由于其工作過(guò)程中零點(diǎn)漂移誤差、以及電容充放電造成的非線(xiàn)性，使得其如要獲得較高的精度，對電路中運放、電阻、電壓基準等元件的精確度和溫漂系數等指標的要求就非常高，特別是它不適合快變信號的數據采集。而適合快變信號的高精度并行轉換器的價(jià)格太高，如12位精度的AD7874價(jià)格就十分昂貴。因此尋找一種高精度、高速且低成本的A／D轉換方法是有實(shí)用價(jià)值的。本文利用Intel公司單片機80C196自帶的10位A／D轉換器和PWM輸出，外加放大器、濾波器等簡(jiǎn)單電路配合，實(shí)現了高精度(最高可達18位精度)、高速A／D轉換，滿(mǎn)足快變信號的A／D轉換要求。經(jīng)使用表明，該A／D轉換方法的性?xún)r(jià)比高，效果非常好。

1 80C196簡(jiǎn)介
80C196是INTEL公司推出的一種準16位單片機系列，常見(jiàn)的型號有80C196KB、80C196KC、80C196KT等，本文選用了80Cl96KB，與其他通用的單片機相比，80C196KB主要有以下特點(diǎn)：(1)片上232字節的寄存器兼有RAM和累加器的功能，克服了面向累加器引起的瓶頸問(wèn)題，提高了執行效率；(2)具有8通道10位A／D轉換器(逐次逼近型)，特別適合于智能儀表、控制系統等應用領(lǐng)域；(3)脈寬調制輸出器PWM，PWM信號經(jīng)過(guò)積分就可以獲得直流輸出，可作為D／A轉換器使用，D／A轉換器的分辨率為8位；(4)高速輸入／輸出器(HSI／HSC)),HSI／HSO特別適合于測量和產(chǎn)生分辨力高達2us的脈沖；(5)16為監視定時(shí)器(WDT)，即看門(mén)狗，有軟硬件故障時(shí)，WDT將使系統復位，提供了一種軟硬件故障的恢復能力；(6)可動(dòng)態(tài)配置的總線(xiàn)，在運行過(guò)程中，80C196KB總線(xiàn)可以動(dòng)態(tài)地配置成8位或16位，以便適應對外部存儲器進(jìn)行字節操作或字操作的不同需求。
80C196的特點(diǎn)決定了它很適合應用于自動(dòng)化儀表與控制，自帶的A／D可以方便的進(jìn)行數據采集，PWM可以輸出D／A信號，WDT保證了運行的可靠性，HIS／HSO方便脈沖信號的測量與產(chǎn)生。80C196KB共有68管腳，采用PLCC型封裝，其管腳圖如圖1所示。