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基于A(yíng)DC081S051與51單片機的接口電路及驅動(dòng)程序

作者: 時(shí)間:2016-12-09 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

引言

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201612/328241.htm

自然界存在的信號通常為模擬信號,在測控系統中通常將采集到的模擬信號數字化,然后交給微處理器或微控制器進(jìn)行處理。因此模數轉換器成為測控系統中不可缺少的部分。ADC081S051 模數轉換器是國家半導體公司生產(chǎn)的低功率單通道CMOS 8位A/D轉換器,它采用串行外設接口方式進(jìn)行數據輸出。與傳統的器件不同的是,傳統器件的采樣速率是固定的,而ADC081S051 的采樣速率可以在200~500 KSPS 范圍內可變。

ADC081S051 的數據輸出是串行數據輸出,它與SPI、QSPI 等一些標準相兼容。它的工作電壓范圍在2.7~5.25 V,因此可以采用3 V或者5 V電源供電。它可以應用于便攜式系統、遠程數據采集、儀器與控制系統等領(lǐng)域。具有體積小、轉換速度快、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

1 ADC081S051 引腳及功能

ADC081S051 是8 位的逐次逼近模數轉換器,其封裝形式采用6?lead LLP封裝,管腳圖如圖1所示。引腳的功能簡(jiǎn)要分類(lèi)說(shuō)明如下。

VA:正電源引腳,一般接+5 V或者+3 V.

GND:正電源地和信號地VIN:模擬信號輸入引腳,信號變化范圍在0~VA之間。

SCLK:數字時(shí)鐘信號輸入,該信號直接控制轉換和輸出過(guò)程。

SDATA:數字信號輸出,輸出采樣在SCLK 引腳下降沿被鎖定。

C-S-:芯片選擇,在下降沿開(kāi)始一個(gè)轉換過(guò)程。

2 ADC081S051 的使用方法

2.1 采樣放大電路的設計

傳感器輸出的模擬信號一般都比較微弱,須經(jīng)過(guò)放大器對信號進(jìn)行放大,然后在送到A/D轉換器進(jìn)行模數轉換,最后交由處理器進(jìn)行處理。

圖2是一個(gè)實(shí)用的采樣放大電路,它由兩級放大電路組成,第一級放大電路采用AD620AN放大器,第二級采用OP07 放大器。傳感器的輸出信號接到AD620AN放大器的第2、3 管腳,采用差動(dòng)輸入,AD620AN具有極高的輸入阻抗,對電壓失調、溫度漂移和共模信號有著(zhù)極好的抑制作用,AD620AN的放大倍數由電阻R1 決定。經(jīng)過(guò)AD620AN放大后的信號,經(jīng)過(guò)兩個(gè)RC一階低通濾波器,送到第二級放大電路OP07的同相輸入端進(jìn)行放大。

第二級放大電路具有調零和放大功能。放大后的信號又經(jīng)過(guò)一個(gè)RC一階低通濾波器,輸入到ADC081S051模擬信號輸入引腳VIN,進(jìn)行模數轉換。

2.2 轉換過(guò)程

ADC081S051的串行接口時(shí)序圖如圖3所示。上電后,片選C-S 必須從高電平轉換到低電平,才能開(kāi)始一個(gè)工作過(guò)程。當C-S 由高變低時(shí),它初始化一個(gè)轉換過(guò)程和數據傳輸。在C-S 的下降沿,SDATA 管腳脫離高阻態(tài),轉換器從采樣模式轉換到保持模式,采樣數據隨著(zhù)SCLK時(shí)鐘脈沖的加入,在時(shí)鐘脈沖的下降沿從SDATA管腳一位一位串行輸出。在SCLK 的第13個(gè)脈沖的上升沿,轉換器從保持模式轉換到采樣模式。SCLK的第16個(gè)下降沿之后或者在C-S 的上升沿,SDATA管腳重新回到高阻態(tài)。在一個(gè)轉換過(guò)程完成之后在C-S 重新變成低電平開(kāi)始另一個(gè)轉換過(guò)程之前必須滿(mǎn)足一定的空閑時(shí)間,才能保證下一次轉換工作正常。要想從ADC081S051 讀出一個(gè)完整的采樣數據,在C-S 下降沿和上升沿之間,必須加入16個(gè)SCLK 時(shí)鐘脈沖,否則讀出的數據是無(wú)效數據。從SDATA管腳輸出的數據格式是,3個(gè)先導0位,接著(zhù)是8位數據位,在8位數據位之后接著(zhù)是4個(gè)尾部0位。

3 ADC081S051 與51 系列單片機的接口及采集程序

目前使用的51系列單片機通常不帶SPI硬件接口,為了使不帶SPI 硬件接口的單片機與ADC081S051 連接,可以用并口和軟件功能來(lái)實(shí)現SPI功能。其硬件接口如圖4所示。

下面是采用C51編寫(xiě)的A/D轉換程序,ad_data是采樣值。

4 結語(yǔ)

本文介紹了ADC081S051的主要特點(diǎn)、工作原理以及應用,因為ADC081S051 具有低功耗、采樣轉換速度快、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),能廣泛應用于測控系統、便攜式系統等領(lǐng)域中,本設計經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗證,性能可靠。



關(guān)鍵詞: ADC081S05151單片

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