基于MAX197的高精度數據采集系統
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1 MAX1 97芯片的特點(diǎn)及性能：
1．1 MAX197的主要優(yōu)點(diǎn)：
1)僅使用單5 V電源供電；2)12位分辨率，1／2LSB線(xiàn)性度；3)四種量程可選：0～+5V、0～+1OV、-5～+5V、-10～+10V：4)8路模擬輸入通道，具有輸入電壓保護(-1 6．5v～+16．5V)；5)最小6 μ s轉換時(shí)間，最大100 kh／s采樣率；5)內部4．096V參考電壓；6)兩種掉電工作模式，兩種工作時(shí)鐘可選，兩種采集模式可選。
1．2 MAX1 97的采集模式
1．2．1 內部采集模式
通過(guò)寫(xiě)入清零ACQMOD位(ACQMOD=0)的控制字選擇內部采集模式。在這種模式下，一個(gè)寫(xiě)脈沖將觸發(fā)一個(gè)內部捕獲周期，并且此捕獲周期是內部定時(shí)的，為6個(gè)時(shí)鐘周期。當這6個(gè)時(shí)鐘周期的捕獲間隔結束時(shí)，轉換開(kāi)始。轉換時(shí)間是12個(gè)時(shí)鐘周期，不論內部或外部采集模式。
1．2．2 外部采集模式
用兩個(gè)獨立的寫(xiě)脈沖控制捕獲和轉換的開(kāi)始。 第一脈沖，與ACQMOD=1一起，開(kāi)始一個(gè)不確定長(cháng)度的捕獲間隔； 第二個(gè)寫(xiě)脈沖與ACQMOD=0一起終止捕獲并在寫(xiě)脈沖的上升沿開(kāi)啟一次轉換。然而，如果第二個(gè)控制字包含ACQMOD=1，一個(gè)不確定的捕獲間隔時(shí)問(wèn)將被重新觸發(fā)。外部采集模式可以更加精確地控制采樣間隔，并可獨立控制捕獲和轉換時(shí)間。
1．3 MAX197的控制字
MAX197有8位控制字，分別控制著(zhù)此芯片的工作模式、捕獲方式、量程選擇、模擬輸入通道選擇，其具體定義如表1所示：
2 高精度數據采集系統的硬件及軟件實(shí)現
2．1 高精度數據采集系統的硬件電路
本系統使用51系列單片機中性能較為優(yōu)越的AT89S52作為主處理芯片。AT89S52是ATMEL公司2001年推出的新型八位單片機。它具有8 K的FLASH作為通用的程序存儲空間，以及具有可在系統編程等優(yōu)秀特點(diǎn)。
使用AT89S52和MAX197設計的數據采集系統電路原理圖如圖1所示。
如圖1所示，將MAX197的八位數據線(xiàn)與單片機的P0口相連，用于寫(xiě)控制字和讀數據；HBEN與P21相連，控制讀數據的高四位或低八位；MAX197的RD和WR引腳分別接AT89S52的RD和WR引腳；片選CS引腳接AT89S52的P22腳。
2．2 高精度數據采集系統的匯編程序
下面是上述系統電路采用中斷方式采集數據的主要程序：
ORG 0000H
L JMP START
2．3 單片機數字濾波的實(shí)現
對于隨機噪聲干擾很?chē)乐氐那闆r，也可以對采集轉換后的數據進(jìn)行數字濾波。對于隨機信號的干擾，我們可以采用采樣若干次再求其平均值作為最終結果的方法來(lái)進(jìn)行數字濾波。單片機中求均值的主要思想是：對采樣的數據先做帶進(jìn)位的加法，然后通過(guò)移位的方法來(lái)完成除法運算(右移一位相當于除以2)。假設采集8組數據，其低八位分別存儲在30H~37H單元，高八位分別存儲在38H~3FH單元。濾波后的數據低位存儲在30H單元，高位在38H單元。匯編程序可如下編寫(xiě)： 
3 結束語(yǔ)
本文主要論述如何采用高精度模數轉換芯片MAX197和51系列單片機AT89S52設計高精度數據采集系統。給出了系統設計思想、硬件及軟件的詳細設計，介紹了單片機數字濾波技術(shù)的基本原理和實(shí)現方法。此系統具有精度高、轉換速度快、程序簡(jiǎn)單、CPU占用率低等特點(diǎn)。
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