利用80C196KB片上A/D轉換實(shí)現的高精度數據采集系統

摘    要：本文介紹了利用80C196KB片上集成的A/D模塊完成了高精度的數據采集系統。系統硬件上考慮了輸入模擬信號的接口電路，軟件上采用了四字節的浮點(diǎn)運算，并對非標準的參考電壓進(jìn)行了修正，最后通過(guò)實(shí)驗對結果的精度進(jìn)行了進(jìn)一步的提高。系統最終對直流電壓信號測量的相對誤差在0.5％以?xún)?，絕對誤差不超過(guò)0.02V。
關(guān)鍵詞：80C196KB；A/D轉換；浮點(diǎn)運算；電壓測量

前言
80C196KB是MCS－96系列產(chǎn)品中的采用CHMOS工藝的器件，其片內集成了A/D轉換模塊，包括一個(gè)8通道的模擬多路開(kāi)關(guān)，一個(gè)采樣和保持電路以及一個(gè)10位的逐次逼近A/D轉換器。充分利用80C196KB的片上A/D轉換資源即可以簡(jiǎn)化硬件，降低成本，又簡(jiǎn)單容易實(shí)現。國內供貨也相對容易。本文就是利用80C196KB的片上A/D轉換完成了數據采集系統。

系統的硬件結構
本系統以80C196KB為核心，進(jìn)行了必要的擴展。系統結構框圖如圖1所示。鍵盤(pán)用于輸入及功能選擇，LCD用于顯示測量結果，RAM用于存儲采集的數據和處理的數據。另外，因為80C196KB本身不帶ROM，所以要擴展外部ROM作為程序存儲器。
A/D轉換接口電路
80C196KB模擬輸入端的外部電路應根據應用的需要來(lái)設計，它的好壞直接影響變換器的性能。在設計外部電路時(shí)，應當考慮到輸入端的泄漏電流、采樣電容的大小以及多路開(kāi)關(guān)的串聯(lián)電阻等重要因素。
80C196KB模擬輸入端的等效電路如圖2所示。V為外加信號源，Rs為信號源內阻，外部輸入信號必須通過(guò)Ri才能對采樣電容Cs充電。輸入端的泄漏電流為Ix。就80C196KB而言，
。
在模擬信號的輸入端外接一個(gè)足夠大的電容可以降低信號源內阻的影響。80C196KB片內采樣電容約為2pF，外接一個(gè)0.005mF(2048