基于51单片机的AD574模数转换的数据处理方案

1、引言

A/D转换是单片机应用系统中非常重要的环节，AD574以精度高、转换速度快、使用方便等特点被广泛应用于仪器仪表中，其分辨率为12位，转换时间为15～35μs，芯片内包含高精度的参考电压源和时钟电路，不需要任何外接电路和时钟信号即可完成A/D转换功能。AD574有单极性和双极性两种模拟信号转换方式，可实现0～10V或0～20V的转换，通过相应引脚的外接电路来实现。改变AD574相应管脚的电平可选择A/D转换方式（8位或12位的转换），以及读取数据的方式（12位并行输出或8位双字节输出）。

根据AD574的工作特性，其12位转换遵循左对齐输出格式，那么输出数据与信号的实际值相比大16倍，因此输出数据必须经过数据处理程序才能进行下一步的标度变换、滤波和显示等程序。由于转换的数据是从0000H～0FFFH，数据从单字节到三字节，若均采用常用的多字节除法，势必延长运行时间。本文以单极性0～10V模拟信号，转换结果分高8位、低4位输出，单片机采用延时方式为例，介绍转换数据处理程序的设计方法，其算法简洁，运行时间短。

 

2、AD574与单片机的接口电路

图（1）为AD574与单片机89C52的接口电路图，0～10V的模拟信号经10Vin送AD574，和REFOUT、REFIN、BIPOFF端连接的外电路为单极性输入方式，也可让BIPOFF悬空;转换结果分为高8位、低4位输出，故12/8端接地;AD574启动、转换及结果输出时，要求CE为高电平，故89C52的WR、RD端通过与非门与AD574的CE端相连;CS、A0、R/C在读取转换结果时保持相应的电平，故用74LS373锁存后接入，AD转换器的地址是FF00H。为了提高抗干扰能力，可在模拟电源VCC和AG、VEE和AG之间接入10μF的钽电容，数字电源VL和DG之间接入0.01μF的瓷片电容。

 

图1   AD574与单片机的接口电路

 

3、数据处理程序的编程

AD574和单片机的接口程序包括根据相应的端口地址启动A/D转换、延时等待、分高8为和低4位读取以及数据处理几部分。根据接口电路和AD574的工作特性，启动A/D时要求CS=0，A0=0，R/C=0，高8位地址没有使用，因此启动A/D的端口地址为FF00H;读取高8位转换数据时要求，CS=0，A0=0，R/C=1，端口地址为FF71H;低4位转换时要求CS=0，A0=1，R/C=1，端口地址为FF73H。等待A/D转换结束的延时程序采用循环程序即可。数据处理程序不是采用除法子程序，而是采用了逻辑运算，先处理高8位数据，通过与运算保留高8位数据的D7～D4，D3～D0置0，再半字节交换指令即可得到转换数据高8位的真实值;低4位数据同样采用这样的算法和思路，使用与指令和半字节交换，最终把高8位数据的D3～D0位和低4位数据的D7～D4位合并，即是转换数据低8位的真实值。此算法简洁，思路清晰，运行速度快。

 

程序如下：

ADZH:MOVDPTR，#0FF00H;送A/D转换器地址

 

MOVX@DPTR，A;启动A/D

 

LCALLDELAY;等待转换结束并设置采样速度

 

MOVDPTR，#0FF71H;送高8位数据的端口地址

 

MOVXA，@DPTR;读高8位数据

 

MOV60H，A;高8位数据存入60H单元

 

MOVDPTR，#0FF73H;送低4位数据的端口地址

 

MOVXA，@DPTR;读低4位数据

 

MOV61H，A;低4位数据存入61H单元

 

LCALLSJCL;调用数据处理子程序

 

……

 

SJCL:MOVA，#00H

 

MOVA，60H

 

ANLA，#0F0H

 

SWAPA

 

MOV64H，A;转换数据真实值的高8

 

位存入64H单元

 

MOVA，60H

 

ANLA，#0FH

 

SWAPA

 

XCHA，61H

 

SWAPA

 

ANLA，#0FH

 

ORLA，61H

 

MOV65H，A;转换数据真实值的低8

 

位存入65H单元

 

RE

 

4、结束语

本文介绍的AD574模数转换后数据处理的程序，已应用于温度、压力测量仪器的用户程序，经过现场测试，能够满足使用要求，性能稳定，效果好。该程序的算法简洁，思路清晰，运行速度快，在模拟信号的数据采集中发挥了优势。