AD7674和C8051 F060構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

摘 要 隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣精度和傳輸速度要求越來(lái)越高。本文介紹的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案采用了ADI公司的高精度18位SAR型數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD7674與Silicon Labora-tories公司C8051F060單片機(jī)構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并利用并口模式實(shí)現(xiàn)C8051F060單片機(jī)與AD7674之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，給出了部分源程序。
關(guān)鍵詞 數(shù)據(jù)采集 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 并口 C8051F060

1 AD7674和C8051060簡(jiǎn)介
1．1 AD7674簡(jiǎn)介
AD7674是一款高精度 18位逐次逼近(SAR)型ADC，具有采樣速率高、精度高、功耗低、無(wú)管道延遲的特點(diǎn)，其采樣速率最高可以達(dá)到800 kHz，積分非線性誤差(INL)最大為±2．5 LSB，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)可保證無(wú)丟碼。該器件是全差分輸入，5 V單電源供電，可接5 V或3．3 V數(shù)字電源。AD7674還具有許多其他特點(diǎn)，包括1個(gè)內(nèi)部變換時(shí)鐘、1個(gè)內(nèi)部基準(zhǔn)緩沖器、誤差修正電路以及串行(SPI)與并行(18、16或8位總線)接口。
AD7674采用逐次逼近結(jié)構(gòu)。由于逐次逼近結(jié)構(gòu)的多路技術(shù)和低功耗，使此器件比一般∑-△ A／D轉(zhuǎn)換器的性能更優(yōu)越；而且芯片內(nèi)部還集成了跟蹤保持電路，逐次逼進(jìn)的結(jié)構(gòu)使其沒(méi)有任何通道延時(shí)，這些特征使該器件廣泛地應(yīng)用于多通道系統(tǒng)中。
器件的原理框圖如圖1所示。

AD7674能提供3種不同轉(zhuǎn)換速率工作方式，以便對(duì)不同的具體應(yīng)用優(yōu)化性能。這3種工作模式如下：
WARP，允許采樣率高達(dá)800 kHz。然而在這種模式下只有當(dāng)轉(zhuǎn)換之間的時(shí)間不超過(guò)1 ms時(shí)，才能保證其轉(zhuǎn)換的精度。如果連續(xù)兩次轉(zhuǎn)換之間的時(shí)間大于1 ms，第一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果就會(huì)被忽略，這種模式適合于要求快速采樣率的應(yīng)用。
NORMAL，這種模式的采樣率為666 kHz，在這種模式下對(duì)采樣轉(zhuǎn)換之間的時(shí)間沒(méi)有限制，既可保證高的轉(zhuǎn)換精度又可確保快速的采樣速率。
IMPULSE，一種低功耗模式，其采樣率為570 kHz。例如當(dāng)器件工作在1 kHz時(shí)，僅消耗功率136μW。該器件適合于電池供電的應(yīng)用。
1．2 C8051 F060簡(jiǎn)介
C8051F060單片機(jī)是表貼TQFP100封裝，包括1個(gè)8051內(nèi)核，2個(gè)16位AD轉(zhuǎn)換器，8個(gè)8位A／D轉(zhuǎn)換器，2個(gè)12位D／A轉(zhuǎn)換器，1個(gè)SPI接口，1個(gè)I2C接口，2個(gè)UART接口，64 KB Flash及22個(gè)中斷源。只用1塊C8051F060芯片即可完成單片機(jī)8051的各種控制，多路A／D轉(zhuǎn)換和D／A轉(zhuǎn)換，I2C、SPI數(shù)據(jù)總線傳輸，RS232、RS485串口通信等功能，從而大大減少了元器件的種類，縮小了印制板的面積，節(jié)約了成本，提高了系統(tǒng)可靠性。而其交叉開(kāi)關(guān)方式的配置，使I／O口應(yīng)用更加靈活方便。2 AD7674與C8051F060的接口電路圖2為AD7674在高速采集系統(tǒng)中的外圍電路和接口電路。外圍電路包括電壓基準(zhǔn)輸入的設(shè)計(jì)、模擬電壓輸入部分的設(shè)計(jì)、模擬和數(shù)字電源供電的設(shè)計(jì)及接口電路的設(shè)計(jì)。接口電路包括AD7674與C8051F060和CPLD的接口。