测控系统原理与设计21-输入

第二章输入/输出通道江辉第二章测控系统的输入/输出通道本章内容：模拟输入通道模拟输出通道开关量输入/输出通道单元电路的级联设计第一节模拟输入通道（数据采集系统）

模拟输入通道是指被测量与微机之间的通道，它一般由以下部分组成：传感器调理电路采集电路微机测控通道

在测控系统中，一台微机往往要同时测量几个被测量，因而测控系统的输入通道常常是多路的。按照各路输入通道是共用一个采集通道还是每个通道各用一个，输入通道可分为集中采集式和分散采集式。一、输入通道的分类模拟多路切换开关A/D转换器采样/保持器控制逻辑微机传感器调理电路传感器调理电路传感器调理电路集中采集式之分时采集结构：采集电路电路简单，成本低，但不能获得各路信号同一时刻的值，适于中、低速采样系统中。利用多路模拟开关让多个被测对象共用同一个采集通道，这就是多通道数据采集系统的实质。工作过程：各路被测参数共用一个采样/保持器和A/D转换器。在某一时刻，多路开关只能选择其中某一路，把它接入到采样/保持器的输入端。当采样/保持器的输出已充分逼近输入信号时，在控制命令的作用下，采样保持器由采样状态进入保持状态，A/D转换器开始进行转换，转换完毕后输出数字信号。在转换期间，多路开关可以将下一路接通到采样保持器的输入端。系统不断重复上述操作，实现对多通道模拟信号的数据采集。特点：结构形式简单，所用芯片数量少，它适用于信号变化速率不高，对采样信号不要求同步的场合。如果信号变化速率慢，也可以不用采样保持器。如果信号比较弱，混入的干扰信号比较大，还需要使用数据放大器和滤波器。集中采集式之多路同步采集结构：模拟多路切换开关A/D转换器采样/保持器控制逻辑微机传感器调理电路传感器调理电路传感器调理电路采样/保持器采样/保持器采样/保持器采集电路电路较复杂，时间偏斜误差小于分时采样系统。适于中、低速采样系统中。特点：各路信号必须串行的在共用的A/D转换器中进行转换，因此这种结构的速度仍然较慢。工作过程：各路信号共用一个A/D转换器，但每一路通道都有一个采样保持器，可以在同一个指令控制下对各路信号同时采样，得到各路信号在同一时刻的瞬时值。模拟开关分时的将各路采样保持器输出信号接到A/D转换器上进行模数转换。分散式采集结构传感器调理电路传感器调理电路传感器调理电路采样/保持器采样/保持器采样/保持器A/D转换器A/D转换器A/D转换器控制逻辑计算机采集电路电路较复杂，成本较高。适于对速度要求较高的采样系统中。特点：每个通道都有独自的采样保持器和A/D转换器，各个通道的信号可以独立采样和A/D转换器。转换的数据可经过接口电路直接送至计算机中，数据采集的速度快。多通道并行数据采集系统所用的硬件多、成本高。这种结构形式适用于高速系统、分散系统以及多通道并行数据采集系统。

二、传感器的选用传感器是信号输入通道的第一道环节，也是决定整个测试系统性能的关键环节之一。要正确选用传感器，首先要明确所设计的测试系统需要什么传感器——系统对传感器的技术要求；其次要了解现有传感器厂家有哪些可供选择的传感器，把同类产品的指标和价格进行对比，从中挑选合乎要求的性能价格比最高的传感器。对传感器的主要技术要求具有将被测量转换为后续电路可用电量的功能，转换范围与被测量实际变化范围相一致。符合整机对传感器精度（通常为系统精度的十倍）和速度的要求；满足被测介质和使用环境的要求（如耐高温、耐高压、防腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、体积小、质量轻和不耗电或耗电少等）；满足可靠性和可维护性的要求。传感器的选用将影响输入通道的具体组成。传感器小信号放大修正与变换微机传感器V/F光电耦合微机传感器I/V滤波A/D小电压小电流大电压大电流1）.大信号输出传感器

:为了与A/D输入要求相适应，传感器厂家开始设计、制造一些专门与A/D相配套的大信号输出传感器。

2、数字式传感器一般是采用频率敏感效应器件构成，也可以是由敏感参数R、L、C构成的振荡器，或模拟电压输入经

V/F转换等，因此，数字量传感器一般都是输出频率参量，具有测量精度高、抗干扰能力强、便于远距离传送等优点。

传感器输出为频率量或开关量时的输入通道。传感器放大整形光电隔离计算机传感器整形光电隔离计算机频率量输出开关量输出3）.集成传感器：集成传感器是将传感器与信号调理电路做成一体。例如，将应变片、应变电桥、线性化处理、电桥放大等做成一体，构成集成压力传感器。采用集成传感器可以减轻输人通道的信号调理任务，简化通道结构。

4）.光纤传感器：这种传感器其信号拾取、变换、传输都是通过光导纤维实现的，避免了电路系统的电磁干扰。在信号输入通道中采用光纤传感器可以从根本上解决由现场通过传感器引入的干扰。三、信号调理电路的参数设计和选择在一般测量系统中信号调理的任务较复杂，除了实现物理信号向电信号的转换、小信号放大、滤波外，还有诸如零点校正、线性化处理、温度补偿、误差修正和量程切换等，这些操作统称为信号调理（SignalConditioning），相应的执行电路统称为信号调理电路。信号调理的内容：小信号放大滤波零点校正线性化温度补偿误差修正量程切换前置放大低通陷波高通至采集电路传感器信号硬件完成，信号调理电路的重点软件完成典型信号调理电路的组成1.前置放大器多数传感器输出信号都比较小，必须选用前置放大器进行放大。判断传感器信号“大”还是“小”和要不要进行放大的依据是什么？放大器为什么要“前置”,即设置在调理电路的最前端？前置放大器的放大倍数应该多大？

放大器前置的原因1：使输入的小信号不被电路噪声所淹没。前置放大器Ko后级电路KVISVIN0VINV0SV0N’

在无输入信号时，电路的输出为噪声。设电路的放大倍数为K，则噪声折算到输入端即为等效输入噪声VIN电路噪声等效电路噪声信号输出信号输入VONVIN=K总输出噪声折算到前置放大器输入端为：若没有前置放大器时信号刚好被噪声淹没（VIS=VIN），为使输入信号不被噪声淹没，应VIS>VIN’，即VIN>VIN’解得：即前置电路必须是放大器

放大器前置的原因2：防止滤波器的噪声被放大器放大。VINI放大器×K滤波器×1VIN0V0NVIN0滤波器×1放大器×KVINIV0N’

放大器前置时，电路的等效输入噪声为：

放大器后置时，电路的等效输入噪声为：放大器前置有利于减少噪声！【例2－1】已知DFS-V数字地震仪的地震数据采集电路由前置放大器、滤波器、多路转换开关、浮点放大器和模数转换器五个部件串接而成，五个部件的等效输入噪声分别为：0.085μV、9μV、0μV(可忽略不计)、7μV、177μV，浮点放大器放大倍数浮动范围为～，前置放大器的放大倍数分20、80、320三档，画出DFS-V数字地震仪的地震数据采集电路组成框图，并计算该数字地震仪的等效输入噪声。

图中五个部件的噪声可以视做采集电路内部五个不相关的噪声源，它们本身的等效输入噪声分别为：、、(可忽略不计)、、五个部件的放大倍数分别为：（三档）；；～

因数字地震仪的等效输入噪声反映地震仪接收最弱信号的能力，而在接收最弱信号时浮点放大器取最大增益，故应取计算等效输入噪声。将五个部件的本身的等效输入噪声值、（三档）和代入上式计算得总等效输入噪声：

前置放大器增益地震仪的等效输入噪声200.5880

0.166320

0.092信号调理通道中常用的放大器在智能仪器的信号调理通道中，针对被放大信号的特点，并结合数据采集电路的现场要求，目前使用较多的放大器有仪用放大器(INA114/115)、程控增益放大器(LH0084)以及隔离放大器等。

放大器(Amplifier)是信号调理电路中的重要元件，合理选择使用放大器是系统设计的关键。智能仪器常工作于恶劣环境中，要求放大电路兼有高输入阻抗、高共模抑制比、低功耗等特性。程控放大器、测量放大器、隔离放大器等是智能仪器中常用的放大器。

2.3.1程控放大器

在通用测量仪器中，为了适应不同的工作条件，在整个测量范围内获得合适的分辨率，提高测量精度，常采用可变增益放大器。智能仪器含有微处理器，用仪器内置的程序控制放大器的增益称为程控增益放大器（Programmable-GainAmplifer），简称程控放大器(PGA）。下页上页返回放大器分类程控反相放大器、程控同相放大器等（1）程控反相放大器

由理想运放条件，有

2.4反相放大电路下页上页返回

2.5反相程控放大电路

如图2.5所示，虚线框为模拟开关，模拟开关的闭合位置受控制信号C1、C2的控制，反馈电阻又随开关位置而变，从而实现放大器的增益由程序控制。当放大倍数小于1时，程控反相放大器构成程控衰减器。下页上页返回(2)程控同相放大器

2.6同相放大电路

图2.6为一般同相放大器的基本原理，类似的可导出同相放大器的增益。

改变Rf或R1，同样可改变放大器的增益，但同相放大器只能构成增益放大器，不能构成衰减放大器。下页上页返回

2.7程控同相放大电路

下图2.7为利用8选1集成模拟开关CD4051构成程控同相放大器的原理电路，图中，C、B、A为通道选择输入端，其状态由程序（D2、D1、D0的状态）控制，C、B、A不同的编码组合决定开关与哪一通道接通，从而选择R0～R7之间的某个电阻接入电路。实现程控增益的功能。下页上页返回3．集成程控放大器

集成程控放大器种类繁多，如单端输入的PGA103PGA100；差分输入的PGA204、PGA205等。本节介绍BURR－BROWN公司的PGA202/203程控放大器，它应用灵活方便，又无需外围芯片，而且PGA202与PGA203级联使用可组成从1～8000倍的16种程控增益。（1）性能特点●数字可编程控制增益：PGA202的增益倍数为1，10，100，1000；PGA203的增益倍数为1，2，4，8返回下页上页●增益误差：G<1000

0.05％～0.15％，G=10000.08％～0.1％；

●非线性失真：G=10000.02％～0.06％。

●快速建立时间：2μs。

●快速压摆率：20V/μs●共模抑制比：80～94dB。

●频率响应：G<10001MHz；G=1000250kHz。

●电源供电范围：±6～±18V。

下页上页返回（2）内部结构

GA202/203采用双列直插封装，根据使用温度范围的不同，分为陶瓷封装(－25～＋85℃)和塑料封装(0～＋70℃)两种。引脚排列和内部结构如图2.8所示：

图2.8PGA202/203引脚排列和内部结构图下页上页返回

其中，A0、A1为增益数字选择输入端，与TTL、CMOS电平兼容，可以和任何单片机的I/O口直接相连，其增益选择及增益误差见表2.1。表2.1增益选择及误差

除表中提供的几种增益外，PGA202/203外接如图2.9所示的缓冲器及衰减电阻，改变电阻R1与R2的比值，可获得更多不同的增益，增益与电阻的关系为图2.9改变外接电阻获得可变增益图下页上页返回（3）PGA202基本用法

PGA202不需任何外部调整元件就能可靠工作。但为了保证效果更好，在正、负电源端分别连接一个1μF的旁路钽电容到模拟地，且尽可能靠近放大器的电源引脚，如图2.10所示，由于11脚、4脚上的连线电阻都会引起增益误差，因此11、4脚连线应尽可能短。图2.10PGA202的基本用法下页上页返回

PGA202/203与比较器、二进制加减计数器连接可构成自动增益控制电路，如图2.11所示。

图2.11利用PGA202自动增益控制电路下页上页返回

将PGA202和PGA203两片级联，如图2.12所示，A3、A2、A1、A0组合可有16种状态，可在1～8000范围内选择16种增益。图2.12PGA202/203级联电路下页上页返回4.仪用放大器

在智能仪器中，常常需要精确放大带有一定共模干扰的微弱的差模信号，要求放大电路输入阻抗和共模抑制比高、误差小、稳定性好。这种用来放大传感器输出的微弱电压或电流信号的放大电路称为仪用放大电路（测量放大电路）。1．仪用放大器原理

仪用放大器(InstrumentationAmplifier)由3个运算放大器组成，它由三个通用运算放大器构成，第一级为两个对称的同相放大器，第二级是一个差动放大器。如下图2.13所示下页上页返回图2.13仪用放大器原理仪用放大器上下对称，即图中R1=R2，R4=R6，R5=R7。可以推导出仪用放大器的闭环增益为由上图得到运放的放大倍数,

上页返回下页

将前述的可编程增益放大器PGA202/203的输入端接上运放（如OPA27）及电阻网络，可组成低噪声的差分仪用放大器，如图2.14所示。图中使用PGA203由于电阻网络的存在，所得到的放大倍数分别是100、200、400、800，即在原PGA203增益的基础上增加了100倍。适当改变200Ω的电阻，还可得到其他放大倍数。图2.14由OPA27及PGA203构成的可变增益仪用放大器下页返回上页2.集成仪用放大器集成仪用放大器有美国AnalogDevice公司的522、AD512、AD620、AD623、AD8221，BB公司的INA114、118；MAXIM公司的MAX4195、4196、4197等。其中，INA114是一种通用仪用放大器，尺寸小、精度高、价格低。主要性能如下：●失调电压低（≤50μV）●漂移小（≤0.25μV/℃）●输入偏置电流低（≤2nA）●共模抑制比高（G=1000时≥115dB）下页返回上页●工作温度

-40℃～+125℃●静态电流小（≤3mA）●内部输入保护能够长期耐受±40V电压●工作电压范围宽（±2.25V～±18V），可使用电池（组）或5V单电源供电系统，只需一个外部电阻就可以设置1至10000之间的任意增益值

INA114的内部结构如图2.16所示，基本连接方法如下图2.17所示。下页返回上页图2.16INA114内部结构图图2.17INA114的基本连接方法下页上页返回内部设有过压保护电路，采用A1、A2及A3三个运放组合结构。图11（b)为其基本接法。增益A通过外接电阻RG来调控，并由式确定。INA115的电路结构、基本接法与INA114基本相同。在靠近电源引脚处连接的去耦合电容主要用于噪声或高阻电源场合，其输出其中G为增益“50kΩ”是两个内部反馈电阻之和，这两个电阻为金属膜电阻，已用激光调整到精确的值。增益的精确度和漂移额定值中包含了这两个电阻的精确度和温度系数；为外部电阻，其稳定性和温漂也对增益有影响。从（式2-7）可见，增益越高，需要的阻值越低，所以接线电阻也很重要，线路上增加的插座会使增益误差额外地增加，并且很可能是不稳定的误差。返回上页下页（2）典型应用

图12为热电偶传感器与INA114连接的应用电路。当测量点T过远时，应增加低通滤波电路，以免噪声电压损坏器件。增益要根据具体所选的热电偶的类型而定。

图13是由INA114构成的具有高共模抑制能力的典型差分电路。其放大倍数为10，输出电压UO等于10×（U2-U1）。该电路可直接用于压力、应变、温度、生物电等模拟量的测量。其中运放可选用OPA602或OP07等器件。这种电路对电源的共模干扰有较强的抑制能力，适用于测量微弱信号。

图12INA114基本测量电路图13由INA114构成的典型差分电路5.隔离放大器

隔离放大器(IsolationAmplifier)输出端和输入端各自具有不同的电位参考点、即输入端和输出端没有直接的电耦合，而是通过光、变压器或电容等耦合元件耦合。输入端和输出端的绝缘电压一般达1000V以上，绝缘电阻达数十ΜΩ。因此输入端的干扰不会直接到达输出端，多路通道使用隔离放大器时相互之间不会影响。当仪器工作环境噪声较大而信号较小时，采用隔离放大器可保护电子仪器设备和人身安全，提高共模抑制比，获得较精确的测量结果。返回上页下页隔离放大器的符号如图2.18所示

图2.18隔离放大器的符号按耦合器件的不同，可分为光电耦合、变压器耦合和电容耦合三种。1、光电耦合隔离放大器光电耦合隔离放大器以光为耦合媒介，输入与输出在电气上完全隔离，通过光信号的传递实现电信号的传递。

返回上页下页图2.19为光电隔离放大器基本原理，输入级激励发光管，由光电管将光信号耦合到输出级，实现信号的传输，保证了输入和输出间的电气隔离。其输入、输出级之间不能有电的连接，即前、后级不能共用电源和地线。图2.19光电隔离放大器基本原理返回上页下页

采用光电耦合原理的隔离放大器有BURR-BROWN公司（以下简称BB公司）的ISO100、ISO130、3650、3652、惠普公司(HP)的HCPL7800/7800A/7800B等。为简化电路、节省空间、降低成本、提高性能，有一些隔离放大器提供了内置DC/DC变换器，给使用者提供更大的灵活性，如BB公司的IS0212、ISO213、AnalogDevices公司(以下简称AD公司)的AD202，AD204、AD210、AD215等。本节介绍BB公司生产的光电隔离放大器3650，其电路原理如下图2.20所示

返回上页下页图2.20光电隔离放大器3650的电路原理图理想运算放大器A1和光电二极管、发光二极管构成负反馈回路，用于减小非线性和时间温度的不稳定性。由理想运放特性知；VD1、VD3分别为输入端和输出端的两个性能匹配的光电二极管，它们从发光二极管

返回上页下页VD2接收到的光量相等，即，有，则输出回路中，放大器A2与内置电阻（）构成I/V转换电路，有可见，输出与输入成线性关系。只要CR1、CR3一致性得到保证，信号的耦合就不会受光电器件的影响。返回上页下页2、变压器耦合隔离放大器

变压器耦合隔离放大器的输入部分和输出部分采用变压器耦合，信息传送通过磁路实现。典型的隔离放大器原理如图2.21所示图2.21隔离放大器原理图返回上页下页

输入级将传感器送来的信号滤波和放大，并调制成交流信号，通过隔离变压器耦合到输出级；输出级把交流信号解调成直流信号，再经滤波和放大，输出直流电压。放大器的两个输入端浮空，能够有效地起测量放大器的作用。

变压器耦合的隔离放大器有BB公司的ISO212、3656，AD公司的AD202、AD204、AD210、AD215等。其中AD202/AD204是一种微型封装的精密隔离放大器，具有精度高、功耗低、共模性能好、体积小和价格低等特点。返回上页下页AD202功能框图如图2.22所示，芯片由放大器、调制器、解调器、整流和滤波、电源变换器等组成。

图2.22AD202内部结构图返回上页下页表2.2AD202引脚功能返回上页下页3、电容耦合隔离放大器

采用电容耦合的隔离放大器如BB公司的ISO102、ISO103、ISO106、ISO107、ISO113、ISO120、ISO121、ISO122等。其中，1SO122采用常规的双列式封装，价格便宜、使用方便。主要技术指标如下：●额定隔离电压≥1500V（交流60Hz连续）

●隔离阻抗●输入电压范围±12.5V●输入电阻200kΩ●输出电源范围±12.5V返回上页下页

ISO122的原理框图如图2.23所示。输入和输出电路对称，由基本积分电路（分别由A1、A2组成）、检测放大器、滞回比较器及电流开关K1、K2组成。输入和输出部分通过两个匹配的1pF电容耦合形成模拟信号的电气隔离。图2.23ISO122的原理框图返回上页下页

当检测放大器控制开关K1接通时，恒流源电流流入A1反相输入端节点，恒流源电流流出该节点。使通过150pF积分电容的电流为当检测放大器A3控制开关K1断开时，电流不流入A1反相输入端节点，只有电流流出该节点，积分电流为（式2-8）（式2-9）

由（式2-8）和（式2-9）可知，当时，积分器A1对（或）电流积分，输出（或）恒流对150pF电容充电所形成的线性斜坡电压信号，当信号达到滞回比较器的阈值电压时，滞回比较器输出上页下页返回滞回比较器输出翻转，通过两个匹配的1pF电容耦合至检测放大器A3输入端，A3输出控制电流开关K1断（或通），从而将送入积分器A1的电流由改变为（或由改变为）。重复上述过程。A1将输出对称的三角波，滞回比较器(振荡频率由内部振荡器控制为500kHz)和检测放大器输出占空比为0.5的对称方波，使电流开关的通、断时间完全相等。当时，除去恒流外，还有与成比例的电流注入积分电容，A1输出波形的上升和下降速率不同，使滞回比较器输出波形的占空比不再为0.5，电流开关的通、断时间相应变化。这时，比较器输出的是占空比与输入信号的大小和极性成比例的脉冲调宽信号，即将输入模拟量调制成脉冲调宽的数字信号。下页上页返回6.滤波器

(1)隔直电容的作用-为隔离电路的零点漂移，通常用隔直电容的方法，如图所示。调理电路+采集电路电压跟随器隔直电容—A

隔直电容与电压跟随器的等效电阻组成一个高通滤波器，其截止频率为：

测控系统中根据需要还可能设置其他的滤波器，此时电路的截止频率由所有的滤波电路决定。2、高通滤波器――滤除低频干扰，其截止频率应高于需要滤除的干扰频率。

3、陷波器――抑制交流电干扰。陷波频率应等于交流电干扰的频率――50Hz。4、低通滤波器――“去混淆”，即在采样前先滤除高频干扰，防止高频分量被采样而折迭到信号频段产生“混淆”。(1）“混淆”产生的原因――被采样频谱中含有高于折迭频率fs／2的频率分量(2）“混淆”的危害――被采样频谱中高于fs／2的频率分量采样后会沿fs／2折迭到(fs-fc)～fs/2频段对信号形成干扰。（3）“混淆”的消除――在采样之前先用一个低通滤波器把高于fs／2的频率分量滤掉。该低通滤波器称为“去混淆滤波器”消除采样引起的信号失真的条件被采样信号的最高频率必须为有限值采样频率要大于被采样信号最高频率的两倍采样引起的信号失真是由于被采样频谱中含有高于fs/2的频率分量，因此滤波器的目的是要滤除掉这部分频率分量，或限制这部分频率分量的幅值，使其很微弱。滤波器截止频率和斜率的确定四、采集电路的参数设计和选择采集电路的关键部分是A/D转换器。模拟多路开关（模拟多路选择器）和采样保持器S/H视具体测控问题决定是否需要。若被测信号恒定或变化缓慢，就不需要S/H.如多路模拟信号共用一个A/D转换器，且各模拟信号的幅值差异较大，就必须在信号进入A/D转换器前设置程控增益放大器。被测信号随时间变化被测信号随道间变化适用的集中式采集电路方案否否(a)否是(b)是否(c)是是(d)

模拟多路开关(Analogswitches)也称多路转换器(Multiplexer)，主要用于信号的切换，是输入通道的重要元件之一。当系统中有多个变化较为缓慢的模拟量输入时，常常利用模拟多路开关将各路模拟量分时与放大器、A／D转换器等接通，利用一片A／D转换器可完成多个模拟输入信号的依次转换，提高硬件电路的利用率，节省成本。

分类为机械触点式和集成模拟电子开关

下页上页返回一、模拟多路开关（一）、模拟多路开关的性能指标1、通道数量。集成模拟开关通常包括多个通道，通道数量对传输信号的精度和开关切换速率有直接的影响，通道数量越多，寄生电容和泄漏电流越大。2、泄漏电流。指开关断开时流过模拟开关的电流。一个理想的开关要求导通时电阻为零，断开时电阻趋于无限大，漏电流为零。但由于实际开关断开时电阻不为无限大，导致泄漏电流不为零。一般希望泄漏电流越小越好。3、导通电阻。指开关闭合时的电阻。导通电阻会损失信号，使精度降低，尤其是当开关串联的负载为低阻抗时损失会更大。因此，导通电阻的一致性越好，系统在采集各路信号时由开关引起的误差越小。下页上页返回4、开关速度。指开关接通或断开的速度。对于频率较高的信号，要求模拟开关的切换速度快，同时还应考虑与后级采样保持器、A/D转换器的速度相适应，从而以最优的性能价格比选择器件。

除上述指标外，芯片的电源电压范围也是一个重要参数，它与开关的导通电阻和切换速度等有直接关系。电源电压越高，切换速度越快，导通电阻越小。反之，导通电阻越大。（二）集成模拟多路开关

目前已有多种型号的集成模拟多路开关，如CD4051（双向、8路）、CD4052（单向、差动4路）、AD7501（单向、8路）、AD7506（单向、16路）等。它们功能相似，仅在某些参数和性能指标上有所差异。

下页上页返回1、八通道单向模拟多路开关AD7501AD7501是一种8路输入、一路输出的CMOS集成芯片，导通电阻为170～300Ω，漏电流为0.2～2nA，导通截止时间典型值为0.8μs，其内部结构和引脚如图2.25所示图2.25AD7501内部结构和引脚图下页上页返回

为通道选择输入端，其状态的组合决定输出端OUT与八路模拟输入信号S1～S8中的哪一路接通，真值表见表2.3。

表2.3

AD7501真值表下页上页返回2、八通道双向模拟多路开关CD4051

CD4051为8通道单刀结构形式，允许双向使用，可用于多到一的切换输出，也可用于一到多的切换输出，其内部结构如图2.26所示。图2.26CD4051内部结构及引脚图下页上页返回输入状态接通通道INHCBA0000“0”0001“1”0010“2”0011“3”0100“4”0101“5”0110“6”0111“7”1×××均不接通表2.4CD4051真值表下页上页返回

其中VEE是负电源端，用于电平移位。当VSS=0V时，使得在单组电源供电条件下工作的CMOS电路所提供的数字信号能直接控制开关，切换幅度在VEE到VDD之间的模拟信号，最大峰—峰值达15V。典型电平移位连接方法如图2.27所示图2.27典型电平移位连接图下页上页返回3、双四路模拟开关CD4052

CD4052相当于一个双刀四掷开关，内部结构和引脚功能如图2.28所示。

图2.28CD4052内部结构及引脚图下页上页返回输入状态接通通道INHBA000“0”X、“0”Y001“1”X、“1”Y010“2”X、“2”Y011“3”X、“3”Y1××均不接通表2.5CD4052真值表下页上页返回（三）模拟开关的通道扩展

实际使用中，有时输入模拟信号数量较多，一片模拟开关不够用，需要使用多个集成模拟开关进行通道扩展，以满足使用要求。图2.29为利用两片CD4051将8路开关扩展成16路开关的原理图。

图2.29模拟开关通道扩展连接图下页上页返回CD4501为8路模拟开关，如果使用的通道数超过8个，就需要进行扩展。扩展的方法有二种：方法1：将n片CD4501加以组合，用门电路组成地址译码器，产生n个选址信号（相当于片选信号，低电平有效），分别接各片CD4501的禁止端，即可扩展为8n个。例1：用CD4051实现32路选1电路

逻辑关系参见下表

方法2：将n片CD4501加以组合，采用集成的地址译码器产生n个选址信号。例2：用两个8选1开关CD4051实现16选1

工作过程：16选1需要4位二进制地址输入，即A0、A1、A2、A3。现将高位地址A3作为芯片片选信号，控制CD4051的使能端INH。当A3=0时，芯片U2被选中，芯片U1被禁止，控制器74HC193发出8个地址为0000、0001、0010、……、0111，低3位地址码依次选择芯片U2的8个通道。当A3=1时，芯片U1被选中，芯片U2被禁止，控制器74HC193发出8个地址为0000、0001、0010、……、0111，低3位地址码依次选择芯片U1的8个通道，这样就实现了16选1。

4位二进制同步加/减计数器

TCD：借位输出端（低电平有效）；TCU：进位输出端（低电平有效）；PL：预置数据控制端（低电平有效）；P0-P3：预置数据输入端；QAQBQCQD：计数输出端；MR:清零端；CU：加计数时钟输入端；CD：减计数时钟输入端；d0d1d2d3：P0-P3的稳态输入电平；H：高电平；L：低电平；×：任意电平；↑：低到高电平跳变

HC193具有异步清零功能，当清除端MR为高电平时，不管计数时钟（CU、CD）状态如何，所有计数输出（QAQBQCQD）均为低电平。HC193的预置功能也是异步的，但预置数据控制端PL为低电平时，QAQBQCQD将随数据输入（P0P1P2P3）一起变化，同步计数方式消除了异步计数器常有的输出计数尖峰。计数方向由计数时钟确定。当计数上溢（为15）并且CU为低电平时，进位输出TCU产生一个低电平脉冲。当计数下溢（为0）并且CD为低电平时，借位输出TCD产生一个低电平脉冲。

（一）采样保持器原理采样是对模拟信号周期性的抽取样值，使模拟信号变成时间上离散的脉冲串，采样值的大小取决于采样时间内输入模拟信号的大小。采样定义：下页上页返回

二、采样保持器1.采样-保持电路工作过程●当VL为高电平（VL=1）时：开关S导通，输入模拟信号Vi对保持电容CH充电,当VL=1的持续时间tw远远大于电容CH的充电时间常数时，在tw时间内,CH上的电压Vc跟随输入电压Vi的变化，使输出电压Vo=Vc=Vi，这段时间为采样时间。●当VL为低电平（VL=0）时：开关S断开，由于运算放大器的输入阻抗很高，存储在上CH的电荷不会泄露，CH上的电压Vc保持不变，使输出电压Vo能保持采样结束瞬时的电压值，这段时间为保持时间。当VL为低电平（VL=0）时：开关S断开，由于运算放大器的输入阻抗很高，存储在上CH的电荷不会泄露，CH上的电压Vc保持不变,使输出电压Vo能保持采样结束瞬时的电压值，这段时间为保持时间。采样和保持电路输出随输入变化波形采样／保持器是一种用逻辑电平控制其工作状态的器件，它具有两个稳定的工作状态：(1)跟踪状态。在此期间它尽可能快地接收模拟输入信号，并精确地跟踪模拟输入信号的变化，一直到接到保持指令为止。(2)保持状态。对接收到保持指令前一瞬间的模拟输入信号进行保持。2、设置采样保持器的必要性（1）不设置采样保持器时，待转换信号允许的最高频率很低，由下式决定

（2）设置采样保持器后，待转换信号允许的最高频率大大提高，由下式决定

结论：若被转换信号是直流电压或变化极其缓慢，可以不在ADC前加设S/H。否则，就要在ADC前加设S/H。S/H把采样幅值保持下来，ADC在S/H保持期间把保持的采样幅值转换成相应的数码

下页上页返回将采样保持电路的元器件集成在一片芯片上可构成集成采样保持器(SampleandHolder)。集成采样保持器种类很多，常用的集成芯片有LF198/298/398、AD582等。其中LF198/298/398这三种芯片工作原理相同，仅参数有所差异。（二）

集成采样保持器LF398内部结构两个运算放大器，接成单位增益的电压跟随器，S是模拟开关，是比较器，当逻辑控制端IN（+）为“1”时S闭合，输出跟随输入变化，处于采样状态；当IN（+）为“0”时，S断开，输出不随输入而变化，呈保持状态。LF398的典型连接方法2脚接1kΩ电阻，用于调节漂移电压；7脚接地，8脚接控制信号。■当控制信号大于1.4V时，LF398处于采样状态；■当控制信号为低电平时，处于保持状态。6脚外接保持电容保持电容可选用漏电流小的聚苯乙烯电容、云母电容或聚四氟乙烯电容，其数值直接影响采样时间及保持精度。增加保持电容CH的容量可提高精度，但会使采样时间加长。◆当精度要求不高（±1%）而速度要求较高时，CH可小至100pF。◆当精度要求高（±0.01%），如与12位A/D相配合时，为减小下降误差和干扰，应取CH＝1000pF。下页上页返回（三）

采样保持器主要性能指标当采样／保持器从保持状态转到跟踪状态时，采样／保持器的输出从保持状态的值变到当前的输入值所需的时间。如图2.34所示。捕捉时间tAC（AcquisitionTime）保持指令发出瞬间到模拟开关有效切断所经历的时间。是由模拟开关从闭合到完全断开需要一定的时间，当接到保持指令时，采样/保持器的输出并不保持在指令发出瞬时的输入值上，而会跟着输入变化一段时间。孔径时间tAP（ApertureTime）下页上页返回孔径时间的变化范围，即孔径时间不是恒定的，而是在一定范围内随机变化的。开关断开时，CH上的值不稳定，在tAP后，输出还有一段波动，经过一段稳定时间（tST）后才保持稳定。为了量化的准确，应在发出保持指令后延迟一段时间（延迟时间应≥稳定时间），再启动A／D转换。孔径不定时间△tAP（ApertureJitter）孔径误差采样／保持器实际保持的输出值与理想输出值之差下页上页返回在保持状态下，由于保持电容器上电荷的泄漏而使保持电压下降，在集成芯片中，通常用泄漏电流来表示；也可用电压下降率来表示，保持电压的下降率计算公式为：保持电压下降率下页上页返回采样保持器性能指标例：用采样／保持器芯片AD582和A/D转换器芯片AD574组成一个采集系统。已知AD582的孔径时间tAP=50ns，AD574的转换时间tCONV=25us，计算不用采样保持器和使用采样保持器两种情况下系统可采集的最高信号频率。假设对正弦信号采样。解：不用采样保持器：由式(8—3)知加采样／保持器后，这样就变成在△t=tAP内，即在采样／保持器的孔径时间内讨论系统可采集模拟信号的最高频率。考虑对正弦信号采样，则在n位A／D转换器前加上采样／保持器后，系统可采集的信号最高频率为：

使用采样／保持器后，系统能对频率不高于38.875KHz正弦信号进行采样，使系统可采集的信号频率提高了许多倍，大大改善了系统的采样速率。结论：孔径时间tAP一般远远小于A／D转换器的转换时间tCONV，所以，加上采样／保持器后的系统可采集的信号最高频率要大于未加采样／保持器的系统。三、A/D转换器的选择1、选择A/D转换器时需要考虑A/D转换器的位数A/D转换的速度A/D转换器工作的环境（温度、功耗、可靠性）A/D转换的输出（串行、并行），与选用的计算机和系统的整体设计有关。A/D转换器的类型按被转换的模拟量类型可分为时间/数字、电压/数字、机械变量/数字等。应用最多的是电压/数字转换器。按转换方式可分为：直接转换、间接转换。直接转换：将模拟量转换成数字量，间接转换：将模拟量转换成中间量，再将中间量转换成数字量。按输出方式分可分为：并行、串行、串并行。按转换原理可分为：计数式、双积分式、逐次逼近式。按转换速度可分为：低速（转换时间≥1s）、中速（转换时间≤lms）、高速（转换时间≥1μs）和超高速（转换时间≤1ns）按转换精度和分辨率可分为：3位、4位、8位、10位、12位、14位、16位

A/D转换器常用以下几项技术指标来评价其质量水平。

(1)分辨率

ADC的分辨率定义为ADC所能分辨的输入模拟量的最小变化量。8位的分辨率为

(2)转换时间

A/D转换器完成一次转换所需的时间定义为A/D转换时间。

(3)精度①绝对精度绝对精度定义为：对应于产生一个给定的输出数字码，理想模拟输入电压与实际模拟输入电压的差值。绝对精度由增益误差、偏移误差、非线性误差以及噪声等组成。

②相对精度相对精度定义为在整个转换范围内，任一数字输出码所对应的模拟输入实际值与理想值之差与模拟满量程值之比。

③偏移误差。ADC的偏移误差定义为使ADC的输出最低位为1，施加到ADC模拟输入端的实际电压与理论值1/2(Vr／2n)(即0.5LSB所对应的电压值)之差（又称为偏移电压）。

④增益误差增益误差是指ADC输出达到满量程时，实际模拟输入与理想模拟输入之间的差值，以模拟输入满量程的百分数表示。

⑤线性度误差ADC的线性度误差包括积分线性度误差和微分线性度误差两种。a．积分线性度误差积分线性度误差定义为偏移误差和增益误差均已调零后的实际传输特性与通过零点和满量程点的直线之间的最大偏离值，有时也称为线性度误差。

b．微分线性度误差积分线性度误差是从总体上来看ADC的数字输出，表明其误差最大值。但是，在很多情况下往往对相邻状态间的变化更感兴趣。微分线性度误差就是说明这种问题的技术参数，它定义为ADC传输特性台阶的宽度（实际的量子值）与理想量子值之间的误差，也就是两个相邻码间的模拟输入量的差值对于Vr/2n的偏离值。

图3.17ADC的积分线性度误差

图3.18ADC的微分线性度误差

与微分线性度误差直接关联的一个ADC的常用术语是失码（MissingCord）或跳码(SkippedCord)，也叫做非单调性。

图3.19ADC的失码现象

⑥温度对误差的影响环境温度的改变会造成偏移、增益和线性度误差的变化。

量化特性及量化误差2、A/D转换器位数的确定设：模拟输入的最大值：Vimax模拟输入的最小值：Vimin前置放大器的增益：kg

m位A/D转换器的满量程：E能转换的最小模拟量：则：由前面两式可得：上式两边取对数：整理，得：令：

也可以根据数据采集系统的误差要求来确定A/D转换器的位数，通常A/D转换器的精度应是系统的十倍左右。A/D转换器的误差为：即：如果系统要求的精度是：δ

解上式即可得到m。

按工作原理不同，A／D转换器有积分型和比较型两大类。(一)比较型ADC（ADC0801-ADC0809）比较型A／D转换器又称为直接型转换器，它是将输入模拟量（模拟电压）与基准电压直接进行比较，再转换成相应的数字量。比较型A／D转换器按内部工作时有无反馈，可分为反馈比较型A／D转换器；无反馈比较型A／D转换器。3、传统ADC的转换原理（l）反馈比较型A／D转换器根据控制逻辑电路的不同，可分为逐次近似型和跟踪比较型。

①逐次近似型A／D转换器

逐次近似型A／D转换器是目前应用得最为广泛的一种中、高速A／D转换器，最大特点是转换速率较快，售价（成本）、精度和转换速率3个重要的指标之间易于取得较好的平衡。

②跟踪比较型A／D转换器

跟踪比较型A／D转换器的原理如图所示，它由高速电压比较器、D／A转换器和计数器等单元组成。可逆计数器的功能是在时钟脉冲输入时，实现二进制计数。跟踪比较型A／D转换器的基本转换原理是将模拟信号

与D／A转换器的输出模拟量

进行比较。D／A转换器不断地将计数器的输出数字量变换成模拟量

，并输入到电压比较器的同相输入端。当

时，计数器的输出就是对应于输入模拟量

的数字量。（2）无反馈比较型A／D转换器

无反馈比较型A／D转换器是迄今为止能获得最快转换速度的A／D转换器，特别是其中的并行比较型A／D转换器。因此，高速A／D转换器一般都是属于无反馈比较型A／D转换器。无反馈比较型A／D转换器分为并行比较型；串行比较型；串——并行比较型。①

并行比较型A／D转换器

并行比较型A／D转换器是将输入模拟电压予以量化，并将所得到的所有

个量化电平与各基准电压进行并行比较，这些基准电压可由一个总的基准电压源VR经电阻串分压后得到。再将比较结果进行编码，从而给出相应的数字量输出。②

串行比较型A／D转换器串行比较型A／D转换器是用一些电阻阵列将参考电压VR分成

挡，将每个电阻均连接到开关解码阵列中。其工作原理如图所示：比较器输出不为零时，就通过寄存器的输出

控制模拟开关

，以决定哪挡电阻所得的分压与模拟输入电压

进行比较。当比较器输出为0时，表示某相应的一挡电阻分压与

相等，这时寄存器输出代码就表示对应于该模拟输入电压

的数字输出量。由于本方案中只有一个比较器，所以这种转换器尽管形式上与并行型相似，但它实质上还是属于串行型。对于8位A／D转换器，需要有256个电阻组成的阵列。采用PMOS工艺时，由于PMOS模拟开关和P型扩散电阻在工艺上极易共容，所以较早地用PMOS技术实现了这种结构的A／D转换器。这种转换器的集成度可以做得很高，但速率稍慢些，如已制成的8位PMOS256R串行A／D转换器，其转换时间约为40。③

串——并行比较型A／D转换器由于并行比较型A／D转换器难以达到高位要求，所以将并行比较型和串行比较型结合起来所构成的串——并行比较型A／D转换器，在一定程度上克服了并行或串行比较型A／D转换器难于达到高位数的要求，随着半导体技术的发展，目前已有16位以上的串——并行比较型高速A／D转换器供实际工程采用。（二）、积分式A／D转换器与微处理器接口双积分式A／D转换器原理双积分式A／D转换器又称双斜式A/D转换器，其转换过程在逻辑控制电路的控制下按以下三个阶段进行。1．预备阶段2．定时积分阶段T1

3．定值积分阶段T2先用积分器把输入模拟电压转换成中间量（时间T或频率f),然后再把中间量转换成数字。

工作原理

2.1.3积分式A／D转换器与计算机接口一、双积分式A／D转换器原理概述1．预备阶段：逻辑控制电路发出复位指令，计数器清零，同时使S4闭合，积分器输入/输出都为零。2．定时积分阶段T1:在t1时刻，逻辑控制电路发出启动指令，使S4断，S1闭合，于是积分器开始对输入电压Ui积分，同时打开计数门计数。当计数器计满N1时(t2时刻)，计数器的溢出脉冲使逻辑控制电路发出控制信号使S1断开。阶段T1结束，积分器输出

3．定值积分阶段T2：在t2时刻令S1断开的同时，使与Ui极性相反的基准电压接入积分器。本例设Ui为正值，则令S3闭合，于是积分器开始对基准电压UR定值积分，积分器输出从U01值向零电平斜变，同时，计数器也重新从零计数，当积分输出达到零电平时刻（即t3），比较器翻转，此时控制电路令计数器关门，计数器保留的计数值为N2。定值积分阶段T2结束时，积分器输出电平为零，则有

数学推导

t1t2t3U01（2.1）（2.2）（2.3）将2.1式代入2.2式得设时钟周期为T0，计数器容量为N1，则T1=N1To、T2=N2To，2.3式可改写为2.3式所明：T2与输入电压的平均值成正比（2.4）2.4式所明：N2与输入电压的平均值成正比（N2∞

）一、双积分式A／D转换器原理概述1．预备阶段----复零，S4接通2．定时积分阶段----第一次积分，S1接通特点：定时积分T1固定，UO1∞(正比于)Ui3．定值积分阶段----第二次积分，S3/S4接通特点：定值积分（反向），N2∞UO1∞Ui（1）抗干扰能力强双积分式A／D转换器的结果与输入信号的平均值成正比，因而对叠加在输入信号上的交流干扰有良好的抑制作用，即串模干扰抑制能力比较大。（2）性能价格比高由于在转换过程中的两次积分中使用了同一积分器，又使用同一时钟去测定T1和T2,因此对积分器的精度和时钟的稳定性等指标都要求不高，使成本降低。双积分式A／D转换器的优点：1、速度较慢，一般情况下每秒转换几次，最快每秒20余次。2、积分器和比较器的失调偏移不能在两次积分中抵消，会造成较大的转换误差。双积分式A/D转换器的缺点：双积分式A／D转换器与处理器系统的接口有两种方法：

1、采用微处理器直接实现对双积分式A／D转换器全部转换过程的控制；

2、采用含有逻辑控制电路的单片式双积分式A／D转换器芯片，其接口的任务主要是在双积分A／D转换结束之后读取结果。（四）．各类A／D转换器比较

积分型、电荷平衡型和跟踪比较型A/D转换器转换速度较慢，转换时间从几十毫秒到几毫秒不等。这种形式只能构成低速A/D转换器，一般适用于对温度、压力、流量等缓变参量的检测和控制。逐次比较型A/D转换器的转换时间可从几微秒到几百微秒不等，属中速A/D转换器，常用于工业多通道单片机检测系统和声频数字转换系统等。四A/D接口A/D转换芯片的信号一般有：数据输出启动转换转换结束其他控制信号（如通道控制等）A/D芯片与CPU之间的接口即是处理这些信号的电路。1）对于数据输出字长与CPU匹配的A/D芯片，只要电平能和CPU配合，可以直接和CPU相连。2）对于字长与CPU不匹配的A/D芯片，必须设计相应的电路将A/D转换后的输出数据分时读出。3）A/D芯片的启动转换信号一般直接由CPU控制，要注意所选用的A/D芯片对启动转换信号的要求（脉冲信号还是电平信号？）4）转换结束信号视CPU和A/D之间采用哪种方式传送数据来决定是否需要和CPU相连。5)选择合适的系统采样速度A/D转换是把模拟量信号转化成与其大小成比例的数字信号。A/D转换电路主要分成：1、双积分式（速度慢，精度高：用于速度要求不高的场合）；2、逐次逼近式（速度较快，精度较高：常用）。常用芯片：

MC14433（3½位）

双积分式ICL7135（4½位）

ICL7109（12位）

ADC0808、ADC0809（8位）逐次逼近式ADC1210（12位）

AD574（12位）下页上页返回1、8位并行ADCAD0809与微处理器接口ADC0809是美国国家半导体公司（NationalSemiconductor）生产的廉价8路8位逐次比较式ADC，28脚封装，输出带三态锁存器，主要性能指标如下：（1）分辨率为8位。（2）总的非调整误差为±1LSB。（3）转换时间为100μs（时钟频率为640Hz）。（4）具有锁存控制功能的8路模拟开关，能对8路模拟电压信号进行转换。（5）输出电平与TTL电平兼容。（6）单电源+5V供电。基准电压由外部提供，典型值为+5V，此时允许模拟量输入范围为0~5V。功耗为10mW

下页上页返回ADC0809内部结构框图

A/D转换器接口集成A/D转换器ADC0809/0808为8路输入通道、8位逐次逼近式A/D转换器，可分时转换8路模拟信号。一．结构一个8位逐次逼近式A/D转换器、8路模拟转换开关、3-8地址锁存译码器和三态输出数据锁存器。二．引脚8路模拟量输入信号端：IN0～IN78位数字量输出信号端

D0～D7通道选择地址信号输入端：

ADDA、ADDB、ADDC基准参考电压为VR（+）和VR（-）：决定输入模拟量的范围。典型值分别为+5V和0V。转换结束信号EOC：0：正在进行转换；

1：一次转换完成。时钟信号输入端：CLK（其内部无时钟电路）多路转换开关ABCIN0IN1IN7A/D转换28个引脚ADC0809与单片机连接：转换数据的传送：①定时传送方式；（不需接EOC脚）②查询方式；（测试EOC脚的状态）③中断方式。（EOC脚接INT脚）注：2个ALE不能相接。涉及2个问题：（1）8路模拟信号通道选择；（2）A/D转换完成后转换数据的传送。ADC0809的口地址：FEFFH；8路模拟通道的地址：FEF8H～FEFFH。IN0～7AD0～7ALEINTWRP2.0RDD0～7ADDABC

CLKEOCSTARTALEOE≥11MCS-51ADC080983≥1程序查询方式：对于A/D转换器而言，所谓程序查询方式即条件传送I/O方式延时方式这种方式实际是无条件传送I/O方式，当向A/D转换器发出启动命令后，即进行软件延时，延时时间取决于进行一次A/D转换所需的时间，此时应确保A/D转换器转换完毕，从A/D转换器中读取数据即为采样值。中断采样方式在中断方式中，CPU启动A/D转换后，可以继续执行主程序，当A/D转换结束时，发出一转换结束号EOC，该信号经反相器接8031的P3.2引脚，向CPU发出中断请求。CPU响应中断后，即可读入数据并进行处理CPU与A/D芯片接口举例例：MCS-51与ADC0809接口主要处理好以下信号的连接问题：START：由CPU提供一个100ns宽的脉冲EOC：若采用中断方式，此信号作CPU的中断请求输入线；若采用查询方式，此信号作CPU的一个输入线，供CPU查询转换是否结束。OE：CPU读数据时需向此线送一个高电平。A/D接口程序设计1.等待延时方式取数据区首址和第一个通道地址启动转换延时等待读取数据并存储数据区指针加1取下一通道地址全部通道转换结束？是否2.中断方式启动转换关闭中断读取数据并存储存储数据取下一通道地址全部通道转换结束？是否中断服务程序中断返回设数据区首址和第一个通道地址开中断执行其他任务主程序3.查询方式取数据区首址和第一个通道地址启动转换读取数据并存储数据区指针加1取下一通道地址全部通道转换结束？是否转换结束？否是A/D转换程序：（延时等待方法）MOVDPTR，#0FEFFH ；ADC0809地址,选中IN7MOVA，#00H ；MOVX@DPTR，A ；启动A/D转换LCALLDELAY ；等待转换结束大于100微秒MOVXA，@DPTR ；读转换结果RET不用接EOC脚，采用定时传送方式。例：应用举例初始化程序：（中断方式） MOVR0，#0A0H ；数据存储区首地址 MOVR2，#08H ；8路计数器 SETBIT1 ；边沿触发方式 SETBEA ；中断允许 SETBEX1 ；允许外部中断1中断 MOVDPTR，#0FEF8H ；指向ADC0809首地址LOOP：MOVX@DPTR，A ；启动A/D转换HERE：SJMPHERE ；等待中断

设有一个8路模拟量输入的巡回检测系统，采样数据依次存放在外部RAM0A0H～0A7H单元中，ADC0809的8个通道地址为0FEF8H～0FEFFH。中断服务程序：MOVX A，@DPTR ；读数MOVX @R0，A ；存数INC DPTR ；指向下一模拟通道INC R0

；指向数据存储区下一单元DJNZR2，LOOP ；巡回，未完继续CLREA ；结束，关中断LOOP:NOPRETIP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7ALEWR

P2.7RDINTO+++5VGNDD0D1D2D3D4D5D6D7ADDAADDBADDCCLKALESTARTOEEOCIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7

VREF+VREF-ADC08098051分频器软件编程设接口电路用于一个8路模拟量输入的巡回检测系统，使用中断方式采样数据，把采样转换所得的数字量按序存于片内RAM的30H~37H单元中。采样完一遍后停止采集。举例汇编语言编程：ORG0003HLJMPINT0ORG0100H；主程序MOVR0，#30H；设立数据存储区指针MOVR2，#08H；设置8路采样计数值SETBIT0；设置外部中断0为边沿触发方式SETBEA；CPU开放中断SETBEX0；允许外部中断0中断MOVDPTR，#0000H；送入口地址并指向IN0LOOP：MOVX@DPTR，A；启动A/D转换，A的值无意义HERE：SJMPHERE；等待中断ORG0200H；中断服务程序INT0：MOVXA，@DPTR；读取转换后的数字量MOV@R0，A；存入片内RAM单元INCDPTR；指向下一模拟通道INCR0；指向下一个数据存储单元DJNZR2，NEXT；8路未转换完，则继续CLREA；已转换完，则关中断CLREX0；禁止外部中断0中断RETI；中断返回NEXT：MOVX@DPTR，A；再次启动A/D转换RETI；中断返回C语言编程：#include<reg51.h>#include<absacc.h>//定义绝对地址访问#defineucharunsignedchar#defineIN0XBYTE[0x0000]//定义IN0为通道0的地址staticuchardatax[8];//定义8个单元的数组，存放结果ucharxdata*ad_adr;//定义指向通道的指针uchari=0;voidmain(void){IT0=1;//初始化EX0=1;EA=1;i=0;ad_adr=&IN0;//指针指向通道0*ad_adr=i;//启动通道0转换for(;;){;}//等待中断}voidint_adc(void)interrupt0//中断函数{x[i]=*ad_adr;//接收当前通道转换结果i++;ad_adr++;//指向下一个通道if(i<8){*ad_a