书城工业技术智能仪器设计基础
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第15章 数据采集系统设计(5)

4.7.2.4ICL7135通过8255连接接口

8255芯片设置成工作方式0,PA口和PC口的低四位设置成输入方式,PB口和PC口的高四位可按各自需要设定工作方式。

ICL7135的ST信号经锁存器74LS74锁存后送89C51的INT0端,锁存的原因是由于ICL7135在时钟频率为100kHz时,ST信号的有效脉冲宽度仅为5μs,如果89C51的时钟频率为12MHz时,其中断响应时间为3~8μs。如果把ST直接连接到89C51的INT0端,完全有可能在ST信号有效时,89C51检测不到,从而不产生中断响应。用锁存器锁存ST信号便可解决这个问题。锁存器的复位用软件通过8255的PC4引脚来实现。

ICL7135与8255I/O口通过10kΩ电阻连接,这是为了防止输出竞争和造成器件损坏。ADC的R/H端接高电平,使其处于连续自动转换状态。ICL7135的时钟可通过对系统时钟进行分频产生,其频率设置为100kHz,欠量程信号输出UR可视需要决定是否使用。

若8255PA口地址为7CH,PB口地址为7DH,PC口地址为7EH,命令口地址为7FH,则数据采集中断服务程序清单如下:

ORG0000H;主程序入口

SJMPMAIN

ORG0003H

SJMPL0;INT0中断入口

L0:PUSHA;现场保护

MOVA,R0

PUSHA

MOVA,R1

PUSHA

MOVR0,#7EH;PC口地址送R0

MOVR1,#20H;建立A/D缓冲区首地址

CLRA;清中断申请信号

MOVX @ R0,A

MOVXA,@ R0;PC口内容送A

JNBACC.3,RNT;D5=1?

SWAPA;是,A/D状态信息送累加器高4位

XCHA,@ R1;A/D状态信息送20H高4位

DECR0;指针指向PA口

DECR0;指向下一个缓冲单元

MOVXA,@ R0;读入BCD万位值

XCHDA,@ R1;BCD万位值送20H低4位

INCR1

L4:MOVXA,@ R0;读BCD千位值

JNBACC.7,L4;若D4=0返回再读

SWAPA;BCD千位值送21H高4位

XCHA,@ R1;

L3:MOVXA,@ R0;读BCD百位值

JNBACC.6,L3;若D3=0返回再读

XCHDA,@ R;BCD百位值送21H低4位

INCR1;指向下一个缓冲单元

L2:MOVXA,@ R0;读BCD十位值

JNBACC.5,L2;若D2=0返回再读

SWAPA;BCD十位值送22H高4位

XCHA,@ R1

L1:MOVXA,R0:读BCD个位值

JNBACC.4,L1;若D1=0返回再读

XCHDA,@ R1;BCD个位值送22H低4位

CLRPSW.1;置入A/D转换结束标志

POPA;恢复现场

MOVR1,A

POPA

MOVR0,A

POPA

RNT:RETI;中断返回

MAIN:MOVR0,#7FH;8255控制口地址送R0

MOVA,#93H;8255设置为方式0

MOVX @ R0,A;PC口(高4位)为输出,其余口均为输入

SETBEA;开中断

SETBEX0;允许INT0中断

CLRIT0;INT0为电平触发

?;以下程序省略

4.8单片数据采集系统的原理与应用

随着电子测量技术与计算机技术的发展,面对各种检测对象和大量的测试点,需要利用数据采集系统将多路被测量值转换成数字量,再经过单片机或微型计算机进行数据处理,实现实时测量。目前,数据采集系统正朝着集成化、单片系统化的方向发展。单片数据采集系统的典型产品有美国加恒公司(Telcom)生产的TC534,美国ADI公司推出的ADuC812/816/824/834/836型高精度单片系统,美国TI公司的MSC1201Y2/1201Y3/1201Y4/1201Y5型噪声极低的多通道单片系统以及CY8C26×××系列可编程单片系统(PSOC),加拿大高乐(GOAL)公司开发的VERSA1、VMX1020、VRS1000型具有DSP功能的单片系统,中国台湾SinoStar公司研发的SCX501/502系列单片系统。上述产品的一个共同特点是都以微控制器作为内核,因此这类芯片亦被注册成“微转换器”(MiroConverter?)。

本节以TC534型可编程数据采集系统为例,介绍单片数据采集系统的原理与应用。

4.8.1TC534的性能特点

(1)它是将多路转换器、精密A/D转换器、状态逻辑控制器、振荡分频器、串行口等集成在一片大规模集成电路中。TC534具有4个输入通道,能采集4路差分输入的模拟信号,信号幅度最大为±4.2V。

(2)内含双积分式A/D转换器(包括超量程位可达17位),其自动调零误差、非线性误差和翻转误差分别为0.005%FS、0.015%FS、0.03%FS(FS代表满量程值),可完成高准确度的模/数转换。

(3)具有3线(数据输入、数据输出、数据时钟)串行接口和读/写控制端,很容易配微处理器(μP)。串行口中还包括输入、输出移位寄存器,μP可通过串行口进行编程,设定自动调零、正向积分时间及转换速率,以满足用户需要。

(4)具有自动转换极性(POL)、超量程检测(OVR)功能。利用片内高效DC/DC负电源变换器能获得-5V电源,除供内部多路转换器使用,还可输出10mA电流,供外部电路(如运算放大器、模拟开关等)使用。

(5)低功耗。采用+5V单电源供电,最大工作电流仅5mA,功耗不超过25mW。

4.8.2TC534的工作原理

4.8.2.1引脚功能

TC534采用DIP40封装。U+、COM分别是A/D转换器和DC/DC负电源变换器的正电源端、模拟地。U-、AGND、OSC依次为DC/DC负电源变换器的5V输出端、模拟地、外接振荡器电容端。