【文章內(nèi)容簡介】 情況下，可以在引腳 5上接一 1kΩ 電位器來實(shí)現(xiàn)。在引腳 5和地之間接一475Ω 電阻是實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)調(diào)整的最 好近似。 滿量程調(diào)整：這是當(dāng)輸人電壓是滿量程 1/2LSB ( 量程時比滿量程低 60mV ，輸出從0000000l 變?yōu)?00000000。沒有調(diào)整時， ADC 0809的這個電壓在士 1/2LSB范圍內(nèi)，在大多數(shù)情況下，在引腳 15上加上 1kΩ 的電位器可實(shí)現(xiàn)這個調(diào)整。 DS12887的功能特點(diǎn) DS12887 是美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司最新推出的時鐘芯片 ，采用 CMOS 技術(shù)制成，把時鐘芯片所需的晶振和外部鋰電池相關(guān)電路集于芯片內(nèi)部，同時它與目前 IBM AT計算機(jī)常用的時鐘芯片 MC146818B和 DS1287管腳兼容，可直接替換。 DS12887芯片具有微 功 耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時時鐘場合中。 其主要功能如下： (1)內(nèi)含一個鋰電池，斷電情況運(yùn)行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。 (2)計秒、分、時、天、星期、日、月、年，并有閏年補(bǔ)償功能。 (3)二進(jìn)制數(shù)碼或 BCD碼表示時間、日歷和定鬧。 (4)12小時或 24小時制， 12小時時鐘模式帶有 PWM和 AM 指導(dǎo)，有夏令時功能。 12 (5)MOTOROLA5和 INATAEL總線時序 選擇。 管腳 功能： GND， VCC：直流電源 +5V 電壓。當(dāng) 5V 電壓在正常范圍內(nèi)時，數(shù)據(jù)可讀寫；當(dāng) VCC 低于 ，讀寫被禁止，計時功能仍繼續(xù)；當(dāng) VCC下降到 3V以下時， RAM和計時器被切換到內(nèi)部鋰電池。 MOT(模式選擇 )： MOT管腳接到 VCC時，選擇 MOTOROLA時序，當(dāng)接到 GFND時，選擇 INTEL時序。 SQW(方波信號同 )： SQW 管腳能從實(shí)時時鐘內(nèi)部 15 級分頻器的 13 個抽頭中選擇一個作為輸出信號，其輸出頻率可通過對寄存器 A編程改變。 AD0～ AD7(雙向地址 /數(shù) 據(jù)復(fù)用線 )：總線接口，可與 MOTOROLA微機(jī)系列和 INTEL微機(jī)系列接口。 AS(地址選通輸入 )：用于實(shí)現(xiàn)信號分離，在 AD/ALE的下降沿把地址鎖入 DS12887。 DS(數(shù)據(jù)選通或讀輸入 )： DS/RD 管 腳有兩種操作模式，取決于 MOT 管腳的電平，當(dāng)使用MOTOROLA時序時， DS是一正脈沖，出現(xiàn)在總線周期的后段，稱為數(shù)據(jù)選通；在讀周期， DS指示 DS12887驅(qū)動雙向總的時刻，在寫周期， DS的后沿使 DS12887鎖存寫數(shù)據(jù)。選擇 INTEL時序時， DS稱作 (RD)，RD與典型存貯器的允許信號 (OE)的定義相同。 R/W(讀 /寫輸入 )： R/W管腳也有兩種操作模式。選 MOTOROLA時序時， R/W是一電平信號，指示當(dāng)前周期是讀或?qū)懼芷冢?DSO為高電平時， R/W高電平指示讀周期， R/W低電平指示寫周期；選 INTEL時序， R/W 信號是一低電平信號，稱為 WR。在此模式下， R/W 管腳與通用 RAM 的寫允許信號 (WE)的含義相同。 CS(片選輸入 )：在訪問 DS12887的總線周期內(nèi)，片選信號必須保持為低。 IRQ(中斷申請輸入 )：低電平有效，可作微處理的中斷輸入。沒有中斷條件滿足時， IRQ 處于高阻態(tài)。 IRQ線是漏極開路輸入，要求外接上接電阻。 RESET(復(fù)位輸出 )：當(dāng)該腳保持低電平時間大于 200ms，保證 DS12887有效復(fù)位。 LF398芯片介紹 LF398是單片采樣 /保持器，它使用 BIFET技術(shù)以獲得快速捕捉信號的超高直流精度和低下降率。作為一個單獨(dú)的增益跟隨器工作，其直流增益精度典型值為 %，采集時間低至 6μ S在 ％精度時，一個雙極性輸入級用于實(shí)現(xiàn)低偏差電壓和寬范圍帶寬。用一個引腳來達(dá)到調(diào)整輸人偏差，并且不降低輸入偏差漂移。寬范圍帶寬使 LF198可放于 1MHZ運(yùn)算放大器反饋回路內(nèi)，而不引起穩(wěn)定性間題。輸人阻抗允許使用高源阻抗，而且不會使精度降低，使用 1μ F的保持電容， P通道結(jié)型場效應(yīng)管與在輸出放大器的兩極性器件一起，實(shí)現(xiàn)低至 5mV／分鐘的下降率。 JFET 比以前設(shè)計中所用 13 的 MOS 器件具有更低的噪聲，而且沒有高溫時的不穩(wěn)定性?？傮w設(shè)計確保在保持模式下，從輸人到輸出沒有藕合，即使對輸人信號等于電源電壓的情況也是如此： 工作在177。 5V~177。 18V 電源下 低于 10us采集時間，與 TTL , PMOS , CMOS邏輯輸人兼容 在 Ck=， 低輸人偏差 ％的增益精度 在保持模式下的低輸出噪聲 LF398 的邏輯輸入是完全差分的，具有低輸入電流，允許與 TTL、 PMOS 和 LMOS 直接連接差分閥值為 。 LM198的工作電源為177。 5V~177。 18V。 功能模塊電路設(shè)計 以 8051 為 CPU 設(shè)計一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，在其外部擴(kuò)展 64KB SRAM，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊以ADC0809為核心， LF398采樣保持來實(shí)現(xiàn)一秒中采集 8次數(shù)據(jù)，輸出數(shù)字量直接與總線的數(shù)據(jù)線連接，從而掛在總線上的存儲器，打印 機(jī)， LED很方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。 數(shù)據(jù)采集模塊電路設(shè)計 如果在數(shù)據(jù)采集器中，直接使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器對模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，則應(yīng)該考慮到任何一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要有一小段時間來完成量化及編碼操作。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間決定于轉(zhuǎn)換的位數(shù)、轉(zhuǎn)換方法、采用的器件等因素。如在轉(zhuǎn)換時間 TCONV 內(nèi)，輸入模擬信號仍在變化。此時進(jìn)行量化顯然會產(chǎn)生一定的誤差。 現(xiàn)在考慮對正弦波信號 ftVV FS ?2sin? 采樣，在轉(zhuǎn)換時間 TCONV內(nèi)，信號電壓的最大改變發(fā)生在正弦信號過零時，所以 fvFSdtdV t ?20 ?? 而在轉(zhuǎn)換時間 TCONV內(nèi)最大可能的 0???? tC O N V dtdVTV 由此可以得出：CONVFS fTVV ?2?? 其中 f為輸入的正弦信號頻率。 所以數(shù)字化的最大正弦信號頻率可用下式計算。 )(2 11m a x HzTf C O N VM ??? 其中 M為模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC的分辨率。 在本系統(tǒng)中 M=8， TCONV =100us帶入公式就可得 )(1002 118m a x Hzf ??? )(139Hz?????? ? 14 如果我 們在數(shù)據(jù)采集器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC前再加一個采樣保持放大器 SHA（它的任務(wù)是把要轉(zhuǎn)換的信號快速采樣后保持一段時間，以備轉(zhuǎn)換用），這相當(dāng)于在 ADC 轉(zhuǎn)換時間內(nèi)開可一個窄“窗孔”，將此窗孔開啟瞬間內(nèi)的模擬信號以量化形式記錄下來，此窗孔稱為“孔徑時間” Ta， Ta一般遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)換時間 TCONV。顯然，如在孔徑時間 Ta 內(nèi)，輸入模擬信號仍在孔徑時間 Ta 內(nèi)，輸入模擬信號仍在變化時進(jìn)行量化，會引入一定的誤差，稱其為“孔徑誤差”，仍考慮對輸入的正弦信號采樣，那么對 M位 ADC，并采用 SHA的數(shù)據(jù)采集器。則數(shù)字化的最大正弦信號頻率為： )(2 11m ax HzTf aM ??? 如欲以 8位分辨率去量化 1kHz的正弦波，可計算出所需孔徑時間為 160ns，根據(jù)給定的在正弦信號頻率與 ADC的分辨率確定要求的孔徑時間。 這樣，數(shù)據(jù)采集時在模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC前采用采樣保持放大器 SHA，就解決了 ADC轉(zhuǎn)換時間較長與分辨率要求較短的孔徑時間的矛盾，其實(shí)質(zhì)是把模擬信號的離散化與量化分兩步進(jìn)行。 SHA 先完成模擬信號的離散化。 ADC接著進(jìn)行離散信號的量化。最終獲得所需要的數(shù)字信號。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 1 M a y 20 0 6 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ u s e r \桌面 \ M y D e s i g n .d dbD r a w n B y:I N 026m s b 2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714l s b 2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f ( )16E N A B L E9S T A R T6r e f ( + )12C L O C K10U 0 0A D C 08 0 9O S A D J2IN3L O G I C R E F7L O G I C 8OUT5H O L D C A P6U2L F 3 9 8 A N ( 8 )O S A D J2IN3L O G I C R E F7L O G I C 8OUT5H O L D C A P6U3L F 3 9 8 A N ( 8 )O S A D J2IN3L O G I C R E F7L O G I C 8OUT5H O L D C A P6U4L F 3 9 8 A N ( 8 )O S A D J2IN3L O G I C R E F7L O G I C 8OUT5H O L D C A P6U5L F 3 9 8 A N ( 8 )O S A D J2IN3L O G I C R E F7L O G I C 8OUT5H O L D C A P6U1L F 3 9 8 A N ( 8 )O S A D J2IN3L O G I C R E F7L O G I C 8OUT5H O L D C A P6U0L F 3 9 8 A N ( 8 )O S A D J2IN3L O G I C R E F7L O G I C 8OUT5H O L D C A P6U6L F 3 9 8 A N ( 8 )O S A D J2IN3L O G I C R E F7L O G I C 8OUT5H O L D C A P6U7L F 3 9 8 A N ( 8 )通道 0通道 1通道 2通道 3通道 4通道 5通道 6通道 7P 1. 0C2C A PC3C A PC1C A PC0C A PC4C A PC5C A PC6C A PC7C A POC1C111D31Q22D42Q53D73Q64D84Q95D135Q126D146Q157D177Q168D188Q19U 0 17 4L S 3 73P 0. 0P 0. 1P 0. 2P 0. 3P 0. 4P 0. 5P 0. 6P 0. 7A L E / PP 1. 10V5 .1 2 VI N 0I N 1I N 2I N 3I N 4I N 5I N 6I N 7I N 0I N 1I N 2I N 3I N 4I N 5I N 6I N 7O U T 0O U T 1O U T 2O U T 3O U T 4O U T 5O U T 6O U T 7O U T 0O U T 1O U T 2O U T 3O U T 4O U T 5O U T 6O U T 7P 1. 2 數(shù)據(jù)采集模塊是將從調(diào)理電路送過來的信號進(jìn)行量化，把模擬 量變成數(shù)字量的模塊， A/D轉(zhuǎn)換過程（即采樣信號的量化過程）需要時間，如果輸入信號變化較大，就會引起轉(zhuǎn)換誤差。所以在 A/D轉(zhuǎn)換前，加上保持器做信號保持。保持起把 kTt? 時刻的采樣值保持到 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束。 T 為采樣周期。采樣控制電平為“ 1”，保持控制電平為“ 0”， OFFFSET用于零位調(diào)整。保持電容 HC 是外接的，其取值與采樣頻率和精度有關(guān)，常選用 510~1000pF。減小 HC 可提高采樣頻率，但 會降低精度。而且應(yīng)該選用聚苯乙烯、聚四氟乙烯等高質(zhì)量電容器作 HC 。 在本系統(tǒng)中根據(jù)采樣時間、電壓下降率等 HC 取為 F，這樣信號達(dá)到 %精度的獲取時間為