【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 14433A/D 轉(zhuǎn)換器件簡(jiǎn)介 更多資料 13 MC14433 是三位半雙積分型的 A/D 轉(zhuǎn)換器，具有精度高，抗干擾性能好的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速率低，約 1— 10 次 /秒。在不要求高速轉(zhuǎn)換的場(chǎng)合，例如，在低速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，被廣泛采用。 MC14433A/D 轉(zhuǎn)換器與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品 5G14433 完全相同，可以互換。 MC14433A/D 轉(zhuǎn)換器的被轉(zhuǎn)換電壓量程為 。轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)以 BCD碼的形式分四次送出（最高位輸出內(nèi)容特殊，詳見表 33）。 多 路 選 擇 開 關(guān)鎖 存 器個(gè) 位 十 位 百 位 千 位極 性判 別溢 出控 制 電 路 C M O S 線 性 電 路時(shí) 鐘 / O R 過(guò) 量 程V R 基 準(zhǔn) 電 壓V A G 模 擬 地V X 被 測(cè) 電 壓D UE O C R 1R 1 / C 1C 1C 0 1C 0 2Q 0 ～ Q 3 D S 1 ～ D S 4實(shí) 時(shí) 顯 示 轉(zhuǎn) 換 周 期 圖 310 MC14433A/D 轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部邏輯框圖 圖 311 MC14433 引腳圖 MC14433 的框圖（圖 310）和引腳（圖 311）功能說(shuō)明 各引腳的功能如下： 電源及共地端 VDD： 主工作電源 +5V。 VEE: 模擬部分的負(fù)電源端，接 5V。 VAG： 模擬地端。 VSS： 數(shù)字地端。 更多資料 14 VR： 基準(zhǔn)電壓。 外界電阻及電容端 RI： 積分電阻輸入端， VX=2V時(shí)， R1=470?； VX=200Mv 時(shí)， R1=27K?。 C1： 積分電容輸入端。 C1 一般為 。 C0 C02： 外界補(bǔ)償電容端，電容取值約 。 R1/C1： R1 與 C1 的公共端。 CLKI、 CLKO ： 外界振蕩器時(shí)鐘調(diào)節(jié)電阻 Rc， Rc 一般取 470 K?左右。 轉(zhuǎn)換啟動(dòng) /結(jié)束信號(hào)端 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端，正脈沖有效。 DU： 啟動(dòng)新的轉(zhuǎn)換，若 DU與 EOC 相連，每當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，自動(dòng)啟動(dòng)新的轉(zhuǎn)換。 過(guò)量程信號(hào)輸出端 /OR ： 當(dāng) |Vx|?VR，過(guò)量程 /OR 輸出低電 平。 位選通控制線 DS4DS1： 選擇個(gè) 、 十 、 百 、 千位，正脈沖有效。 DS1 對(duì)應(yīng)千位， DS4 對(duì)應(yīng)個(gè)位。每個(gè)選通脈沖寬度為 18 個(gè)時(shí)鐘周期，兩個(gè)相應(yīng)脈沖之間間隔為 2個(gè)時(shí)鐘周期。 ～～～～～～1 / 2 C L K 周 期1 6 4 0 0 個(gè) 時(shí) 鐘 脈 沖 周 期1 8 個(gè) 時(shí) 鐘 脈 沖 周 期E O CD S 1D S 2D S 3D S 4( 最 高 位 ) 1 / 2 位 2 個(gè) 時(shí) 鐘 脈 沖 周 期最 低 位 圖 312 MC14433 選通脈沖時(shí)序圖 BCD碼輸出線 Q0Q3： BCD 碼輸出線。其中 Q0 為最低位， Q3 為最高位。當(dāng) DS DS3 和 DS4 選通期間，輸出三位完整的 BCD 碼數(shù)，但在 DS1 選通期間，輸出端 Q0Q3 除了表示個(gè)位的 0 或 1 外，還表示了轉(zhuǎn)化值的正負(fù)極性和欠量程還是過(guò)量程其含意見表33 更多資料 15 表 3 DS1 選通時(shí) Q3～ Q0 表示的結(jié)果 Q 2Q 1Q 0 01000011表 示 結(jié) 果千 位 數(shù) 為 0千 位 數(shù) 為 1結(jié) 果 為 正結(jié) 果 為 負(fù)輸 入 過(guò) 量 程輸 入 欠Q 31001 由表可知 Q3 表示 1/2 位， Q3=“ 0”對(duì)應(yīng) 1，反之對(duì)應(yīng) 0。 Q2 表示極性， Q2=“ 1”為正極性，反之為負(fù)極性。 Q0=“ 1”表示超量程：當(dāng) Q3=“ 0”時(shí)，表示過(guò)量程；當(dāng) Q3=“ 1”時(shí)，表示欠量程； 一． MC14433 與 8031 單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) 由于 MC14433 的 A/D 轉(zhuǎn)換 結(jié)果是動(dòng)態(tài)分時(shí)輸出的 BCD 碼， Q0～ Q3HE DS1～DS4 都不是總線式的。因此， MCS51 單片機(jī)只能通過(guò)并行 I/O 接口或擴(kuò)展 I/O 接口與其相連。對(duì)于 8031 單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)， MC14433 可以直接和其 P1 口或擴(kuò)展I/O 口 8155/8255 相連。下面是 MC14433 與 8031 單片機(jī) P1 口直接相連的硬件接口，接口電路如圖 313 所示 圖 313 MC14433 與 8031 單片機(jī) P1 口直接相連的硬件接口 3. 2. 2 單片機(jī) 8031 為了設(shè)計(jì)此系統(tǒng)，我們采用了 8031 單片機(jī)作為控制芯片，在前向 通道中是一個(gè)非電信號(hào)的電量采集過(guò)程。它由傳感器采集非電信號(hào)，從傳感器出來(lái)經(jīng)過(guò)功率放大過(guò)程，使信號(hào)放大，再經(jīng)過(guò)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換成為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再送入計(jì)算機(jī)系更多資料 16 統(tǒng)的相應(yīng)端口。 由于 8031 中無(wú)片內(nèi) ROM，且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也不能滿足要求，經(jīng)擴(kuò)展 2762 和 6264來(lái)達(dá)到存儲(chǔ)器的要求，其結(jié)果通過(guò)顯示器來(lái)進(jìn)行顯示輸出。 3. 2. 2. 1 8031 的片內(nèi)結(jié)構(gòu) 8031 是有 8 個(gè)部件組成，即 CPU，時(shí)鐘電路，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并行口（ P0～ P3）串行口，定時(shí)計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)，它們均由單一總線連接并被集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，即 組成了單片微型計(jì)算機(jī)， 8031 就是 MCS51 系列單片機(jī)中的一種。 圖 314 8031 基本組成 CPU中央處理器： 中央處理器是 8031 的核心，它的功能是產(chǎn)生控制信號(hào)，把數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器或輸入口送到 CPU或 CPU 數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器或送到輸出端口。還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯和算術(shù)的運(yùn)算。 時(shí)鐘電路： 8031 內(nèi)部有一個(gè)頻率最大為 12MHZ 的時(shí)鐘電路，它為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘序列，需要外接石英晶體做振蕩器和微調(diào)電容。 內(nèi)存： 內(nèi)部存儲(chǔ)器可分做程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，但在 8031 中無(wú)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 。 定時(shí) /計(jì)數(shù)器： 8031 有兩個(gè) 16 位的定時(shí) /計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成定時(shí)的方式和計(jì)數(shù)的方式，但只能用其中的一個(gè)功能，以定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。 并行 I/O 口 ： MCS51 有四個(gè) 8 位的并行 I/O 口， P0， P1， P2， P3，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸出。 串行口： 它有一個(gè)全雙工的串行口，它可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間或單片機(jī)同其它外設(shè)之間的通更多資料 17 信，該并行口功能較強(qiáng)，可以做為全雙工異步通訊的收發(fā)器也可以作為同步移位器用。 中斷控制系統(tǒng)： 8031 有五個(gè)中斷源，既外部中斷兩個(gè)，定時(shí)計(jì)數(shù)中斷兩個(gè)，串行中斷一個(gè)，全部 的中斷分為高和低的兩個(gè)輸出級(jí)。 3. 2. 2. 2 8031 的引腳 圖 315 8031 引腳圖 8031 的制作工藝為 HMOS，采用 40 管腳雙列直插 DIP 封裝，引腳說(shuō)明如下： VCC（ 40 引腳）正常運(yùn)行時(shí)提供電源。 VSS（ 20 引腳）接地。 XTAL1（ 19 引腳）在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反向放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成了片內(nèi)的震蕩器，可以提供單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)，該引腳也是可以接外部的晶振的一個(gè)引腳，如采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)于 8031 而言此 引腳應(yīng)該接地。 XTAL2（ 18 引腳）在內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向輸入端，當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)， 對(duì) MCS51 系列該引腳接收外部震蕩信號(hào)，即把該信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘的輸入端。 RST/VPD（ 9 引腳）在振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳加上兩個(gè)機(jī)器周期的電平將單片機(jī)復(fù)位，復(fù)位后應(yīng)使此引腳電平保持不高于 8031 正常工作。在掉電時(shí)，此引腳接備用電源 VDD，以保持 RAM 數(shù)據(jù)不丟失，當(dāng) BVCC 低于規(guī)定的更多資料 18 值時(shí)，而 VPD 在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)時(shí)， VPD 就向內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供備用電源。 ALE/PROG（ 30 引腳） 當(dāng) 8031 訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器， ALE9 地址鎖存允許 0 輸入的脈沖的下沿用于鎖存 16 位地址的低 8 位，在不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器的時(shí)候， ALE 仍有兩個(gè)周期的正脈沖輸出，其頻率為振蕩器的頻率的1/6，在訪問(wèn)外存儲(chǔ)器的是候，在兩個(gè)周期中， ALE 只出現(xiàn)一次， ALE 斷可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè)LS TTL 負(fù)載，對(duì)于有片內(nèi) EPROM 的而言，在 EPROM 編程期間，此腳用于輸入編程脈沖 PROG。 （ 29 引腳）此腳輸出為 單片機(jī)內(nèi)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，在讀取外部指令期間， PSEN 非有兩次在每個(gè)周期有效，在此期間， 每當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，兩個(gè)有效的 PSEN 非將不再出現(xiàn)，同樣這個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 /VPP（ 31 引腳）當(dāng) 保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問(wèn)內(nèi)部存儲(chǔ)器，當(dāng) PC 值超過(guò)0FFFH 時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外存儲(chǔ)器。當(dāng) 保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，對(duì) 8031 而言，此腳必須接地。 P0， P1， P2， P3： 8031 有四個(gè)并行口，在這四個(gè)并行口中，可以在任何一個(gè)輸出數(shù)據(jù)，又可以從它們那得到數(shù)據(jù)，故它們都是雙向的，每一個(gè) I/O 口內(nèi)部都有一個(gè)8 位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)輸入緩沖器，各成為 SFR 中的一個(gè)，因此 CPU數(shù) 據(jù)從并行 I/O 口輸出時(shí)可以得到鎖存，數(shù)據(jù)輸入時(shí)可以得到緩沖，但他們?cè)诠δ芎陀猛旧系牟町惡艽螅?P0 和 P2 口內(nèi)部均有個(gè)受控制器控制的二選一選擇電路，故它們除可以用做通用 I/O 口以外還具有特殊的功能， P0 口通常用做通用 I/O 口為 CPU 傳送數(shù)據(jù)， P2 口除了可以用做通用口以外，還具有第一功能，除 P0 口以外其余三個(gè)都是準(zhǔn)雙向口。 8031 有一個(gè)全雙工串行口，這個(gè)串行口既可以在程序下把 CPU的 8 位并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)一位一位的從發(fā)送數(shù)據(jù)線發(fā)送出去，也可以把串行數(shù)據(jù)接受進(jìn)來(lái)變成并行數(shù)據(jù)給 CPU，而且這種串行發(fā)送和接收可以單 獨(dú)進(jìn)行也可以同時(shí)進(jìn)行。 8031 的 串行發(fā)送和接收利用了 P3 口的第二功能，利用 做串行數(shù)據(jù)接收線，串行接口的電路結(jié)構(gòu)還包括了串行口控制寄存器 SCON，電源及波特率選擇寄存器PCON 和串行緩沖寄存器 SBUF，他們都屬于 SFR， PCON 和 SCON 用于設(shè)置串行口工作方式和確定數(shù)據(jù)發(fā)送和接收， SBUF 用于存放欲發(fā)送的數(shù)據(jù)起到緩沖的作用。 3. 2. 2. 3 8031 程序存儲(chǔ)器 MCS51