AT89S52单片机微机前向通道设计+文献综述(3)
A／D转换精度取决于电路各部分的精度。影响A／D转换精度的主要是模拟多路选择器的误差、输入放大器的误差、采样／保持电路的误差和A／D转换器的误差等。一般说来，上述误差的总和应该小于或等于A／D转换器的量化误差，否则，高分辨串A／D转换器就失去了意义。 现在有许多新型的A／D转换器芯片，内部集成了A／D转换所需的相关电路，如模拟多路转换器、采样／保持电路、标准电源、并行或串行输出接口、时钟电路以及其它控制电路等等，因而许多公司将其A／D转换芯片称为A／D模拟／数字转换系统。有的公司还生产将A／D和D／A转换电路及其所有外围电路全部集成在一个芯片上的产品，称之为模拟接口芯片。
2 数据采集系统的硬件设计
2.1 硬件组成
一般在系统硬件电路设计时，应尽可能选择标准化、模块化的典型电路，及符合单片机应用系统的常规用法。硬件结构应结合应用程序设计一起考虑。软件能实现的功能尽可能由软件来完成。以简化硬件结构。系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配。 单片机外接电路较多时．必须考虑其驱动能力。可靠性及抗干扰设计是硬件设计不可缺少的一部分。可靠性、抗干扰能力与硬件系统自身素质有关，必须认真对待。本系统主要由ATMEL公司生产的8位Flash型单片机AT89S52、单片单电源低功耗8 位CMOS数据采集器PCF8591 ，液晶显示LCD1602组成。整个系统结构如图1.0。图1.0 系统组成原理图
2.1.1 A/D转换、控制模块选择与分析
AT89S52是美国ATMEL公司生产的8位Flash型单片机，该机使用高密度非易失性存储器技术制造。与工业上标准的80C51指令系统和引脚兼容。片内集成的8KBFlash程序存储器既可用传统方法进行编程也可以在线编程(ISP)。该器件最高工作频率可33MHz，具有更快的计算速度。AT89S52内部集成了看门狗计时器，不需要像89C51那样外接看门狗计时器单元。该单片机可广泛应用于各种复杂控制领域，并且灵活性高、成本低。AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
PCF8591 是单片、单电源低功耗8 位CMOS 数据采集器件，具有4 个模拟输入、一个输出和一个串行I2C 总线接口。3 个地址引脚A0、A1 和A2 用于编程硬件地址，允许将最多8 个器件连接至I2C总线而不需要额外硬件。器件的地址、控制和数据通过两线双向I2C 总线传输。器件功能包括多路复用模拟输入、片上跟踪和保持功能、8 位模数转换和8 位数模拟转换。最大转换速率取决于I2C总线的最高速率。单片机发送到 PCF8591 的第二个字节将被存储在控制寄存器，用于控制器件功能。控制寄存器的高半字节用于允许模拟输出，和将模拟输入编程为单端或差分输入。低半字节选择一个由高半字节定义的模拟输入通道（见图1.1）。如果自动增量（auto-increment）标志置1，每次A/D 转换后通道号将自动增加。其特性为单电源供电、工作电压：2.5 V ~ 6 V、待机电流低、I2C 总线串行输入/输出、通过3 个硬件地址引脚编址、采样速率取决于I2C 总线速度、4 个模拟输入可编程为单端或差分输入、自动增量通道选择、模拟电压范围：VSS~VDD、片上跟踪与保持电路、8 位逐次逼近式A/D 转换，带一个模拟输出的乘法DAC。A/D 转换器采用逐次逼近转换技术。在A/D 转换周期将临时使用片上D/A 转换器和高增益比较器。一个A/D 转换周期总是开始于发送一个有效读模式地址给PCF8591 之后。A/D 转换周期在应答时钟脉冲的后沿被触发，并在传输前一次转换结果时执行。
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