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3)软件设计
单片机内部定时器T0分别控制对基准电压和模拟电压的定时积分,计数器T1用来记录反向积分时间,P1.0、P1.1、P1.2控制多路选择开关的通道,且单片机以查询方式检测比较器的输出电平。以上分析可知该系统A/D转换流程图如图5所示。
3 电路特点分析
由上述分析可知,模拟电压U大于基准电压U1时,在对模拟电压U定时积分后对零电平进行定值积分,波形图如图4所示。而当模拟电压U小于基准电压U1时,在对模拟电压U定时积分后应对U0进行定值积分,只需在软件设计上加以区别或提供负值的基准电压即可。本电路充分利用了单片机成本低廉、可靠性高的优势,主要元件仅仅为一个单片机89C5 1、一个多通道模拟开关CD4051、一个四运放LM324,因而结构简单,性价比高。实际应用表明,此双积分型A/D转换器的特点是工作性能稳定并且抗干扰能力比较强,但从原理分析可知,该电路存在固有的延迟,因此不适合采集连续快速变化的信号。
4 结束语
本设计电路保留了双积分A/D转换的主要特点,且整个电路构成的成本非常低廉。只要合理选择、调整电路参数,减少数据处理误差,就可以进一步提高转换精度和速度,且具有转换过程简单、转换精度高和成本低等突出的特点。因此在数据采集系统及其他应用系统中有很好的使用价值。
本文创新点:本文采用了多路选择开关CD4051实现了积分器输入变量的转换,单片机控制其通道的选择,完成了清零、积分、比较各环节,完成双积分A/D,此电路具有结构简单,成本低廉,稳定性好的特点。