模数转换器ad7864及在光电轴角编码器中的应用

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摘要:介绍了模数转换器AD7864 芯片特性、时序和数据转换工作过程原理。模数转换器AD7864 的1个转换周期只
3 d/ S; Y, t" W7 N  q& c- |, A需要1.65μs,所以非常适合应用在光电轴角编码器中，采用20MHz晶振频率的16位80C196KC微处理器来提高编码器运
行速度,同时介绍其与80C196KC单片机硬件接口电路和在编码器中的莫尔条纹细分的软件设计流程,最后阐述其在光电
+ c  P3 W5 s/ J  ^! J7 y% S轴角编码器的应用结论和转换开始后输入信号和跟踪/保持信号的时序图的应用结论。
0引言
* O  }' i( ~1 W6 m  k3 m1 |% q3 T6 Y以往研制的高精度高分辨率编码器的细分装置都采用
! f/ M3 N* [2 E2 c* d, |MCS-51系列单片机实现的。由于MCS-51系列的单片机没
1 \0 ]* x, a& v9 g有32位除以16位的除法指令,除法运算只能依靠循环指令来
完成,这就大大增加了数据处理时间;另一方面,8位单片机的
数据总线和地址总线都是8位,这就与12位A/D转换器的位
数不匹配,数据处理时就需要分时处理,这也增加了数据处理
+ y7 d" M) e" p7 P: r" Z5 B时间。MCS-51系列单片机完成的8192细分最短处理时间为
7 c& @3 x4 A& ]. Z300μs,使得高精度编码器的数据处理时间为1ms.
80C196KC[1-2]单片机具有16位数据处理功能且与外部器
件的数据传送也是16位的。同时,它还具有32位除16 位的除
法指令,且可以在20MHz晶振频率下工作。这些对提高编码.
器速度有着很大的作用。
- V$ }- K, x9 p# J# g# b& n" S为了更进一步提高整个系统的速度,选用了美国A/D公司
最新生产的12位模拟/数字转换芯片AD7864。该模拟/数字转
换芯片是一种高速低功耗12位四通道逐次逼近式并行输出的
A/D转换器。该转换器自身带有4路采样/保持电路,可同时
进行采样转换,这样就节省了系统的硬件电路空间。完成1次
: |$ a8 z7 N( s- M% bA/D转换的时间为1.65 us,并且可以同时启动4路A/D转换，
大大的缩短了电路的处理时间。
+ _: O, h/ ~- f( y1模数转换AD7864芯片特性
! Y7 w, t9 S% z" M) o  R1.1 AD7864的模拟通道选择方法和输入电压的接法
AD7864-1采用S-44引脚PLQF形式封装,它的4个通道
' U9 C# L# n, O8 fVIN1~ VIN4都可以分别用来选作进行模数转换。所选转换通
  e/ ~7 V+ f6 u9 j道的转换顺序是按递增的顺序进行的。
AD7864的转换次序的选择方式有两种:硬件通道选择输入
. u3 ~7 ?7 }3 `8 j引脚SL1~ SL4和编程通道选择寄存器。采用硬件选通时,在
CONVST的上升沿,硬件通道选择输入引脚为高电平时，与它所
7 i4 |# z) z9 g6 ^. I8 W2 m  Y对应的模拟通道就作为模拟输入信号进行模数转换。而对于
. Q7 a4 `2 }$ K; J+ O1 U软件通道选择方式,就是向通道选择寄存器里输送数据。这一
; b/ V, M& P5 |& p# K; T; z1 T功能是通过DB0~ DB3来完成的。
1 X, y8 P$ y! b. I! Y& JAD7864的数据输出方式为12位反码并行输出,最高位为
3 `# t1 u6 E: }* Z' `$ w2 L# n' r符号位。实验中,选用的A/D转换器的输入信号的电压范围为
土10V,A/D转换器的输出信号是以二进制反码的形式输出的。
输入信号从-10~+10v变化时,输出信号则从0800H~
4 V$ K  x6 j' ?# g7 ~2 a$ P07FFH。当输入为正零时，输出为0000 H;当输入为负零时,输
' `; u1 x$ k4 S. Z出为0FFFH.
4 \- Y% \2 r1 A1 c* g1.2 AD7864的时序及读数方式分析
' n& o% M7 x) V, J* RAD7864的读取转换结果的方法主要受RD和CS信号的控
制。当且仅当它们两个同时为低电平的时候,输出的数据才是
: {% c# `% j* ]1 g5 j- V/ v) R有效的。在第一个数据有效时FRSTDATA也变为低电平。
. ~( t- J+ M! x) C$ G3 q5 X# H) m. QAD7864的读数方式有两种:在每- -次转换结束后就读取换

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可以用专门得AD芯片