AD574是美國核擬器件公司Analog Devices) 生產的12 位逐次逼近型快速A/D 轉換器。其轉換35us，轉換誤差為土0.05%，是前我國應用廣泛，價格適中的A/D轉換器。其內部含三態(tài)電路，可直接與各種微處理器連接，且無須附加邏輯接口電路，便能與CMOS 及TTL 電平兼容。內部配置的高精度參考電壓源和時鐘電路，使它不需要任何外部電路和時鐘信號，就能實現A/D轉換功能，應用非常方便。

許多文獻有關于AD574與8031單片機接口技術的介紹， 但其控制功能引線基本局限于單一的AD574與8031的連接。由于8031無內部程序存貯器， 其內部數據存貯器也有限， 因而8031構成的測控系統(tǒng)， 往往都需外擴存貯器及I/O接口芯片， 這時單一的AD574與8031接口電路顯然不能滿足要求。

本文針對這種情況， 介紹了一種AD574與8031及前置采樣控制電路的實用數據采集電路接口。

A/D轉換器與微機接口的主要任務就是按照微機指令進行A/D轉換和將轉換數據送入微機的數據總線。A/D轉換器在與微機接口時需要解決的問題

1、 數據輸出緩沖問題 微機的數據總線是CPU與存儲器和I/O設備之間傳送數據的公共通道。因此A/D轉換器在與微機接口時?要求A/D轉換器的數據輸出端是必須通過三態(tài)緩沖器與數據總線相連當未被選中時A/D轉換器輸出是高阻抗狀態(tài)以免干擾數據總線上的數據傳送。AD574A芯片具有三態(tài)輸出緩沖器且片內控制時序能與微機總線時序配合輸出端因此可直接與微機數據總線相連。

2、 產生芯片選通信號和控制信號 在數據采集系統(tǒng)中為了區(qū)別于其他I/O設備必須賦予A/D轉換器一特定地址。產生地址信號的譯碼器與地址總線的連接方式?有系統(tǒng)所采用的I/O尋址方式及所擁有的地址總線決定。當系統(tǒng)采用內存映像方式時通常采用部分低位地址線傳送地址碼可用2-4譯碼器、3-8譯碼器、4-16譯碼器以及它們的組合進行譯碼并可根據具體情況選用固定式或開關可選式地址總線相連。

3、 讀出數據 為了能從A/D轉換器中取出轉換結果首先需要考慮解決A/D轉換器與微機之間的聯絡方式問題。其中與微機之間的聯絡方式問題由于A/D轉換須經過一定的轉換時間只有在A/D轉換結束并發(fā)出轉換結束信號后微機讀出的數據才是正確的。為便于微機檢查轉換狀態(tài)的電平變化系統(tǒng)通常采用查詢和中斷兩種聯絡方式。

一種實用接口電路

在設計A/D轉換器與微機接口電路時究竟是采用查詢還是中斷方式取決于所用A/D轉換器的轉換時間和用戶的程序安排。一般來說當A/D轉換時間較短時宜采用查詢方式而轉換時間長是宜采用中斷方式。A/D574A與8051單片機連接時可采用查詢法完成依次A/D轉換。

AD574內部具有參考電壓和時鐘電路， 無需外接任何元器件， 即可獨立完成A/D轉換，給用提供了很大方便。其模擬信號輸人范圍允許在0~+10V，0~ +20V以及士5V或士10V之間選擇，輸出為單極性二進制原碼或雙極性偏移二進制碼，它可完成8 位轉換，也可完成12位轉換。由于AD574具有較強的功能，故執(zhí)行讀寫操作所需的控制信號也較多，它有五條控制線(CE、CS.R/C、12/8、A)，為了便于閱讀本電路，將其作用功能列于表1。AD574還設有一標志狀態(tài)端STS。STS 在轉換啟動后為高電平(BUSY)，當轉換結束時為低電平(EOC)。

AD574 與8031單片機、采樣保持器LF398及多路開關CD4051的接口電路如圖1所示(圖中未給出8031的外擴存貯器)。

圖1中，8031的POO經鎖存后接至AD574的A.端，以防止A，在數據讀取過程中發(fā)生變化。譯碼器74LS138的輸出端Y作為AD574的片選信號CS，這樣能很方便地擴展本電路的外圍芯片。CE 由WR 和RD 信號通過一個與非門控制，所以不論是在寫狀態(tài)，還是在讀狀態(tài)，CE均為1。R/E信號由WR 產生，當執(zhí)行寫AD574口地址操作時，WR為低平，啟動轉換，當執(zhí)行外部RAM 的讀指令時，WR 為高電平，以完成讀出轉換結果的操作。12/8 接地，進行12位轉換，轉換結果分兩次讀出，讀出時遵循左對齊原則。

AD574的標志狀態(tài)端STS通常用來完成當采用兩個行務，一是用于轉換結果的讀取。查詢方式讀取轉換結果數據時，STS 與8031的某-I/0口線相連(圖1中為P.0)，CPU直接查詢該信號，以判斷AD574的工作狀態(tài)，當STS由高電平轉為低電平時，CPU 即可讀取數據。

當采用中斷方式讀取轉換結果數據時，STS 與8031的外部中斷輸人端相連，轉換結束后，即向8031申請中斷，讀取數據。當然也可視具體情況，利用延時(或定時)方式讀取轉換結果數據而不用該引腳。二是用該信號經過反相做為采樣/保持器LF398 的采樣，保持控制信號。在這里，作者根據STS信號特點，還將其作為多路開關CD4051的禁止輸人信號INH。當進行AD轉換時，INH=1，通道斷開，禁止模擬量輸人，當A/D轉換結束時，INH=0，通道接通，允許模擬量輸人，即充分利用了AD574 STS 狀態(tài)端的信息，又可節(jié)省8031的一根口線，不失為AD574與分路開關的優(yōu)選接口的技術。關于軟件編程，有關文獻中介紹較多，讀者可根據該接口電路方便地寫出，這里不再敘述

8051單片機與AD574的接口電路

下圖是8051 單片機與AD574A 的接口電路，其中還使用了三態(tài)鎖存器74LS373 和74LS00 與非門電路，邏輯控制信號由( 、和A0)

有8051 的數據口P0 發(fā)出，并由三態(tài)鎖存器74LS373 鎖存到輸出端Q0、Q1 和Q2 上，用于控制AD574A 的工作過程。AD 轉換器的數據輸出也通過P0 數據總線連至8051，由于我們只使用了8 位數據口，12 位數據分兩次讀進8051，所以接地。當8051 的p3.0 查詢到STS 端轉換結束信號后，先將轉換后的12 位A/D 數據的高8 位讀進8051，然后再將低4 位讀進8051。這里不管AD574A 是處在啟動、轉換和輸出結果，使能端CE 都必須為1，因此將8051 的寫控制線和讀控制線通過與非門74LS00 與AD574A 的使能端CE 相連。

預計，隨著光電耦合器設計水平和工藝水平的不斷提高，性能的不斷改善，成本的逐漸降低，光電耦合器在模擬電路中的應用會越來越多。