A_D转换器MAX187与单片机的接口及应用

文章编号:100622475(2005)022*******

收稿日期:2004204228

作者简介:卢伟(19782),男,黑龙江佳木斯人,南昌航空工业学院硕士研究生,研究方向:机电控制;熊茂华(19582),男,教授,研士生导师,研究方向:机电系统控制和自动化。

串行A/D 转换器MAX187与单片机的接口及应用

卢　伟,熊茂华

(南昌航空工业学院,江西南昌,330034)

摘要:本文介绍了M AXI M 公司的12位串行A/D 转换器M AX 187的原理和工作过程,给出了M AX 187与AT 89C51单片机的接口和软件清单,并介绍其在工业污水水质及排放总量在线实时监控系统中的应用。关键词:串行A/D 转换器;M AX 187;单片机中图分类号:TP273 文献标识码:A

I nterface and Application of Serial A/D Converter MAX 187

to Single Chip Microcomputer

LU Wei ,XI ONG Mao 2hua

(Nanchang Institute of Aeronautical T echnology ,Nanchang 330034,China )

Abstract :This paper introduces the principle and w orking process of a 122bit serial A/D converter M AX 187of M AXI M C o.,and gives the inter face of M AX 187to AT 89C51and s oftware list.At last ,discusses its application in a real time m oeitor system used in QIWW &T QR.

K ey w ords :serial A/D converter ;M AX 187;single chip microcom puter

0　引　言

A/D 转换器是智能化仪器中的重要组成部分。虽

然并行A/D 转换器转换精度高,速度快,但因其接口相对串行A/D 芯片较复杂,所以在工业检测控制及智能化仪器仪表中,串行A/D 转换器得到广泛应用。

MAX187是美国MAXI M 公司生产的一种串行A/D 转换器,具有低功耗、高精度、高速度、体积小、接口

简单等特点。MAX187是一种单通道12位逐次逼近型串行A/D 转换器,内部设有采样保持电路,采用单一+5V 供电,接收0—+5V 模拟信号输入。

1　AX 187特点和结构

1.1　MAX 187特点

①12位分辨率;②单一+5V 工作电压,工作电流

1.5mA ,关断电流2μA ;

③内部采样/保持电路,75K sps 采样速率;④±1/2LS B 整体非线形度;

⑤内部4.096V 基准电压,与SPI 、QSPI 及Mi 2crowire 兼容的3线串行接口。1.2　MAX 187结构

⑴MAX187引脚。

MAX187串行A/D 转换器有DIP/S O 两种封装。

如图1所示(DIP 封装)。VDD :电源端　接+5V ;

AI N :采样模拟信号输入端,0-VREF ;SH DN :三电平关闭输入端;

REF :用于模拟转换的基准电压端,使用外部基

准电源时用作输入;

G ND :模拟地和数字地;CS :片选信号输入端;SC LK:串行时钟输入端;

D O UT:串行数据输入端,数据在SC LK 下降沿输出。

⑵MAX187内部结构

MAX187内部结构如图1所示。片内包括12位

逐次逼近ADC 、比较器、DAC 、采样/保持器、输出移位

计算机与现代化

　2005年第2期

J IS UAN J I Y U XI ANDAIH UA

总第114期

寄存器等

。2　MAX 187

工作过程

2.1工作方式控制

⑴SH DN =0,MAX187工作在关断方式,仅需提

供10μA 电流;

⑵SH DN =1,MAX187工作在普通方式,

使用内部参考电源;

⑶SH DN 悬空,MAX187内部参考电压无效,允许在REF 管脚输入外部参考电源。2.2　工作过程简述

MAX187工作时序图如图2所示。以下结合图1和图2分析MAX187的工作过程。

⑴保持SC LK =0,CS 的下降沿使采样/保持器开始工作,转换器进行转换;在转换期间应始终保持SC LK=0;

数据输出前应保持CS =0。

⑵经过一个内部8.5μs 转换周期后,DOUT 被拉为高点平,转换结束,数据在SC LK 的时序控制下从DOUT 端输出。

⑶在转换结束后,可在任何时刻通过SC LK 时钟将数据移出移位寄存器。DOUT 在SC LK 的下降沿开始输出,下一个时钟的下降沿在DOUT 端产生一个MS B ,由于有12位和一个开始位,所以至少有13

个时

钟周期来移出这些数据。

⑷连续13个SC LK 周期后,使CS =1,DOUT 变为高阻态,结束一个完整的转变周期。如果13个SC LK 周期后,CS 仍为0,这时SC LK 仍不断发生,DOUT 端在LS B 后将输出“0”,成为无效位。

⑸在两个操作周期间应保持一个最小时间间隔

T cs =0.5

μs ,以使A/D 转换器完成初始化,这样整个一个转换输出的周期大约为12.25

μs 。3　MAX 187在工业污水水质及排放总

量在线实时监控系统中的应用

3.1　MAX 187与AT89C51单片机的接口

MAX187和AT 89C51的接口电路如图3所示。

工业污水水质及排放总量在线实时监控系统主要有污水采样和污水水质参数检测两部分功能。在污水水质参数检测中采用MAX187将采集到的模拟信号转换成数字信号。污水水质参数主要包括PH 值、C OD 、重金属、色度、瞬时流量和累积流量等。传感器将采集到的信号经放大、滤波,通过8选1模拟开关输给A/D 转换器MAX187,转换后的数字信号通过DOUT 端输入给单片机。这里我们采用软件合成的方式模拟SPI 接口将单片机与MAX187连接,从而完成串行数据的A/D 转换。MAX187的SC LK 、CS 、DOUT 端直接与单片机的通用I/O 口相连,不需要任

何接口变换。由于MAX187内部有2.5V 参考电源,

所以只需在REF 引脚上接4.7

μF 电容,用参考电源提供工作电压。为减少来自电源的干扰,在VDD 端

接10

μF 和0.1μF 的滤波电容。3.2　MAX 187与AT89C51接口程序

M AX 187:SET B CS ;置CS 无效 C LR SC LK

C LR SC LK ;SC LK 初始化为低

R LC A NOP PUSH ACC NOP M OV A ,B C LR CS ;CS 有效

R LC A AC A LL D134NS ;调延时子程序

M OV B ,A AC A LL D134NS POP ACC NOP NOP

SET B SC LK D JNZ R7,M AX 1871NOP AC A LL D134NS

C LR SC LK

;转换开始

SET B CS

　;片选信号无效,输出结束

NOP RET

M OV R7,#12 D134NS:M OV R7,#5

;延时子程序

(下转第68页)

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6　2005年第2期卢伟等:串行A/D 转换器M AX 187与单片机的接口及应用