ad1674应用电路

ad1674应用电路

1 硬件设计
1.1 AD1674 接口电路
文献[1]详细介绍了AD1674 芯片的性能和控制信号的时序。在完全受控方式下，最好是用逻辑控制信号CE 启动数据读或A/D 转换；在CE 有效时，片选信号CS 应有效，并且控制信号R/C 和A0 已确定，只有满足这种时序，AD1674 才能正常工作。

1.2 A/D 转换及数据的读时序
对A/D 接口电路而言，只有PC 机的时序与AD1674 的要求时序匹配才能保证电路的正常工作。该电路的A/D 转换及数据的读时序如图1 所示。

A 在/D 转换时，8253 的定时脉冲或端口写脉冲QD 经过延时和调节定时宽度后，使A/D 的使能控制CE 开始启动A/D转换。同时QD 宽度为1μs 的低电平脉冲（在端口写启动方式下，1μs 的低脉冲是由端口写脉冲经调节定时宽度后获得）使R/C的转换有效，A0 及片选CS 可在A/D 转换前设置为有效。当读取A/D 转换后的数据时，端口读信号或DMA 读信号D 直接使A/CD 的使能控制CE 启动数据读，此时R/C=1，R/C 的读有效，开始12 位数据的读取。当A0=0 时，读取高八位数据；当A0=1 时，读取数据低四位，读完后A0=0，准备下一次A/D 转换。可见该时序既能与PC 机接口，又能使AD1674 正常工作。

1.3 A/D 转换及数据读取的实现电路
本电路的AD1674 工作在完全受控方式。A/D 转换为12 位，而转换后数据分两次读取，即先读数据的高八位，后读数据的低四位。

1.3.1 A/D 转换的启动方式

A/D 转换的启动方式有两种：8253 定时器硬件启动和写端口软件启动。

8253 定时器启动方式应用于对数据采集的时隔要求准确的场合，该方式是利用8253 的定时脉冲启动A/D 转换，通过8253 数据总线缓冲器（端口地址为0X23F）输出鉴别通道的计数初值，通过向6 位锁存器74LS174（端口地址为0X23B）写入控制字设定8253 的控制字以及A/D 片选控制位。6 位锁存
器数据位定义说明如下：
A1A0=00:0X23D 口输出的数据为计数器0 的计数值。
A1A0=01:0X23F 口输出的数据为计数器1 的计数值。
A1A0=10:0X23F 口输出的数据为计数器2 的计数值。
A1A0=11:0X23F 口输出的数据为计数器8253 的方式字。
G0G1=1:起动计数器0 和计数器1；G0G=0：禁止计数器0 和计数器1。
CS=1:选中A/D 芯片CS=0；不选中A/D 芯片。

具体的实现电路如图2 所示。首先将8253 定时通道0 与通道1 串联起来定时，通道0 的时钟输入CLK0 的频率是2MHz，工作在方式3（方波比率发生器）下，通道0 的输出OUT0 为频率1MHz 的方波，作为通道1 的输入时钟CLK1。通道1 设定为方式2，即通道1 的输出OUT1 从输出开始一直维持高电平，计数回零后，输出为低电平并自动重新装入原计数值，低电平维持一个时钟周期后，输出恢复高电平并重新作减法计数。输出OUT1 分为两路信号，一路通过与门U18A 输出，作为AD1674 的R/C 控制信号；另一路经过单稳触发器U24 延时和调节定时宽度后，再通过或门U15C 输出作为AD1674 的CE控制信号。当OUT1 输出宽度为1μs 的低电平脉冲时，一方面使控制信号R/C 的转换有效，同时经延时和调节定时宽度后，使A/D 的使能控制CE 开始启动A/D 转换。因此在装入计数初值以后，只要设置6位锁存器U8 的控制字，就可利用8253 定时器启动A/D。

写启动A/D 方式应用于软件定时，即通过对端口（地址为0X23D）写来触发A/D 转换。如图2 所
示，端口写信号一方面经过单稳触发器U6A 调节定时宽度（宽度为1μs）后，作为AD1674 的R/C 控制信号，同时经过另一单稳触发器U24 延时和调节定时宽度后，再通过或门U15C 输出作为AD1674 的CE控制信号。

可见两种启动A/D 转换的过程相似。相比较而言，前者的采样间隔是由8253 定时脉冲的周期决定
的，属于可编程定时器方式定时，共特点是采样间隔准确；后者则由相邻两次写端口（地址为
0X23D）的时间差决定采样间隔，为软件定时方式，特点是灵活方便。

1.3.2 A/D 转换数据的读取方式
在数据采集系统中，计算机读取A/D 转换数据的方式一般有三种，即查询、中断和DMA 方式。其中查询方式就是通过查询标志位来判断A/D 是否转换完毕，如果A/D 转换完毕则读入转换的数据。这种方式下CPU 主动查询，通过CPU 读取A/D 转 换的数据，故实现的硬件电路简单，但数据读取速度慢，同时在WINDOWS 的多任务执行方式下，存在着A/D 转换数据不能及时读入的问题。中断方式是利用A/D 转换完毕的标志位触发一硬中断，然后中断管理器向CPU 提出中断申请。在中断允许的情况下，执行中断服务程序读入转换的数据。这种方式实现的硬件电路也比较简单，但中断服务程序的介入，引起
数据采集程序的断点的不可预测性，这样会导致数据采集程序的失控。DMA 方式利用A/D 转换完毕的
标志位向DMA 控制器提出DMA 申请，当DMA 控制器从CPU 取得总线控制权时，接口便与内存之间直接地进行数据交换（不经过CPU）。这种方式下，由于不经过CPU 读入数据，故提高了数据传输速度。同时由于A/D 转换器主动申请数据传输，而DMA 申请比外设中断申请的优先级高，A/D 转换数据能够及时读入，系统性能也得到了提高，但实现的硬件电路较前两种方式复杂。