摘要：介紹了基于AD1671芯片設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集電路，該電路具有查詢、中斷和DMA三種數(shù)據(jù)傳輸功能，并且采用8253定時(shí)脈沖和端口寫兩種A/D啟動方式，適合于不同的應(yīng)用場合。

    關(guān)鍵詞：A/D轉(zhuǎn)換 8253定時(shí)器 DMA方式

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在測量與控制中的應(yīng)用日益廣泛。為了使外部世界的模擬信號與計(jì)算機(jī)接口，需要進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換一般通過A/D芯片來完成。目前市場上出現(xiàn)了各種A/D芯片，且各種A/D芯片具有不同的控制方式和應(yīng)用條件。對于高速數(shù)據(jù)采集，最大采樣頻率取決于A/D的轉(zhuǎn)換時(shí)間以及數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間。提高最大采樣頻率可通過縮短A/D的轉(zhuǎn)換時(shí)間或提高數(shù)據(jù)的傳輸速度來實(shí)現(xiàn)。如果與PC機(jī)接口，數(shù)據(jù)的傳輸速度決定于PC機(jī)的主頻以及數(shù)據(jù)的傳輸方式，常用的有查詢和中斷方式，若采用DMA傳輸方式則可進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的傳輸速度。本文選取AD1674芯片，設(shè)計(jì)具有查詢、中斷和DMA三種數(shù)據(jù)傳輸方式的數(shù)據(jù)采集電路。該電路既可以采用定時(shí)器定時(shí)，通過8253定時(shí)器的控制設(shè)煊可變的采樣變（步進(jìn)間隔為1μs），獲得高準(zhǔn)確的采樣間隔；也可以采用軟件定時(shí)，通過端口寫啟動A/D來實(shí)現(xiàn)。在時(shí)序方面，該電路解決了A/D控制信號與計(jì)算機(jī)時(shí)序匹配問題，可能與高檔PC機(jī)進(jìn)行接口。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 AD1674接口電路

文獻(xiàn)[1]詳細(xì)介紹了AD1674芯片的性能和控制信號的時(shí)序。在完全受控方式下，最好是用邏輯控制信號CE啟動數(shù)據(jù)讀或A/D轉(zhuǎn)換；在CE有效時(shí)，片選信號CS應(yīng)有效，并且控制信號R/C和A0已確定，只有滿足這種時(shí)序，AD1674才能正常工作。

1.2 A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)的讀時(shí)序

對A/D接口電路而言，只有PC機(jī)的時(shí)序與AD1674的要求時(shí)序匹配才能保證電路的正常工作。該電路的A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)的讀時(shí)序如圖1所示。

A在/D轉(zhuǎn)換時(shí)，8253的定時(shí)脈沖或端口寫脈沖QD經(jīng)過延時(shí)和調(diào)節(jié)定時(shí)寬度后，使A/D的使能控制CE開始啟動A/D轉(zhuǎn)換。同時(shí)QD寬度為1μs的低電平脈沖（在端口寫啟動方式下，1μs的低脈沖是由端口寫脈沖經(jīng)調(diào)節(jié)定時(shí)寬度后獲得）使R/C的轉(zhuǎn)換有效，A0及片選CS可在A/D轉(zhuǎn)換前設(shè)置為有效。當(dāng)讀取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)時(shí)，端口讀信號或DMA讀信號D直接使A/CD的使能控制CE啟動數(shù)據(jù)讀，此時(shí)R/C=1，R/C的讀有效，開始12位數(shù)據(jù)的讀取。當(dāng)A0=0時(shí)，讀取高八位數(shù)據(jù)；當(dāng)A0=1時(shí)，讀取數(shù)據(jù)低四位，讀完后A0=0，準(zhǔn)備下一次A/D轉(zhuǎn)換�？梢娫摃r(shí)序既能與PC機(jī)接口，又能使AD1674正常工作。

1.3 A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)讀取的實(shí)現(xiàn)電路

本電路的AD1674工作在完全受控方式。A/D轉(zhuǎn)換為12位，而轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)分兩次讀取，即先讀數(shù)據(jù)的高八位，后讀數(shù)據(jù)的低四位。

1.3.1 A/D轉(zhuǎn)換的啟動方式

A/D轉(zhuǎn)換的啟動方式有兩種：8253定時(shí)器硬件啟動和寫端口軟件啟動。

8253定時(shí)器啟動方式應(yīng)用于對數(shù)據(jù)采集的時(shí)隔要求準(zhǔn)確的場合，該方式是利用8253的定時(shí)脈沖啟動A/D轉(zhuǎn)換，通過8253數(shù)據(jù)總線緩沖器（端口地址為&0X23F）輸出鑒別通道的計(jì)數(shù)初值，通過向6位鎖存器74LS174（端口地址為&0X23B）寫入控制字設(shè)定8253的控制字以及A/D片選控制位。6位鎖存器數(shù)據(jù)位定義說明如下：

A1A0=00:&0X23D口輸出的數(shù)據(jù)為計(jì)數(shù)器0的計(jì)數(shù)值。

A1A0=01:&0X23F口輸出的數(shù)據(jù)為計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)值。

A1A0=10:&0X23F口輸出的數(shù)據(jù)為計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)值。

    摘要：介紹了基于AD1671芯片設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集電路，該電路具有查詢、中斷和DMA三種數(shù)據(jù)傳輸功能，并且采用8253定時(shí)脈沖和端口寫兩種A/D啟動方式，適合于不同的應(yīng)用場合。

    關(guān)鍵詞：A/D轉(zhuǎn)換 8253定時(shí)器 DMA方式

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在測量與控制中的應(yīng)用日益廣泛。為了使外部世界的模擬信號與計(jì)算機(jī)接口，需要進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換一般通過A/D芯片來完成。目前市場上出現(xiàn)了各種A/D芯片，且各種A/D芯片具有不同的控制方式和應(yīng)用條件。對于高速數(shù)據(jù)采集，最大采樣頻率取決于A/D的轉(zhuǎn)換時(shí)間以及數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間。提高最大采樣頻率可通過縮短A/D的轉(zhuǎn)換時(shí)間或提高數(shù)據(jù)的傳輸速度來實(shí)現(xiàn)。如果與PC機(jī)接口，數(shù)據(jù)的傳輸速度決定于PC機(jī)的主頻以及數(shù)據(jù)的傳輸方式，常用的有查詢和中斷方式，若采用DMA傳輸方式則可進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的傳輸速度。本文選取AD1674芯片，設(shè)計(jì)具有查詢、中斷和DMA三種數(shù)據(jù)傳輸方式的數(shù)據(jù)采集電路。該電路既可以采用定時(shí)器定時(shí)，通過8253定時(shí)器的控制設(shè)煊可變的采樣變（步進(jìn)間隔為1μs），獲得高準(zhǔn)確的采樣間隔；也可以采用軟件定時(shí)，通過端口寫啟動A/D來實(shí)現(xiàn)。在時(shí)序方面，該電路解決了A/D控制信號與計(jì)算機(jī)時(shí)序匹配問題，可能與高檔PC機(jī)進(jìn)行接口。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 AD1674接口電路

文獻(xiàn)[1]詳細(xì)介紹了AD1674芯片的性能和控制信號的時(shí)序。在完全受控方式下，最好是用邏輯控制信號CE啟動數(shù)據(jù)讀或A/D轉(zhuǎn)換；在CE有效時(shí)，片選信號CS應(yīng)有效，并且控制信號R/C和A0已確定，只有滿足這種時(shí)序，AD1674才能正常工作。

1.2 A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)的讀時(shí)序

對A/D接口電路而言，只有PC機(jī)的時(shí)序與AD1674的要求時(shí)序匹配才能保證電路的正常工作。該電路的A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)的讀時(shí)序如圖1所示。

A在/D轉(zhuǎn)換時(shí)，8253的定時(shí)脈沖或端口寫脈沖QD經(jīng)過延時(shí)和調(diào)節(jié)定時(shí)寬度后，使A/D的使能控制CE開始啟動A/D轉(zhuǎn)換。同時(shí)QD寬度為1μs的低電平脈沖（在端口寫啟動方式下，1μs的低脈沖是由端口寫脈沖經(jīng)調(diào)節(jié)定時(shí)寬度后獲得）使R/C的轉(zhuǎn)換有效，A0及片選CS可在A/D轉(zhuǎn)換前設(shè)置為有效。當(dāng)讀取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)時(shí)，端口讀信號或DMA讀信號D直接使A/CD的使能控制CE啟動數(shù)據(jù)讀，此時(shí)R/C=1，R/C的讀有效，開始12位數(shù)據(jù)的讀取。當(dāng)A0=0時(shí)，讀取高八位數(shù)據(jù)；當(dāng)A0=1時(shí)，讀取數(shù)據(jù)低四位，讀完后A0=0，準(zhǔn)備下一次A/D轉(zhuǎn)換�？梢娫摃r(shí)序既能與PC機(jī)接口，又能使AD1674正常工作。

1.3 A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)讀取的實(shí)現(xiàn)電路

本電路的AD1674工作在完全受控方式。A/D轉(zhuǎn)換為12位，而轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)分兩次讀取，即先讀數(shù)據(jù)的高八位，后讀數(shù)據(jù)的低四位。

1.3.1 A/D轉(zhuǎn)換的啟動方式

A/D轉(zhuǎn)換的啟動方式有兩種：8253定時(shí)器硬件啟動和寫端口軟件啟動。

8253定時(shí)器啟動方式應(yīng)用于對數(shù)據(jù)采集的時(shí)隔要求準(zhǔn)確的場合，該方式是利用8253的定時(shí)脈沖啟動A/D轉(zhuǎn)換，通過8253數(shù)據(jù)總線緩沖器（端口地址為&0X23F）輸出鑒別通道的計(jì)數(shù)初值，通過向6位鎖存器74LS174（端口地址為&0X23B）寫入控制字設(shè)定8253的控制字以及A/D片選控制位。6位鎖存器數(shù)據(jù)位定義說明如下：

A1A0=00:&0X23D口輸出的數(shù)據(jù)為計(jì)數(shù)器0的計(jì)數(shù)值。

A1A0=01:&0X23F口輸出的數(shù)據(jù)為計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)值。

A1A0=10:&0X23F口輸出的數(shù)據(jù)為計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)值。