基于80C196的采樣與A/D處理

上圖中LM311是專用的電壓比較器，把其設置為過零比較。而VIN2則是通道2原始信號引出來的采樣線，其為正弦波，所以LM311輸出的為與原始信號頻率一致的脈沖方波，送至鎖相環4046的AIN引腳。鎖相環4046的AIN與BIN為輸入，AIN引入采樣進來的信號，BIN引入反饋信號。如果比較兩路信號其頻率不一致，鎖相環4046在內部產生一個AIN信號的分或倍頻信號（一種脈沖方波）由VCOUT即4腳輸出，如BIN的頻率大于AIN的頻率則倍頻反之則分頻，此過程一直到AIN與BIN兩路信號的頻率相等才會穩定。鎖相環后的電路是VCOUT連到的倍數器4040輸入端A，4040的Q9腳引出信號作為反饋接至4046的BIN端。4040是倍頻芯片其Q9引腳的輸出信號是輸入A端信號的512之倍頻。由于4046的AIN與BIN引入頻率相同時內部分倍頻才穩定，因此VCOUT穩定的輸出是AIN輸入的512分頻，這時鎖相環穩定從VCOUT輸出采樣信號的512分頻的脈沖方波。為了觸發效果的需要，加一RS觸發器74HC123引出OUT觸發。OUT觸發便輸出至兩個通道的A/D轉換器AD976的R/C腳（SAMPLE），這樣可以保證兩個通道同時采樣。

1.2 A/D轉換

A/D轉換的硬件連接圖如圖3（只引出了通道1）。AD976是一種高速度、低電壓、16位的模數轉換器，其線性誤差很小，帶有8位并行輸出口。A/D轉換后的16位數字值分時兩次從并行口輸出，由外來BYTE腳引入高低電平分別對應讀取16位數字信號的高8位和低8位。/BUSY引腳輸出的是轉換過程的狀態，低電平為轉換期間，高電平為轉換結束，本設計中把此信號作為80C196的高速輸入事件的輸入，由80C196識別可進入其A/D轉換的響應程序。其一次A/D的過程是：微控器識別A/D事件輸入后進入響應程序，響應程序中微控器完成16位數據的讀取又回到下一次A/D事件的查詢狀態。在整個采樣A /D轉換過程中采樣周期為19μs左右，AD976轉換時間是5~10μs，每次轉換之前/BUSY產生一個事件廷遲時間為83ns，轉換結束/BUSY 產生一個事件延遲180~360ns，加起來采樣費時不超過11μs，所以AD976的響應這種高速采樣是沒有問題的。轉換后的數字數據通過 74HC541鎖存送至80C196的P3口，這就完成了信號由采樣到存儲、由模擬到數字的工作，通過對處理器的編程就可完成這個過程。