基于8OC196的高精度、低成本A／D轉換

摘要：介紹了一種基于80C196單片機的A／D轉換硬件電路和軟件實現， 利用80C196自帶的10位A／D轉換器和PWM輸出及簡單外圍電路，實現了高精度、高速A／D轉換。該方法同時具有成本低、實用性強等特點。
關鍵詞：單片機；A／D轉換；PWM信號；分辨率

0 引言
在智能化儀表中，A／D轉換器直接影響儀表的性能，A／D轉換器的性能主要在兩個方面，轉換精度和轉換時間。目前常用的有逐次逼近型轉換器、并行轉換器、雙積分轉換器等。其中，雙積分A／D轉換器因為轉換精度高、抗干擾性能強，并且價格相對較低，在數字測溫儀表以及工業現場的慢變信號數據采集中得到非常廣泛的應用。但是雙積分A／D轉換器在實際應用中仍有不足之處。由于其工作過程中零點漂移誤差、以及電容充放電造成的非線性，使得其如要獲得較高的精度，對電路中運放、電阻、電壓基準等元件的精確度和溫漂系數等指標的要求就非常高，特別是它不適合快變信號的數據采集。而適合快變信號的高精度并行轉換器的價格太高，如12位精度的AD7874價格就十分昂貴。因此尋找一種高精度、高速且低成本的A／D轉換方法是有實用價值的。本文利用Intel公司單片機80C196自帶的10位A／D轉換器和PWM輸出，外加放大器、濾波器等簡單電路配合，實現了高精度(最高可達18位精度)、高速A／D轉換，滿足快變信號的A／D轉換要求。經使用表明，該A／D轉換方法的性價比高，效果非常好。

1 80C196簡介
80C196是INTEL公司推出的一種準16位單片機系列，常見的型號有80C196KB、80C196KC、80C196KT等，本文選用了80Cl96KB，與其他通用的單片機相比，80C196KB主要有以下特點：(1)片上232字節的寄存器兼有RAM和累加器的功能，克服了面向累加器引起的瓶頸問題，提高了執行效率；(2)具有8通道10位A／D轉換器(逐次逼近型)，特別適合于智能儀表、控制系統等應用領域；(3)脈寬調制輸出器PWM，PWM信號經過積分就可以獲得直流輸出，可作為D／A轉換器使用，D／A轉換器的分辨率為8位；(4)高速輸入／輸出器(HSI／HSC)),HSI／HSO特別適合于測量和產生分辨力高達2us的脈沖；(5)16為監視定時器(WDT)，即看門狗，有軟硬件故障時，WDT將使系統復位，提供了一種軟硬件故障的恢復能力；(6)可動態配置的總線，在運行過程中，80C196KB總線可以動態地配置成8位或16位，以便適應對外部存儲器進行字節操作或字操作的不同需求。
80C196的特點決定了它很適合應用于自動化儀表與控制，自帶的A／D可以方便的進行數據采集，PWM可以輸出D／A信號，WDT保證了運行的可靠性，HIS／HSO方便脈沖信號的測量與產生。80C196KB共有68管腳，采用PLCC型封裝，其管腳圖如圖1所示。