在一些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與信息處理電路中，要滿足數(shù)據(jù)采集的精度和速度要求,，以必須采用分辨率高,，轉(zhuǎn)換速度快的AD轉(zhuǎn)換器。MAX194是一種性能優(yōu)越的高精度,、帶采樣保持的高速度十四位串行AD轉(zhuǎn)換器,。筆者在課題實(shí)踐中應(yīng)用了MAX194芯片取得了很好的效果。由于MAX194的輸出方式是串行輸出而與一般的并行輸出方式不同,，因此,，在與MC51系列單片機(jī)通信時(shí)有一些需要注意的事項(xiàng)。在此筆者把在應(yīng)用中遇到的問題及解決方法作以介紹,。

　　1 工作原理及結(jié)構(gòu)

　　MAX194 的工作原理框圖如圖1所示,。它主要由主DAC、控制邏輯,、比較器和校準(zhǔn)DAC組成,。主DAC用于產(chǎn)生與輸入模擬信號進(jìn)行比較的模擬信號，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與一般模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的DAC不同,，它沒有采用T型電阻網(wǎng)絡(luò),，而是由帶二進(jìn)制權(quán)值的電容陣列組成（見圖2）.模擬電子開關(guān)受數(shù)字量的數(shù)字代碼控制，代碼為0時(shí)開關(guān)接地,，代碼為1時(shí)開關(guān)接到參考電壓上,。這樣，d13為1而其它為0時(shí)，VA=VREF/2,；當(dāng)d12為1而其它為0時(shí),，VA=VREF/2 2；依次類推,，直到當(dāng)d0=1而其它為0時(shí),，VA=VREF/2 14。根據(jù)疊加原理,，總的等效電勢為：

VA=d13VREF/2+d12VREF/2 2……+d0VREF/2 14

　　以單極性輸入為例,，其具體的轉(zhuǎn)換過程如下：

　　（1）將電容的自由端均接在AIN,，以使電容充電得到電壓VAIN,。

　　（2）將最高位電容接參考電壓,，其它電容的自由端接地,，以使VA=VAIN，即d13=1而其它位為0,，這時(shí),，VA=VREF/2-VAIN，當(dāng)VA<0 即VAIN

　?。?）要通過比較器和控制邏輯來確定次高位,，依次向下類推，經(jīng)過16次比較以可以使轉(zhuǎn)換結(jié)束（包括兩位附加位）,。需要說明的是：圖中的DUMMY電容是為了使它前面的電容具有權(quán)值而設(shè)置的,，其本身沒有權(quán)值。而由電容組成DAC將使MAX194具有采樣保持功能,，也就是電路不需加采樣保持部分,。

　　另外，MAX194自身具有校準(zhǔn)功能,，可在上電時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn),。當(dāng)外部環(huán)境改變時(shí)（如溫度變化，電源電壓改變等）,，還可以人為地置RESET為0時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn),。

　　2 管腳排列及功能

　　MAX194的管腳排列如圖3所示。它采用16腳DIP封裝,，各管腳的功能如下：

• 　　引腳1（BP/UP/SHDN）為三態(tài)輸入,，此腳懸空,，則模擬信號以雙極性方式輸入；接高電平時(shí)以單極性輸入,；接低電平時(shí)則以10μA的關(guān)閉模式工作,。
• 　　引腳10(RESET)接低電平時(shí)停止工作，并在上升沿開始校準(zhǔn),。
• 　　引腳9（CONV）變低后,，A/D轉(zhuǎn)換開始。
• 　　引腳7（EOC）為轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出,。轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)輸出低電平,，到一下次轉(zhuǎn)換開始時(shí)再變成高電平。
• 　　引腳2（CLK）外接轉(zhuǎn)換時(shí)鐘,，最大頻率為1.7MHz,；引腳3(SCLK)如果在轉(zhuǎn)換結(jié)束后讀取結(jié)果，則以SCLK的頻率讀取,。它可以與CLK的頻率不同,，最大為5MHz。
• 　　引腳5（DOUT）為串行數(shù)據(jù)輸出腳,，先輸出最高位,。
• 　　引腳8（CS）為片選信號，允許串行輸出,。
• 　　引腳12（REF）為參考電壓輸入端，輸出范圍為0～5V,。
• 　　引腳11（AIN）為模擬輸入,，輸入范圍為0～VRFEF或-VREF～+VREF。
• 　　引腳6,，14（DNCD,，AGND）分別為數(shù)字地，模擬地,。
• 　　引腳4,，16（VDDD，VDDA）分別為+5V數(shù)字電源,，+5V模擬電源,。
• 　　引腳11，15（VSSD,，VSSA）分別為-5V數(shù)字電源,，-5V模擬電源。

　　3 MAX194的應(yīng)用電路

　　MAX194可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制,，測量,，數(shù)字信號處理等方面,。

　　圖4為筆者在鍋爐測溫系統(tǒng)中用MAX194與單睡機(jī)進(jìn)行接口的接口電路，該接口將CS接P2.7腳,，并由軟件發(fā)出片選信號,。用于轉(zhuǎn)換的時(shí)間脈沖CLK由89C51的ALE腳產(chǎn)生。89C51的TXD經(jīng)非門接SCLK,，以用做讀取數(shù)據(jù)的時(shí)鐘,。

　　讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果有兩種方式，一種是在轉(zhuǎn)換的過程中以CLK的時(shí)鐘頻率讀出,，另一種是在轉(zhuǎn)換結(jié)束后以SCLK的時(shí)鐘頻率讀出,。筆者選擇在轉(zhuǎn)換結(jié)束后讀取結(jié)果的方式（第二種）。該方式在轉(zhuǎn)換結(jié)束以后,，當(dāng)EOC變低并且在CS也為低時(shí),，在DOUT上輸出最高位，之后在SCLK的下降沿依次輸出其它位,。SCLK允許的最高頻率是5MHz,。圖5為其時(shí)序圖。

　　圖中,，tCONV為轉(zhuǎn)換時(shí)間,；tCSS為CS下降模沿的時(shí)間；tCSH為SCLK最后一個下降沿至CS上升沿的時(shí)間,。

　　4 注意事項(xiàng)

　　采用圖4電路進(jìn)行接口設(shè)計(jì)時(shí),，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)；

　?。?）Tcss必須大于75μs,，應(yīng)在程序中先置CS為零，然后再發(fā)轉(zhuǎn)換開始信號,。

　?。?）轉(zhuǎn)換開始脈沖必須與轉(zhuǎn)換時(shí)鐘同步，為此在P1.0和ALE之間應(yīng)加一個或門后再接至CONV,，以確保同步,。

　　（3）在TXD直接至SCLK相連時(shí),，由于89C51在TXD的下降沿讀數(shù),，而TXD（SCLK）的第一個下降沿以開始輸出次高位，這樣以會丟失最高位,。為此,，可在TXD與SCLK之間接一個反相器，這樣在TXD的下降沿讀入數(shù)據(jù)時(shí),，即可在TXD的上升沿（SCLK的下降沿）使DOUT輸出數(shù)據(jù),。由于讀入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)是分時(shí)進(jìn)行的,，因而保證了這種先讀出最高位，再輸出次高位的全數(shù)據(jù)輸出方式,。

　?。?）由于在收緩沖器SBUF中，數(shù)據(jù)的存儲順序?yàn)椋?/p>

d6 d7 d8 d9 d10 d11 d12 d13

　　所以要在程序中重新排列其順序,，圖6為其程序框圖,，具體的程序如下：

　　ADZHUAN：CLR PSW

　　CLR C

　　CLR P2.7

　　MOV P0，#02H

　　MOV R1,，#03H

　　SETB P1.0

　　CLR P1.0

　　SETB P1.0

　　SETB P3.2

　　HERE：JB P3.2,，HERE

　　LOOP：MOV SCON，10H

　　WAIT1：JNB RI,，WAIT1

　　MOV A,，SBUF

　　MOV @R1，A

　　INC R1

　　DJNZ R0,，LOOP

　　SETB P2.7

　　LCALL EXCH

　　RET

　　EXCH：MOV R1,，30H

　　MOV A，#00H

　　CLR C

　　MOV R7,，#08H

　　LOOP0：XCH A,，R1

　　RRC A

　　XCH A，R1

　　RLC A

　　DJNZ R7,，LOOP0

　　MOV 32H,，A

　　MOV R1，31H

　　MOV A,，#00H

　　CLR C

　　MOV R7,，#08H

　　LOOP1：XCH，A,，R1

　　RRC A

　　XCH A，R1

　　RLC A

　　DJNZ R7,，LOOP1

　　MOV 33H,A

　　RET