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(wèn)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(hào)進(jìn)行比較的模擬信號(hào)，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(méi)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(shì)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(guò)程如下：

　?。?）將電容的自由端均接在AIN，以使電容充電得到電壓VAIN。

　?。?）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(guò)比較器和控制邏輯來(lái)確定次高位，依次向下類推，經(jīng)過(guò)16次比較以可以使轉(zhuǎn)換結(jié)束（包括兩位附加位）。需要說(shuō)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(méi)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(hào)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(hào)，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(cè)量，數(shù)字信號(hào)處理等方面。

　　圖4為筆者在鍋爐測(cè)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(hào)。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(guò)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(gè)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(hào)。

　?。?）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(gè)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(gè)下降沿以開始輸出次高位，這樣以會(huì)丟失最高位。為此，可在TXD與SCLK之間接一個(gè)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(chǔ)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