基于80C196的采样与A/D处理

上图中LM311是专用的电压比较器，把其设置为过零比较。而VIN2则是通道2原始信号引出来的采样线，其为正弦波，所以LM311输出的为与原始信号频率一致的脉冲方波，送至锁相环4046的AIN引脚。锁相环4046的AIN与BIN为输入，AIN引入采样进来的信号，BIN引入反馈信号。如果比较两路信号其频率不一致，锁相环4046在内部产生一个AIN信号的分或倍频信号（一种脉冲方波）由VCOUT即4脚输出，如BIN的频率大于AIN的频率则倍频反之则分频，此过程一直到AIN与BIN两路信号的频率相等才会稳定。锁相环后的电路是VCOUT连到的倍数器4040输入端A，4040的Q9脚引出信号作为反馈接至4046的BIN端。4040是倍频芯片其Q9引脚的输出信号是输入A端信号的512之倍频。由于4046的AIN与BIN引入频率相同时内部分倍频才稳定，因此VCOUT稳定的输出是AIN输入的512分频，这时锁相环稳定从VCOUT输出采样信号的512分频的脉冲方波。为了触发效果的需要，加一RS触发器74HC123引出OUT触发。OUT触发便输出至两个通道的A/D转换器AD976的R/C脚（SAMPLE），这样可以保证两个通道同时采样。

1.2 A/D转换

A/D转换的硬件连接图如图3（只引出了通道1）。AD976是一种高速度、低电压、16位的模数转换器，其线性误差很小，带有8位并行输出口。A/D转换后的16位数字值分时两次从并行口输出，由外来BYTE脚引入高低电平分别对应读取16位数字信号的高8位和低8位。/BUSY引脚输出的是转换过程的状态，低电平为转换期间，高电平为转换结束，本设计中把此信号作为80C196的高速输入事件的输入，由80C196识别可进入其A/D转换的响应程序。其一次A/D的过程是：微控器识别A/D事件输入后进入响应程序，响应程序中微控器完成16位数据的读取又回到下一次A/D事件的查询状态。在整个采样A /D转换过程中采样周期为19μs左右，AD976转换时间是5~10μs，每次转换之前/BUSY产生一个事件廷迟时间为83ns，转换结束/BUSY 产生一个事件延迟180~360ns，加起来采样费时不超过11μs，所以AD976的响应这种高速采样是没有问题的。转换后的数字数据通过 74HC541锁存送至80C196的P3口，这就完成了信号由采样到存储、由模拟到数字的工作，通过对处理器的编程就可完成这个过程。