带8通道12位AD转换器ADuC812及其应用
4应 用
基于ADuC812的诸多特点，如果加上必要的外部信号调理电路，就可以构成一个完整实用的数据采集及控制系统，并且系统的硬件结构非常简单。
图1是一个由ADuC812构成的动平衡机测量系统。
转子在旋转过程中，由于不平衡而产生离心力引起摆架系统振动，动平衡机通过传感器将此机械振动量变成电信号，然后经平面分离、衰减和定标调整、滤波放大等处理电路，最后由
指示仪表进行显示。动平衡机在平衡转子时，转子的任一平面上有不平衡量，必然要在左右两个支承上同时引起振动，振动的大小可以通过左、右两个传感器测量出来，设m1r1和m2r2为左右校正面上的不平衡量，左校正面上的单位不平衡量在左右两端引起的振动分别为αL1和αR1，右校正面上的单位不平衡量在左右两端引起的振动分别为αL2和αR2，左右两端总的振动为VL和VR，如图2所示，则有，
式中，Δ＝αL1αR2－αR1αL2是方程组的系数行列式，如果通过分压电路，将右端的振动量取出
和左端的振动量相减，则左端的不平衡量m1r1只与左端的振动VL有关，
只是与左端不平衡量大小有关的一个标量，通过定标设定可以补偿它们。这样就消除了右端的不平衡量对左端的影响，同样也可以消除左端的不平衡量对右端的影响，通过信号调理电路，可完成对信号的衰减控制、平面分离、信号放大以及电平的偏置，使输出信号既包含交流的振动信号，又包含直流的偏置电平。因A／D转换电路是单电源器件，只能转换0～VREF的正电压，不能转换负电压，通过信号调理电路后的振动信号在经过相敏检波后，输出的是正的直流电压，满足A／D转换的要求。经过R00和R900相敏检波，可将右端的振动信号VR在00和900方向上进行分解，设分别为VR0和VR90，而经过L00和L900相敏检波，可将左端的振动信号VL在00和900方向上进行分解，设分别为VL0和VL90，则左右两端的振动的幅值分别为：
因此，相敏检波后，得到了左右两端两个相位差为90°的分量，对它们进行A／D转换后，由MCU分别计算左右两端的幅值和相角，振动的幅值｜VL｜和｜VR｜反映了左右两端振动的大小，通过｜VL｜和｜VR｜的计算，可解算出左右两端不平衡量的大小，而振动的相位ΦL和ΦR反映了不平衡量所处的位置，相角的计算可求出不平衡量所在的相位，指示出重点或轻点的相位位置。
转子的转速由外部中断0脚控制定时／计数器0的计时时间来实现，由8051的定时／计数器在工作方式0和方式1的结构可看出，当TCON的TR0位为 1，TMOD的GATE位为1，且T0工作于定时方式时，内部振荡信号经过12分频后给T0提供时钟信号，T0计数与否与外部中断0的电平高低有关，如果 INT0＝0，T0不计数，如果INT0＝1，T0开始计数，这样就可测量脉冲宽度，通过光电头将转子的转速转换成脉冲信号后再2分频，得到频率为转子旋转频率一半的方波信号，通过方波信号的高电平去控制T0的计数，该数值为转子的旋转周期，由转子的旋转周期可得到转子的转速大小。
转子转速及不平衡量的计算通过外部中断0完成，光电头产生的脉冲信号经2分频后，得到频率为转子旋转频率一半的方波信号，该信号加到INT0上，将外部中断0设置成边缘触发，在每个方波的下降沿产生中断，MCU读取TL0 和TH0寄存器值，并将TL0和TH0清零，开始下一次计时，然后根据TL0和TH0的数值，计算转子转速，并根据TL0和TH0中转子旋转周期值的四分之一配置定时／计数器1的TL1和TH1，定时／计数器1工作于定时方式，通过定时／计数器1的中断由两路DAC产生相位差为90°两路方波信号，用于对振动信号的相敏检波，MCU对ADC0～ADC3进行A／D转换，计算左右两平面的不平衡量的大小和相位，然后将转速及不平衡量的大小和相位送8279进行显示。不平衡量测量的流程图如图3所示。该系统用于一台涡轮转子动平衡机的改造，收到了预期的效果。
参考文献
1 叶能安，余汝生主编．动平衡原理与动平衡机．武汉：华中工学院出版社，19852 房小翠，王金凤编著．单片机实用系统设计技术．北京：国防工业出版社，1999
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