ADC0809在兩路數據采集系統中的應用

馮忠嶺，童英華，陳學煌

（1.青海師范大學 物理系，青海 西寧 810008；2.青海師范大學 計算機系，青海 西寧 810008）

心音和脈搏是反映人體生理及病理的兩項重要指標，它們分別是診斷人體疾病的重要手段之一，具有非常重要的臨床意義。只有將心音、脈搏信號進行有效的A/D轉換成數字量后，才能輸入單片機中進行處理，這也直接影響著PC端的波形顯示效果，以及后續的信號分析。因此筆者提出了基于ADC0809的心音、脈搏信號的A/D轉換。

1 A/D轉換電路

ADC0809是帶有 8位 A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件，它的模數轉換原理采用逐次逼近型，芯片由單個+5 V電源供電，可以分時對 8路輸入模擬量進行 AD轉換，典型的 AD轉換時間為 100 μs左右。在同類型產品中，ADC0809模數轉換器的分辨率、轉換速度和價位都屬于居中位置，可以和單片機直接接口。

1.1 內部邏輯結構

如圖1所示，它包含以下幾個部分。

1）8路模擬量選擇開關 根據地址鎖存與譯碼裝置所提供的地址，從8個輸入的0～5 V模擬量中選擇一個輸出。

2）8位A/D轉換器 能對所選擇的模擬量進行A/D轉換。

3）3位地址碼的鎖存與譯碼裝置 對所輸入的3位地址碼進行鎖存和譯碼，并將地址選擇結果送給8路模擬量選擇開關。

4）三態輸出的鎖存緩沖器 是TTL結構，負責輸出轉換的最終結果。此結果可直接連到單片機的數據總線上[1]。

圖1 ADC0809內部邏輯結構圖Fig.1 Internal logic structure diagram of ADC0809

1.2 ADC0809引腳功能

1）IN0～IN7：8 路模擬電壓量輸入， 0～5 V 或者-5～+5 V或者-10～+10 V，用于輸入需轉換的模擬電壓；

2）D0～D7：8 位 A／D 轉換結果輸出口；

3）VREF（+）、VREF（-）：參考電壓輸入線，VREF（+）常和VCC相連，VREF（-）常接地或負電源電壓；

4）ALE：地址鎖存允許輸入線，高電平有效；在 ALE=1時，鎖存ADDA-ADDC，選中模擬量輸入。

5）START：啟動A／D轉換控制輸入，加正脈沖后 A/D轉換開始；

6）CLOCK：實時時鐘，頻率范圍為 10～1 280 kHz，典型值為640 kHz。

7）ADDA、ADDB、ADDC：3 位地址輸入線， 其 8 個地址值分別選中8路輸入模擬量IN0～IN7之一進行模數轉換。ADDC是高位地址，ADDA是最低位地址；選擇結果如表1所示。

8）OE：轉換結果輸出允許線。

9）EOC：轉換結束信號。轉換開始時，EOC信號變低電平；轉換結束時，EOC信號返回高電平。該信號可以作為CPU查詢A/D轉換是否完成的信號，也可以作為向CPU發出中斷申請的信號。

10）VCC：+5 V 電源輸入線。

11）GND：芯片接地端。

表1 地址與模擬量通道之間的對應關系Tab.1 Correspondence between analog channel and address

1.3 ADC0809與AT89C51的接口

1）地址線與數據線的連接 ADC0809的內部輸出電路有三態緩沖器，所以其8位輸出數據線可以直接和AT89C51的P1口相連。本系統中有兩路模擬量（心音、脈搏）的輸入，它的通道地址選擇信號ADDB、ADDC接地，而ADDA接到單片機的P2.6口，用于選擇輸入的模擬量IN0和IN1。

2）時鐘信號的連接 ADC0809必須外接時鐘，本系統借用AT89C51的ALE輸出，AT89C51的晶振率采用11.059 2 MHz，此時ALE的頻率約為2 MHz，經CD4013芯片四分頻后約為 500 kHz，與 ADC0809的CLK時鐘端相連[2-3]。

3）控制信號的連接 由于ADC0809的ALE和START均為正脈沖，而且基本同步，所以可以由AT89C51的P2.7和WR或非而成。同理，OE信號也可以由AT89C51的P2.7和RD或非而成。EOC信號經或非后與AT89C51的INT1相連，可申請中斷。在控制信號線的連接中，或非功能的實現可以借助芯片74LS02實現[4]。圖2是系統的部分原理圖。

2 A/D轉換子程序

A/D轉換程序用來控制對ADC0809兩路模擬輸入信號（心音和脈搏）的轉換，并將對應的數值分別存放到外存數據段1和外存數據段2中，數據的讀取方式采用中斷讀取。根據電路采用中斷讀取的方式，ADC0809的轉換控制如下：選擇通道并啟動轉換，等待中斷讀取轉換結果[5-6]。A/D轉換子程序的流程圖如圖3所示。

圖2 系統前端硬件原理圖Fig.2 Front hardware schematic of the system

圖3 ADC0809轉換子程序流程圖Fig.3 Flow chart of ADC0809 conversion subroutine

A/D轉換主要程序代碼為：

START： MOV SP，#60H

SETB EA

SETB IT1；∥外部中斷發生負跳變時激活IE1外

部中斷請求標志位

SETB EX1；∥外部中斷INT1響應允許位

MOV R1，#00H

CLR P2.6 ；∥使ADDA為0，選擇通道0

MOV DPTR，#DATA1

START1： CLR P2.5；∥外部存儲器6264的片選信號有效

CLR P2.7；∥使得A/D的ALE和START均為正

脈沖

MOVX@DPTR，A ；∥啟動 A/D轉換

LOOP1： SJMP$

INT_1： MOVX A，@DPTR ；∥讀取轉換結果，并存入外存

MOV A，P1

MOVX@DPTR，A

INC DPTR

INC R1

CJNE R1，#N，LOOP2；∥采樣數據個數為 N 個

JB P2.6，LOOP8

SJMP LOOP9

LOOP8：CPL P2.6

MOV R1，#00H

MOV DPTR，#DATA1

MOVX@DPTR，A ；∥啟動 A/D轉換

SJMP LOOP2

LOOP9：CPL P2.6

MOV R1，#00H

MOV DPTR，#DATA2

MOVX@DPTR，A ；∥啟動 A/D轉換SJMP LOOP2

LOOP2：RETI

3 結束語

調試結果表明，該A/D轉換模塊能有效地實現心音、脈搏信號的模數轉換。這就為以后輸入單片機處理，從單片機到PC機端的數據發送，以及信號波形的顯示和后續的信號分析奠定了基礎。

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