51单片机实现的双积分A/D转换器设计与源码

"本文介绍了一种利用51单片机和通用分立器件构建的双积分A/D转换器，提供详细的源代码清单，适用于电子竞赛和仪器仪表类应用。" 在电子系统中，A/D转换器是将模拟信号转换为数字信号的关键组件。双积分A/D转换器是一种常见的低速但精度较高的转换方法。该文描述了一种基于51系列单片机实现的双积分A/D转换器设计，主要利用了单片机的定时器功能。 在51单片机中，有两个16位的双通道定时器（TIMER0和TIMER1），它们可以配置为输入捕获模式，用于测量脉冲宽度。在该设计中，定时器配合外部运算放大器（如TL082）和比较器（如LM358）以及多路开关（MC4066）实现双积分转换。通过控制单片机的P1口输出，选择MC4066的输入通道，INT0口作为中断输入，用于检测比较器输出的电平变化。 双积分A/D转换器的工作原理大致如下：首先进行调零操作，确保积分器输入为参考零点AGND。接着，积分器输入连接到待测电压VIN，开始正向积分，VIN通过积分电阻R2对积分电容C1充电，这个过程持续时间T。然后，积分器输入切换到基准电压VREF，C1开始通过R2向VREF放电，当电容电压低于比较器的阈值时，比较器输出翻转。再次调零后，计算正向积分时间和反向积分时间的比例，从而得到被测电压VIN的数字表示。 整个转换过程由以下几个部分的程序控制：初始化程序设定初始状态并进行调零；输入捕捉中断服务程序处理比较器输出的电平变化；TIME0中断服务程序负责定时和正向积分；而接口程序则协调这些子程序的调用。 源代码清单提供了详细的实现细节，包括如何配置单片机的定时器工作模式，何时启动和停止积分，以及如何响应中断事件。通过这种方式，设计者可以根据实际需求调整和优化转换器的性能。 这种双积分A/D转换器方案由于采用的是常见元器件和51单片机，因此成本较低且易于实现，适合于对成本敏感且对转换速度要求不高的应用场合，如简单的仪器仪表或教育实验项目。通过了解其工作原理和源代码，开发者可以进一步理解和设计类似的A/D转换器，提高自己的硬件设计和编程能力。