普通的51单片机工作在12MHz时,指令周期为1μs,而访问外部空间需要2μs,实现数据采集时速度不会达到500ksps。DALLAS的DS80C320与80C32兼容,但速度更快,工作在12MHz时指令周期为1/3μs,而且它的工作频率可达到33MHz,可用于高速数据采集。

1 DS80C320的相关寄存器

DS80C320内部增加了一些特殊功能寄存器,其中有一个影响着外部数据访问速度：CKCON（8EH）。它的低三位（MD2、MD1、MD0）决定着访问外部数据消耗的时钟数及选通信号的宽度,它们的关系如表1所列。

表1 

DS80C320外部数据访问（MOVX）指令默认为3个指令周期,即上电复位时MD0为1,改变MD2-0的值可以改变访问速度,MD2-0不是直接寻址位,需要对字节（CKCON）进行操作。另外,DS80C320有两个数据指针,通过DPS寄存器的最低位来选择,进行数据埠移动时很方便。默认的数据批奖勤罚懒为DPTR（82H,83H）。

2 高速采集应用实例

图1所示电路最高采样速度可达到1Msps,可以以最高速度连续采集256个数据。采集的数据放入双口RAM,低速总线可以从双口RAM另一端读出数据,因为双口RAM的两个端口可独立操作,故高、低速总线互不影响（这里只谈高速总线的工作情况,故图中没有画出低速部分的电路）。在高速应用时,器件的选择很重要。单片机为DS80C320,工作温度范围为-40～85℃;时钟选用24MHz晶振;A/D器件采用AD7822,精度为8位,转换时间为420ns;地址锁存为74F373,D到Q端延时为8ns（74HCT373为44ns）;程序存储器为W29C020-90,取数时间为90ns;数据存储器为256字节的双端口RAM DS1609（35ns）。此电路的连线也有些特别;ADC的启动信号与单片机的写信号相连,即单机同执行一次写操作就开始一次A/D转换,同时把上次转换的结果写入双口RAM;AD7822的CS端直接接地,免去选通信号（这种用法在AD7822数据手册里有介绍）;AD7822的Vmid连接到Vref(2.5V)上,此时输入电压范围为1.25～3.75V,改变它们的连法可以改变输入电压范围;AD7822的EOC悬空,即不检查忙标志,严格控制时序即可。从时序上可以看到：从启动信号（WR）到读数据（RD）要至少13个振荡周期,对24MHz来说就是520ns,这比AD7822的最大转换时间要长,因此可以得到有效的数据。

A/D转换过程是一个循环过程。首先,执行一条写指令,WR信号触发了A/D转换的开始。然后,用两条NOP指令进行延时,进入循环体后,先读取上次转换的结果,接着保存数据;同时,也启动下一次转换。接下来的循环控制指令,用来计数,同时改变目的地址,使采集要到的数据从高到低依次放大RAM的256个单元里。采集过程的子程序如下：ADC：MOV DPTR,#0100H

MOVX @DPTR,A ;开始转换

NOP

NOP

LOOP：MOVX A,@DPTR ;读数据

MOVX @DPTR,A ;保存数据,开始下一次转换

DJNZ DPL,LOOP ;数据指针递减、循环

RET

    若MOVX指令时间为2个周期,则以上循环周期刚好6个指令周期（24个振荡周期）,为1μs,即可达到1Msps的采集速度。DS80C320的MOVX指令时间默认值为3个周期,要改变MD2-0使MOVX指令时间变为2个周期,在执行A/D转换前要对MD2-0进行初始化,执行指令：

ANL 8EH,#11111000B

数据采集过程的时序如图2所示。

本文介绍的用单片机进行数据采集的电路,可用在很多需要高速采集的场合。