山东科技大学学士学位论文 微机保护装置硬件设计
将高频分量滤去即可。 3.3.5.3．采样保持器(S／H)[18]
采样保持器(S／H)的基本原理：A／D转换器完成一次完整的转换需要一段时间，在这段时间里，模拟量不能变化，否则就不准确了，必须引入采样／保持电路，将瞬间采集的模拟量“样本”冻结一段时间，以保证A／D转换的精度。 3.3.5.4. 多路转换开关
多路开关是一种受CPU控制的高速电子切换开关。由采样保持器送来的多路模拟量公用一套A／D转换器，只有被选中的一路才可以通过多路开关进入A／D转换器，其余各量需等候下一次的选择。
电路连接图如图3- 8所示：
47KR43TA2A1LM32411R1KR1K432A1LM32411IN1GND a 电流测量电路
47KRRUAB1K32LM32411TV44A1R1KR1K32A1LM32411IN31TO1 b 电压测量电路 图3- 8 电压及电流测量电路
3.3.6 模数转换模块
A/D转换器是把模拟量转换成数字量的线性电路器件，已做成集成
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芯片。A/D变换器主要有以下几种类型：积分型、逐次逼近型、并行比较型，∑—△型和流水线型等转换器。在选用A/D变换器时，主要应根据使用场合的具体要求，按照转换速度，精度，价格，功能以及接口条件等因素而决定选用哪种类型。本设计中采用逐次逼近型芯片ADC0809
[11]
。
逐次逼近式A/D转换器是由逐次逼近寄存器，D/A转换器，比较器，和缓冲寄存器等组成。当启动信号由高电平变为低电平时，逐次逼近寄存器清0，这时，D/A转换器输出电压Vo也为0，当启动信号变为高电平时，转换开始，同时，逐次逼近寄存器进行计数。 衡量一个A/D转换器的性能的主要参数有： （1）分辨率
是指A/D转换器能够转换的二进制数的位数，位数多分辨率也就越高。
（2）转换时间
指模拟量输入到完成转换，输出达到最终值并稳定为止所需的时间。一般在几ns到几百ns之间。逐次逼近型A/D转换器的转换时间为1至200μs。
（3）转换精度
指A/D转换器实际输出电压与理论值之间的误差，有绝对精度和相对精度两种表示法。 （4）量程
量程是指所能转换的电压范围。如5V或10V等，用户在使用时遥通过调理电路将输入信号调制到量程范围以内。 （5）工作温度范围
较好的A/D转换器的工作温度为-40到85°C，较差的为0到70°C。应根据具体应用要求去查器件手册，选择使用的型号。超过工作温度范
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围，将不能保证达到额定精度指标。
ADC0809是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。 主要特性如下： ①8路输入通道。 ②具有转换起停控制端。
③转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）。
④单个+5V电源供电。 ⑤模拟输入电压范围0～+5V， 不需零点和满刻度校准。
⑥工作温度范围为-40～+85摄氏度。 ⑦低功耗，约15mW。 ⑧输出带锁存器。 ⑨逻辑电平与TTL兼容。
⑩8位A/D转换器，即分辨率为8位。 ADC0809 引脚图如图3- 9所示： 其主要功能如下：
IN0～IN7：8路模拟量输入端。 D0～D7：8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。
ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
START： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。
EOC： A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
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OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHz。 REF（+），REF（-）：基准电压。 VCC：电源，+5V。
123456789101112131415IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7STARTEOCOECLOCKVCCVREF+VREF-ADDAADDBADDCALED0D1D2D3D4D5D6D7GND28272625242322212019181716
图3-9 ADC0809引脚排列图
ADC0809与AT89C51连接如图3-10所示：
ADC0809IN0IN1IN2IN3IN4IN5123456789101112131415IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7STARTEOCOECLOCKVCCVREF+VREF-ADDAADDBADDCALED0D1D2D3D4D5D6D7GND28272625242322212019181716ALEA0A1A2UAWR1324001INT0P64049UA13RD240012A3P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7347813141718111D0D1D2D3D4D5D6D7OELE74LS373Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7256912151619A0A1A2A3A4A5A6A7CLK 图3- 10 ADC0809 与AT89C51连接图
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3.3.7 通信电路
系统设计中采用RS485通信方式，RS-485标准接口是单片机系统中常用的一种串行总线之一。RS-485操作方式为差动方式，最大传输距离为1200米，最大传输速率为10Mbps,最大驱动器数目为32，最大接收器数目为32。RS-485接口可连接成半双工和全双工两种通信方式。常见的半双工通信芯片有MAX481、MAX483、MAX485、MAX487等，全双工通信芯片有MAX488、MAX489、MAX490、MAX491等。图3- 11为RS-485通过MAX485与单片机的连接图。
+5MAX485RXDP1.7TXD1234ROREDEDIVCCBAGND8765BA 图3- 11 RS485 通信接口电路
3.3.8 复位电路
复位是单片机的初始化操作，其功能主要是使单片机内逻辑电路回到起始点。本设计采用看门狗复位电路[11]。看门狗电路是用来监测微处理器是否正常工作的，如果单片机应用系统工作不正常，程序飞掉，看门狗电路的输入端就会被触发，那么看门狗电路的输出端就可以产生一个复位脉冲使系统复位。一般看门狗电路的本质是一个带有具有清零功能的计数器。具体的原理是在预先设定的时间内是CPU复位计数器，即预先设定的时间要小于计数器的溢出时间，如计数器一旦溢出，即认为CPU目前的运行状态出现问题，可用计数器溢出信号去复位CPU，使单
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