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工程師經常需要連接PC對電路進行簡單的測量。當沒有資金購買一臺用于低速信號的數字化儀時，可以用兩只IC，自己做一個連接在PC的串口上。數字化儀的吞吐率主要取決于PC操作系統的性能、處理器速度和內存。我用一臺2.4 GHz的Pentium PC實現了250采樣/秒，該PC有512M RAM，運行Windows XP。更快的處理器能提供更高的采樣速率。計算1秒鐘的轉換數就可以計算出吞吐率。 電路如圖1所示，使用一只MAX232 RS-232接口IC和MCP3201 12位逐次逼近型ADC（模數轉換器）。使用C#編寫的應用程序，可以將數據輸入運行Windows XP或Vista的PC中。源碼可從本文的在線版下載，地址為：www.tmworld.com/2008_10。 MCP3201使用RTS（準備發送）、CTS（清除發送）和DTR（數據終端就緒）串口線與PC通信。通過其標準SPI（串行外設接口）端口與MAX232通信。模擬信號連接到MCP3201的IN+引腳，MAX232將RS-232信號電平轉換為TTL兼容電平。 來自DOUT引腳的數字輸出流通過MAX232到達IC的CTS線串行點。RTS線為ADC的CLK（時鐘）引腳提供時鐘脈沖。在CLK信號的下降沿上，每個獨立位出現于DOUT引腳。因此，軟件應用必須在時鐘脈沖的上升沿鎖存該位。最后，DTR線產生CS（片選）信號來構成轉換過程。轉換過程中CS位必須為低。圖2表示過程的時序圖。 圖2中，有效數據位（最高位在先）在第三個CLK脈沖為低后出現在DOUT線上。因此，必須在讀取數據后，用軟件舍棄前三位。 軟件應用采用免費的微軟Visual C# 2008 Express Edition編寫。C#中內置了SerialPort元件，提供對端口的全面控制。該軟件是作為一個簡單的控制臺應用執行的。使用該代碼，不需要設備驅動就能使用串行端口。 工程師可以方便地重復或修改源碼，以適應自己的應用。例如，可以通過因特網將ADC的數據發送到其他位置，或將數據提供給Excel或其他應用進行分析。 另外，也可以改善圖1中的硬件設計。例如，在ADC前面放一個低通濾波器可以降低噪聲，從而也減少了由于混疊而產生的錯誤。在MAX232的VCC引腳上一定要用一只旁路電容器。在盡可能靠近元件引腳處放一只1 μF電容器（推薦值）。 類似的逐次逼近型ADC可以代替MCP3201，ADC也要有SPI兼容接口。例如，可以采用LinearTechnology公司的LTC1286或LTC1297。如果打算采用不同的ADC，就需要作一些硬件修改，因此要仔細閱讀廠家的數據表。除了MAX232線路驅動器以外，還可以使用類似的元件，如MAX225或MAX233。這些元件不需要任何外接元件，因此簡化了設計。 如果采用其他硬件，可能還需要應用源碼。例如，可能需要根據所選元件的時序圖，修改源碼中的for循環語句（int i = 0; i < 15; i++）。 |
