2024年11月6日发(作者：田浩岚)
AD转换器MCP3208的原理及应用 #朱 轮
文章编号:1671-251X(2002)06-0055-03
#55#
AD转换器MCP3208的原理及应用
朱 轮
(江苏石油化工学院计算机科学与工程系,江苏常州 213016)
中图分类号:TN911.72 文献标识码:B
摘要:文章介绍了MCP3208的功能特点、管脚排列及工作时序,并给出了MCP3208与51系列单片机
的应用实例。
主题词:AD转换器;单片机;应用;MCP3208
1 概述
MCP3208是MicrochipTechnology公司推出的
一款12位8输入通道的ADC转换器。它采用
CMOS工艺,基于逐次逼近型结构的ADC转换器。
其重要特点是采样速度快(每秒可达100K);低功
耗,工作电流400LA,静态电流500nA;宽工作电压
范围(2.7~5.5V);小线性误差(?1LSB);工业级
温度范围(-40e~85e);保证不丢失代码,工业标
准SPI总线接口串行输出。现该产品可提供PDIP、
SOIC两种封装形式,并可为嵌入式控制应用提供功
能强大的开发工具。
MCP3208可广泛应用于数据采集、多通道数据
记录器、测量仪器、工业PC、电机控制、机器人技术、
图1 MCP3208的管脚排列
CH0~CH7)8个模拟信号输入通道;VSS)供电电源输入端;
VREF)外接参考电压输入端;AGND)模拟地;CLK)时钟输入端;
DOUT)A/D转换的数字结果串行输出端;DIN)通道选择的串行
数据输入端;CS/SHDN)片选/关断控制端;DGND)数字地
工业自动化、智能传感器等领域。
2 MCP3208的简介
MCP3208的引脚排列如图1所示。
到国标允许值的3倍以上。
若将原有主井滤波装置进行改造,适当扩大容
量,调整参数,则可用一套滤波装置同时抑制两套变
流器的谐波电流,经试算,采用表3所列参数可以取
得预期效果。
表3 调整参数表
谐波次数
电容LF
电感mH
电阻8
额定电压kV
额定电流A
基波无功补偿kvar
5
210
8.52
0.4327
6
59.2
578.43
7
150
5.16
0.4358
6
41.2
401.82
11
800
0.45
0.500
6
228.6
2199.83
4.5A,除I
25
接近国标允许值,其余均大大低于国标
允许值。
由于滤波器可提供3180.08kvar的基波无功补
偿,这样电网的功率因数可达到0.97。
增加电容后,为了调谐到所抑制的谐波频率上,
需适当减小电感值。此外,为了获得合适的Q值,
还需要调整与电抗器并联的电阻。
6 实施效果
按改造方案实施改造,增装了滤波电容器,调整
了滤波电抗器的电感值,对过流继电保护及非平衡
保护继电器进行了重新整定。把改造后的数据输入
计算机进行再计算,确认无误后,把谐波抑制装置接
入6kV母线。接入后仪表读数和估算的基波电流
十分接近,三相电流的平衡情况也很好。
收稿日期:2002-08-12
按表3调整后,电压总谐波畸变率:重载时
THDv=1.1352%,轻载时THDv=1.1326%,均远
低于国标限额。送入电网的谐波电流I
5
=0.5A,I
7
=0.4A,I
11
=0.6A,I
13
=2.8A,I
23
=3.8A,I
25
=
#56# 工矿自动化2002年第6期
MCP3208的通信采用的是标准的SPI总线的
串行方式,如图2所示。当CS/SHDN端由高电平
变为低电平时,芯片的转换和数据传输被初始化。
值得注意的是如果在芯片初始化时,CS/SHDN端
为低电平,此时必须先将其置成高电平,随后将其置
成低电平,即完成芯片的转换和数据传输的初始化。
图2 MCP3208工作时序图
当第1个时钟脉冲信号被接收,且CS端为低
电平,DIN端为高电平时构成起始位。DIN端输入
的一位信号是单端/差动输入选择位,用以确定模拟
信号输入的方式是单端输入还是差动输入,即高电
平时模拟信号采用单端输入,反之为模拟信号采用
差动输入。接下来DIN端输入的3位信号(D0、D1
和D2)用于输入通道的选择。详见表1。
表1 MCP3208控制位选择表
控制位选择
输入模式
单端或差动D2D1D0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
单端
单端
单端
单端
单端
单端
单端
单端
差动
差动
差动
差动
差动
差动
差动
差动
CH0
CH1
CH2
CH3
CH4
CH5
CH6
CH7
CH0=IN+CH1=IN-
CH0=IN-CH1=IN+
通道选择
状态;在随后的时钟脉冲下降沿,DOUT端将输出1
个低电平信号以作为将要输出A/D转换结果的标
志。紧接着在12个时钟脉冲信号上升沿的控制下,
12位转换结果从最高位(MSB)到最低位(LSB)依
次由DOUT端输出。
当12位的结果转换结束后,如果CS端仍旧为
低电平,CLK端也还有脉冲信号输入时,DOUT端
在时钟脉冲的控制下继续输出转换结果,不过是按
照从最低位(LSB)到最高位(MSB)依次输出。直到
最高位输出后,使DOUT变为高阻态为止。所以由
以上可以看出如果在一次A/D转换过程中只想得
到一次输出结果,可以采取在12位数据结果输出完
毕后将CS端置高电平,也可以采取停止CLK端时
钟脉冲信号的输入。
3 MCP3208应用实例
MCP3208应用到发电机组氢气纯度在线测量
的原理如图3所示,采用热导作为氢气纯度的敏感
元件,热导的一路气体接纯氢作为标准气,另一路接
被测氢气,其热导的桥路输出(该输出反映被测氢气
的纯度)接到A4、A5、OP07组成的同相串联式测量
放大器的A和B端,其放大倍数为K=1+R1/R2
+2R1/Ra;当取R1=100K,R2=2K,Ra=10K,
K约为71倍,与热导的最大输出为30mV相匹配。
当A、B端存在静压差时,可利用C端接入固定电
压,以抵消静压差对测量的影响。一般C端接0电
平。图3中采用MC1403作基准电源,MCP3208的
CLK、DOUT、DIN、CS分别与单片机89C55的P10、
CH2=IN+CH3=IN-
CH2=IN-
CH4=IN-
CH6=IN-
CH3=IN+
CH5=IN+
CH7=IN+
CH4=IN+CH5=IN-
CH6=IN+CH7=IN-
芯片在接收完毕起始位信号之后的第4个时钟
脉冲信号的上升沿对输入模拟信号进行采样,采样
期将持续到芯片接收完毕起始位信号之后的第5个
时钟脉冲信号的下降沿。此时DOUT端处于高阻
2001年版5煤矿安全规程6关于通风安全监控设备安装、使用和维护的修订情况 #孙继平# 57#
5煤矿安全规程6专栏
文章编号:1671-251X(2002)06-0057-03
2001年版5煤矿安全规程6
关于通风安全监控设备安装、使用和维护的修订情况
孙继平
(中国矿业大学北京校区,北京 100083)
中图分类号:TD724 文献标识码:B
摘要:介绍了2001年版5煤矿安全规程6关于通风安全监控设备安装、调校与故障处理、使用与维护、监
测数据与报表、便携仪、配气、技术资料的修订依据和执行时应注意的问题。
主题词:煤矿;安全规程;通风安全;监控;安装;使用;维护
通风安全监控是保障煤矿安全生产的重要措施
之一。随着矿井监控技术的发展,通风安全监控设
备在煤矿安全生产中发挥着越来越重要的作用。为
进一步加强通风安全监控设备的装备、使用和管理,
保障煤矿安全生产,2001年版5煤矿安全规程6将通
风安全监控单列为1章(第3章通风安全监控)共
19条。对1992年版5煤矿安全规程6/安全监测0的
/第3章通风、瓦斯、煤尘和安全监测0中的第4节
共4条进行了删除与修订,其余17条全部是新增条
款。2001年版5煤矿安全规程6的第3章/通风安全
P11、P12、P13相连。
读取MCP3208的流程如图4所示。
监控0共分3节:第1节一般规定;第2节安装、使
用和维护;第3节甲烷传感器和其它传感器的设
置。笔者亲自起草了这一章的全部条款,并组织讨
论和修改,为便于执行,本文主要介绍/第2节一般
规定0的修订依据和执行时应注意的问题。
1 安装(第161条)
安全监控管理机构负责安全监控设备的安装、
调试和维护工作。安装安全监控设备前,必须根据
已批准的作业规程或安全技术措施提出5安装申请
图4 读取MCP3208的流程图
图3 MCP3208与89C55连接图
在氢气纯度在线测量仪表中得到良好的应用。该芯
片具有测量正确、性能稳定、使用方便等特点。
收稿日期:2002-08-29
4 结语
MCP3208芯片应用以及所列出的源程序已经
2024年11月6日发(作者：田浩岚)
AD转换器MCP3208的原理及应用 #朱 轮
文章编号:1671-251X(2002)06-0055-03
#55#
AD转换器MCP3208的原理及应用
朱 轮
(江苏石油化工学院计算机科学与工程系,江苏常州 213016)
中图分类号:TN911.72 文献标识码:B
摘要:文章介绍了MCP3208的功能特点、管脚排列及工作时序,并给出了MCP3208与51系列单片机
的应用实例。
主题词:AD转换器;单片机;应用;MCP3208
1 概述
MCP3208是MicrochipTechnology公司推出的
一款12位8输入通道的ADC转换器。它采用
CMOS工艺,基于逐次逼近型结构的ADC转换器。
其重要特点是采样速度快(每秒可达100K);低功
耗,工作电流400LA,静态电流500nA;宽工作电压
范围(2.7~5.5V);小线性误差(?1LSB);工业级
温度范围(-40e~85e);保证不丢失代码,工业标
准SPI总线接口串行输出。现该产品可提供PDIP、
SOIC两种封装形式,并可为嵌入式控制应用提供功
能强大的开发工具。
MCP3208可广泛应用于数据采集、多通道数据
记录器、测量仪器、工业PC、电机控制、机器人技术、
图1 MCP3208的管脚排列
CH0~CH7)8个模拟信号输入通道;VSS)供电电源输入端;
VREF)外接参考电压输入端;AGND)模拟地;CLK)时钟输入端;
DOUT)A/D转换的数字结果串行输出端;DIN)通道选择的串行
数据输入端;CS/SHDN)片选/关断控制端;DGND)数字地
工业自动化、智能传感器等领域。
2 MCP3208的简介
MCP3208的引脚排列如图1所示。
到国标允许值的3倍以上。
若将原有主井滤波装置进行改造,适当扩大容
量,调整参数,则可用一套滤波装置同时抑制两套变
流器的谐波电流,经试算,采用表3所列参数可以取
得预期效果。
表3 调整参数表
谐波次数
电容LF
电感mH
电阻8
额定电压kV
额定电流A
基波无功补偿kvar
5
210
8.52
0.4327
6
59.2
578.43
7
150
5.16
0.4358
6
41.2
401.82
11
800
0.45
0.500
6
228.6
2199.83
4.5A,除I
25
接近国标允许值,其余均大大低于国标
允许值。
由于滤波器可提供3180.08kvar的基波无功补
偿,这样电网的功率因数可达到0.97。
增加电容后,为了调谐到所抑制的谐波频率上,
需适当减小电感值。此外,为了获得合适的Q值,
还需要调整与电抗器并联的电阻。
6 实施效果
按改造方案实施改造,增装了滤波电容器,调整
了滤波电抗器的电感值,对过流继电保护及非平衡
保护继电器进行了重新整定。把改造后的数据输入
计算机进行再计算,确认无误后,把谐波抑制装置接
入6kV母线。接入后仪表读数和估算的基波电流
十分接近,三相电流的平衡情况也很好。
收稿日期:2002-08-12
按表3调整后,电压总谐波畸变率:重载时
THDv=1.1352%,轻载时THDv=1.1326%,均远
低于国标限额。送入电网的谐波电流I
5
=0.5A,I
7
=0.4A,I
11
=0.6A,I
13
=2.8A,I
23
=3.8A,I
25
=
#56# 工矿自动化2002年第6期
MCP3208的通信采用的是标准的SPI总线的
串行方式,如图2所示。当CS/SHDN端由高电平
变为低电平时,芯片的转换和数据传输被初始化。
值得注意的是如果在芯片初始化时,CS/SHDN端
为低电平,此时必须先将其置成高电平,随后将其置
成低电平,即完成芯片的转换和数据传输的初始化。
图2 MCP3208工作时序图
当第1个时钟脉冲信号被接收,且CS端为低
电平,DIN端为高电平时构成起始位。DIN端输入
的一位信号是单端/差动输入选择位,用以确定模拟
信号输入的方式是单端输入还是差动输入,即高电
平时模拟信号采用单端输入,反之为模拟信号采用
差动输入。接下来DIN端输入的3位信号(D0、D1
和D2)用于输入通道的选择。详见表1。
表1 MCP3208控制位选择表
控制位选择
输入模式
单端或差动D2D1D0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
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0
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1
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1
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1
0
1
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1
0
1
0
1
单端
单端
单端
单端
单端
单端
单端
单端
差动
差动
差动
差动
差动
差动
差动
差动
CH0
CH1
CH2
CH3
CH4
CH5
CH6
CH7
CH0=IN+CH1=IN-
CH0=IN-CH1=IN+
通道选择
状态;在随后的时钟脉冲下降沿,DOUT端将输出1
个低电平信号以作为将要输出A/D转换结果的标
志。紧接着在12个时钟脉冲信号上升沿的控制下,
12位转换结果从最高位(MSB)到最低位(LSB)依
次由DOUT端输出。
当12位的结果转换结束后,如果CS端仍旧为
低电平,CLK端也还有脉冲信号输入时,DOUT端
在时钟脉冲的控制下继续输出转换结果,不过是按
照从最低位(LSB)到最高位(MSB)依次输出。直到
最高位输出后,使DOUT变为高阻态为止。所以由
以上可以看出如果在一次A/D转换过程中只想得
到一次输出结果,可以采取在12位数据结果输出完
毕后将CS端置高电平,也可以采取停止CLK端时
钟脉冲信号的输入。
3 MCP3208应用实例
MCP3208应用到发电机组氢气纯度在线测量
的原理如图3所示,采用热导作为氢气纯度的敏感
元件,热导的一路气体接纯氢作为标准气,另一路接
被测氢气,其热导的桥路输出(该输出反映被测氢气
的纯度)接到A4、A5、OP07组成的同相串联式测量
放大器的A和B端,其放大倍数为K=1+R1/R2
+2R1/Ra;当取R1=100K,R2=2K,Ra=10K,
K约为71倍,与热导的最大输出为30mV相匹配。
当A、B端存在静压差时,可利用C端接入固定电
压,以抵消静压差对测量的影响。一般C端接0电
平。图3中采用MC1403作基准电源,MCP3208的
CLK、DOUT、DIN、CS分别与单片机89C55的P10、
CH2=IN+CH3=IN-
CH2=IN-
CH4=IN-
CH6=IN-
CH3=IN+
CH5=IN+
CH7=IN+
CH4=IN+CH5=IN-
CH6=IN+CH7=IN-
芯片在接收完毕起始位信号之后的第4个时钟
脉冲信号的上升沿对输入模拟信号进行采样,采样
期将持续到芯片接收完毕起始位信号之后的第5个
时钟脉冲信号的下降沿。此时DOUT端处于高阻
2001年版5煤矿安全规程6关于通风安全监控设备安装、使用和维护的修订情况 #孙继平# 57#
5煤矿安全规程6专栏
文章编号:1671-251X(2002)06-0057-03
2001年版5煤矿安全规程6
关于通风安全监控设备安装、使用和维护的修订情况
孙继平
(中国矿业大学北京校区,北京 100083)
中图分类号:TD724 文献标识码:B
摘要:介绍了2001年版5煤矿安全规程6关于通风安全监控设备安装、调校与故障处理、使用与维护、监
测数据与报表、便携仪、配气、技术资料的修订依据和执行时应注意的问题。
主题词:煤矿;安全规程;通风安全;监控;安装;使用;维护
通风安全监控是保障煤矿安全生产的重要措施
之一。随着矿井监控技术的发展,通风安全监控设
备在煤矿安全生产中发挥着越来越重要的作用。为
进一步加强通风安全监控设备的装备、使用和管理,
保障煤矿安全生产,2001年版5煤矿安全规程6将通
风安全监控单列为1章(第3章通风安全监控)共
19条。对1992年版5煤矿安全规程6/安全监测0的
/第3章通风、瓦斯、煤尘和安全监测0中的第4节
共4条进行了删除与修订,其余17条全部是新增条
款。2001年版5煤矿安全规程6的第3章/通风安全
P11、P12、P13相连。
读取MCP3208的流程如图4所示。
监控0共分3节:第1节一般规定;第2节安装、使
用和维护;第3节甲烷传感器和其它传感器的设
置。笔者亲自起草了这一章的全部条款,并组织讨
论和修改,为便于执行,本文主要介绍/第2节一般
规定0的修订依据和执行时应注意的问题。
1 安装(第161条)
安全监控管理机构负责安全监控设备的安装、
调试和维护工作。安装安全监控设备前,必须根据
已批准的作业规程或安全技术措施提出5安装申请
图4 读取MCP3208的流程图
图3 MCP3208与89C55连接图
在氢气纯度在线测量仪表中得到良好的应用。该芯
片具有测量正确、性能稳定、使用方便等特点。
收稿日期:2002-08-29
4 结语
MCP3208芯片应用以及所列出的源程序已经