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1、ADC0808功能及简介11.2.4 典型的集成ADC芯片 为了满足多种需要，目前国内外各半导体器件生产厂家设计并生产出了多种多样的ADC芯片。仅美国AD公司的ADC产品就有几十个系列、近百种型号之多。从性能上讲，它们有的精度高、速度快，有的则价格低廉。从功能上讲，有的不仅具有A/D转换的基本功能，还包括内部放大器和三态输出锁存器；有的甚至还包括多路开关、采样保持器等，已发展为一个单片的小型数据采集系统。 尽管ADC芯片的品种、型号很多，其内部功能强弱、转换速度快慢、转换精度高低有很大差别，但从用户最关心的外特性看，无论哪种芯片，都必不可少地要包括以下四种基本信号引脚端：模拟信号输入端(单极性
2、或双极性)；数字量输出端(并行或串行)；转换启动信号输入端；转换结束信号输出端。除此之外，各种不同型号的芯片可能还会有一些其他各不相同的控制信号端。选用ADC芯片时，除了必须考虑各种技术要求外，通常还需了解芯片以下两方面的特性。 数字输出的方式是否有可控三态输出。有可控三态输出的ADC芯片允许输出线与微机系统的数据总线直接相连，并在转换结束后利用读数信号RD选通三态门，将转换结果送上总线。没有可控三态输出(包括内部根本没有输出三态门和虽有三态门、但外部不可控两种情况)的ADC芯片则不允许数据输出线与系统的数据总线直接相连，而必须通过I/O接口与MPU交换信息。 启动转换的控制方式是脉冲控制式还
3、是电平控制式。对脉冲启动转换的ADC芯片，只要在其启动转换引脚上施加一个宽度符合芯片要求的脉冲信号，就能启动转换并自动完成。一般能和MPU配套使用的芯片，MPU的I/O写脉冲都能满足ADC芯片对启动脉冲的要求。对电平启动转换的ADC芯片，在转换过程中启动信号必须保持规定的电平不变，否则，如中途撤消规定的电平，就会停止转换而可能得到错误的结果。为此，必须用D触发器或可编程并行I/O接口芯片的某一位来锁存这个电平，或用单稳等电路来对启动信号进行定时变换。 具有上述两种数字输出方式和两种启动转换控制方式的ADC芯片都不少，在实际使用芯片时要特别注意看清芯片说明。下面介绍两种常用芯片的性能和使用方法。
4、 1. ADC 0808/0809 ADC 0808和ADC 0809除精度略有差别外(前者精度为8位、后者精度为7位)，其余各方面完全相同。它们都是CMOS器件，不仅包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分，而且还提供一个8通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑，因而有理由把它作为简单的“数据采集系统”。利用它可直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换，在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。 1) 主要技术指标和特性 分辨率： 8位。 1总的不可调误差： ADC0808为2LSB,ADC 0809为1LSB。 转换时间： 取决于芯片时钟频率，如CLK=500kHz时，TCONV=128
5、s。 单一电源： +5V。 模拟输入电压范围： 单极性05V；双极性5V,10V(需外加一定电路)。 具有可控三态输出缓存器。 启动转换控制为脉冲式(正脉冲)，上升沿使所有内部寄存器清零，下降沿使A/D转换开始。 使用时不需进行零点和满刻度调节。 2) 内部结构和外部引脚 ADC0808/0809的内部结构和外部引脚分别如图11.19和图11.20所示。内部各部分的作用和工作原理在内部结构图中已一目了然，在此就不再赘述，下面仅对各引脚定义分述如下： 图11.19 ADC0808/0809内部结构框图 IN0IN78路模拟输入，通过3根地址译码线ADDA、ADDB、ADDC来选通一路。 D7D0
6、A/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。8位排列顺序是D7为最高位，D0为最低位。 ADDA、ADDB、ADDC模拟通道选择地址信号，ADDA为低位，ADDC为高位。地址信号与选中通道对应关系如表11.3所示。 VR(+)、VR(-)正、负参考电压输入端，用于提供片内DAC电阻网络的基准电压。在单极性输入时，VR(+)=5V，VR(-)=0V；双极性输入时，VR(+)、VR(-)分别接正、负极性的参考电压。 图11.20 ADC0808/0809外部引脚图 表11.3 地址信号与选中通道的关系 地 址 选中通道 ADDC ADDB ADDA 0 0 0 IN0
7、0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 ALE地址锁存允许信号，高电平有效。当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。在使用时，该信号常和START信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。 STARTA/D转换启动信号，正脉冲有效。加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿开始A/D转换。如正在进行转换时又接到新的启动脉冲，则原来的转换进程被中止，重新从头开始转换。 EOC转换结束信号，高电平有效。该信号在A/D转换过程中为低电平，其余时间为高电平。
8、该信号可作为被CPU查询的状态信号，也可作为对CPU的中断请求信号。在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下，EOC也可作为启动信号反馈接到START端，但在刚加电时需由外电路第一次启动。 OE输出允许信号，高电平有效。当微处理器送出该信号时，ADC0808/0809的输出三态门被打开，使转换结果通过数据总线被读走。在中断工作方式下，该信号往往是CPU发出的中断请求响应信号。 3) 工作时序与使用说明 ADC 0808/0809的工作时序如图11.21所示。当通道选择地址有效时，ALE信号一出现，地址便马上被锁存，这时转换启动信号紧随ALE之后(或与ALE同时)出现。START的上升沿将逐次逼
9、近寄存器SAR复位，在该上升沿之后的2s加8个时钟周期内(不定)，EOC信号将变低电平，以指示转换操作正在进行中，直到转换完成后EOC再变高电平。微处理器收到变为高电平的EOC信号后，便立即送出OE信号，打开三态门，读取转换结果。 图11.21 ADC 0808/0809工作时序 模拟输入通道的选择可以相对于转换开始操作独立地进行(当然，不能在转换过程中进行)，然而通常是把通道选择和启动转换结合起来完成(因为ADC0808/0809的时间特性允许这样做)。这样可以用一条写指令既选择模拟通道又启动转换。在与微机接口时，输入通道的选择可有两种方法，一种是通过地址总线选择，一种是通过数据总线选择。
10、如用EOC信号去产生中断请求，要特别注意EOC的变低相对于启动信号有2s+8个时钟周期的延迟，要设法使它不致产生虚假的中断请求。为此，最好利用EOC上升沿产生中断请求，而不是靠高电平产生中断请求。 ADC 0808 与 ADC 0809 区别7.3 A/D转换器ADC0809与 MCS-51单片机的接口设计 ADC0808/0809八位逐次逼近式A/D转换器是一种单片CMOS器件,包括8位的模/数转换器,8通道多路转换器和与微处理器兼容的控制逻辑.8通道多路转换器能直接连通8个单端模拟信号中一任何一个. 一,ADC0808/0809的内部结构及引脚功能 1,ADC0809转换器内部结构2,AD
11、C0809引脚功能分辨率为8位.最大不可调误差ADC0808小于1/2LSB,ADC0809小于1LSB单一+5V供电,模拟输入范围为05V.具有锁存三态输出,输出与TTL兼容.功耗为15mw.不必进行零点和满度调整.转换速度取决于芯片的时钟频率.时钟频率范围:101280KHZ当CLK=500KHZ时,转换速度为128s.IN0IN7:8路输入通道的模拟量输入端口. 2-12-8:8位数字量输出端口. START,ALE:START为启动控制输入端口,ALE为地址锁存控制信号端口.这两个信号端可连接在一起,当通过软件输入一个正脉冲,便立即启动模/数转换.EOC,OE:EOC为转换结束信号脉冲
12、输出端口,OE为输出允许控制端口,这两个信号亦可连结在一起表示模/数转换结束.OE端的电平由低变高,打开三态输出锁存器,将转换结果的数字量输出到数据总线上.REF(+),REF(-),VCC,GND,REF(+)和REF(-)为参考电压输入端,VCC为主电源输入端,GND为接地端.一般REF(+)与VCC连接在一起,REF(-)与GND连接在一起.CLK:时钟输入端.3,8路模拟开关的三位地址选通编码表ADDA,B,C8路模拟开关的三位地址选通输入端,以选择对应的输入通道. 地 址 码对应的输入通道CBA000011110011001101010101IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6
13、IN7二,ADC0808/0809与8031单片机的接口设计 ADC0808/0809与8031单片机的硬件接口有三种方式,查询方式,中断方式和等待延时方式.究竟采用何种方式,应视具体情况,按总体要求而选择.1.延时方式 ADC0809编程模式在软件编写时,应令p2.7=A15=0;A0,A1,A2给出被选择的模拟通道的地址;执行一条输出指令,启动A/D转换;执行一条输入指令,读取A/D转换结果.通道地址:7FF8H7FFFH下面的程序是采用延时的方法,分别对8路模拟信号轮流采样一次,并依次把结果转存到数据存储区的采样转换程序.START: MOV R1, #50H ;置数据区首地址MOV D
14、PTR, #7FF8H ;P2.7=0且指向通道0 MOV R7, #08H ;置通道数 NEXT: MOVX DPTR,A ;启动A/D转换MOV R6, #0AH ;软件延时DLAY: NOPNOPNOPDJNZ R6, DLAYMOVX A, DPTR ;读取转换结果MOV R1, A ;存储数据INC DPTR ;指向下一个通道INC R1 ;修改数据区指针 DJNZ R7, NEXT ;8个通道全采样完了吗 . 2.中断方式 将ADC0808/0809作为一个外部扩展的并行I/O口,直接由8031的P2.0和脉冲进行启动.通道地址为FEF8HFEFFH用中断方式读取转换结果的数字量,
15、模拟量输入通路选择端A,B,C分别与8031的P0.0,P0.1,P0.2(经74LS373)相连,CLK由8031的ALE提供. INTADC:SETB IT1 ;选择为边沿触发方式SETB EA ;开中断SETB EX1 ;MOV DPTR, #0FEF8H ;通道地址送DPTRMOVX DPTR,A ;启动A/D转换PINT1: MOV DPTR, #0FEF8H ; 通道地址送DPTRMOVX A, DPTR;读取从IN0输入的转换结果存入MOV 50H, A ;50H单元MOVX DPTR,A ;启动A/D转换RETI ;中断返回三,接口电路设计中的几点注意事项1.关于ADC0808
16、/0809最高工作时钟频率的说明由于ADC0808/0809芯片内无时钟,所以必须靠外部提供时钟;外部时钟的频率范围为10KHZ1280KHZ.在前面的ADC0808/0809通过中断方式与8031单片机接口的电路中,8031单片机的主频接为6MHZ,ALE提供ADC0808/0809的时钟频率为1MHZ(1000KHZ);实际应用系统使用证明,ADC0808/0809能够正常可靠地工作.但在用户进行ADC0808/0809应用设计时,推荐选用640KHZ左右的时钟频率. 2,ADC0816/17与ADC0809的主要区别ADC0816/0817与ADC0808/0809相比,除模拟量输入通道
17、数增至16路,封装为40引脚外,其原理,性能结构基本相同.ADC0816和ADC0817的主要区别是:ADC0816的最大不可调误差为1/2LSB,精度高,价格也高;ADC0817的最大不可调误差为士1LSB,价格低. 习题七 试设计一数据采集系统 2002.10 使用单位: 山东省气象局在东营市孤岛气象观察站设计单位: 山东大学物理与微电子学院2000级设计方案: 自行确定提 示: 对于非模拟物理量,可以用下图示意即可非电物理量传感器A/D转换器 7.3 A/D转换器ADC0809与 MCS-51单片机的接口设计 ADC0808/0809八位逐次逼近式A/D转换器是一种单片CMOS器件,包括
18、8位的模/数转换器,8通道多路转换器和与微处理器兼容的控制逻辑. 8通道多路转换器能直接连通8个单端模拟信号中一任何一个. 一,ADC0808/0809的内部结构及引脚功能 1,ADC0809转换器内部结构 2,ADC0809引脚功能 分辨率为8位. 最大不可调误差ADC0808小于1/2LSB, ADC0809小于1LSB 单一+5V供电,模拟输入范围为05V. 具有锁存三态输出,输出与TTL兼容. 功耗为15mw. 不必进行零点和满度调整. 转换速度取决于芯片的时钟频率.时钟频率范围:101280KHZ 当CLK=500KHZ时, 转换速度为128s. IN0IN7:8路输入通道的模拟量输
19、入端口. 2-12-8:8位数字量输出端口. START,ALE:START为启动控制输入端口,ALE为地址锁存控制信号端口.这两个信号端可连接在一起,当通过软件输入一个正脉冲,便立即启动模/数转换. EOC,OE:EOC为转换结束信号脉冲输出端口,OE为输出允许控制端口,这两个信号亦可连结在一起表示模/数转换结束.OE端的电平由低变高,打开三态输出锁存器,将转换结果的数字量输出到数据总线上. REF(+),REF(-),VCC,GND,REF(+)和REF(-)为参考电压输入端,VCC为主电源输入端,GND为接地端.一般REF(+)与VCC连接在一起,REF(-)与GND连接在一起. CLK
20、:时钟输入端. 3,8路模拟开关的三位地址选通编码表 ADDA,B,C 8路模拟开关的三位地址选通输入端,以选择对应的输入通道. 地 址 码 对应的输入通道 C、B、A、0、0、0、0、1、1、1、1、0、0、1、1、0、0、1、1、0、1、0、1、0、1、0、1、IN0、IN1、IN2、IN3、IN4、IN5、IN6、IN7 二,ADC0808/0809与8031单片机的接口设计 ADC0808/0809与8031单片机的硬件接口有三种方式,查询方式,中断方式和等待延时方式.究竟采用何种方式,应视具体情况,按总体要求而选择. 1.延时方式 ADC0809编程模式 在软件编写时,应令p2.7=
21、A15=0;A0,A1,A2给出被选择的模拟通道的地址; 执行一条输出指令,启动A/D转换; 执行一条输入指令,读取A/D转换结果. 通道地址:7FF8H7FFFH 下面的程序是采用延时的方法,分别对8路模拟信号轮流采样一次,并依次把结果转存到数据存储区的采样转换程序. START: MOV R1, #50H ;置数据区首地址 MOV DPTR, #7FF8H ;P2.7=0且指向通道0 MOV R7, #08H ;置通道数 NEXT: MOVX DPTR,A ;启动A/D转换 MOV R6, #0AH ;软件延时 DLAY: NOP NOP NOP DJNZ R6, DLAY MOVX A,
22、 DPTR ;读取转换结果 MOV R1, A ;存储数据 INC DPTR ;指向下一个通道 INC R1 ;修改数据区指针 DJNZ R7, NEXT ;8个通道全采样完了吗 . 2.中断方式 将ADC0808/0809作为一个外部扩展的并行I/O口,直接由8031的P2.0和脉冲进行启动.通道地址为FEF8HFEFFH 用中断方式读取转换结果的数字量,模拟量输入通路选择端A,B,C分别与8031的P0.0,P0.1,P0.2(经74LS373)相连, CLK由8031的ALE提供. INTADC:SETB IT1 ;选择为边沿触发方式 SETB EA ;开中断 SETB EX1 ; MO
23、V DPTR, #0FEF8H ;通道地址送DPTR MOVX DPTR,A ;启动A/D转换 PINT1: MOV DPTR, #0FEF8H ; 通道地址送DPTR MOVX A, DPTR;读取从IN0输入的转换结果存入 MOV 50H, A ;50H单元 MOVX DPTR,A ;启动A/D转换 RETI ;中断返回 三,接口电路设计中的几点注意事项 1.关于ADC0808/0809最高工作时钟频率的说明 由于ADC0808/0809芯片内无时钟,所以必须靠外部提供时钟; 外部时钟的频率范围为10KHZ1280KHZ.在前面的ADC0808/0809通过中断方式与8031单片机接口的电
24、路中,8031单片机的主频接为6MHZ,ALE提供ADC0808/0809的时钟频率为1MHZ(1000KHZ); 实际应用系统使用证明,ADC0808/0809能够正常可靠地工作.但在用户进行ADC0808/0809应用设计时,推荐选用640KHZ左右的时钟频率. 2,ADC0816/17与ADC0809的主要区别 ADC0816/0817与ADC0808/0809相比,除模拟量输入通道数增至16路,封装为40引脚外,其原理,性能结构基本相同. ADC0816和ADC0817的主要区别是: ADC0816的最大不可调误差为1/2LSB,精度高,价格也高; ADC0817的最大不可调误差为士1
25、LSB,价格低. 习题七 试设计一数据采集系统 2002.10 使用单位: 山东省气象局在东营市孤岛气象观察站 设计单位: 山东大学物理与微电子学院2000级 设计方案: 自行确定 提 示: 对于非模拟物理量,可以用下图示意即可 ADC0808 百科名片 ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换，实际使用时采用ADC0809进行A/D转换。 ADC080
26、8管脚图 内部结构 ADC0808是CMOS单片型逐次逼近式AD转换器，它有8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器。 引脚功能 ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如右图所示。各引脚功能如下： 15和2628：8路模拟量输入端。 8、14、15和1721：8位数字量输出端。 22：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 6： AD转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲使其启动。 7： AD转换结束信号，输出，当AD转换结束时，此端输出一个高电平。 9：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当AD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。 10：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 12）和16）：参考电压输入端 11：主电源输入端。 13：地。 2325：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路
