ADC0809芯片的原理及应用.docx

《ADC0809芯片的原理及应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ADC0809芯片的原理及应用.docx（15页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。

1、书目引言(1)IADeO809的逻辑结构(1)1.IADCO809引脚结构(1)1.2DC0809的主要性能指标(3)1. 3ADC0809的内部逻辑结构(3)1. 4DC0809的时序(4)2ADC0809与MCS-51单片机的接口电路(5)2. 10809与51单片机的第一种连接方式(7)2. 20809与51单片机的其次种连接方式(9)2. 30809与51单片机的第三种连接方式(10)3. ADC0809与单片机制作的数字电压表(11)总结(16)参考文献(16)英文翻译(17)ADC0809芯片的原理及应用摘要：ADCO809是8位逐次竟近型A/D转换器，是目前应用比较广泛、典型的A

2、/D转换芯片之一。本文主要介绍ADCo809芯片的内部逻辑结构、引脚分布，并具体阐述了其工作原理。在此基础上设计了两种相关应用电路ADeO809及单片机的接口电路及数字电乐表，并对这两种应用电路的可行性进行了探讨。通过对ADCO809应用电路的探究，能更全面的提高对应用系统的分析、设计实力，对实践具有重要的指导意义。关键词：ADeO809：模数转换：单片机引言A/D转换器是模拟信号源及计算机或其它数字系统之间联系的桥梁，它的任务是将连续改变的模拟信号转换为数字信号，以便计算机等数字系统进行处理、存储、限制和显示。在工业限制和数据采集及很多其它领域中，A/D转换器是不行缺少的重要组成部分，它的应

3、用已经相当普遍。目前用软件的方法虽然可以实现高精度的A/D转换，但占用CPU时间长，限制了应用。8位A/D转换器ADCO809作为典型的A/D转换芯片，具有转换速度快、价格低廉及及微型计算机接口简便等一系列优点，目前在8位单片机系统中得到了广泛的应用。1ADC0809的逻辑结构ADCO809是带有8位A/D转换器、8路模拟开关以及微处理机兼容的限制逻辑的CMOS组件。它是逐次范近式A/D转换器，是目前应用比较广泛的A/D转换芯片之一，主要适用于对精度和采样速率要求不高的场合或一般的工业限制领域，可以和单片机干脆相连。它具有8个通道的模拟量输1IN3IN2IN4INlIN5INOIN6AIN7B

4、ST(EOCAIzED3D7OEXC1.KDSVCCOIVREF-DOOhmVKKF-DlD228227326425S24624722821920IOIQ1118121713161415入线，可在程序限制下对随意通道进行A/D转换得到8位.进制数字量。图1.10809引脚图1.1ADC0809引脚结构ADCO809引脚图如图1.l所示。ADCo809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是05丫，若信号太小，必需进行放大；输入的模拟量在转换过程中应当保持不变，如若模拟量改变太快，则需在输入前增加采样保持电路，即采集模拟输入电压在某一时刻的瞬时值，并在A/D转换期间保持输出电压不变，以供模数转换

5、。各管脚功能如下：（D模拟信号输入INOIN7（26-28、1-5脚）：INO-IN7为八路模拟电压输入线，加在模拟开关上，通过A、B、C三个地址译码来选通。（2）地址输入和限制线：地址输入和限制线共4条，其中A、B和C为地址输入线（23-25脚），用于选择INOT7上哪一路模拟电压送给比较器进行A/D转换。A1.E（22脚）为地址锁存允许输入线，高电平有效。当A1.E线为高电平常，A、B和C三条地址线上地址信号得以锁存，经译码器限制八路模拟开关通路工作，上升沿有效。通道选择表如下表所示。CBA选择的通道CBA选择的通道000INO100IN4001INl1011N5010IN2110IN60

6、11IN3111IN7（3）数字量愉出及限制线共11条:START（6脚）为“启动脉冲”输入线，上升沿清零，下降沿启动DC0809工作，最小脉冲宽度及A1.E信号相同。E0C（7脚）为转换结束输出线，该线高电平表示A/D转换已结束,数字量已锁入三态愉出锁存器”，常用来作为中断恳求信号。D（三）7（17、14、15、18-20脚）为数字量输出线，D7为最高位，Do为最低位。OE为“输出允许”线,高电平有效。ADCO809接到此信号时,其三态输出端及CPU数据总线接通，后者可将数据取走。（4）电源线及其它共5条：C1.OCK（10脚）为时钟输入线，用于为ADCO809供应逐次比较所需，一般为64O

7、kHZ时钟脉冲。VCC（11脚）为电源输入线，典型的输入电压为+5V。GND（13脚）为地线。匕”.和匕*（12、16脚）为参考电压输入线，用于给电阻网络供应标准电压。-常接+5V,92常接地或-5V。两个参考电压的选择必需满意以下条件：从输入的模拟电压、.转换成数字量的公式为例如匕=+5V,Viffr.=0V,力、.转换成数字量的公式为输入的模拟电压为力、=2.5V,则N=128=8011。u1.2DC0809的主要性能指标辨别率：8位。模拟量电压输入范围：0-5V。线性误差：土I1.SB。其中1.SB为数字输出最低位,1.SB=|%./256若运用+5V电压，那么线性误差为0.019V。外

8、接时钟频率：1OkHZ到1.2MHz。一般为640kHz。转换时间：oos.功耗：15mWo1. 3DC0809的内部逻辑结构DC0809的内部逻辑结构如图1.2所示，它主要由三部分组成。第一部分：模拟输入选择部分，包括一个8路模拟开关、一个地址锁存译码电路。输入的3位通道地址信号由锁存器锁存，经译码电路后限制模拟开关选择相应的模拟输入。其次部分：转换器部分，主要包括比较器，8位A/D转换器，逐次靠近寄存器SAR,电阻网络以及限制逻辑电路等。第三部分：输出部分，包括一个8位三态输出缓冲器，可干脆及CPU数据总线接口。图1.2DC0809内部逻辑结构图由于芯片性能特点是一个逐次匏近型的A/D转换

9、器，外部供应基准电压；辨别率为8位，带有三态输出锁存器，转换结束时，可由CPU打开三态门，读出8位的转换结果；有8个模拟量的输入端，可引入8路待转换的模拟量。ADC0809的数据输出结构是内部有可控的三态缓冲器，所以它的数字量输出信号线可以及系统的数据总线干脆相连。内部的三态缓冲器由OE限制，当OE为高电平常，三态缓冲器打开，将转换结果送出；当OE为低电平常，三态缓冲器处于阻断状态，内部数据对外部的数据总线没有影响。因此，在实际应用中，假如转换结束，要读取转换结果则只要在OE引脚上加一个正脉冲，ADC0809就会将转换结果送到数据总线上。1. 4ADC0809的时序DC0809的时序图如图1,

10、3所示。从时序图可以看出DC0809的启动信号START是脉冲信号，也即此芯片是靠脉冲启动的。当模拟量送至某一通道后，由三位地址信号译码选择，地址信号由地址锁存允许信号A1.E锁存。启动脉冲START到来后，ADC0809就起先进行转换。启动正脉冲的宽度应大于200ns,其上升沿复位逐次靠近SAR,其下降沿才正真起先转换。START在上升沿后2us在加上8个时钟周期的时间，EOC才变为低电平。当转换完成后，输出转换信号EoC由低电平变为高电平有效信号。输出允许信号OE打开输出三态缓冲器的门，把转换结果送到数据总线上。运用时可利用EOC信号短接到OE端，也可利用EOC信号向CPU申请中断。图1.

11、3ADC0809的时序图2ADC0809及MCS-51单片机的接口电路)C0809及MCS-51单片机的接口电路主要涉及两个问题:一是8路模拟信号通道的选择，二是A/D转换完成后转换数据的传送。在探讨此接口设计之前，应先了解单片机是如何限制ADC的问题。由于MCS-51单片机受到引脚数目的限制数据线和低8位地址线是复用的，由POrl线兼用。为了将它们分别出来，须要在单片机外部增加地址锁存器，从而构成及一般CPU相类似的片外三总线：地址总线(AB),数据总线(DB)、限制总线(CB),如图2.1所示。目前常用的地址锁存器芯片有:741.S373、8282、741.S573等。在实际应用中，先把低

12、8位的地址送锁存器暂存，地址锁存器的输出给系统供应低8位的地址，而把PO口作为数据线运用。以P2的口线作为高位地址线，如运用P2口的全部8位口线，在加上PO口供应的低8位地址，便形成了完整的16位地址总线，使单片机系统的寻址范围达到64KB.图2.1MCS-51扩展的三总线在扩展系统中还须要一些限制信号线，以构成犷展系统的限制总线。这些信号有的是引脚的第一功能，有的是P3口的其次功能信号,主要包括：运用A1.E信号作为低8位地址的锁存限制信号：以正信号作为内外程序存储器的选择限制信号，西=1时，访问片内程序存储器，两=O时，访问片外程序存储器：由而和丽信号作为扩展数据存储器和I/O的读选通和写

13、选通信号；以旃信号作为扩展程序存储器的读选通信号用来接外扩EPRoM的床引脚。总的来说，单片机限制ADCO809的工作过程是：首先用指令选择0809的-个模拟输入通道，当执行VoVXDPTR,A时，单片机的诉信号有效，因此产生一个启动信号，给START引脚送入脉冲，起先对已选中的通道进行转换.这就是前面所说的第一个问题：8路模拟通道的选择问题。转换结束后，0809发出转换结束EOC信号，即通过检杳EOC引脚的电平即可，高电平常转换结束。此信号供单片机查询，也可以反向后作为向单片机发出的中断恳求信号。当在执行MOVXA,)PTR时，单片机发出读限制信号而，OE端为高电平，允许输出，把转换完的数字

14、量读到累加器A中。A/D转换后得到的数据应刚好传送给单片机进行处理。由上述可知，单片机限制ADC时，可采纳杳询和中断限制两种方式。查询方式时，A/D转换芯片有表明转换完成的状态信号，即0809的EOC端。启动A/D转换后，执行别的程序，同时对EoC引脚的状态进行查询,以检查转换是否完成，若查询到变换已经完成就接着进行数据传送。中断方式是在启动信号送到ADC后，单片机执行别的程序。0809转换结束并向单片机发出中断恳求信号时，单片机响应此中断恳求，进入中断服务程序，读入转换数据。此方式效率高，特殊适合于变换时间较长的ADC。还可采纳定时传送方式进行数据的传送。因为对于一种A/D转换器来说，转换时

15、间作为一项技术指标是已知的和固定的。ADC0809转换时间为128M,相当于6MHz的MCS-51单片机的64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换确定已经完成了,接着就可进行数据传送。不管运用上述那种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以正。信号有效时,OE信号即有效,把转换数据送上数据总线，供单片机接收。这里须要说明的是，ADCO809的三个地址端A、B、C可如前所述及地址线相连，也可及数据线相连，例如及D0D2相连。这时启动A/D转换的指令及上述类似，只不过A的内容不能为随意数，而必需和所选输入通道号IM

16、IN7相一样。例如当A、B、C分别及DO、DKD2相连时,启动IN7的A/D转换指令如下：MOVDPTR,-FEoOH：送入0809的口地址MOVA,ftO7H：D2D1DO=111选择IN7通道MOVXDPTR,：启动A/D转换模数转换器定位为单片机的外部RAM单元，因此及单片机的连接就有很多科、大体上说ADC0809在整个单片机系统中是作为外部RAM的一个单元定位的。具体到某一个连接方式，定位又有区分。0809及单片机典型的连接有以下三种：2. 10809及51单片机的第一种连接方式这是数据线对数据线、地址线对地址线的标准连接方式，如图2.2所示。由于ADC0809片内没有时钟，可利用单片

17、机供应的地址锁存信号A1.E经D触发器2分频后获得,A1.E引脚的频率是单片机时钟频率的1/6,假如单片机时钟频率采纳6MHz,则A1.E引脚的输出频率为IVHZ,再经过2分频后为500kHz,恰好符合0809对时钟的要求。图2.2由于ADCO809具有输出三态锁存器，其8位数据输出引脚可干脆及数据总线连接。地址译码引脚C、B、A分别及地址总线的低3位A2、AkAO相连，以选通INo-IN7中的一个通路。P2.7（地址线A15）作为片选信号端，在启动A/D转换时，由单片机的写信号函和P2.7引脚信号限制ADC的地址锁存和转换启动,由于A1.E信号及START信号接在一起，这样连接使得在信号的前

18、沿写入（锁存）通道地址，紧接着在其后沿就启动转换.图2.3是有关信号的时间协作示意图。图2.3信号的时间协作在读取转换结果时，用低电平的读信号而和P2.7引脚经1级或非门后，产生的正脉冲作为OE信号，用以打开输出三态锁存器。ADC0809的转换结果寄存器在概念上定位为单片机外部RAM单元的一个只读寄存器,及通道号无关。因此读取转换结果时不必关切DPTR中的通道号如何。编程概要：MOVDPTR,#7FF8H：DPTR指向0809通道0MOVXDPTR,：端口地址送DPTR,P2.7=0,锁定通道0并启动转换MOVX,QDPTR：读取转换结果此方式下单片机采纳的是查询方式来限制ADC。还可以采纳中

19、断方式的接口电路，只要把图2.2中的EOC引脚经过一非门接到单片机的布引脚上即可。采纳中断方式可大大节约CPU的时间，当转换结束，EoC发出一个信号向单片机提出中断恳求，单片机响应中断恳求，由外部中断1的中断服务程序读A/D转换结果,并启动ADC0809的下一次转换,程序如下：INTI:SETBSETBSETB外部中断1采纳跳沿触发方式。INTlEAEXlMOVDPTR1#7FF8HMOVA,00HMOVXDPTR,中断服务程序：P1NT1：MOVDPTR,#7FF8HMOVXA,WDPTRMOV30H,AMOV,#00HMOVXWTR,A;外部中断】初始化编程；CPlJ开中断;选择外中断为跳

20、沿触发方式；端口地址送DPTR:启动0809对INO通道转换:完成其他工作；读取A/D结果送内部RAM单元30H启动对INO的转换RETI2. 20809及51单片机的其次种连接方式编程概要：MOVA,#0E8HMOVDPTR,#7FFFHMOVXDPTR,AADCO809的数据线有一特点：只能出不能进。通常芯片的地址线只能进不能出。因此可以在把51单片机的8位数据线接到ADCO809的8位数据线的同时，又把其中的3位干脆接到DC0809的3根地址线以确定通道号。如图2.4所示。通常把51单片机的8位数据线中的低3位D2、DkDO干脆接到DC0809的3根地址线A2、Al、AO以确定通道号。采

21、纳这种连接方式明显可以省去一片741.S3730ADC0809通道0地址送到ADPTR指向ADC0809锁定通道0并启动转换MOVXA,DPTR读取转换结果图2.43. 30809及51单片机的第三种连接方式:在很多应用场合,51单片机内部的硬件资源,例如AT89S51单片机内部有4kB闪存，128B内部RAM,一个串行口和4个8位并行口等，已经够用。从而不须要外扩RAM或I/O口。当51单片机没有外扩RAM和I/O时,ADC0809就可以在概念上作为一个特殊的唯一的外扩RAM单元。因此也就没有地址编号，也就不须要任何地址线或者地址译码线。只要单片机往外部RAM写入，就写到ADCo809的地址

22、寄存器中。单片机从外部RAM读取数据，就是读ADCO809的转换结果。基于这种外部RAM的唯一单元概念设计的AT89S51及A)C0809的连接电路如图2.5所示。编程概要：MOVA,*0F8HMOVXR0,MOVXA,R0；)C0809通道0地址送到A;锁定通道0并启动转换;读取转换结果图2.5三种接口电路各有特点，第一种和其次种接口电路允很多片ADCO809及单片机连接。一般】片0809就能满意限制工程须要，在单片机没有外扩RAM和I/O接口时，第三种接口电路是优选方案。用2片或者更多ADC0809时，其次种接口电路是优选方案。第一种接口电路是在单片机系统有741.S373锁存器的基础上运

23、用比较便利可行3ADC0809及单片机制作的数字电压表从ADCO809的通道N3输入0-5V之间的模拟量,通过ADCo809转换成数字量在数码管上以十进制形式显示出来，如下图3.1所示。ADCo809的匕泣接+5V电压。图3.1数字电压表电路图其中CD4013由两个相同的、相互独立的触发瑞构成。每个触发器有独立的数据、置位、复位、时钟输入和Q及0输出。此器件可用作移位寄存器，且通过将0输出连接到数据输入，可用作计数器和触发器。如前所述，运用CD4013目的就是对单片机A1.E引脚输出的时钟频率2MHz进行4分频，以供应0809合适的时钟信号。引脚图及具体单元电路图如图3.2所示。图3.2CD4

24、013引脚图硬件连线是：把单片机系统区域中的P1.O-Pl.7及动态数码显示区域中的A、B、C、D、E、F、G、H端口用8芯排线连接。P2.0-B2.7及动态数码显示区域中的Sl一一S8端口用8芯排线连接P3.0及模数转换模块区域中的ST端子用导线相连接P3.1及模数转换模块区域中的OE端子用导线相连接。P3.2及模数转换模块区域中的EOC端子用导线相连接。IN3端用导线连接到三路可调电压模块区域中的VRl端子上。PO.0-P0.7用8芯排线连接到模数转换模块区域中的DO一一D7端上。因为ADC0809的参考电压力%,所以转换之后的数据要经过数据处理，在数码管上显示出电压值。实际显示的电压值（

25、D256V四），其中D为转换成的数字量。程序设计时留意，进行D转换时，采纳查询EOC标记信号来检测A/D转换是否完毕，若完毕则把数据通过PO口读入，经数据处理后在数码管上显示。进行A/D转换之前，要启动转化的方法：ABC=Ilo选择第三通道。ST=O,ST=1.ST=O产生启动转换的正脉冲信号。汇编源程序如下：CUEQU30HODPCNTEQU3IHDPBUFEQI：33HGDATAEQU32HSTBITP3.0OEBITP3.1EOCBITP3.2ORGOOIl1.JMPSTARTORGOBH1.JMPTOXORG30HSTART:MOVCH,#0BCHMOVDPCNT,#00HMOVRl,

26、#DPCNTMOVR7,#5MOVA,#10MOVRO,#DPBUF1.OP:MOVR0,AINCRODJNZR7,1.OPMOVR0,INCROttOOHMOV0RO,INCRO#00HMOVR0,#00HMOVTMOD,0111MOVTHO,tt(65536-4000)/256MOVT1.O,SETBTROSETBETOSETBEAC1.RSTSETBSTC1.KST(65536-4000)MOD256WAIT:JNBEOC,WAITSETBOEMOVGDAT,POC1.ROEMOV,GDATMOVB,#100DIVBMOV33H,MOVA,BMOVB,#10DIVABMOV3411,MO

27、V35H,BSJMPWTTOX:NOBMOVTHO,#(65536-4000)/256MOVTl.0,#(65536-4000)MOD256MOVA,DPCNTADDA,SDPBUFMOVRO,AMOVA,ROMOVCA,QA+DPTRMOVPl,AMOVDPTR,#DPBTMOVA,DPCNTMOVC,0+DPTRMOVP2,AINCDPCNTMOVA,DPCNTCJNEA,*8,NEXTMOVDPCNT,#00HNEXT:RETIDPCD:DB3FH,06H,5BH,4FH,66HDB6DH,7DH,07H,7EH,6FH,OOHDPBT:DBOFEH,OFDH,OFBH,0F7HDBOE

28、FH,ODFH,OBFH,07FHEND结束语ADCO809作为逐次比较型A/D转换器，在精度、速度和价格上都适中，是最常用的A/D转换器件。在及单片机的接口电路中，关键是要明确0809转换的原理及单片机限制0809的工作过程，并且对软件编程还有确定的要求。以上三种接口电路所用器件都很常见，电路连接简洁，能实现对数据的采集和A/D转换“在应用此接口电路时，主要依据场合的应用要求以及ADC0809芯片的性能指标来选择合适的应用电路。ADCo809和单片机制作的数字电压表，是基于0809工作原理以及0809及单片机接口电路的基础上设计的，由于实际电路中模拟量改变较快，因此对软件编程要求相对高些。此

29、应用电路理论上能基本实现对输入模拟电压的显示。目前，由各种单片A/D转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测量系统等智能化测量领域，展示出强大的生命力。参考文献1尹建华.微型计算机原理及接口技术M.北京：高等教化出版社,2019；513-515周明德.微机朦理及接口技术国.北京:人民邮电出版社，2019张毅刚.单片机原理及应用M.北京：高等教化出版社，2019；295-2984王毓银.数字电路逻辑设计/脉冲及数字电路出.北京：高等教化出版社，20195申小海,李俊莉.基于ADCO809的模数转换应用举隅J.河南师范高校师范高校学报（自然科学版），2019：16

30、6-1676元增民.AT89S51单片机及ADCO809模数转换器的三种典型连接J.长沙高校学报，2019：69-727电子制作2019合订本（上、下册）J：107-1098夏莉英,陈雁.基于ADCO809的模拟电压采样测量方法J.福建电脑，2019,（5）：166-168沈庆阳.8051单片机实践及应用M.北京:清华高校出版社,2019lliioJeffersonC.Boyce.Digital1.ogicandSwitchingCircuits:OperationandAnalysis.Prentice-Hall,1975809chip,sprinciplesandapplicationsD

31、epartmentofElectronic0504StudentWu1.ixingTutorWangAizhenAbstract:ADC0809isan8-bitsuccessiveapproximationtype/DconverterandatypicalA/Dconversionchip,havingamuchwiderapplication.ThispapermainlyintroducestheDC0809chipsinternallogicstructure,andpindetailesdistribution,itsbasicworkingprinciple.Onthisbasi

32、cthedesignofthetwocircuit-relatedapplications-ADC0809connectedwiththesingle-chipmeetingcircuitsystemanddigitalvoltagemeter,bothofthefeasibilityofapplicationofthecircuitisdiscussed.EmployingtheapplicationcircuitoftheADC0809,Iraiseamorecomprehensiveapplicationsystemanalysisanddesigncapacity.Itplaysagreatguidingsignificancetoputintopractice.Keywords:ADC0809;Analog-to-digitaiconversion;SCM