AD轉(zhuǎn)換電路(ADC0809)

1、 從物理信號到電信號的轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換器的作用是將模擬的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。在將物理量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量之前，必須先將物理量轉(zhuǎn)換成電模擬量，這種轉(zhuǎn)換是靠傳感器完成的。傳感器的種類繁多，如溫度傳感器，壓力傳感器、光傳感器、氣敏傳感器等。l 溫度傳感器：典型的溫度傳感器有熱電偶和熱敏電阻。熱電偶是利用熱點(diǎn)效應(yīng)來工作的，室溫下的輸出電壓為毫伏級的。熱敏電阻是一種半導(dǎo)體新型感溫元件，具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，當(dāng)溫度升高時，其電阻減小。l 濕度傳感器：是利用濕度變化引起其電阻值或電容量變化原理制成的，即將濕度變化轉(zhuǎn)換成電量變化。l氣敏傳感器：半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用半導(dǎo)體于某種氣體接觸式電阻機(jī)功率函數(shù)變化這一效應(yīng)來

2、檢測氣體的成分或濃度的傳感器。l 壓電式或壓阻式傳感器：某些電解質(zhì)（石英晶體壓電陶瓷），在沿一定的方向受外力的作用而變形時，內(nèi)部會產(chǎn)生極化的現(xiàn)象，同時在其表面產(chǎn)生電荷。而當(dāng)外力撤銷時又重新回到不帶電的狀態(tài)。利用這些介質(zhì)可以做成壓電式傳感器。 固體受到作用力后，電阻率（或電阻）就要發(fā)生變化，這種效應(yīng)稱壓阻式效應(yīng)，利用它可做成壓阻式傳感器。主要參數(shù)：主要參數(shù)：分辨率分辨率 ：表示表示A/D對模擬輸入的分辨能力，由它確定能被對模擬輸入的分辨能力，由它確定能被A/D辨別的最小模擬量，通常也用二進(jìn)制位來表示。辨別的最小模擬量，通常也用二進(jìn)制位來表示。量化誤差：量化誤差：是在是在A/D轉(zhuǎn)換中由于整量化所產(chǎn)

3、生的固有誤差。對轉(zhuǎn)換中由于整量化所產(chǎn)生的固有誤差。對于舍入（四舍五入）量化誤差在于舍入（四舍五入）量化誤差在1/2LSB之間。之間。轉(zhuǎn)換時間：轉(zhuǎn)換時間：是是A/D轉(zhuǎn)換完成一次所需要的時間。轉(zhuǎn)換完成一次所需要的時間。絕對精度：絕對精度：是是A/D轉(zhuǎn)換器輸出端所產(chǎn)生的數(shù)字代碼中，分別對轉(zhuǎn)換器輸出端所產(chǎn)生的數(shù)字代碼中，分別對應(yīng)于實(shí)際需要的模擬輸入值與理論上要求的模擬輸入值之差。應(yīng)于實(shí)際需要的模擬輸入值與理論上要求的模擬輸入值之差。相對誤差：相對誤差：是滿刻度校準(zhǔn)以后，任意數(shù)字輸出所對應(yīng)的實(shí)際模擬是滿刻度校準(zhǔn)以后，任意數(shù)字輸出所對應(yīng)的實(shí)際模擬輸入值（中間值）與理論值（中間值）之差。輸入值（中間值）與理

4、論值（中間值）之差。漏碼：漏碼：如果模擬輸入連續(xù)增加（或減?。r，數(shù)字輸出不是連續(xù)增加（或如果模擬輸入連續(xù)增加（或減?。r，數(shù)字輸出不是連續(xù)增加（或減?。┒窃竭^某一個數(shù)字，即出現(xiàn)漏碼。減小）而是越過某一個數(shù)字，即出現(xiàn)漏碼。A/D轉(zhuǎn)換器的選取原則：轉(zhuǎn)換器的選取原則：A/DA/D轉(zhuǎn)換器用于什么系統(tǒng)？輸出數(shù)據(jù)的位數(shù)是多少？系轉(zhuǎn)換器用于什么系統(tǒng)？輸出數(shù)據(jù)的位數(shù)是多少？系統(tǒng)應(yīng)該達(dá)到多高的精度和線性度？統(tǒng)應(yīng)該達(dá)到多高的精度和線性度？提供給提供給A/DA/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號范圍多大？是單極性的還轉(zhuǎn)換器的輸入信號范圍多大？是單極性的還是雙極性的？信號的驅(qū)動能力怎樣？是否要經(jīng)過緩沖濾是雙極性的？信號的驅(qū)動能力

5、怎樣？是否要經(jīng)過緩沖濾波和采樣波和采樣/ /保持？保持？對對A/DA/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字代碼及邏輯電平的要求如何？轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字代碼及邏輯電平的要求如何？是二進(jìn)制碼還是是二進(jìn)制碼還是BCDBCD碼，是串行還是并行？碼，是串行還是并行？系統(tǒng)是在靜態(tài)下工作還是在動態(tài)下工作？帶寬多少？采系統(tǒng)是在靜態(tài)下工作還是在動態(tài)下工作？帶寬多少？采樣速率為多少？樣速率為多少？參考電壓是內(nèi)部的還是外部的？是固定的還是變化的？參考電壓是內(nèi)部的還是外部的？是固定的還是變化的？A/DA/D轉(zhuǎn)換器的工作環(huán)境如何？噪聲、溫度、振動等條件轉(zhuǎn)換器的工作環(huán)境如何？噪聲、溫度、振動等條件如何？如何？電源電壓、功耗、幾何尺寸等其它因

6、素。電源電壓、功耗、幾何尺寸等其它因素。分辨率為分辨率為8位，精度為位，精度為8位。位。轉(zhuǎn)換時間：轉(zhuǎn)換時間：100微秒微秒8個模擬輸入通道，有通道地址鎖存。個模擬輸入通道，有通道地址鎖存。數(shù)據(jù)有三態(tài)輸出能力。數(shù)據(jù)有三態(tài)輸出能力。輸入電壓范圍為輸入電壓范圍為0+5v零偏差和滿量程誤差均小于零偏差和滿量程誤差均小于1/2LSB，不需要校準(zhǔn)，不需要校準(zhǔn)單一單一+5v電源供電工作溫度范圍為電源供電工作溫度范圍為-40+85功耗為功耗為15mwD0D7：8位數(shù)字量輸出引腳。位數(shù)字量輸出引腳。IN0IN7：8路模擬量輸入引腳。路模擬量輸入引腳。Vcc：+5V工作電源。工作電源。GND：地。：地。VREF(

7、+)：參考電壓正端。：參考電壓正端。VREF(-)：參考電壓負(fù)端。：參考電壓負(fù)端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端。轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端。ALE：地址鎖存允許信號輸入端。：地址鎖存允許信號輸入端。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出引腳。：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出引腳。OE：輸出允許控制端。：輸出允許控制端。CLK：轉(zhuǎn)換時鐘信號。：轉(zhuǎn)換時鐘信號。500kHz左右。左右。ADDA、ADDB、ADDC：地址輸入線。：地址輸入線。 VCC 11VREF(+) 12D1 14GND 13IN3 1EOC 7IN4 2START 6IN6 4IN7 5IN5 3CLK 10OE 9D3 828 IN222 ALE27 IN123

8、 ADDC25 ADDA24 ADDB26 IN019 D520 D621 D718 D417 D015 D216 VREF(-)ADC0809ADC0809的通道選擇：的通道選擇：被選通的通道被選通的通道ADDC ADDB ADDAADDC ADDB ADDA被選通的通道被選通的通道ADDC ADDB ADDAADDC ADDB ADDAIN0IN00 0 00 0 0IN4IN41 0 01 0 0IN1IN10 0 10 0 1IN5IN51 0 11 0 1IN2IN20 1 00 1 0IN6IN61 1 01 1 0IN3IN30 1 10 1 1IN7IN71 1 11 1 1工

9、作時序如圖所示。轉(zhuǎn)換由工作時序如圖所示。轉(zhuǎn)換由START為高電平來啟動為高電平來啟動（ START和和CLOCK可不同步），可不同步）， START的上升沿將的上升沿將SAR復(fù)位，真正轉(zhuǎn)換是從復(fù)位，真正轉(zhuǎn)換是從START的下降沿開始。在的下降沿開始。在START的上升沿之后的的上升沿之后的2微妙加微妙加8個時鐘周期，個時鐘周期，EOC狀態(tài)狀態(tài)輸出信號將變低，以指示轉(zhuǎn)換操作正在進(jìn)行中。輸出信號將變低，以指示轉(zhuǎn)換操作正在進(jìn)行中。EOC保持保持低電平直至轉(zhuǎn)換完成后再變?yōu)楦唠娖健．?dāng)?shù)碗娖街敝赁D(zhuǎn)換完成后再變?yōu)楦唠娖?。?dāng)OUTPUT ENABLE（允許數(shù)據(jù)輸出）被置為高電平時，三態(tài)門打開，（允許數(shù)據(jù)輸出）

10、被置為高電平時，三態(tài)門打開，數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容輸出到數(shù)據(jù)總線上。數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容輸出到數(shù)據(jù)總線上。ADC0809與單片機(jī)接口與單片機(jī)接口通道地址：78H7FH程序清單：程序清單：ORG0030HSTART：MOVR0，#40H；采樣數(shù)據(jù)存放首址；采樣數(shù)據(jù)存放首址 MOVR1，#78H；IN0通道通道地址地址 MOVR2，#08H；模擬量通；模擬量通道數(shù)道數(shù) CLREX0 ；禁止中斷禁止中斷LOOP：MOVX R1 ，A；啟動；啟動A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 MOVR3，#20H ；延時一會兒，約延時一會兒，約40usDELY：DJNZ R3，DELY；等待；等待EOC信號變低信號變低 SETBP3.2 ；設(shè)

11、置設(shè)置P3.2為輸入模式為輸入模式POLL：JBP3.2，POLL；查詢轉(zhuǎn)換是否結(jié)束；查詢轉(zhuǎn)換是否結(jié)束 MOVXA，R1；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOVR0，A；存放結(jié)果存放結(jié)果 INCR0 INCR1 DJNZ R2，LOOP；8通道未完，則采通道未完，則采集下一通道集下一通道HERE：SJMP HEREEND中斷方式中斷方式 （主程序）（主程序）程序清單：程序清單：ORG0000HSTART：AJMPMAINORG0003HAJMP EXINT0 ORG 0050hMAIN： MOV PSW，#00H ；設(shè)置第；設(shè)置第0工作區(qū)工作區(qū) MOVR0，#40H；采樣數(shù)據(jù)存放首址；采樣數(shù)據(jù)存放首

12、址MOVR1，#78H；IN0通道地址通道地址MOVR2，#08H；模擬量通道數(shù)；模擬量通道數(shù)MOVX R1 ，A；啟動；啟動A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換SETBIT0；外部中斷；外部中斷0為邊沿觸發(fā)方為邊沿觸發(fā)方式式SETBEX0；允許外部中斷；允許外部中斷0中斷中斷SETBEA；開放；開放CPU中斷中斷HERE：SJMPHEREEXINT0： PUSH PSW；保護(hù)現(xiàn)場；保護(hù)現(xiàn)場CLRRS0 CLRRS1 ；設(shè)置當(dāng)前工作區(qū)為；設(shè)置當(dāng)前工作區(qū)為0區(qū)區(qū)MOVX A，R1；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果MOVR0，A；存放結(jié)果；存放結(jié)果INCR0 ；修改存儲區(qū)地址；修改存儲區(qū)地址指針指針I(yè)NCR1 ；通道號加；通

13、道號加1DJNZ R2，NEXT；8通道未完，則采集下一通道未完，則采集下一通道通道CLREX0；采集完畢，則停止中斷；采集完畢，則停止中斷SJMP DONENEXT：MOVXR1 ，A；啟動下一通道；啟動下一通道A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換DONE：POPPSW RETI ；中斷返回；中斷返回 ENDADC574A是一種價格低廉，應(yīng)用較廣的是一種價格低廉，應(yīng)用較廣的12位逐次逼近式模位逐次逼近式模/數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片，可以直接與器芯片，可以直接與8位、位、12位、位、16位總線的處理器相連。主要的參位總線的處理器相連。主要的參數(shù)數(shù) 性能參數(shù)ADC574AJADC574AK ADC574AL分辨率/位12轉(zhuǎn)

14、換時間/微妙25線形誤差保證無漏碼的最低分辨率1112工作溫度范圍/070 溫度系數(shù)/ -1 單極性偏移10*10-65*10-6溫度系數(shù)/ -1 雙極性偏移10*10-65*10-6 增益50*10-627*10-610*10-6輸入電壓/V （單極性）（單極性）0+10V 或0+20V輸入電壓/V （雙極性）（雙極性）-5+5V 或 -10+10V 功耗/mw 390（典型） ；725（最大）引腳特性：引腳特性：D0D11：12位數(shù)字量輸出。位數(shù)字量輸出。CE：片選信號，高電平有效。：片選信號，高電平有效。CS：片選信號，低電平有效。：片選信號，低電平有效。R/C：數(shù)據(jù)讀：數(shù)據(jù)讀/啟動信號

15、。啟動信號。R/C=1時，時， 讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果；R/C=0時，啟動時，啟動A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。12/8：輸出數(shù)據(jù)長度選擇信號。：輸出數(shù)據(jù)長度選擇信號。A0：字節(jié)選擇信號。在：字節(jié)選擇信號。在=0狀態(tài)下，狀態(tài)下， A0=0啟動啟動12位位A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換，A0=1 動動8位位A/D轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換。在=1且且=0狀態(tài)下，狀態(tài)下， A0=0讀高讀高8位數(shù)據(jù)，位數(shù)據(jù)，A0=1讀低讀低4位數(shù)據(jù)。位數(shù)據(jù)。STS：AD574A的工作狀態(tài)信號。的工作狀態(tài)信號。 STS=1表示正處于轉(zhuǎn)換狀態(tài)；表示正處于轉(zhuǎn)換狀態(tài)；STS=0表示轉(zhuǎn)換完畢。表示轉(zhuǎn)換完畢。CSCR/VEE 11BIPOFF 1220VIN 1

16、410VIN 13VL 1VCC 712/8 2CE 6A0 4R/C 5CS 3REFIN 10AGND 9REFOUT 828 STS22 D627 D1123 D725 D924 D826 D1019 D320 D421 D518 D217 D116 D0AD574A15 DGND10VIN：10V模擬電壓輸入。單極性時為模擬電壓輸入。單極性時為010V，雙極性時為，雙極性時為5V5V。20VIN：20V模擬電壓輸入。單極性時為模擬電壓輸入。單極性時為020V，雙極性時為，雙極性時為10V10V。REFIN：參考輸入，用于滿量程調(diào)節(jié)。：參考輸入，用于滿量程調(diào)節(jié)。REFOUT：內(nèi)部：內(nèi)部1

17、0V參考電壓輸出。參考電壓輸出。BIPOFF：偏置輸入，用于零點(diǎn)調(diào)節(jié)。：偏置輸入，用于零點(diǎn)調(diào)節(jié)。VCC、VEE、VL：15V、15V、5V供電電源。供電電源。AGND：模擬地。：模擬地。DGND：數(shù)字地。：數(shù)字地。CS 8/12CECSR/！C12/8A0工作狀態(tài)0禁止1禁止1000啟動12位轉(zhuǎn)換1001啟動8位轉(zhuǎn)換101112位數(shù)據(jù)輸出10100高8位數(shù)據(jù)輸出10101低4位數(shù)據(jù)輸出ADC574工工作時序表作時序表AD574A的工作時序：的工作時序：CECSR/CA0STSD11D0CECSR/CA0STSD11D0高阻數(shù)據(jù)(a) 啟動和轉(zhuǎn)換(b) 讀取數(shù)據(jù)單極性和雙極性電路單極性和雙極性電

18、路 ：(a) 單極性電路(b) 雙極性電路010V020V-5V+5V-10V+10VW1W2W1W2啟動A/D地址：00H讀高8位地址：01H讀低4位地址：03H 對模擬量電壓采集一次，將結(jié)果放在單片機(jī)內(nèi)部的對模擬量電壓采集一次，將結(jié)果放在單片機(jī)內(nèi)部的30H和和31H單元的單元的參考程序如下：參考程序如下： ORG0030HMOV R0，#00H；A7、A1、A0為為低電平低電平MOV R1，#30H；結(jié)果單元地址；結(jié)果單元地址MOVXR0，A；啟動；啟動A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換TEST：JBP3.2，TEST ；查詢轉(zhuǎn)換是否；查詢轉(zhuǎn)換是否完成完成MOV R0，#01H；A7和和A1=0、A0=1MO

19、VXA，R0；讀轉(zhuǎn)換；讀轉(zhuǎn)換結(jié)果高結(jié)果高8位位MOV R1，A；存入；存入30H單元單元MOV R0，#03H；A7=0、A1和和A0=1 MOVXA，R0；讀轉(zhuǎn)換結(jié)果低；讀轉(zhuǎn)換結(jié)果低4位位XCHDA，R1；把結(jié)果的；把結(jié)果的D7D4位移至低位移至低4位位SWAPA；調(diào)整、拼裝成低；調(diào)整、拼裝成低8位位 INCR1MOV R1，A；存放低；存放低8位位DECR1MOV A，R1SWAPA ；結(jié)果的；結(jié)果的D11D8位移至位移至字節(jié)低字節(jié)低4位位MOV R1，A ；存放高；存放高4位位HERE： SJMPHEREENDA/D芯片的數(shù)字輸出問題 轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)應(yīng)由A/D芯片鎖存，數(shù)據(jù)輸出最好具有三態(tài)

20、能力。A/D芯片和CPU的時序配合問題固定延時等待法 保持等待法中斷響應(yīng)法 查詢法 雙緩沖法A/D分辨率超過MCU數(shù)據(jù)總線寬度時的接口 不能只用一條指令，而要用兩條輸入指令才能把A/D轉(zhuǎn)換的整個數(shù)字結(jié)構(gòu)傳送給微處理器。TLC2543是TI公司的12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程。由于是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省51系列單片機(jī)I/O資源；且價格適中，分辨率較高，因此在儀器儀表中有較為廣泛的應(yīng)用。2TLC2543的特點(diǎn)的特點(diǎn)（1）12位分辯率A/D轉(zhuǎn)換器；（2）在工作溫度范圍內(nèi)10s轉(zhuǎn)換時間；（3）11個模擬輸入通道；（4）3路內(nèi)置自測試方式；（5）采樣率為66kbps；

21、（6）線性誤差1LSBmax；（7）有轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出EOC；（8）具有單、雙極性輸出；（9）可編程的MSB或LSB前導(dǎo)；（10）可編程輸出數(shù)據(jù)長度。AIN0AIN10：模擬量輸入端。11路輸入信號由內(nèi)部多路器選通。對于4.1MHz的I/OCLOCK，驅(qū)動源阻抗必須小于或等于50，而且用60pF電容來限制模擬輸入電壓的斜率CS！：片選端。在 端由高變低時，內(nèi)部計數(shù)器復(fù)位。由低變高時，在設(shè)定時間內(nèi)禁止DATAINPUT和I/O CLOCK。DATAINPUT：串行數(shù)據(jù)輸入端。由4位的串行地址輸入來選擇模擬量輸入通道DATA OUT：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端。 為高時處于高阻抗?fàn)顟B(tài)， 為低時處于激活狀態(tài)EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束端。在最后的I/OCLOCK下降沿之后，EOC從高電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３值睫D(zhuǎn)換完成和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳輸為止CLOCk：輸入/輸出時鐘端。I/OCLOCK接收串行輸入信號并完成以下四個功能：（1）在I/O CLOCK的前8個上升沿，8位輸入數(shù)據(jù)存入輸入數(shù)據(jù)寄存器。（2）在I/OCLOCK的第4個下降沿，被選通的模擬輸入電壓開始向電容器充電，直到I/OCLOCK的最后一個下降沿為止。（3）將前一次轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的其余11位輸出到DATA OUT端，在I/OCLOCK的下降沿時數(shù)據(jù)開始變化。（4）I/OCLOCK的最后