AD轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行設(shè)計(jì)

1、摘 要本課題的任務(wù)是對A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，了解A/D轉(zhuǎn)換與單片機(jī)的接口方法，掌握AD0809轉(zhuǎn)換性能及編程方法。把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱為A/D(Anolog to Digit)。一般的A/D轉(zhuǎn)換過程是通過采樣、保持、量化和編碼4個(gè)步驟完成的，這些步驟往往是合并進(jìn)行的。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，ADC輸出一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)數(shù)據(jù)。CPU可有多種方法讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果： 查詢方式 ； 中斷方式； DMA方式。 通道8位A/D轉(zhuǎn)換器,ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 ADC080

2、9由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)中需用傳感器把各種物理參數(shù)(如壓力和溫度等)測量出來，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器，傳送給微型計(jì)算機(jī)；微型計(jì)算機(jī)加工處理后，通過D/A轉(zhuǎn)換器去控制各種參數(shù)量。關(guān)鍵詞：80c51單片機(jī) ；74LS164芯片 ；數(shù)碼管顯示目 錄一 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理······

3、··················································

4、········3二設(shè)計(jì)方案及其流程圖········································&

5、#183;···············4三 整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能································&#

6、183;·························7四 收獲與心得體會(huì)······················

7、3;······································9五 參考書目··········

8、83;·················································

9、83;·········10一 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理1 引腳定義：D7-D0：8位數(shù)字量輸出引腳。IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳，由地址鎖存及譯碼控制單元的3位地址A、B、C進(jìn)行選通切換。VCC：+5V工作電壓。GND：地。REF（+）：參考電壓正端。REF（-）：參考電壓負(fù)端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制信號(hào)輸入端。ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。（START和 ALE兩種信號(hào)用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）.EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平，因此EOC可作為CPU的中斷或查詢信

10、號(hào)。OE：輸出允許控制信號(hào)輸入端，A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)入三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，并在OE的作用下（OE為高電平），通過D0D7將鎖存器的數(shù)據(jù)送出。CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為500KHz）。A、B、C：地址輸入線。 ADC0809對輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是05V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線：4條 ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入

11、線，用于選通IN0IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7數(shù)字量輸出及控制線：1 ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7D0為數(shù)字量輸出線。CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0809的內(nèi)

12、部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（），VREF（）為參考電壓輸入。2 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)：ADC0809由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。 圖1-1 ADC8090內(nèi)部結(jié)構(gòu)3 8090的工作時(shí)序圖：ADC0809工作時(shí)序圖，如圖12所示。 圖1-2 ADC8090工作時(shí)序圖4 ADC0809與MCS-

13、51單片機(jī)的硬件接口方式：ADC0809與MCS-51單片機(jī)的硬件接口有三種最常用的方式，即定時(shí)傳送方式、查詢方式和中斷方式，本次課程設(shè)計(jì)使用的是查詢傳送方式。二 設(shè)計(jì)方案及其流程圖A/D轉(zhuǎn)換就是把模擬量轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼表示的數(shù)字量，一般的A/D轉(zhuǎn)換過程是通過采樣，保持，量化和編碼4個(gè)步驟完成的，這些步驟往往是合并運(yùn)行的。本設(shè)計(jì)用ADC 0809實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。按查詢方式采樣三路A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，用簡單輸入口（74LS244）查詢EOC信號(hào)，每循環(huán)一次，0、1、2通道各采樣一次，采樣結(jié)果為：0通道數(shù)據(jù)放入AX中， 1通道數(shù)據(jù)放入BX中， 2通道數(shù)據(jù)放入CX中，三個(gè)寄存器均是低8位有效。2 A/D轉(zhuǎn)

14、換程序流程如下：AD0809XDATA8000HORG0000HAJMPMAIN*/*采用查尋方式AD轉(zhuǎn)換程序*/*ORG0030HMAIN:MOV DPTR,#AD0809MOV A,#00HMOVXDPTR,A;啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換CALLDELAY;延時(shí)MOVXA,DPTR;轉(zhuǎn)換結(jié)束讀取結(jié)果MOV R0,ACALLDISPCALLDELAYCALLDELAYCALLDELAYAJMPMAIN*/*顯示子程序*/*DISP:MOVA,R0 ;低位ANLA,#0FHACALLDSEND;顯示MOVA,R0SWAPAANLA,#0FH;高位ACALLDSEND;顯示RETDSEND:MOVDPTR,#

15、SGTB1MOVCA,A+DPTR;取字符MOVSBUF,A ;發(fā)送字符JNBTI,$;等待串口發(fā)送完CLRTIRET*/*延時(shí)程序*/*DELAY:MOVR4,#250 ;延時(shí)DELAY1:MOVR5,#250DJNZR5,$DJNZR4,DELAY1RET*/*字符編碼*/*SGTB1:DB 03H ;0 DB 9FH ;1 DB 25H ;2 DB 0DH ;3 DB 99H ;4 DB 49H ;5 DB 41H ;6 DB 1FH ;7 DB 01H ;8 DB 09H ;9 DB 11H ;A DB 0C1H ;B DB 63H ;C DB 85H ;D DB 61H ;E DB

16、71H ;F DB 00H END三 整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能1.實(shí)驗(yàn)連線與步驟電位器電壓輸出端（VOUT）0809通道0（IN0）選通信號(hào)CS譯碼電路8000HCLK振蕩電路的脈沖輸出端 串并轉(zhuǎn)換的DIN接P3.0，CLKP3.1SWRP3.6,SRDP3.7數(shù)據(jù)線與仿真單片機(jī)的數(shù)據(jù)線相連，地址高8位、低8位分別與單片機(jī)部分地址線相連。其中ADC8090的接線路圖如1-3所示：圖1-3ADC8090的接線圖 2A/D轉(zhuǎn)換模擬軟件仿真電路:仿真電路圖1-4所示。圖1-4 A/D轉(zhuǎn)換仿真電路圖3 模擬電路運(yùn)行結(jié)果： 通過調(diào)試運(yùn)行得出運(yùn)行結(jié)果如圖1-5所。圖1-5 運(yùn)行結(jié)果4 得出結(jié)論：當(dāng)從一個(gè)方向調(diào)節(jié)電

17、位器時(shí)，顯示結(jié)果從減小，反之，顯示結(jié)果增大。四 收獲與心得體會(huì) 通過這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我加深了對單片機(jī)理論的理解，鞏固了課堂上的理論知識(shí)，將理論和實(shí)踐進(jìn)行了完美的結(jié)合，從而開始了本次課程設(shè)計(jì)。 我在這次的A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)過程中，收獲頗多。剛開始，我們一點(diǎn)思路沒有，但是大家很積極，很快找到了A/D轉(zhuǎn)換這個(gè)切入點(diǎn)。由此入手，我們進(jìn)入了硬件連接階段，由于對實(shí)驗(yàn)箱不是很熟悉，我們連線時(shí)也不是很順利。我們請教了實(shí)驗(yàn)室老師，順利連好了電路。并且了解到，連電路前要關(guān)閉電源并且檢查線是否是完好的。接著，我們進(jìn)入了程序編寫階段。光是這個(gè)A/D轉(zhuǎn)換的接口問題我們就研究了很久，到最后換了幾個(gè)試驗(yàn)箱才完成了對A/D轉(zhuǎn)換功能的驗(yàn)證。模塊程序的編寫并不是特別難，但是各個(gè)模塊間的銜接需要仔細(xì)思考才能做好。通過對自己在單片機(jī)課堂上所學(xué)知識(shí)的回顧，結(jié)合模擬電子和數(shù)字電技術(shù)的知識(shí)，與組員共同商量，完成了設(shè)計(jì)。為自己今后進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)，積累了一定的寶貴經(jīng)驗(yàn)，還對電路、電子元件等方面知識(shí)進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)，同時(shí)在軟件編程、調(diào)試、相關(guān)儀器的使用等方面得到較全面的鍛煉和提高。學(xué)以致用，培養(yǎng)了我運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。 這次課程設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)，只有理論水平提高了;才能將課本知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合。另外，小組成員之