AD转换电路(ADC0809)

1、 从物理信号到电信号的转换A/D转换器的作用是将模拟的电信号转换成数字信号。在将物理量转换成数字量之前，必须先将物理量转换成电模拟量，这种转换是靠传感器完成的。传感器的种类繁多，如温度传感器，压力传感器、光传感器、气敏传感器等。l 温度传感器：典型的温度传感器有热电偶和热敏电阻。热电偶是利用热点效应来工作的，室温下的输出电压为毫伏级的。热敏电阻是一种半导体新型感温元件，具有负的电阻温度系数，当温度升高时，其电阻减小。l 湿度传感器：是利用湿度变化引起其电阻值或电容量变化原理制成的，即将湿度变化转换成电量变化。l气敏传感器：半导体气敏传感器是利用半导体于某种气体接触式电阻机功率函数变化这一效应来

2、检测气体的成分或浓度的传感器。l 压电式或压阻式传感器：某些电解质（石英晶体压电陶瓷），在沿一定的方向受外力的作用而变形时，内部会产生极化的现象，同时在其表面产生电荷。而当外力撤销时又重新回到不带电的状态。利用这些介质可以做成压电式传感器。 固体受到作用力后，电阻率（或电阻）就要发生变化，这种效应称压阻式效应，利用它可做成压阻式传感器。主要参数：主要参数：分辨率分辨率 ：表示表示A/D对模拟输入的分辨能力，由它确定能被对模拟输入的分辨能力，由它确定能被A/D辨别的最小模拟量，通常也用二进制位来表示。辨别的最小模拟量，通常也用二进制位来表示。量化误差：量化误差：是在是在A/D转换中由于整量化所产

3、生的固有误差。对转换中由于整量化所产生的固有误差。对于舍入（四舍五入）量化误差在于舍入（四舍五入）量化误差在1/2LSB之间。之间。转换时间：转换时间：是是A/D转换完成一次所需要的时间。转换完成一次所需要的时间。绝对精度：绝对精度：是是A/D转换器输出端所产生的数字代码中，分别对转换器输出端所产生的数字代码中，分别对应于实际需要的模拟输入值与理论上要求的模拟输入值之差。应于实际需要的模拟输入值与理论上要求的模拟输入值之差。相对误差：相对误差：是满刻度校准以后，任意数字输出所对应的实际模拟是满刻度校准以后，任意数字输出所对应的实际模拟输入值（中间值）与理论值（中间值）之差。输入值（中间值）与理

4、论值（中间值）之差。漏码：漏码：如果模拟输入连续增加（或减小）时，数字输出不是连续增加（或如果模拟输入连续增加（或减小）时，数字输出不是连续增加（或减小）而是越过某一个数字，即出现漏码。减小）而是越过某一个数字，即出现漏码。A/D转换器的选取原则：转换器的选取原则：A/DA/D转换器用于什么系统？输出数据的位数是多少？系转换器用于什么系统？输出数据的位数是多少？系统应该达到多高的精度和线性度？统应该达到多高的精度和线性度？提供给提供给A/DA/D转换器的输入信号范围多大？是单极性的还转换器的输入信号范围多大？是单极性的还是双极性的？信号的驱动能力怎样？是否要经过缓冲滤是双极性的？信号的驱动能力

5、怎样？是否要经过缓冲滤波和采样波和采样/ /保持？保持？对对A/DA/D转换器输出的数字代码及逻辑电平的要求如何？转换器输出的数字代码及逻辑电平的要求如何？是二进制码还是是二进制码还是BCDBCD码，是串行还是并行？码，是串行还是并行？系统是在静态下工作还是在动态下工作？带宽多少？采系统是在静态下工作还是在动态下工作？带宽多少？采样速率为多少？样速率为多少？参考电压是内部的还是外部的？是固定的还是变化的？参考电压是内部的还是外部的？是固定的还是变化的？A/DA/D转换器的工作环境如何？噪声、温度、振动等条件转换器的工作环境如何？噪声、温度、振动等条件如何？如何？电源电压、功耗、几何尺寸等其它因

6、素。电源电压、功耗、几何尺寸等其它因素。分辨率为分辨率为8位，精度为位，精度为8位。位。转换时间：转换时间：100微秒微秒8个模拟输入通道，有通道地址锁存。个模拟输入通道，有通道地址锁存。数据有三态输出能力。数据有三态输出能力。输入电压范围为输入电压范围为0+5v零偏差和满量程误差均小于零偏差和满量程误差均小于1/2LSB，不需要校准，不需要校准单一单一+5v电源供电工作温度范围为电源供电工作温度范围为-40+85功耗为功耗为15mwD0D7：8位数字量输出引脚。位数字量输出引脚。IN0IN7：8路模拟量输入引脚。路模拟量输入引脚。Vcc：+5V工作电源。工作电源。GND：地。：地。VREF(

7、+)：参考电压正端。：参考电压正端。VREF(-)：参考电压负端。：参考电压负端。START：A/D转换启动信号输入端。转换启动信号输入端。ALE：地址锁存允许信号输入端。：地址锁存允许信号输入端。EOC：转换结束输出引脚。：转换结束输出引脚。OE：输出允许控制端。：输出允许控制端。CLK：转换时钟信号。：转换时钟信号。500kHz左右。左右。ADDA、ADDB、ADDC：地址输入线。：地址输入线。 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的通道选择：的通道选择：被选通的通道被选通的通道ADDC ADDB ADDAADDC ADDB ADDA被选通的通道被选通的通道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、作时序如图所示。转换由工作时序如图所示。转换由START为高电平来启动为高电平来启动（ START和和CLOCK可不同步），可不同步）， START的上升沿将的上升沿将SAR复位，真正转换是从复位，真正转换是从START的下降沿开始。在的下降沿开始。在START的上升沿之后的的上升沿之后的2微妙加微妙加8个时钟周期，个时钟周期，EOC状态状态输出信号将变低，以指示转换操作正在进行中。输出信号将变低，以指示转换操作正在进行中。EOC保持保持低电平直至转换完成后再变为高电平。当低电平直至转换完成后再变为高电平。当OUTPUT ENABLE（允许数据输出）被置为高电平时，三态门打开，（允许数据输出）

10、被置为高电平时，三态门打开，数据锁存器的内容输出到数据总线上。数据锁存器的内容输出到数据总线上。ADC0809与单片机接口与单片机接口通道地址：78H7FH程序清单：程序清单：ORG0030HSTART：MOVR0，#40H；采样数据存放首址；采样数据存放首址 MOVR1，#78H；IN0通道通道地址地址 MOVR2，#08H；模拟量通；模拟量通道数道数 CLREX0 ；禁止中断禁止中断LOOP：MOVX R1 ，A；启动；启动A/D转换转换 MOVR3，#20H ；延时一会儿，约延时一会儿，约40usDELY：DJNZ R3，DELY；等待；等待EOC信号变低信号变低 SETBP3.2 ；设

11、置设置P3.2为输入模式为输入模式POLL：JBP3.2，POLL；查询转换是否结束；查询转换是否结束 MOVXA，R1；读取转换结果读取转换结果 MOVR0，A；存放结果存放结果 INCR0 INCR1 DJNZ R2，LOOP；8通道未完，则采通道未完，则采集下一通道集下一通道HERE：SJMP HEREEND中断方式中断方式 （主程序）（主程序）程序清单：程序清单：ORG0000HSTART：AJMPMAINORG0003HAJMP EXINT0 ORG 0050hMAIN： MOV PSW，#00H ；设置第；设置第0工作区工作区 MOVR0，#40H；采样数据存放首址；采样数据存放首

12、址MOVR1，#78H；IN0通道地址通道地址MOVR2，#08H；模拟量通道数；模拟量通道数MOVX R1 ，A；启动；启动A/D转换转换SETBIT0；外部中断；外部中断0为边沿触发方为边沿触发方式式SETBEX0；允许外部中断；允许外部中断0中断中断SETBEA；开放；开放CPU中断中断HERE：SJMPHEREEXINT0： PUSH PSW；保护现场；保护现场CLRRS0 CLRRS1 ；设置当前工作区为；设置当前工作区为0区区MOVX A，R1；读取转换结果；读取转换结果MOVR0，A；存放结果；存放结果INCR0 ；修改存储区地址；修改存储区地址指针指针INCR1 ；通道号加；通

13、道号加1DJNZ R2，NEXT；8通道未完，则采集下一通道未完，则采集下一通道通道CLREX0；采集完毕，则停止中断；采集完毕，则停止中断SJMP DONENEXT：MOVXR1 ，A；启动下一通道；启动下一通道A/D转换转换DONE：POPPSW RETI ；中断返回；中断返回 ENDADC574A是一种价格低廉，应用较广的是一种价格低廉，应用较广的12位逐次逼近式模位逐次逼近式模/数转换数转换器芯片，可以直接与器芯片，可以直接与8位、位、12位、位、16位总线的处理器相连。主要的参位总线的处理器相连。主要的参数数 性能参数ADC574AJADC574AK ADC574AL分辨率/位12转

14、换时间/微妙25线形误差保证无漏码的最低分辨率1112工作温度范围/070 温度系数/ -1 单极性偏移10*10-65*10-6温度系数/ -1 双极性偏移10*10-65*10-6 增益50*10-627*10-610*10-6输入电压/V （单极性）（单极性）0+10V 或0+20V输入电压/V （双极性）（双极性）-5+5V 或 -10+10V 功耗/mw 390（典型） ；725（最大）引脚特性：引脚特性：D0D11：12位数字量输出。位数字量输出。CE：片选信号，高电平有效。：片选信号，高电平有效。CS：片选信号，低电平有效。：片选信号，低电平有效。R/C：数据读：数据读/启动信号

15、。启动信号。R/C=1时，时， 读取转换结果；读取转换结果；R/C=0时，启动时，启动A/D转换。转换。12/8：输出数据长度选择信号。：输出数据长度选择信号。A0：字节选择信号。在：字节选择信号。在=0状态下，状态下， A0=0启动启动12位位A/D转换，转换，A0=1 动动8位位A/D转换。在转换。在=1且且=0状态下，状态下， A0=0读高读高8位数据，位数据，A0=1读低读低4位数据。位数据。STS：AD574A的工作状态信号。的工作状态信号。 STS=1表示正处于转换状态；表示正处于转换状态；STS=0表示转换完毕。表示转换完毕。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模拟电压输入。单极性时为模拟电压输入。单极性时为010V，双极性时为，双极性时为5V5V。20VIN：20V模拟电压输入。单极性时为模拟电压输入。单极性时为020V，双极性时为，双极性时为10V10V。REFIN：参考输入，用于满量程调节。：参考输入，用于满量程调节。REFOUT：内部：内部1

17、0V参考电压输出。参考电压输出。BIPOFF：偏置输入，用于零点调节。：偏置输入，用于零点调节。VCC、VEE、VL：15V、15V、5V供电电源。供电电源。AGND：模拟地。：模拟地。DGND：数字地。：数字地。CS 8/12CECSR/！C12/8A0工作状态0禁止1禁止1000启动12位转换1001启动8位转换101112位数据输出10100高8位数据输出10101低4位数据输出ADC574工工作时序表作时序表AD574A的工作时序：的工作时序：CECSR/CA0STSD11D0CECSR/CA0STSD11D0高阻数据(a) 启动和转换(b) 读取数据单极性和双极性电路单极性和双极性电

18、路 ：(a) 单极性电路(b) 双极性电路010V020V-5V+5V-10V+10VW1W2W1W2启动A/D地址：00H读高8位地址：01H读低4位地址：03H 对模拟量电压采集一次，将结果放在单片机内部的对模拟量电压采集一次，将结果放在单片机内部的30H和和31H单元的单元的参考程序如下：参考程序如下： ORG0030HMOV R0，#00H；A7、A1、A0为为低电平低电平MOV R1，#30H；结果单元地址；结果单元地址MOVXR0，A；启动；启动A/D转换转换TEST：JBP3.2，TEST ；查询转换是否；查询转换是否完成完成MOV R0，#01H；A7和和A1=0、A0=1MO

19、VXA，R0；读转换；读转换结果高结果高8位位MOV R1，A；存入；存入30H单元单元MOV R0，#03H；A7=0、A1和和A0=1 MOVXA，R0；读转换结果低；读转换结果低4位位XCHDA，R1；把结果的；把结果的D7D4位移至低位移至低4位位SWAPA；调整、拼装成低；调整、拼装成低8位位 INCR1MOV R1，A；存放低；存放低8位位DECR1MOV A，R1SWAPA ；结果的；结果的D11D8位移至位移至字节低字节低4位位MOV R1，A ；存放高；存放高4位位HERE： SJMPHEREENDA/D芯片的数字输出问题 转换结果数据应由A/D芯片锁存，数据输出最好具有三态

20、能力。A/D芯片和CPU的时序配合问题固定延时等待法 保持等待法中断响应法 查询法 双缓冲法A/D分辨率超过MCU数据总线宽度时的接口 不能只用一条指令，而要用两条输入指令才能把A/D转换的整个数字结构传送给微处理器。TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器，使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。由于是串行输入结构，能够节省51系列单片机I/O资源；且价格适中，分辨率较高，因此在仪器仪表中有较为广泛的应用。2TLC2543的特点的特点（1）12位分辩率A/D转换器；（2）在工作温度范围内10s转换时间；（3）11个模拟输入通道；（4）3路内置自测试方式；（5）采样率为66kbps；

21、（6）线性误差1LSBmax；（7）有转换结束输出EOC；（8）具有单、双极性输出；（9）可编程的MSB或LSB前导；（10）可编程输出数据长度。AIN0AIN10：模拟量输入端。11路输入信号由内部多路器选通。对于4.1MHz的I/OCLOCK，驱动源阻抗必须小于或等于50，而且用60pF电容来限制模拟输入电压的斜率CS！：片选端。在 端由高变低时，内部计数器复位。由低变高时，在设定时间内禁止DATAINPUT和I/O CLOCK。DATAINPUT：串行数据输入端。由4位的串行地址输入来选择模拟量输入通道DATA OUT：A/D转换结果的三态串行输出端。 为高时处于高阻抗状态， 为低时处于激活状态EOC：转换结束端。在最后的I/OCLOCK下降沿之后，EOC从高电平变为低电平并保持到转换完成和数据准备传输为止CLOCk：输入/输出时钟端。I/OCLOCK接收串行输入信号并完成以下四个功能：（1）在I/O CLOCK的前8个上升沿，8位输入数据存入输入数据寄存器。（2）在I/OCLOCK的第4个下降沿，被选通的模拟输入电压开始向电容器充电，直到I/OCLOCK的最后一个下降沿为止。（3）将前一次转换数据的其余11位输出到DATA OUT端，在I/OCLOCK的下降沿时数据开始变化。（4）I/OCLOCK的最后