第四章3AD转换器的原理与应用

1、4.4.1 A/D4.4.1 A/D转换器原理转换器原理先将n位寄存器的最高位Dn-1置1。n位D/A转换器将寄存器输出的数字量转换成模拟量。该模拟量与输入的模拟量比较。若VxVs,则保留此位，否则清零。依次将寄存器Dn-2位置1，把1）4）的操作步骤走一遍。整个比较过程一直进行至D0位为止。第四第四3 3、A/DA/D转换器和接口技术转换器和接口技术4.4.2 A/D4.4.2 A/D转换器的主要性能指标转换器的主要性能指标1、量化误差、量化误差（Quantizing Error）：量化误差理论上为一个单位分辨率，即（1/2）LSB。量化误差是由于有限位数字对模拟信号值进行量化产生的误差，与

2、A/D转换器的位数有关。如果A/D转换器是8位的，则该转换器就可以用28个数对模拟信号进行量化。当该转换器的满量程电压为5v，则该转换器的分辨率为5/28，等于19.5mv。量化误差为9.75mv。 也就是说当模拟信号变化9.75mv时，有可能不会引起数字量的变化。2、转换精度、转换精度（Conversion Accuracy）：该指标反映了一个实际的A/D转换器与一个理想的A/D转换器比较产生的误差，它由A/D转换器的质量决定。3、转换时间、转换时间（Conversion Time）：A/D转换器完成一次转换所需要的时间称为转换时间。4.4.3 ADC08094.4.3 ADC0809的结构

3、原理的结构原理和接口技术和接口技术一、一、ADC0809ADC0809的特性的特性l转换器位数：8位。l量化误差：（1/2）LSB1LSB。l工作电压：5v。l功耗：15mW。l转换时间：100s（当工作时钟为640khz）。二、二、ADC0809ADC0809内部结构内部结构1）输入电路：负责模拟信号的输入。由一块8通道的多路模拟开关和一块地址译码电路组成。2）转换电路：负责将模拟信号转换成数字信号。由A/D转换电路和有关控制电路组成。3）输出电路：负责将转换好的数字信息输出。由一块8位锁存器电路组成。三、三、ADC0809ADC0809外部引脚外部引脚1）模拟通道地址线ABC：提供通道地址

4、A0A2。2）模拟信号输入线IN0IN7：提供8路模拟信号。3）模拟通道地址锁存信号ALE：通过一个正脉冲信号将通道地址线上的地址信息接受下来。ADC0809ADC0809外部引脚续一外部引脚续一4）A/D转换启动控制信号START：通过一个正脉冲信号来启动A/D转换电路工作。5）A/D转换结束信号EOC：开始转换时，输出一个低电平；当转换结束时，输出一个高电平。6）A/D转换时钟信号CLK：由外部通过此线提供一个A/D转换时钟信号，需要64个时钟信号完成一次转换，频率范围为101280kHZ。7）A/D转换参考电压VREF+和VREF-：当模拟信号为正时，用VREF+；当模拟信号为负时，用V

5、REF- 。ADC0809ADC0809外部引脚续二外部引脚续二8）数字信息输出控制信号OE：在该线上输入一个正脉冲信号，就可以将有关的数字信息输出至2-12-8。9）数字信息输出线2-12-8 ：输出数字信息D7D0。数字量与模拟量的关系为：10）电源和接地线VCC和GNDREFINVV255B四、四、ADC0809ADC0809工作时序工作时序STARTEOCtEOCABCALEOE2-12-8数据输出时钟CLK转换时间64个时钟地址输出ADC0809ADC0809的工作过程的工作过程l单片机发出ADC0809的通道地址和ALE信号，使ADC0809引入模拟信号。l单片机发出一个正脉冲启动

6、信号给ADC0809的START端，启动A/D转换。l转换结束信号EOC延时tEOC后转入低电平，表示正在A/D转换。ltEOC最大值等于8个时钟周期再加上2s。如果时钟频率为500khz，则tEOC最大值等于8乘2s，再加2s，等于18s。l当A/D转换结束时，EOC转入高电平，表示A/D转换结束。l单片机发出一个正脉冲启动信号给ADC0809的OE端，读取A/D转换结果。lA/D转换结果经数据线2-12-8读入单片机。例例10-410-4：分析图题10-4所示的单片机与ADC0809应用系统。10.2.4 A/D10.2.4 A/D转换器的应用举例转换器的应用举例图题10-4（一）系统中各

7、部件的功能（一）系统中各部件的功能l89C52：单片机。l74LS373：地址锁存器，存放系统低8位地址。l74LS138：地址译码器，产生系统各部件选片信号。l0809：A/D转换器，可输入8路测试的模拟信号。l8255：可编程并行接口，增加系统的并行接口。（二）分析系统中（二）分析系统中ADC0809ADC0809的的接口电路接口电路1）0809的ABC接系统地址总线A0A2。2）译码器输出Y4线作为0809的选片信号3）单片机的系统数据总线与0809的数字信息数据线连接4）0809的START和ALE信号由译码器的Y4、WR产生。5）0809的OE信号由译码器的Y4、RD产生。6）080

8、9的EOC信号连接到单片机的INT1上。（三）分析系统中各扩展部件的（三）分析系统中各扩展部件的地址空间地址空间各扩展部件的地址空间续各扩展部件的地址空间续l外部数据存储器6264的地址空间：2000H3FFFH。l8255A地址空间：当A12A2为全1时，A口、B口、C口和控制口地址分别为7FFCH、7FFDH、7FFEH和7FFFH。lA/D转换器0809的地址空间：当A12A3为全1时，接口地址为5FFFH。当A7A3为全0时，通道0通道7的地址分别为00H07H。（四）控制（四）控制A/DA/D转换的转换的启动和读取转换结果启动和读取转换结果根据0809的接口电路，以及其地址空间，如果

9、要启动0809通道0#的A/D转换，可用以下指令组：MOVDPTR,#5FFFHMOVA,#00HMOVXDPTR, A如果单片机要读取0809A/D转换的结果，则可以执行指令“MOVXA,DPTR”。根据图题10-4，试采用查询方式编一程序使模拟通道2#采集200个数据，将这一些数据存放在外部数据存储器4200H42C7H单元中。（设fosc=12Mhz, tEOC为18s）解：源程序编制如下： MOVDPTR,#5FFFHMOVA,#02HMOVP2,#42HMOVR0,#00HMOVR7,#200LOOP:MOVX DPTR, A例例10-510-5ADC0809接口地址设置数据区指针4

10、200H设置数据采集个数200启动ADC0809设置通道地址例例10-510-5续续 MOV30H,#09HDELAY: DJNZ 30H,DELAYWAIT: JBP3.3,WAIT MOVX A,DPTR MOVX R0,A INCR0 DJNZ R7,LOOPSTOP: SJMP STOP延时19s，大于tEOC 18s查询EOC状态读取ADC0809的转换结果存放ADC0809的转换结果根据图题10-4，试编一程序，采用定时方式在模拟通道6采集256个数据，将这一数据存放在外部数据存储器4600H46FFH单元中。 （设fosc=6Mhz，A/D转换时间为128s） 解：源程序编制如下

11、： MOVDPTR,#5FFFHMOVA,#06HMOVP2,#46HMOVR0,#00HMOVR7,#00HLOOP:MOVX DPTR, AMOV30H,#32DELAY: DJNZ 30H,DELAY MOVX A,DPTR MOVX R0,A INCR0 DJNZ R7,LOOPSTOP: SJMP STOP例例10-610-6延时129s，大于128s。根据图题10-4，试编一程序，采用中断的方式在模拟通道1采集10个数据，将这些数据存放在外部数据存储器4100H4109H单元中。 解：程序结构设计：主程序加中断服务子程序。主程序中初始化，并启动A/D 转换；子程序中读取A/D转换的

12、结果，并启动下一次A/D转换，一直到10个数据采集完毕。例例10-710-7例例10-710-7续一续一主程序ORG0000HLJMPMAINORG0013HLJMP9000HORG0040HMAIN:MOVSP,#70HSETBIT1SETBEX1SETBEAMOV30H,#10MOV31H,#41HMOV32H,#00HMOV33H,#5FHMOV34H,#0FFHMOVDPTR,#5FFFHMOVA,#01HMOVXDPTR,A中断初始化设置数据采集计数器设置数据缓冲器指针设置数据通道1指针启动A/D转换例例10-710-7续二续二中断服务子程序ORG9000HPUSHACCPUSHPSWPUSHP2PUSHDPHPUSHDPLMOVPSW,#08HMOVP2,31HMOVR0,32HMOVDPH,33HMOVDPL,34HMOVXA,DPTRMOVXR0,ADJNZ30H,NEXTCLREX1现场保护设置现行工作寄存器在1区设置数据缓冲区指针设置A/D转换器地址指针到A/D转换器中读取数据存放