ADC0804工作原理及其在单片机中的应用(基于Proteus仿真)

EASTCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGYluoyongl99092@163.comADC0804工作原理及其在单片机中的应用基于Proteus仿真前言：本文详细说明了ADC0804I作原理及过程，还附有一个ADC0804在单片机中的典型应用，包含原理图，源程序，程序注释详细清楚，这有助于更好地理解与应用ADC0804芯片。1、A/D转换概念：即模数转换（AnalogtoDigitalConversion）,输入模拟量（比如电压信号），输出一个与模拟量相对应的数字量（常为二进制形式）。例如参考电压VREF为5V,采用8位的模数转换器时，当输入电压为0V时，输出的数字量为00000000,当输入的电压为5V时，输出的数字量为1111llllo当输入的电压从从0V到5V变化时，输出的数字量从00000000到11111111变化。这样每个输入电压值对应一个输出数字量，即实现了模数转换。2、分辨率概念：分辨率是指使输出数字量变化1时的输入模拟量，也就是使输岀数字量变化一个相邻数码所需输入模拟量的变化值。分辨率与A/D转换器的位数有确定的关系，可以表示成FS/2noFS表示满屋程输入值，n为A/D转换器的位数。例如，对于5V的满量程，采用4位的ADC时，分辨率为5V/16=0.3125V就是说当输入的电压值每增加0.3125V,输出的数字量增加1）;采用8位的ADC时，分辨率为5V/256=19.5mV（也就是说当输入的电压值每增加19.5mV,则输出的数字量増加1）;当采用12位的ADC时，分辨率则为5V/4096=1.22mV（也就是说当输入的电压值每增加122mV,则输出的数字量增加1）。显然，位数越多，分辨率就越高。1CS丽WRCLKININTRAGNDDGNDVREF/2CLKRvccDBO(LSB)202183174UD1DB2DB3n口d16515•8•1410UD4DB5DB6DB7(MSB)13912116VIN+VIN-ADC08043、ADC0804引脚功能：ADC0804厉：芯片片选信号，低电平有效。即厉=0时，该芯片才能正常工作，高电平时芯片不工作。在外接多个ADC0804芯片时，该信号可以作为选择地址使用，通过不同的地址信号使能不同的ADC0804芯片，从而可以实现多个ADC通道的分时复用。WR：启动ADC0804进行ADC采样，该1/72012年2012年8月6日星期一#/7ElectricalSpecifications(Notes1,7)(Continued)PARAMETERTESTCONDITIONSMINTYPMAXUNITSCONVERTERSPECIFICATIONSV+=5V?.55°Cto125°Candfcu=640kH乙UnlessOtherwiseSpecifiedTotalUnadjustedErrorADC0802Vref/2=2.500V±1LSBADC0803Vref/2AdjustedforCorrectFullScaleReading--±1LSBVref/2InputResistanceInputResistanceatPin9-0•3■AnalogInputVoltageRange(Note2)GND-0.05■(V+)+0.05DCComn-xjn-ModeRejectionOverAnalogInputVoltageRange-±1/8±1/4LSBPowerSupplySeneitvityV*=5V±10%OverAllowedInputVoltageRange-LSBACTIMINGSPECIFICATIONSV+=5V,and=25°C?UnlessOtherwiseSpecifiedClockFrequency,QkV+=6V(Note3)1006401280kHzV+=5V100640800kHzClockPeriodsperConversion(Note4),tCONV62■73Clock^ConvConversionRateInFree-RunningMode,CRHTTITtiectoWRwithUS=0V,fdK=6^0kHz--8B88Conv/sWidthofWRInput(StartPulseCS=0V(Note5)100■■ns/AccessTime(DelayfromFallingEdgeofRUtoOutpulDataValid),tACCCL=100pF(UseBusDriverICforLargerCL)135200nsThree-StateControlDelayfromRisingEdgeofRDtoHl-ZState),CL=10pF.Rl=10K(SeeThree-StateTestCircuits)125250nsDe!ayfromFalingEdgeofWRtoResetofINTR.tm,0-300450ns图7：ADC0804手册给出的电器特性表对采样值进行运算变换，换算出实际的滑动变阻器输入电压值。对于任何一个AZD采样器而言，其转换公式如下：Vout=(Dsample)xVrefDmax其中：Vout「输入adc的模拟电压值。Dsample：ADC转换后的二进制值。本试验的ADC0804为八位。Dmax:ADC能够表示的刻度总数。ADC0804为八位ADC,因此Omax=2s=256ADC参考电压值，本试验ADC0804的灯"被设置为5V因此，对于本试验，转换公式为Vout=5、ADC0804在单片机中的简单应用举例如下图所示，本例ADC0804中的VCC=5V,VREF/2引脚悬空(悬空则相当于与VCC共接5V电源)，因此ADC转换的参考电压为VCC的值，即5V。VIN-接地，而VIN+连接滑动变阻器RV1的输出，因此VIN+的电压输入范闱为0V〜5V,正好处于参考电压范闱内。引脚厉接地，丽和而分别连接单片机的P3A6和P3A7引脚，而DB4DB7连接单片机的PlII.P0II接数码管的段选线，P2II低四位接数码管的位选线。U1•AO••伸4U2!>•10k39BO4刍•&"T••XTAL1PO.OWDOP0.1/jAD1P0.2ZAD2XTAL2P0.3WD3PO.5ZAD5PO.6ZAD8ksiPQ.OJAfiP2/1JAOP2.2/A1OPSENU1•AO••伸4U2!>•10k39BO4刍•&"T••XTAL1PO.OWDOP0.1/jAD1P0.2ZAD2XTAL2P0.3WD3PO.5ZAD5PO.6ZAD8ksiPQ.OJAfiP2/1JAOP2.2/A1OPSENP2.3/A11ALEP2.4ZA12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1.0F3.0/RXDP1.1P3.1/TXDP1.ZP3.Z/INT0F1.3P3.3/INT1P1.4P3.绍TOP1.5P1.6P3BAVRP-1.7P3.7j^D101S-9-ATB9C51•29-30757"G9-•&*1••M•17•07-•&2.•A2.18•28-•&3••A3•佔•35-•B4•••14•34•B5••A5•13•33-•的••A8•12-32-•B7••A7•"•AO佃21-1OWRORDvccDBC(L$B)DB1DB2FLQOcsRDwCLKININIKDBSA6NDDB5DOHDDD6VREFZ2ULKHVIN+UN・ADCC604-C.1150pFVGC109-19RV1程序主要实现以下功能：控制ADC0804芯片对VIN(+)引脚输入的电压值进行正确采样，读取采样结果。对采样值进行模数变换，将转换后数字量后显示在4段数码管上。C程序如下：#include<reg51.h>#includeVintrins.h〉#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitwi-P3A6,sbitrd=P3A7;ucharcodedis[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x920x92,0x8：0xf8,0x80,0x90},//共阳显示代码voiddelay(uintx)//延时函数delay(1)延时0.992ms,纟勺为1ms{uchar1；while(xfor(i=0,i<120,i++),}voiddisplay(uchardb)〃数码管显示函数，用于显示模数转换后得到的数字量{ucharbw,sw,gw;//bw,sw,gw分别等于db百位，十位，个位上的数bw=db/100;sv/=db%100/10,gv/=db%10;P2=0x01,//点亮第一只数码管P0=dis[bv/]&0x7f,〃最高位置0,点亮第一只数码管的小数点，delay(5);P2=0x02,〃点亮第二只数码管P0=dis[sv/];delay(5);P2=0x04,〃点亮第三只数码管P0=dis[gv/];delay(5);P2=0x08,〃点亮第四只数码管P0=dis[0],〃第四只数码管一直显示0delay(5);}voidmainO{uchar1,while(l){wi-0,〃在片选信号CS为低电平情况卞(由于CS接地，所以始终为低电平),_nop_0,//WR由低电平到高电平时，即上升沿时，AD开始采样转换V71—1,delay(l),〃延时1ms,等待采样转换结束Pl=Oxff,〃这条语句不能少，我也还不知道为什么rd=O,〃将RD脚置低电平后，再延时人于135ns左右(这里延时lus),_nop_0,〃即可从DB脚读出有效的采样结果,传送到P1「Ifor(i=0,iV10,i++)〃刷新显示一段时间display(Pl),//显示从DB得到的数字量}}Proteus仿真运行结果如下：U2U1C.1・・*ig-XTAL1•1&XTAL2•-ICOpF・VCC•・-QRO-OWRB2H009<RSTP0.0/^00P0.1/jAD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/^04P0.5WD5P0.6/jA06P0.7/AD7■38D1At17"■37-•&2•A2•伯■■30-•B3•2•他・■35--B4•■34-•B5•A5•43・•B8•AB•42・■32-•B7•A7-•11®■3£•BOJAO.佗.•29・•<3O・•PSENALEEAP2.0海P2.1•舶P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12F2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15■2i・4・■22・2■23-3口244■2$■2&■27-■2QVCCDBO(LSB)CSprTnUWRCLXINIUTDUU1l/tfcDB4IN1nA0NDr\AkinUDOf\attUvNul/QEC^UtJDDB7(MSB)VrStr/Zp|izDULKnVIN+l/IMVIN-ADCD8O4P1.0P1.1P1.2P1.3P14P1