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1、11.2.4 典型的集成 ADC 芯片为了满足多种需要，目前国内外各半导体器件生产厂家设计并生产出了多种多样的 ADC 芯片。仅美国 AD 公司的 ADC 产品就有几十个系列、近百种型号之多。从性能上讲，它们有的精度高、速度快，有的则价格低廉。从功能上讲，有的不仅具有 A/D 转换的基本功能，还包括内部放大器和三态输出锁存器；有的甚至还包括多路开关、采样保持器等，已发展为一个单片的小型数据采集系统。尽管 ADC 芯片的品种、型号很多，其内部功能强弱、转换速度快慢、转换精度高低有很大差别，但从用户最关心的外特性看，无论哪种芯片，都必不可少地要包括以下四种基本信号引脚端：模拟信号输入端(单极性或双
2、极性)；数字量输出端(并行或串行)；转换启动信号输入端；转换结束信号输出端。除此之外，各种不同型号的芯片可能还会有一些其他各不相同的控制信号端。选用ADC 芯片时，除了必须考虑各种技术要求外，通常还需了解芯片以下两方面的特性。（1）数字输出的方式是否有可控三态输出。有可控三态输出的 ADC 芯片允许输出线与微机系统的数据总线直接相连，并在转换结束后利用读数信号RD选通三态门，将转换结果送上总线。没有可控三态输出 (包括内部根本没有输出三态门和虽有三态门、但外部不可控两种情况)的 ADC 芯片则不允许数据输出线与系统的数据总线直接相连，而必须通过 I/O 接口与 MPU 交换信息。（2）启动转换
3、的控制方式是脉冲控制式还是电平控制式。对脉冲启动转换的 ADC 芯片，只要在其启动转换引脚上施加一个宽度符合芯片要求的脉冲信号，就能启动转换并自动完成。一般能和 MPU 配套使用的芯片，MPU 的 I/O 写脉冲都能满足 ADC 芯片对启动脉冲的要求。对电平启动转换的 ADC 芯片，在转换过程中启动信号必须保持规定的电平不变，否则，如中途撤消规定的电平，就会停止转换而可能得到错误的结果。为此，必须用 D 触发器或可编程并行 I/O 接口芯片的某一位来锁存这个电平，或用单稳等电路来对启动信号进行定时变换。具有上述两种数字输出方式和两种启动转换控制方式的 ADC 芯片都不少，在实际使用芯片时要特别
4、注意看清芯片说明。下面介绍两种常用芯片的性能和使用方法。1. ADC 0808/0809ADC 0808 和 ADC 0809 除精度略有差别外(前者精度为 8 位、后者精度为 7位)，其余各方面完全相同。它们都是 CMOS 器件，不仅包括一个 8 位的逐次逼近型的 ADC 部分，而且还提供一个 8 通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑，因而有理由把它作为简单的“数据采集系统” 。利用它可直接输入 8 个单端的模拟信号分时进行 A/D 转换，在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。1) 主要技术指标和特性（1）分辨率： 8 位。（2）总的不可调误差： ADC0808 为 21LSB,AD
5、C 0809 为1LSB。（3）转换时间： 取决于芯片时钟频率，如 CLK=500kHz 时，TCONV=128s。（4）单一电源： +5V。（5）模拟输入电压范围： 单极性 05V；双极性5V,10V(需外加一定电路)。（6）具有可控三态输出缓存器。（7）启动转换控制为脉冲式(正脉冲)，上升沿使所有内部寄存器清零，下降沿使 A/D 转换开始。（8）使用时不需进行零点和满刻度调节。2) 内部结构和外部引脚ADC0808/0809 的内部结构和外部引脚分别如图 11.19 和图 11.20 所示。内部各部分的作用和工作原理在内部结构图中已一目了然，在此就不再赘述，下面仅对各引脚定义分述如下： 图
6、 11.19 ADC0808/0809 内部结构框图（1）IN 0IN 78 路模拟输入，通过 3 根地址译码线 ADDA、ADD B、ADD C来选通一路。（2）D 7D 0A/D 转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。8 位排列顺序是 D7为最高位，D 0为最低位。（3）ADD A、ADD B、ADD C模拟通道选择地址信号，ADD A为低位，ADD C为高位。地址信号与选中通道对应关系如表 11.3 所示。（4）V R(+)、V R(-)正、负参考电压输入端，用于提供片内 DAC 电阻网络的基准电压。在单极性输入时，V R(+)=5V，V R(-)=0V；双极
7、性输入时，V R(+)、VR(-)分别接正、负极性的参考电压。图 11.20 ADC0808/0809 外部引脚图表 11.3 地址信号与选中通道的关系地 址ADDC ADDB ADDA 选中通道000011110011001101010101IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7（5）ALE地址锁存允许信号，高电平有效。当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。在使用时，该信号常和START 信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动 A/D 转换。（6）STARTA/D 转换启动信号，正脉冲有效。加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿开始 A/
8、D 转换。如正在进行转换时又接到新的启动脉冲，则原来的转换进程被中止，重新从头开始转换。（7）EOC转换结束信号，高电平有效。该信号在 A/D 转换过程中为低电平，其余时间为高电平。该信号可作为被 CPU 查询的状态信号，也可作为对CPU 的中断请求信号。在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下，EOC 也可作为启动信号反馈接到 START 端，但在刚加电时需由外电路第一次启动。（8）OE输出允许信号，高电平有效。当微处理器送出该信号时，ADC0808/0809 的输出三态门被打开，使转换结果通过数据总线被读走。在中断工作方式下，该信号往往是 CPU 发出的中断请求响应信号。3) 工作时序与使
9、用说明ADC 0808/0809 的工作时序如图 11.21 所示。当通道选择地址有效时，ALE信号一出现，地址便马上被锁存，这时转换启动信号紧随 ALE 之后(或与 ALE 同时)出现。START 的上升沿将逐次逼近寄存器 SAR 复位，在该上升沿之后的 2s加 8 个时钟周期内(不定)，EOC 信号将变低电平，以指示转换操作正在进行中，直到转换完成后 EOC 再变高电平。微处理器收到变为高电平的 EOC 信号后，便立即送出 OE 信号，打开三态门，读取转换结果。图 11.21 ADC 0808/0809 工作时序模拟输入通道的选择可以相对于转换开始操作独立地进行(当然，不能在转换过程中进行
10、)，然而通常是把通道选择和启动转换结合起来完成(因为ADC0808/0809 的时间特性允许这样做)。这样可以用一条写指令既选择模拟通道又启动转换。在与微机接口时，输入通道的选择可有两种方法，一种是通过地址总线选择，一种是通过数据总线选择。如用 EOC 信号去产生中断请求，要特别注意 EOC 的变低相对于启动信号有2s+8 个时钟周期的延迟，要设法使它不致产生虚假的中断请求。为此，最好利用 EOC 上升沿产生中断请求，而不是靠高电平产生中断请求。ADC 0808 与 ADC 0809 区别7.3 A/D 转换器 ADC0809 与 MCS-51 单片机的接口设计 ADC0808/0809 八位
11、逐次逼近式 A/D 转换器是一种单片 CMOS 器件,包括8 位的模/数转换器,8 通道多路转换器和与微处理器兼容的控制逻辑.8 通道多路转换器能直接连通 8 个单端模拟信号中一任何一个. 一,ADC0808/0809 的内部结构及引脚功能 1,ADC0809 转换器内部结构 2,ADC0809 引脚功能分辨率为 8位.最大不可调误差 ADC0808 小于1/2LSB,ADC0809 小于1LSB 单一+5V 供电,模拟输入范围为 05V.具有锁存三态输出,输出与 TTL 兼容.功耗为 15mw.不必进行零点和满度调整.转换速度取决于芯片的时钟频率.时钟频率范围:101280KHZ当 CLK=
12、500KHZ 时,转换速度为 128s.IN0IN7:8 路输入通道的模拟量输入端口. 2-12-8:8 位数字量输出端口. START,ALE:START 为启动控制输入端口,ALE 为地址锁存控制信号端口.这两个信号端可连接在一起,当通过软件输入一个正脉冲,便立即启动模/数转换.EOC,OE:EOC 为转换结束信号脉冲输出端口,OE 为输出允许控制端口,这两个信号亦可连结在一起表示模/数转换结束.OE 端的电平由低变高,打开三态输出锁存器,将转换结果的数字量输出到数据总线上.REF(+),REF(-),VCC,GND,REF(+)和 REF(-)为参考电压输入端,VCC 为主电源输入端,G
13、ND为接地端.一般 REF(+)与 VCC 连接在一起,REF(-)与 GND 连接在一起.CLK:时钟输入端.3,8 路模拟开关的三位地址选通编码表 ADDA,B,C8 路模拟开关的三位地址选通输入端,以选择对应的输入通道. 地 址 码对应的输入通道CBA000011110011001101010101IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7 二,ADC0808/0809与 8031 单片机的接口设计 ADC0808/0809 与 8031 单片机的硬件接口有三种方式,查询方式,中断方式和等待延时方式.究竟采用何种方式,应视具体情况,按总体要求而选择.1.延时方式 ADC0809 编
14、程模式在软件编写时,应令p2.7=A15=0;A0,A1,A2 给出被选择的模拟通道的地址;执行一条输出指令,启动A/D 转换;执行一条输入指令,读取 A/D 转换结果.通道地址:7FF8H7FFFH 下面的程序是采用延时的方法,分别对 8 路模拟信号轮流采样一次,并依次把结果转存到数据存储区的采样转换程序.START: MOV R1, #50H ;置数据区首地址 MOV DPTR, #7FF8H ;P2.7=0 且指向通道 0 MOV R7, #08H ;置通道数 NEXT: MOVX DPTR,A ;启动 A/D 转换 MOV R6, #0AH ;软件延时 DLAY: NOPNOPNOPD
15、JNZ R6, DLAYMOVX A, DPTR ;读取转换结果 MOV R1, A ;存储数据 INC DPTR ;指向下一个通道 INC R1 ;修改数据区指针 DJNZ R7, NEXT ;8 个通道全采样完了吗 . 2.中断方式 将 ADC0808/0809 作为一个外部扩展的并行 I/O 口,直接由 8031 的 P2.0 和脉冲进行启动.通道地址为 FEF8HFEFFH 用中断方式读取转换结果的数字量,模拟量输入通路选择端 A,B,C 分别与 8031 的P0.0,P0.1,P0.2(经 74LS373)相连,CLK 由 8031 的 ALE 提供. INTADC:SETB IT1
16、 ;选择为边沿触发方式 SETB EA ;开中断 SETB EX1 ;MOV DPTR, #0FEF8H ;通道地址送 DPTRMOVX DPTR,A ;启动 A/D 转换PINT1: MOV DPTR, #0FEF8H ; 通道地址送 DPTRMOVX A, DPTR;读取从 IN0 输入的转换结果存入 MOV 50H, A ;50H 单元 MOVX DPTR,A ;启动 A/D 转换 RETI ;中断返回三,接口电路设计中的几点注意事项 1.关于 ADC0808/0809 最高工作时钟频率的说明由于ADC0808/0809 芯片内无时钟,所以必须靠外部提供时钟;外部时钟的频率范围为10KHZ1280KHZ.在前面的 ADC0808/0809 通过中断方式与 8031 单片机接口的电路中,8031 单片机的主频接为 6MHZ,ALE 提供 ADC0808/0809 的时钟频率为1MHZ(1000KHZ);实际应用系统使用
