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1、9-3 A/D转换接口电路,一、A/D转换的基本概念 A/D转换的功能是把模拟量电压转换为N位数字量。 设D为N位二进制数字量，UA为电压模拟量，UREF为参考电压，无论A/D或D/A，其转换关系为：,UA = DUREF / 2N （其中：D=D020+D121+ +DN-12N-1）,1、A/D转换器的主要性能指标： 转换精度。转换精度通常用分辨率和量化误差来描述。 分辨率。分辨率 = UREF / 2N 表示输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。N为A/D转换的位数，N越大，分辨率越高，习惯上分辨率常以A/D转换位数N表示。 量化误差。量化误差是指零点和满度校准后，在整个转
2、换范围内的最大误差。 转换时间。指A/D转换器完成一次A/D转换所需时间。转换时间越短，适应输入信号快速变化能力越强。 2、A/D转换器分类 A/D转换器分类： 按转换原理形式可分为逐次逼近式、双积分式和V/F变换式； 按信号传输形式可分为并行A/D和串行A/D。,二、并行A/D ADC0809及其接口电路,1、引脚功能和典型连接电路 IN0IN7：8路模拟信号输入端。 C、B、A：8路模拟信号转换选择端。 与低8位地址中A0A2连接。由A0A2地址000111选择IN0IN7八路A/D通道。 CLK：外部时钟输入端。 时钟频率高，A/D转换速度快。允许范围为101280KHz 。 通常由80
3、C51 ALE端直接或分频后与0809 CLK端相连接。 D0D7：数字量输出端。 OE：A/D转换结果输出允许控制端。 OE=1，允许将A/D转换结果从D0D7端输出。通常由80C51的端与0809片选端（例如P2.0）通过或非门与0809 OE端相连接。 ALE：地址锁存允许信号输入端。 0809 ALE信号有效时将当前转换的通道地址锁存。 START：启动A/D转换信号输入端。 当START端输入一个正脉冲时，立即启动0809进行A/D转换。START端与ALE端连在一起，由80C51WR与0809片选端（例如P2.0）通过或非门相连。 EOC：A/D转换结束信号输出端，高电平有效。 U
4、REF（+）、UREF（-）：正负基准电压输入端。 Vcc：正电源电压（+5V）。GND：接地端。,2、ADC 0809应用实例 中断方式 【例9-12】 按图9-20，用中断方式对8路模拟信号依次A/D转换一次，并把结果存入以30H为首址的内RAM中，试编制程序。 解： ORG 0000H ;复位地址 LJMP STAT ;转初始化程序 ORG 0013H ;中断服务子程序入口地址 LJMP PINT1 ;中断,转中断服务子程序; ORG 0100H ;初始化程序首地址 STAT: MOV R1,#30H ;置数据区首址 MOV R7,#8 ;置通道数 SETB IT1 ;置边沿触发方式 S
5、ETB EX1 ;开中 SETB EA ;CPU开中 MOV DPTR,#0FEF8H ;置0809通道0地址 MOVX DPTR,A ;启动0通道A/D LJMP MAIN ;转主程序,并等待A/D中断,ORG 0200H ;中断服务子程序首地址 PINT1: PUSH Acc ;保护现场 PUSH PSW ; MOVX A,DPTR ;读A/D值 MOV R1,A ;存A/D值 INC DPTR ;修正通道地址 INC R1 ;修正数据区地址 MOVX DPTR,A ;启动下一通道A/D DJNZ R7,GORETI ;判8路采集完否?未完继续 CLR EX1 ;8路采集已完,关中 GOR
6、ETI:POP PSW ;恢复现场 POP Acc ; RETI ;中断返回, 查询方式 工作在查询方式时,0809 EOC端可不必通过反相器与或相连，直接与80C51 P1口或P3口中任一端线相连。 【例9-13】 图9-20中，用P1.0直接与0809 EOC端相连，试用查询方式编制程序，对8路模拟信号依次A/D转换一次，并把结果存入以40H为首址的内RAM中。 解： MAIN: MOV R1,#40H ;置数据区首址 MOV R7,#8 ;置通道数 SETB P1.0 ;置P1.0输入态 MOV DPTR,#0FEF8H ;置0809通道0地址 LOOP: MOVX DPTR,A ;启动
7、A/D JNB P1.0,$ ;查询A/D转换结束否？未完继续查询等待 MOVX A,DPTR ;A/D已结束,读A/D值 MOV R1,A ;存A/D值 INC DPTR ;修改通道地址 INC R1 ;修改数据区地址 DJNZ R7,LOOP ;判8路采集完否?未完继续 RET ;8路采集完毕,返回, 延时等待方式 工作在延时等待方式时,0809 EOC端可不必与80C51相连,是根据时钟频率计算出A/D转换时间,略微延长后直接读A/D转换值。 【例9-14】 图9-20中，0809 EOC端开路，fosc=6MHz，试用延时等待方式编制程序，对8路模拟信号依次A/D转换一次，并把结果存入
8、以50H为首址的内RAM中。 解：编程如下： MAIN:MOV R1,#50H ;置数据区首址 MOV R7,#8 ;置通道数 MOV DPTR,#0FEF8H;置0809通道0地址 LOOP:MOVX DPTR,A ;启动A/D MOV R6,#17 ; DJNZ R6,$ ;延时68S:2机周17=34机周,2S34=68S MOVX A,DPTR ;读A/D值 MOV R1,A ;存A/D值 INC DPTR ;修正通道地址 INC R1 ;修正数据区地址 DJNZ R7,LOOP ;判8路采集完否?未完继续 RET ;8路采集完毕,返回,三、串行A/D ADC0832及其接口电路 AD
9、C 0832是8位串行A/D转换器； 转换速度较高（250KHz时转换时间32s）； 单电源供电，功耗低（15mw）。,1、引脚功能 VDD、VSS：电源接地端，VDD同时兼任UREF； CS：片选端，低电平有效； DI：数据信号输入端； DO：数据信号输出端； CLK：时钟信号输入端，要求低于600KHz； CH0、CH1：模拟信号输入端（双通道）； 2、典型应用电路 P1.0片选CS； TXD发送时钟信号输入ADC0832 CLK； RXD与DI、DO端连接在一起。,表9-3,3、串行A/D转换工作时序,工作时序分为二个阶段： 起始和通道配置，由CPU发送，从ADC0832 DI端输入；
10、A/D转换数据串行输出，由ADC 0832从DO端输出，CPU接收。,4、软件编程 【例9-15】按图9-21（b）电路，试编制程序，将CH0、CH1通道输入的模拟信号A/D转换，分别存入30H31H中。 解： AD0832:MOV SCON,#00H ;置串口方式0,禁止接收 CLR ES ;串口禁中 MOV R0,#30H ;置A/D数据存储区首址 CLR P1.0 ;片选0832 MOV A,#06H ;置CH0通道配置 ADC0: MOV SBUF,A ;启动A/D ADC1: JNB TI,ADC1 ;串行发送启动及通道配置信号 CLR TI ;清发送中断标志 SETB REN ;允
11、许(启动)串行接收 ADC2: JNB RI,ADC2 ;接收第一字节 CLR RI ;清接收中断标志,同时启动接收第二字节 MOV A,SBUF ;读第一字节数据 MOV B,A ;暂存,说明： 接收第一字节的8位数据为（注意先接收低位D4）： 清串行接收中断标志后，启动串行接收第二字节，其数据为： 组合后的8位数据为： 高低4位互换后的8位数据为：,ADC3: JNB RI,ADC3 ;接收第二字节 CLR RI ;清接收中断标志 MOV A,SBUF ;读第二字节数据 ANL A,#0FH ;第二字节屏蔽高4位 ANL B,#0FOH ;第一字节屏蔽低4位 ORL A,B ;组合 SWA
12、P A ;高低4位互换,组成正确的A/D数据 MOV R0,A ;存A/D数据 INC R0 ;指向下一存储单元 MOV A,#0EH ;置CH1通道配置 CJNE R0,#32H,ADC0 ;判两通道A/D完毕否?未完继续 CLR REN ;两通道A/D完毕,禁止接收 SETB P1.0 ;清0832片选 RET ;,四、I2C串行A/D典型应用电路 I2C串行A/D芯片PCF8591， 同时具有A/D、D/A转换功能。 1、PCF8591引脚功能 SDA、SCL：I2C总线数据线、时钟线； A2、A1、A0：引脚地址输入端； AIN0AIN3：模拟信号输入端， OSC：外部时钟输入端，内部
13、时钟输出端； EXT：内外部时钟选择端，EXT=0时选择内部时钟； VDD、VSS：电源、接地端； AGND：模拟信号地； UREF：基准电压输入端； AOUT：D/A转换模拟量输出端；,该芯片既可用于A/D转换（模拟信号从AIN0AIN3输入），又可用于D/A转换（D/A转换模拟量从AOUT输出），器件地址为1001，若A2A1A0接地，D/A转换写寻址字节SLAW=90H，A/D转换读寻址字节SLAR=91H。,2、硬件电路设计,3、片内可编程功能 控制命令字 PCF8591内部有一个控制寄存器，用来存放控制命令，其格式如下：,D1、D0：A/D通道编号 00:通道0；01:通道1；10:
14、通道2；11:通道3； D2：自动增量选择 D2=1时，A/D转换将按通道03依次自动转换； D3、D7：必须为0； D5、D4：模拟量输入方式选择位： 00:输入方式0（四路单端输入）； 01:输入方式1（三路差分输入）； 10:输入方式2（二路单端一路差分输入）； 11:输入方式3（二路差分输入）。 D6：模拟输出允许。D6=1，模拟量输出有效；, 输入方式0（四路单端输入）： ANI0 通道0（单端输入） ANI1 通道1（单端输入） ANI2 通道2（单端输入） ANI3 通道3（单端输入）, 输入方式1（三路差分输入）：, 输入方式2（二路单端一路差分输入）：, 输入方式3（二路差分输入）：, ADC数据操作格式,发出控制命令（写操作）,A/D转换（读操作）,其中红色部分由80C51发送，PCF8591接收； 黑色部分由PCF8591发送，80C51接收；,4、软件编程 【例9-16】 按图9-23（b）编程将AIN0AIN3 4个通道的模拟信号A/D转换后，依次存入以50H为首址的内RAM中。设VIIC软件包已装入ROM，VSDA、VSCL、SLA、NUMB、MTD、MRD均已按8.3.2 软件包小结中协议定义。 解： VADC: MOV SLA,#90H ;置发送寻址字节 MOV MTD,#00000100B;置A/D转换控制命令,通道自动增量
