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1、实验七实验七TLC0820模数转换器模数转换器应用实验应用实验一、实验目的一、实验目的1 1、了解比较型模数转换器的转换原理；、了解比较型模数转换器的转换原理；2 2、学学会会一一种种模模数数转转换换器器TLC0820TLC0820在在只只读读方方式式下下的的应用。应用。二、概二、概 述述 伴随微处理器及单片机等智能部件的发展，仪伴随微处理器及单片机等智能部件的发展，仪器仪表的设计多采用它作为核心器件，处理过程由硬器仪表的设计多采用它作为核心器件，处理过程由硬件为主变成了以软件为主。件为主变成了以软件为主。 模拟量的处理多采用传感、放大和数据采集的过模拟量的处理多采用传感、放大和数据采集的过程
2、。数据采集的过程是先经过模数转换（程。数据采集的过程是先经过模数转换（ADCADC）后，再）后，再将数字量收集到智能部件中的过程。把模拟量转换为将数字量收集到智能部件中的过程。把模拟量转换为数字量后，用数字量后，用“人的思想人的思想”去处理，即智能部件按照去处理，即智能部件按照人所编的软件去完成各项任务。人所编的软件去完成各项任务。 现在有些单片机内集成了增益可编程放大器和多现在有些单片机内集成了增益可编程放大器和多通道甚至高精度的模数转换器，成为通用的数据采集通道甚至高精度的模数转换器，成为通用的数据采集处理系统。也就是说，由传感器来的微弱信号可以直处理系统。也就是说，由传感器来的微弱信号可
3、以直接送到单片机进行处理。接送到单片机进行处理。 三、模数转换原理三、模数转换原理1 1、双积分型（低速高精度，后面的实验再介绍）、双积分型（低速高精度，后面的实验再介绍）2 2、逐次比较型、逐次比较型 以三位为例，简单说明其原理。以三位为例，简单说明其原理。 假如基准为假如基准为7V7V，被测模拟电压为，被测模拟电压为4V94V9。 那么模数转换器的逐次比较过程如下：那么模数转换器的逐次比较过程如下： 第一次送数到数模转换器为第一次送数到数模转换器为100B100B，模拟输出为，模拟输出为4V4V，比较器的输出为逻辑比较器的输出为逻辑1 1，则高位固定为，则高位固定为1 1； 第二次送第二次
4、送110B110B，模拟输出为，模拟输出为6V6V，比较器的输出为逻，比较器的输出为逻辑辑0 0，则次高位固定为，则次高位固定为0 0； 第三次送第三次送101B101B，模拟输出为，模拟输出为5V5V，比较器的输出为逻，比较器的输出为逻辑辑0 0，则低位固定为，则低位固定为0 0； 经过逐次送数后，使最后的数字输出结果为经过逐次送数后，使最后的数字输出结果为100B100B。这个过程类似砝码称重。由此可见，输入这个过程类似砝码称重。由此可见，输入4V94V9而转换为而转换为100B100B，即显示为，即显示为4V4V的数字量，最大误差大约为的数字量，最大误差大约为1V1V。更。更多位的推论同
5、学们可以自己做一下，显而易见，位数多位的推论同学们可以自己做一下，显而易见，位数越多精度越高。越多精度越高。3 3、并行比较型、并行比较型 并行比较型并行比较型ADCADC采用多个比较器，仅作一次采用多个比较器，仅作一次比较就实行转换，又称比较就实行转换，又称FLashFLash( (快速快速) )型。由于型。由于转换速率极高，转换速率极高，n n位的转换需要位的转换需要2 2（n-1n-1）个比较个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，适用于器，因此电路规模也极大，价格也高，适用于视频视频ADAD转换等速度特别高的领域。转换等速度特别高的领域。 串并行结合的比较型串并行结合的比较型ADCAD
6、C结构上介于并行型结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由和逐次比较型之间，最典型的是由2 2个个n/2n/2位的位的并行型并行型ADAD转换器配合转换器配合DADA转换器组成，用两次比转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为较实行转换，所以称为HalfHalfflashflash（半快速）（半快速）型。型。 TLC0820TLC0820即属于这种类型。即属于这种类型。 四、四、TLC0820TLC0820简介简介8 8位分辨率位分辨率(1/256)(1/256)并行输出并行输出变换时间：典型值变换时间：典型值1.61.6微秒，在全温度范微秒，在全温度范围内（围内（0-700-70度）最
7、大度）最大2.52.5微秒微秒( (读方式读方式) )无需外部时钟和附加元件无需外部时钟和附加元件单单5V5V电源工作电源工作价格低价格低TLC0820功能框图功能框图TLC0820TLC0820管脚图管脚图管脚功能和描述管脚功能和描述管脚名管脚名No. I/O描述描述ANLOG INANLOG IN 1I模拟输入模拟输入D0D0D7D7O输出输出,D0,D0为最低位（为最低位（LSBLSB）,D7,D7为最高位为最高位(MSB)(MSB)MODEMODE7I方式选择，方式选择，0 0读方式读方式( (缺省缺省) )，1 1写读方式写读方式RDRD8I见注见注1 1OFLWOFLW18O当模拟
8、输入大于当模拟输入大于VrefVref+ +时溢出时溢出, ,输出为低输出为低WR/RDYWR/RDY6I/O见注见注2 2CSCS13I片选信号片选信号INTINT9O中断信号，转换后发出低电平中断请求中断信号，转换后发出低电平中断请求VrefVref- -11I下参考电压下参考电压, ,最小模拟输入，通常接地最小模拟输入，通常接地VrefVref+ +12I上参考电压上参考电压, ,最大模拟输入最大模拟输入VCCVCC20电源电压电源电压GNDGND10地地注注1 1 在写读方式下在写读方式下(MODE=1)：伴随伴随CS变低，变低，当当RD变低时变低时3态数据输出态数据输出D0D7有效；
9、有效；在读方式下在读方式下(MODE=0)：随着随着CS变低，变低，RD变变低使变换开始，完成变换后，使低使变换开始，完成变换后，使3态数据输出有效。态数据输出有效。(我们今天的实验就只采用此种读方式我们今天的实验就只采用此种读方式)注注2在写读方式下在写读方式下(MODE=1)：伴随伴随CS变低，变低，在在WR作为输入信号的下降沿变换开始；作为输入信号的下降沿变换开始；在读方式下在读方式下(MODE=0)：RDY在在CS的下降沿的下降沿变低，变换结果选通进入输出锁存器后变为高阻态。变低，变换结果选通进入输出锁存器后变为高阻态。读方式的时序（读方式的时序（MODE0）1.6微秒微秒t tcon
10、v(R)+20nS写读方式的时序（写读方式的时序（MODE1）详尽的时序见详尽的时序见TLC0820手册。手册。五、实验电路五、实验电路 一般情况下，一般情况下，ADC要与处理器连接，要与处理器连接，控制命令是由处理器发出的。在这里我控制命令是由处理器发出的。在这里我们只采用读方式（们只采用读方式（MODE=0），使用），使用555振荡器电路产生连续的振荡，加在第振荡器电路产生连续的振荡，加在第8管管脚上（脚上（RDRD端），端），使使ADC连续工作，使用连续工作，使用一组一组8个发光二极管（个发光二极管（LED）观察）观察ADC的的转换结果。转换结果。 使用一个使用一个NE555NE555产
11、生振荡，振荡的周期产生振荡，振荡的周期远大于远大于TLC0820TLC0820规定的时序，片选端恒接地，规定的时序，片选端恒接地，MODEMODE端可以悬空，靠内部通过恒流源接地端可以悬空，靠内部通过恒流源接地（即（即MODE=0 MODE=0 读方式工作）。读方式工作）。 用万用表测量并记录正参考电压值。用万用表测量并记录正参考电压值。 调节电位器可以得到调节电位器可以得到0 0到到5V5V之间的模拟输之间的模拟输入信号，记录模拟输入入信号，记录模拟输入0V0V、1V1V、2V2V、3V3V、4V4V、5V5V对应的数据输出值。对应的数据输出值。 实验数据与计算值做比较。实验数据与计算值做比
12、较。 计算公式：计算公式： 数字输出数字输出= =模拟输入电压模拟输入电压* *256/256/正参考电压正参考电压LEDLED的使用的使用通常使用砷铝镓等半导体材料制作，可有通常使用砷铝镓等半导体材料制作，可有红色、橙色、绿色、蓝色、白色等颜色。红色、橙色、绿色、蓝色、白色等颜色。一般情况流过一般情况流过3mA5mA正向电流时即可正向电流时即可发光，电流再增加时亮度逐渐饱和，过电流会发光，电流再增加时亮度逐渐饱和，过电流会损坏损坏LED。普通普通LED点亮时正向压降约点亮时正向压降约1.61.8V，使，使用串联的限流电阻可获得所需要的正向电流。用串联的限流电阻可获得所需要的正向电流。限流电阻
13、限流电阻R(总电压正向管压降总电压正向管压降)/ /正向电流正向电流 例如例如 R（5V1.8V）/5mA 600欧姆欧姆阴极阴极阳极阳极（顺便介绍）（顺便介绍）7 7段段LEDLED数码管数码管不同段码的组合可组成不同段码的组合可组成09数字及部分符号数字及部分符号实验报告实验报告1 1、在上下参考电压为、在上下参考电压为0V 0V 5V5V的情况下，的情况下，计算出最小可分辨的模拟输入电压；计算出最小可分辨的模拟输入电压； 2 2、测量并记录正参考电压值，、测量并记录正参考电压值， 3 3、记录、记录0V0V起到起到5V5V，每变化，每变化1V1V对应的数据对应的数据输出，并与理论值比较；输出，并与理论值比较；4 4、实验出现的问题及解决方法、实验出现的问题及解决方法。下次实验内容下次实验内容数模转换器应用实验数模转换器应用实验
