AD轉換電路(ADC0809)

1、 從物理信號到電信號的轉換A/D轉換器的作用是將模擬的電信號轉換成數字信號。在將物理量轉換成數字量之前，必須先將物理量轉換成電模擬量，這種轉換是靠傳感器完成的。傳感器的種類繁多，如溫度傳感器，壓力傳感器、光傳感器、氣敏傳感器等。l 溫度傳感器：典型的溫度傳感器有熱電偶和熱敏電阻。熱電偶是利用熱點效應來工作的，室溫下的輸出電壓為毫伏級的。熱敏電阻是一種半導體新型感溫元件，具有負的電阻溫度系數，當溫度升高時，其電阻減小。l 濕度傳感器：是利用濕度變化引起其電阻值或電容量變化原理制成的，即將濕度變化轉換成電量變化。l氣敏傳感器：半導體氣敏傳感器是利用半導體于某種氣體接觸式電阻機功率函數變化這一效應來

2、檢測氣體的成分或濃度的傳感器。l 壓電式或壓阻式傳感器：某些電解質（石英晶體壓電陶瓷），在沿一定的方向受外力的作用而變形時，內部會產生極化的現象，同時在其表面產生電荷。而當外力撤銷時又重新回到不帶電的狀態(tài)。利用這些介質可以做成壓電式傳感器。 固體受到作用力后，電阻率（或電阻）就要發(fā)生變化，這種效應稱壓阻式效應，利用它可做成壓阻式傳感器。主要參數：主要參數：分辨率分辨率 ：表示表示A/D對模擬輸入的分辨能力，由它確定能被對模擬輸入的分辨能力，由它確定能被A/D辨別的最小模擬量，通常也用二進制位來表示。辨別的最小模擬量，通常也用二進制位來表示。量化誤差：量化誤差：是在是在A/D轉換中由于整量化所產

3、生的固有誤差。對轉換中由于整量化所產生的固有誤差。對于舍入（四舍五入）量化誤差在于舍入（四舍五入）量化誤差在1/2LSB之間。之間。轉換時間：轉換時間：是是A/D轉換完成一次所需要的時間。轉換完成一次所需要的時間。絕對精度：絕對精度：是是A/D轉換器輸出端所產生的數字代碼中，分別對轉換器輸出端所產生的數字代碼中，分別對應于實際需要的模擬輸入值與理論上要求的模擬輸入值之差。應于實際需要的模擬輸入值與理論上要求的模擬輸入值之差。相對誤差：相對誤差：是滿刻度校準以后，任意數字輸出所對應的實際模擬是滿刻度校準以后，任意數字輸出所對應的實際模擬輸入值（中間值）與理論值（中間值）之差。輸入值（中間值）與理

4、論值（中間值）之差。漏碼：漏碼：如果模擬輸入連續(xù)增加（或減?。r，數字輸出不是連續(xù)增加（或如果模擬輸入連續(xù)增加（或減小）時，數字輸出不是連續(xù)增加（或減小）而是越過某一個數字，即出現漏碼。減小）而是越過某一個數字，即出現漏碼。A/D轉換器的選取原則：轉換器的選取原則：A/DA/D轉換器用于什么系統？輸出數據的位數是多少？系轉換器用于什么系統？輸出數據的位數是多少？系統應該達到多高的精度和線性度？統應該達到多高的精度和線性度？提供給提供給A/DA/D轉換器的輸入信號范圍多大？是單極性的還轉換器的輸入信號范圍多大？是單極性的還是雙極性的？信號的驅動能力怎樣？是否要經過緩沖濾是雙極性的？信號的驅動能力

5、怎樣？是否要經過緩沖濾波和采樣波和采樣/ /保持？保持？對對A/DA/D轉換器輸出的數字代碼及邏輯電平的要求如何？轉換器輸出的數字代碼及邏輯電平的要求如何？是二進制碼還是是二進制碼還是BCDBCD碼，是串行還是并行？碼，是串行還是并行？系統是在靜態(tài)下工作還是在動態(tài)下工作？帶寬多少？采系統是在靜態(tài)下工作還是在動態(tài)下工作？帶寬多少？采樣速率為多少？樣速率為多少？參考電壓是內部的還是外部的？是固定的還是變化的？參考電壓是內部的還是外部的？是固定的還是變化的？A/DA/D轉換器的工作環(huán)境如何？噪聲、溫度、振動等條件轉換器的工作環(huán)境如何？噪聲、溫度、振動等條件如何？如何？電源電壓、功耗、幾何尺寸等其它因

6、素。電源電壓、功耗、幾何尺寸等其它因素。分辨率為分辨率為8位，精度為位，精度為8位。位。轉換時間：轉換時間：100微秒微秒8個模擬輸入通道，有通道地址鎖存。個模擬輸入通道，有通道地址鎖存。數據有三態(tài)輸出能力。數據有三態(tài)輸出能力。輸入電壓范圍為輸入電壓范圍為0+5v零偏差和滿量程誤差均小于零偏差和滿量程誤差均小于1/2LSB，不需要校準，不需要校準單一單一+5v電源供電工作溫度范圍為電源供電工作溫度范圍為-40+85功耗為功耗為15mwD0D7：8位數字量輸出引腳。位數字量輸出引腳。IN0IN7：8路模擬量輸入引腳。路模擬量輸入引腳。Vcc：+5V工作電源。工作電源。GND：地。：地。VREF(

7、+)：參考電壓正端。：參考電壓正端。VREF(-)：參考電壓負端。：參考電壓負端。START：A/D轉換啟動信號輸入端。轉換啟動信號輸入端。ALE：地址鎖存允許信號輸入端。：地址鎖存允許信號輸入端。EOC：轉換結束輸出引腳。：轉換結束輸出引腳。OE：輸出允許控制端。：輸出允許控制端。CLK：轉換時鐘信號。：轉換時鐘信號。500kHz左右。左右。ADDA、ADDB、ADDC：地址輸入線。：地址輸入線。 VCC 11VREF(+) 12D1 14GND 13IN3 1EOC 7IN4 2START 6IN6 4IN7 5IN5 3CLK 10OE 9D3 828 IN222 ALE27 IN123

8、 ADDC25 ADDA24 ADDB26 IN019 D520 D621 D718 D417 D015 D216 VREF(-)ADC0809ADC0809的通道選擇：的通道選擇：被選通的通道被選通的通道ADDC ADDB ADDAADDC ADDB ADDA被選通的通道被選通的通道ADDC ADDB ADDAADDC ADDB ADDAIN0IN00 0 00 0 0IN4IN41 0 01 0 0IN1IN10 0 10 0 1IN5IN51 0 11 0 1IN2IN20 1 00 1 0IN6IN61 1 01 1 0IN3IN30 1 10 1 1IN7IN71 1 11 1 1工

9、作時序如圖所示。轉換由工作時序如圖所示。轉換由START為高電平來啟動為高電平來啟動（ START和和CLOCK可不同步），可不同步）， START的上升沿將的上升沿將SAR復位，真正轉換是從復位，真正轉換是從START的下降沿開始。在的下降沿開始。在START的上升沿之后的的上升沿之后的2微妙加微妙加8個時鐘周期，個時鐘周期，EOC狀態(tài)狀態(tài)輸出信號將變低，以指示轉換操作正在進行中。輸出信號將變低，以指示轉換操作正在進行中。EOC保持保持低電平直至轉換完成后再變?yōu)楦唠娖?。當低電平直至轉換完成后再變?yōu)楦唠娖?。當OUTPUT ENABLE（允許數據輸出）被置為高電平時，三態(tài)門打開，（允許數據輸出）

10、被置為高電平時，三態(tài)門打開，數據鎖存器的內容輸出到數據總線上。數據鎖存器的內容輸出到數據總線上。ADC0809與單片機接口與單片機接口通道地址：78H7FH程序清單：程序清單：ORG0030HSTART：MOVR0，#40H；采樣數據存放首址；采樣數據存放首址 MOVR1，#78H；IN0通道通道地址地址 MOVR2，#08H；模擬量通；模擬量通道數道數 CLREX0 ；禁止中斷禁止中斷LOOP：MOVX R1 ，A；啟動；啟動A/D轉換轉換 MOVR3，#20H ；延時一會兒，約延時一會兒，約40usDELY：DJNZ R3，DELY；等待；等待EOC信號變低信號變低 SETBP3.2 ；設

11、置設置P3.2為輸入模式為輸入模式POLL：JBP3.2，POLL；查詢轉換是否結束；查詢轉換是否結束 MOVXA，R1；讀取轉換結果讀取轉換結果 MOVR0，A；存放結果存放結果 INCR0 INCR1 DJNZ R2，LOOP；8通道未完，則采通道未完，則采集下一通道集下一通道HERE：SJMP HEREEND中斷方式中斷方式 （主程序）（主程序）程序清單：程序清單：ORG0000HSTART：AJMPMAINORG0003HAJMP EXINT0 ORG 0050hMAIN： MOV PSW，#00H ；設置第；設置第0工作區(qū)工作區(qū) MOVR0，#40H；采樣數據存放首址；采樣數據存放首

12、址MOVR1，#78H；IN0通道地址通道地址MOVR2，#08H；模擬量通道數；模擬量通道數MOVX R1 ，A；啟動；啟動A/D轉換轉換SETBIT0；外部中斷；外部中斷0為邊沿觸發(fā)方為邊沿觸發(fā)方式式SETBEX0；允許外部中斷；允許外部中斷0中斷中斷SETBEA；開放；開放CPU中斷中斷HERE：SJMPHEREEXINT0： PUSH PSW；保護現場；保護現場CLRRS0 CLRRS1 ；設置當前工作區(qū)為；設置當前工作區(qū)為0區(qū)區(qū)MOVX A，R1；讀取轉換結果；讀取轉換結果MOVR0，A；存放結果；存放結果INCR0 ；修改存儲區(qū)地址；修改存儲區(qū)地址指針指針I(yè)NCR1 ；通道號加；通

13、道號加1DJNZ R2，NEXT；8通道未完，則采集下一通道未完，則采集下一通道通道CLREX0；采集完畢，則停止中斷；采集完畢，則停止中斷SJMP DONENEXT：MOVXR1 ，A；啟動下一通道；啟動下一通道A/D轉換轉換DONE：POPPSW RETI ；中斷返回；中斷返回 ENDADC574A是一種價格低廉，應用較廣的是一種價格低廉，應用較廣的12位逐次逼近式模位逐次逼近式模/數轉換數轉換器芯片，可以直接與器芯片，可以直接與8位、位、12位、位、16位總線的處理器相連。主要的參位總線的處理器相連。主要的參數數 性能參數ADC574AJADC574AK ADC574AL分辨率/位12轉

14、換時間/微妙25線形誤差保證無漏碼的最低分辨率1112工作溫度范圍/070 溫度系數/ -1 單極性偏移10*10-65*10-6溫度系數/ -1 雙極性偏移10*10-65*10-6 增益50*10-627*10-610*10-6輸入電壓/V （單極性）（單極性）0+10V 或0+20V輸入電壓/V （雙極性）（雙極性）-5+5V 或 -10+10V 功耗/mw 390（典型） ；725（最大）引腳特性：引腳特性：D0D11：12位數字量輸出。位數字量輸出。CE：片選信號，高電平有效。：片選信號，高電平有效。CS：片選信號，低電平有效。：片選信號，低電平有效。R/C：數據讀：數據讀/啟動信號

15、。啟動信號。R/C=1時，時， 讀取轉換結果；讀取轉換結果；R/C=0時，啟動時，啟動A/D轉換。轉換。12/8：輸出數據長度選擇信號。：輸出數據長度選擇信號。A0：字節(jié)選擇信號。在：字節(jié)選擇信號。在=0狀態(tài)下，狀態(tài)下， A0=0啟動啟動12位位A/D轉換，轉換，A0=1 動動8位位A/D轉換。在轉換。在=1且且=0狀態(tài)下，狀態(tài)下， A0=0讀高讀高8位數據，位數據，A0=1讀低讀低4位數據。位數據。STS：AD574A的工作狀態(tài)信號。的工作狀態(tài)信號。 STS=1表示正處于轉換狀態(tài)；表示正處于轉換狀態(tài)；STS=0表示轉換完畢。表示轉換完畢。CSCR/VEE 11BIPOFF 1220VIN 1

16、410VIN 13VL 1VCC 712/8 2CE 6A0 4R/C 5CS 3REFIN 10AGND 9REFOUT 828 STS22 D627 D1123 D725 D924 D826 D1019 D320 D421 D518 D217 D116 D0AD574A15 DGND10VIN：10V模擬電壓輸入。單極性時為模擬電壓輸入。單極性時為010V，雙極性時為，雙極性時為5V5V。20VIN：20V模擬電壓輸入。單極性時為模擬電壓輸入。單極性時為020V，雙極性時為，雙極性時為10V10V。REFIN：參考輸入，用于滿量程調節(jié)。：參考輸入，用于滿量程調節(jié)。REFOUT：內部：內部1

17、0V參考電壓輸出。參考電壓輸出。BIPOFF：偏置輸入，用于零點調節(jié)。：偏置輸入，用于零點調節(jié)。VCC、VEE、VL：15V、15V、5V供電電源。供電電源。AGND：模擬地。：模擬地。DGND：數字地。：數字地。CS 8/12CECSR/！C12/8A0工作狀態(tài)0禁止1禁止1000啟動12位轉換1001啟動8位轉換101112位數據輸出10100高8位數據輸出10101低4位數據輸出ADC574工工作時序表作時序表AD574A的工作時序：的工作時序：CECSR/CA0STSD11D0CECSR/CA0STSD11D0高阻數據(a) 啟動和轉換(b) 讀取數據單極性和雙極性電路單極性和雙極性電

18、路 ：(a) 單極性電路(b) 雙極性電路010V020V-5V+5V-10V+10VW1W2W1W2啟動A/D地址：00H讀高8位地址：01H讀低4位地址：03H 對模擬量電壓采集一次，將結果放在單片機內部的對模擬量電壓采集一次，將結果放在單片機內部的30H和和31H單元的單元的參考程序如下：參考程序如下： ORG0030HMOV R0，#00H；A7、A1、A0為為低電平低電平MOV R1，#30H；結果單元地址；結果單元地址MOVXR0，A；啟動；啟動A/D轉換轉換TEST：JBP3.2，TEST ；查詢轉換是否；查詢轉換是否完成完成MOV R0，#01H；A7和和A1=0、A0=1MO

19、VXA，R0；讀轉換；讀轉換結果高結果高8位位MOV R1，A；存入；存入30H單元單元MOV R0，#03H；A7=0、A1和和A0=1 MOVXA，R0；讀轉換結果低；讀轉換結果低4位位XCHDA，R1；把結果的；把結果的D7D4位移至低位移至低4位位SWAPA；調整、拼裝成低；調整、拼裝成低8位位 INCR1MOV R1，A；存放低；存放低8位位DECR1MOV A，R1SWAPA ；結果的；結果的D11D8位移至位移至字節(jié)低字節(jié)低4位位MOV R1，A ；存放高；存放高4位位HERE： SJMPHEREENDA/D芯片的數字輸出問題 轉換結果數據應由A/D芯片鎖存，數據輸出最好具有三態(tài)

20、能力。A/D芯片和CPU的時序配合問題固定延時等待法 保持等待法中斷響應法 查詢法 雙緩沖法A/D分辨率超過MCU數據總線寬度時的接口 不能只用一條指令，而要用兩條輸入指令才能把A/D轉換的整個數字結構傳送給微處理器。TLC2543是TI公司的12位串行模數轉換器，使用開關電容逐次逼近技術完成A/D轉換過程。由于是串行輸入結構，能夠節(jié)省51系列單片機I/O資源；且價格適中，分辨率較高，因此在儀器儀表中有較為廣泛的應用。2TLC2543的特點的特點（1）12位分辯率A/D轉換器；（2）在工作溫度范圍內10s轉換時間；（3）11個模擬輸入通道；（4）3路內置自測試方式；（5）采樣率為66kbps；

21、（6）線性誤差1LSBmax；（7）有轉換結束輸出EOC；（8）具有單、雙極性輸出；（9）可編程的MSB或LSB前導；（10）可編程輸出數據長度。AIN0AIN10：模擬量輸入端。11路輸入信號由內部多路器選通。對于4.1MHz的I/OCLOCK，驅動源阻抗必須小于或等于50，而且用60pF電容來限制模擬輸入電壓的斜率CS！：片選端。在 端由高變低時，內部計數器復位。由低變高時，在設定時間內禁止DATAINPUT和I/O CLOCK。DATAINPUT：串行數據輸入端。由4位的串行地址輸入來選擇模擬量輸入通道DATA OUT：A/D轉換結果的三態(tài)串行輸出端。 為高時處于高阻抗狀態(tài)， 為低時處于激活狀態(tài)EOC：轉換結束端。在最后的I/OCLOCK下降沿之后，EOC從高電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３值睫D換完成和數據準備傳輸為止CLOCk：輸入/輸出時鐘端。I/OCLOCK接收串行輸入信號并完成以下四個功能：（1）在I/O CLOCK的前8個上升沿，8位輸入數據存入輸入數據寄存器。（2）在I/OCLOCK的第4個下降沿，被選通的模擬輸入電壓開始向電容器充電，直到I/OCLOCK的最后一個下降沿為止。（3）將前一次轉換數據的其余11位輸出到DATA OUT端，在I/OCLOCK的下降沿時數據開始變化。（4）I/OCLOCK的最后