ADC0809芯片的原理及应用.docx

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1、书目引言(1)IADeO809的逻辑结构(1)1.IADCO809引脚结构(1)1.2DC0809的主要性能指标(3)1. 3ADC0809的内部逻辑结构(3)1. 4DC0809的时序(4)2ADC0809与MCS-51单片机的接口电路(5)2. 10809与51单片机的第一种连接方式(7)2. 20809与51单片机的其次种连接方式(9)2. 30809与51单片机的第三种连接方式(10)3. ADC0809与单片机制作的数字电压表(11)总结(16)参考文献(16)英文翻译(17)ADC0809芯片的原理及应用摘要：ADCO809是8位逐次竟近型A/D转换器，是目前应用比较广泛、典型的A

2、/D转换芯片之一。本文主要介绍ADCo809芯片的内部逻辑结构、引脚分布，并具体阐述了其工作原理。在此基础上设计了两种相关应用电路ADeO809及单片机的接口电路及数字电乐表，并对这两种应用电路的可行性进行了探讨。通过对ADCO809应用电路的探究，能更全面的提高对应用系统的分析、设计实力，对实践具有重要的指导意义。关键词：ADeO809：模数转换：单片机引言A/D转换器是模拟信号源及计算机或其它数字系统之间联系的桥梁，它的任务是将连续改变的模拟信号转换为数字信号，以便计算机等数字系统进行处理、存储、限制和显示。在工业限制和数据采集及很多其它领域中，A/D转换器是不行缺少的重要组成部分，它的应

3、用已经相当普遍。目前用软件的方法虽然可以实现高精度的A/D转换，但占用CPU时间长，限制了应用。8位A/D转换器ADCO809作为典型的A/D转换芯片，具有转换速度快、价格低廉及及微型计算机接口简便等一系列优点，目前在8位单片机系统中得到了广泛的应用。1ADC0809的逻辑结构ADCO809是带有8位A/D转换器、8路模拟开关以及微处理机兼容的限制逻辑的CMOS组件。它是逐次范近式A/D转换器，是目前应用比较广泛的A/D转换芯片之一，主要适用于对精度和采样速率要求不高的场合或一般的工业限制领域，可以和单片机干脆相连。它具有8个通道的模拟量输1IN3IN2IN4INlIN5INOIN6AIN7B

4、ST(EOCAIzED3D7OEXC1.KDSVCCOIVREF-DOOhmVKKF-DlD228227326425S24624722821920IOIQ1118121713161415入线，可在程序限制下对随意通道进行A/D转换得到8位.进制数字量。图1.10809引脚图1.1ADC0809引脚结构ADCO809引脚图如图1.l所示。ADCo809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是05丫，若信号太小，必需进行放大；输入的模拟量在转换过程中应当保持不变，如若模拟量改变太快，则需在输入前增加采样保持电路，即采集模拟输入电压在某一时刻的瞬时值，并在A/D转换期间保持输出电压不变，以供模数转换

5、。各管脚功能如下：（D模拟信号输入INOIN7（26-28、1-5脚）：INO-IN7为八路模拟电压输入线，加在模拟开关上，通过A、B、C三个地址译码来选通。（2）地址输入和限制线：地址输入和限制线共4条，其中A、B和C为地址输入线（23-25脚），用于选择INOT7上哪一路模拟电压送给比较器进行A/D转换。A1.E（22脚）为地址锁存允许输入线，高电平有效。当A1.E线为高电平常，A、B和C三条地址线上地址信号得以锁存，经译码器限制八路模拟开关通路工作，上升沿有效。通道选择表如下表所示。CBA选择的通道CBA选择的通道000INO100IN4001INl1011N5010IN2110IN60

6、11IN3111IN7（3）数字量愉出及限制线共11条:START（6脚）为“启动脉冲”输入线，上升沿清零，下降沿启动DC0809工作，最小脉冲宽度及A1.E信号相同。E0C（7脚）为转换结束输出线，该线高电平表示A/D转换已结束,数字量已锁入三态愉出锁存器”，常用来作为中断恳求信号。D（三）7（17、14、15、18-20脚）为数字量输出线，D7为最高位，Do为最低位。OE为“输出允许”线,高电平有效。ADCO809接到此信号时,其三态输出端及CPU数据总线接通，后者可将数据取走。（4）电源线及其它共5条：C1.OCK（10脚）为时钟输入线，用于为ADCO809供应逐次比较所需，一般为64O

7、kHZ时钟脉冲。VCC（11脚）为电源输入线，典型的输入电压为+5V。GND（13脚）为地线。匕”.和匕*（12、16脚）为参考电压输入线，用于给电阻网络供应标准电压。-常接+5V,92常接地或-5V。两个参考电压的选择必需满意以下条件：从输入的模拟电压、.转换成数字量的公式为例如匕=+5V,Viffr.=0V,力、.转换成数字量的公式为输入的模拟电压为力、=2.5V,则N=128=8011。u1.2DC0809的主要性能指标辨别率：8位。模拟量电压输入范围：0-5V。线性误差：土I1.SB。其中1.SB为数字输出最低位,1.SB=|%./256若运用+5V电压，那么线性误差为0.019V。外

8、接时钟频率：1OkHZ到1.2MHz。一般为640kHz。转换时间：oos.功耗：15mWo1. 3DC0809的内部逻辑结构DC0809的内部逻辑结构如图1.2所示，它主要由三部分组成。第一部分：模拟输入选择部分，包括一个8路模拟开关、一个地址锁存译码电路。输入的3位通道地址信号由锁存器锁存，经译码电路后限制模拟开关选择相应的模拟输入。其次部分：转换器部分，主要包括比较器，8位A/D转换器，逐次靠近寄存器SAR,电阻网络以及限制逻辑电路等。第三部分：输出部分，包括一个8位三态输出缓冲器，可干脆及CPU数据总线接口。图1.2DC0809内部逻辑结构图由于芯片性能特点是一个逐次匏近型的A/D转换

9、器，外部供应基准电压；辨别率为8位，带有三态输出锁存器，转换结束时，可由CPU打开三态门，读出8位的转换结果；有8个模拟量的输入端，可引入8路待转换的模拟量。ADC0809的数据输出结构是内部有可控的三态缓冲器，所以它的数字量输出信号线可以及系统的数据总线干脆相连。内部的三态缓冲器由OE限制，当OE为高电平常，三态缓冲器打开，将转换结果送出；当OE为低电平常，三态缓冲器处于阻断状态，内部数据对外部的数据总线没有影响。因此，在实际应用中，假如转换结束，要读取转换结果则只要在OE引脚上加一个正脉冲，ADC0809就会将转换结果送到数据总线上。1. 4ADC0809的时序DC0809的时序图如图1,

10、3所示。从时序图可以看出DC0809的启动信号START是脉冲信号，也即此芯片是靠脉冲启动的。当模拟量送至某一通道后，由三位地址信号译码选择，地址信号由地址锁存允许信号A1.E锁存。启动脉冲START到来后，ADC0809就起先进行转换。启动正脉冲的宽度应大于200ns,其上升沿复位逐次靠近SAR,其下降沿才正真起先转换。START在上升沿后2us在加上8个时钟周期的时间，EOC才变为低电平。当转换完成后，输出转换信号EoC由低电平变为高电平有效信号。输出允许信号OE打开输出三态缓冲器的门，把转换结果送到数据总线上。运用时可利用EOC信号短接到OE端，也可利用EOC信号向CPU申请中断。图1.

11、3ADC0809的时序图2ADC0809及MCS-51单片机的接口电路)C0809及MCS-51单片机的接口电路主要涉及两个问题:一是8路模拟信号通道的选择，二是A/D转换完成后转换数据的传送。在探讨此接口设计之前，应先了解单片机是如何限制ADC的问题。由于MCS-51单片机受到引脚数目的限制数据线和低8位地址线是复用的，由POrl线兼用。为了将它们分别出来，须要在单片机外部增加地址锁存器，从而构成及一般CPU相类似的片外三总线：地址总线(AB),数据总线(DB)、限制总线(CB),如图2.1所示。目前常用的地址锁存器芯片有:741.S373、8282、741.S573等。在实际应用中，先把低

12、8位的地址送锁存器暂存，地址锁存器的输出给系统供应低8位的地址，而把PO口作为数据线运用。以P2的口线作为高位地址线，如运用P2口的全部8位口线，在加上PO口供应的低8位地址，便形成了完整的16位地址总线，使单片机系统的寻址范围达到64KB.图2.1MCS-51扩展的三总线在扩展系统中还须要一些限制信号线，以构成犷展系统的限制总线。这些信号有的是引脚的第一功能，有的是P3口的其次功能信号,主要包括：运用A1.E信号作为低8位地址的锁存限制信号：以正信号作为内外程序存储器的选择限制信号，西=1时，访问片内程序存储器，两=O时，访问片外程序存储器：由而和丽信号作为扩展数据存储器和I/O的读选通和写

13、选通信号；以旃信号作为扩展程序存储器的读选通信号用来接外扩EPRoM的床引脚。总的来说，单片机限制ADCO809的工作过程是：首先用指令选择0809的-个模拟输入通道，当执行VoVXDPTR,A时，单片机的诉信号有效，因此产生一个启动信号，给START引脚送入脉冲，起先对已选中的通道进行转换.这就是前面所说的第一个问题：8路模拟通道的选择问题。转换结束后，0809发出转换结束EOC信号，即通过检杳EOC引脚的电平即可，高电平常转换结束。此信号供单片机查询，也可以反向后作为向单片机发出的中断恳求信号。当在执行MOVXA,)PTR时，单片机发出读限制信号而，OE端为高电平，允许输出，把转换完的数字

14、量读到累加器A中。A/D转换后得到的数据应刚好传送给单片机进行处理。由上述可知，单片机限制ADC时，可采纳杳询和中断限制两种方式。查询方式时，A/D转换芯片有表明转换完成的状态信号，即0809的EOC端。启动A/D转换后，执行别的程序，同时对EoC引脚的状态进行查询,以检查转换是否完成，若查询到变换已经完成就接着进行数据传送。中断方式是在启动信号送到ADC后，单片机执行别的程序。0809转换结束并向单片机发出中断恳求信号时，单片机响应此中断恳求，进入中断服务程序，读入转换数据。此方式效率高，特殊适合于变换时间较长的ADC。还可采纳定时传送方式进行数据的传送。因为对于一种A/D转换器来说，转换时

15、间作为一项技术指标是已知的和固定的。ADC0809转换时间为128M,相当于6MHz的MCS-51单片机的64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换确定已经完成了,接着就可进行数据传送。不管运用上述那种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以正。信号有效时,OE信号即有效,把转换数据送上数据总线，供单片机接收。这里须要说明的是，ADCO809的三个地址端A、B、C可如前所述及地址线相连，也可及数据线相连，例如及D0D2相连。这时启动A/D转换的指令及上述类似，只不过A的内容不能为随意数，而必需和所选输入通道号IMIN7相一样。例如当A、B、C分别及DO、DKD2相连时,启动IN7的A/D转换指令如下：MOVDPTR,-FEoOH：送入0809的口地址MOVA,ftO7H：D2D1DO=111选择IN7通道MOVXDPTR,：启