微機原理與接口技術(shù)課件：08模數(shù)轉(zhuǎn)換器adc0809

1、08 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809,主要內(nèi)容 1 模數(shù)轉(zhuǎn)換的基本概念 2 ADC0809外部引腳 3 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu) 4 ADC0809的連線 5 ADC0809的程序流程 6 ADC0809的應(yīng)用,1 模數(shù)轉(zhuǎn)換的基本概念,1.1 模擬量接口基本概念 （1）模擬量：即連續(xù)量，時間連續(xù)，數(shù)值連續(xù)，如工業(yè)生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、物位、氣體成分、速度等參數(shù)。 （2）數(shù)字量：離散量，微型計算機能接收和處理的0和1的數(shù)字脈沖量。 （3）模/數(shù)轉(zhuǎn)換：即A/D轉(zhuǎn)換，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過程。 （4）數(shù)/模轉(zhuǎn)換：即D/A轉(zhuǎn)換，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的過程。,1.2 A/D轉(zhuǎn)換方法 （1）并行比較A/

2、D轉(zhuǎn)換(多級參考電平) （2）計數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換 (計數(shù)器、DA、比較) （3）雙積分式A/D轉(zhuǎn)換(VTC) （4）逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換 逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾性好，是目前廣泛應(yīng)用的812位ADC的主流產(chǎn)品。,1.3 逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器工作原理,提高計數(shù)A/D轉(zhuǎn)換速率：折半查找,1.4 主要技術(shù)指標(biāo) （1）分辨率 分辨率是指A/D轉(zhuǎn)換器能分辨的最小模擬輸入電壓值，常用可轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量的位數(shù)來表示。（例如：8位、10位、12位等） =Vmax /（2n-1） 其中：n 是可轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量的位數(shù)。位數(shù)越高，分辨率也越高。 例：某8位ADC的滿量程電壓為5V，則其 分辨

3、率為：5V/255=19.5mV 物理量為速率0-300m/s，則分辨率為1.17m/s。,（2）轉(zhuǎn)換時間 轉(zhuǎn)換時間反映了A/D轉(zhuǎn)換的速度。 轉(zhuǎn)換時間是完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時間。 （3）量程(常需調(diào)整) 量程是指能進行轉(zhuǎn)換的輸入電壓的最大范圍。 輸入動態(tài)電壓范圍：0V5V （4）絕對精度 絕對精度是指ADC輸出端產(chǎn)生一個給定的數(shù)字量時，ADC輸入端的實際模擬量輸入值與理論值之差，把這個差值的最大值定義為絕對精度。,（5）相對精度 相對精度是指ADC輸出端產(chǎn)生一個給定的數(shù)字量時，ADC輸入端實際模擬量輸入值與理論值之差與滿量程值之比，一般用百分數(shù)來表示。 （6）線性度 模擬量變化時A/D轉(zhuǎn)換器輸

4、出的數(shù)字量按比例變化的程度。,2 ADC0809引腳,2.1 ADC0809芯片特點 ADC0809是CMOS逐次逼近式8位A/D轉(zhuǎn)換器。 （1）8通道（8路）模擬量輸入 （2）8位字長數(shù)字量輸出 （3）模擬輸入電壓范圍為0V+5V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)。 （4）轉(zhuǎn)換時間100s （5）低功耗，約15mW （6）時鐘頻率：典型值500kHz（范圍為10 kHz1280 kHz）。,2.2 ADC0809引腳功能 （1）D7D0：8位數(shù)字量輸出(平時高阻) （2）IN0IN7：8路模擬輸入 （3）ADDA、ADDB、ADDC：多路開關(guān)地址選擇線，用于選擇模擬通道。 （4）ALE：通道地址鎖存輸入

5、 （5）START：啟動轉(zhuǎn)換 （6）EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束(中斷請求) （7）OE：數(shù)字量輸出允許 （8）CLOCK：時鐘輸入（10KHz1.2MHz） （9）VREF (+)、VREF(-) ：參考電壓輸入端 （10） VCC、GND：+5V、0V,2 0809外部引腳,2.3 ADDAADDC與IN0IN7的關(guān)系,3 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu),3.1 0809內(nèi)部結(jié)構(gòu),3 0809內(nèi)部結(jié)構(gòu),3.1 0809內(nèi)部組成 （1）8路模擬開關(guān)：當(dāng)?shù)刂锋i存信號ALE有效時，3位地址ADDC、ADDB、ADDA進入地址鎖存器，經(jīng)譯碼后使8路模擬開關(guān)選通某一路信號。 （2）8位A/D轉(zhuǎn)換器：由電阻分壓器、

6、樹狀模擬開關(guān)(這兩部分組成一個D/A變換器)、電壓比較器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。 （3）三態(tài)門輸出鎖存器：用來保存A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，當(dāng)輸出允許信號OE有效時，打開三態(tài)門，輸出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。,3 0809內(nèi)部結(jié)構(gòu),3.3 ADC0809工作過程 （1）首先確定ADDA、ADDB、ADDC三位地址，決定選擇哪一路模擬信號。 （2）使ALE端接收一正脈沖信號，使該路模擬信號經(jīng)選擇開關(guān)達到比較器的輸入端。 （3）使START端接收一正脈沖信號，START的上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換。 （4）EOC輸出信號變低，表示正在進行轉(zhuǎn)換。 （5）A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC變?yōu)?/p>

7、高電平，表示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束。此時，數(shù)據(jù)已保存到8位鎖存器中。 （6）OE信號變?yōu)楦唠娖?，則8位三態(tài)鎖存緩沖器的三態(tài)門被打開，轉(zhuǎn)換好的8位數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)線上。,3 0809內(nèi)部結(jié)構(gòu),3.2 0809工作時序,4 ADC0809的連線,4.1 ADC0809芯片與系統(tǒng)的連接 模擬輸入端Ini ：,單路輸入,ADDC ADDB ADDA,IN4,ADC0809,輸入,多路輸入,ADDC ADDB ADDA,IN0 IN1 IN2 IN3 IN4,ADC0809,輸入0 輸入1 輸入2 輸入3 輸入4,CPU指定 通道號,+5V,4.2 通道地址線ADDA-ADDC的連接,ADDC ADDB ADDA

8、,IN0 IN1 IN2 IN3 IN4,ADC0809,輸 入,DB,74LS273,Q2 Q1 Q0,CP,來自I/O譯碼,D0-D7,并行接口74LS273 占用一個I/O地址,4 ADC0809的連線,4 ADC0809的連線,4.3 數(shù)據(jù)輸出線D0-D7的連接,D0-D7,ADC0809,DB,OE,來自I/O譯碼,D0-D7,ADC0809,DB,OE,來自I/O譯碼,直接連DB,通過輸入接口連DB,74LS244,+5V,DI,DO,E1# E2#,4 ADC0809的連線,4.4 ALE和START端的連接,ADC0809,ALE START,獨立連接,來自I/O譯碼1,來自I

9、/O譯碼2,ADC0809,ALE START,統(tǒng)一連接,來自I/O譯碼,5 ADC0809程序流程,5.1 ADC0809數(shù)據(jù)采集程序流程,初始化,送通道地址,送ALE信號,送START信號,讀EOC狀態(tài),送讀允許OE信號,EOC=1？,讀轉(zhuǎn)換結(jié)果,采集結(jié)束否？,N,Y,結(jié) 束,Y,送下一路通道地址,（1）,（1）,N,20,5 ADC0809程序流程,5.2 ADC0809與系統(tǒng)的連接實例,D0,IN0,A15-A0 IOR IOW,D7-D0,D7-D0 EOC OE START ALE ADDC ADDB ADDA,譯 碼 器,ADC0809,5 ADC0809程序流程,5.3 判斷轉(zhuǎn)

10、換結(jié)束的方法 （1）軟件延時等待（比如延時1ms） 此時不用EOC信號-CPU效率最低 （2）軟件查詢EOC狀態(tài) （3）把EOC作為中斷申請信號 在中斷服務(wù)程序中讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果，效率高,5 ADC0809程序流程,5.4 判斷轉(zhuǎn)換結(jié)束的程序 （1）用延時等待的方法 MOV DX, start_port OUT DX, AL ;啟動轉(zhuǎn)換 CALL DELAY_1MS ;延時1ms MOV DX, oe_port IN AL, DX ;讀入結(jié)果 ,5 ADC0809程序流程,5.4 判斷轉(zhuǎn)換結(jié)束的程序 （2）用查詢EOC狀態(tài)的方法 MOV DX, start_port OUT DX, AL ;啟動轉(zhuǎn)

11、換 LL: MOV DX, eoc_port IN AL, DX AND AL, 01H ;測試EOC狀態(tài) JZ LL MOV DX, oe_port IN AL, DX ;讀入結(jié)果 ,6 0809編程應(yīng)用,例1：如下圖所示，ADC0809的片選接至譯碼處200H207H，ADC0809的工作時鐘為1MHz。模擬電壓信號從通路0輸入，進行一次A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換好的數(shù)字量分別存入BL寄存器，請編寫實現(xiàn)這些功能的程序。,6 0809編程應(yīng)用,解：程序如下所示 START： MOV AL, 0 MOV DX, 200H ;模擬輸入通路IN0的端口地址 OUT DX, AL ;啟動A/D轉(zhuǎn)換(ALE、S

12、TART有效) MOV CX, 40H LOOP $ ;延時100us IN AL, DX ; 將A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果讀入AL（OE有效） MOV BL, AL ;結(jié)果存入BL,6 0809編程應(yīng)用,例2：如下圖所示， ADC0809的片選接至譯碼處200H207H，請編寫程序?qū)崿F(xiàn)對8路模擬輸入電壓量的輪詢輸入，并把轉(zhuǎn)換結(jié)果存入DI指向的存儲緩沖區(qū)BUF。,6 0809編程應(yīng)用,解：程序如下所示 LEA DI, BUF ;DI指向A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的存儲緩沖區(qū) MOV CL, 8 MOV DX, 200H ;模擬輸入通路0的端口地址 LOP: OUT DX, AL ;啟動A/D轉(zhuǎn)換 CALL DELA

13、Y ;調(diào)用延時子程序，延時約150 s，等待A/D轉(zhuǎn)換完成 IN AL, DX ;將A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果讀入AL MOV DI , AL ;結(jié)果存入DI指向的緩沖區(qū) INC DI ;DI指向緩沖區(qū)下一個單元 INC DX ;DX為下一個模擬輸入通路的端口地址 DEC CL JNZ LOP,6 0809編程應(yīng)用,例3：電路如下圖所示，采用延時方式，編寫一段輪流從IN0IN7采集8路模擬信號，并把采集到的數(shù)字量存入2000開始的8個單元內(nèi)的程序。,6 0809編程應(yīng)用,解：程序如下所示 START: MOV DI, 2000H ;設(shè)置存放數(shù)據(jù)的首址 MOV BL, 08H ;采集8次計數(shù)器 MOV AH, 0