16路8位A／D转换器ADC0816原理及应用
ADC0809芯片的原理及应用
目录引言 (1)1 ADC0809的逻辑结构 (1)1.1 ADC0809引脚结构 (1)1.2 ADC0809的主要性能指标 (3)1.3 ADC0809的内部逻辑结构 (3)1.4 ADC0809的时序 (4)2 ADC0809与MCS-51单片机的接口电路 (5)2.1 0809与51单片机的第一种连接方式 (7)2.2 0809与51单片机的第二种连接方式 (9)2.3 0809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：ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器，是目前应用比较广泛、典型的A/D转换芯片之一。
本文主要介绍ADC0809芯片的内部逻辑结构、引脚分布，并详细阐述了其工作原理。
在此基础上设计了两种相关应用电路——ADC0809与单片机的接口电路及数字电压表，并对这两种应用电路的可行性进行了讨论。
通过对ADC0809应用电路的探究，能更全面的提高对应用系统的分析、设计能力，对实践具有重要的指导意义。
关键词：ADC0809；模数转换；单片机引言A/D转换器是模拟信号源与计算机或其它数字系统之间联系的桥梁，它的任务是将连续变化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、控制和显示。
在工业控制和数据采集及许多其它领域中，A/D转换器是不可缺少的重要组成部分，它的应用已经相当普遍。
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ADC0809作为典型的A/D转换芯片，具有转换速度快、价格低廉及与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。
1 ADC0809的逻辑结构ADC0809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控制逻辑的CMOS组件。
它是逐次逼近式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控制领域，可以和单片机直接相连。
ADC0808功能及简介
11.2.4 典型的集成ADC 芯片为了满足多种需要，目前国内外各半导体器件生产厂家设计并生产出了多种多样的ADC 芯片。
仅美国AD 公司的ADC 产品就有几十个系列、近百种型号之多。
从性能上讲，它们有的精度高、速度快，有的则价格低廉。
从功能上讲，有的不仅具有A/D 转换的基本功能，还包括内部放大器和三态输出锁存器；有的甚至还包括多路开关、采样保持器等，已发展为一个单片的小型数据采集系统。
尽管ADC 芯片的品种、型号很多，其内部功能强弱、转换速度快慢、转换精度高低有很大差别，但从用户最关心的外特性看，无论哪种芯片，都必不可少地要包括以下四种基本信号引脚端：模拟信号输入端(单极性或双极性)；数字量输出端(并行或串行)；转换启动信号输入端；转换结束信号输出端。
除此之外，各种不同型号的芯片可能还会有一些其他各不相同的控制信号端。
选用ADC 芯片时，除了必须考虑各种技术要求外，通常还需了解芯片以下两方面的特性。
（1）数字输出的方式是否有可控三态输出。
有可控三态输出的ADC 芯片允许输出线与微机系统的数据总线直接相连，并在转换结束后利用读数信号RD 选通三态门，将转换结果送上总线。
没有可控三态输出(包括内部根本没有输出三态门和虽有三态门、但外部不可控两种情况)的ADC 芯片则不允许数据输出线与系统的数据总线直接相连，而必须通过I/O 接口与MPU 交换信息。
（2）启动转换的控制方式是脉冲控制式还是电平控制式。
对脉冲启动转换的ADC 芯片，只要在其启动转换引脚上施加一个宽度符合芯片要求的脉冲信号，就能启动转换并自动完成。
一般能和MPU 配套使用的芯片，MPU 的I/O 写脉冲都能满足ADC 芯片对启动脉冲的要求。
对电平启动转换的ADC 芯片，在转换过程中启动信号必须保持规定的电平不变，否则，如中途撤消规定的电平，就会停止转换而可能得到错误的结果。
为此，必须用D 触发器或可编程并行I/O 接口芯片的某一位来锁存这个电平，或用单稳等电路来对启动信号进行定时变换。
ADC0808ADC0809 MP兼容的8位AD转换8通道多路复用器
外文资料译文ADC0808/ADC0809 MP兼容的8位A/D转换8通道多路复用器一．总体描述ADC0808，ADC0809的数据采集组件是一个8位模拟 - 数字转换器的单片CMOS器件，8通道多路复用器和微处理器兼容控制逻辑。
8位A / D 转换使用连续逼近作为转换技术。
该转换器具有高阻抗斩波稳定比较器，1模拟开关树和连续256R分压器逼近寄存器。
8通道多路复用直接访问的8路单端模拟信号。
该器件无需外部零点和满刻度的需要调整。
轻松连接到微处理器提供多路复用地址锁存和解码输入和锁存TTL三STATEÉ输出。
ADC0808，ADC0809的设计已优化通过结合几个A/ D转换的最可取的方面，转换技术。
ADC0808，ADC0809的提供高速度快，精度高，最低温度的依赖，优秀的长期精度和可重复性，并消耗最小的功率。
这些特点使该设备适合的应用程序，过程和机器控制消费电子和汽车应用。
16-与常见的输出通道多路复用器（采样/保持端口）看到ADC0816数据表。
（更多信息请参见AN-247。
）二．特点简易所有微处理器的接口5VDC或模拟跨度调整后的电压基准无零或全面调整需要8通道多路复用地址与逻辑0V至5V单电源5V输入范围输出符合TTL电平规格之标准密封或成型28引脚DIP封装28引脚型芯片载体封装ADC0808相当于以MM74C949ADC0809的相当于MM74C949-1三．主要技术指标垂直分辨率8位单电源：5 VDC低功耗15毫瓦转换时间100毫秒四．框图图1框图绝对最大额定值（注1及2）如果指定的军事/航空设备是必需的，请联系美国国家半导体的销售办公室/分销商的可用性和规格。
电源电压（VCC）（注3）6.5V在任何引脚-0.3V电压至（VCC+0.3V）除了控制输入电压控制输入-0.3V到+15V（START，OE时钟，ALE地址，补充B，添加C）存储温度范围-65℃至+150℃875毫瓦TA=25℃封装耗散导致温度。
《常用ADC芯片简介》
常用ADC 芯片简介各种类型的单片集成ADC 有很多种，读者可根据自己的要求参阅手册进行选择。
这里主要介绍两种集成ADC 和一个应用实例。
一、集成ADC 简介1．ADC 0809ADC0809是一种逐次比较型ADC ，它是采用CMOS 工艺制成的8位8通道A/D 转换器，采用28只引脚的双列直插封装，其原理图和引脚图示于图1。
表1 通道选择表该转换器有三个主要组成部分：256个电阻组成的电阻阶梯及树状开关、逐次比较寄存器SAR 和比较器。
电阻阶梯和开关树是ADC 0809的特点。
ADC 0809与一般逐次比较ADC 另一个不同点是，它含有一个8通道单端信号模拟开关和一个地址译码器，地址译码器选择8个模拟信号之一送入ADC 进行A/D 转换，因此适用于数据采集系统。
表1为通道选择表。
图（b ）为引脚图。
各引脚功能如下：图1 ADC 0809原理图和引脚图（1）IN 0 ~ IN 7是8路模拟输入信号； （1） A DDA 、ADDB 、ADDC 为地址选择端； （2） 2-1～2-8为变换后的数据输出端； （3） S TART （6脚）是启动输入端，输入启动脉冲的下降沿使ADC 开始转换。
脉冲宽度要求大于100ns ；（4） A LE （22脚）是通道地址锁存输入端。
当ALE 上升沿来到时，地址锁存器可对ADDA 、ADDB 、ADDC 锁定，为了稳定锁存地址，即在ADC 转换周期内模拟多路器稳定地接通在某一通道，ALE 脉冲宽度应大于100ns 。
下一个ALE 上升沿允许通道地址更新。
实际使用中，要求ADC 开始转换之前地址就应锁存，所以通常将ALE 和START 连在一起，使用同一个脉冲信号，上升沿锁存地址，下降沿启动转换。
（5） O E （9脚）为输出允许端，它控制ADC 内部三态输出缓冲器。
当OE = 0时，输出端为高阻态，当OE =1时，允许缓冲器中的数据输出。
（6） E OC （7脚）是转换结束信号，由ADC 内部控制逻辑电路产生。
单片机最小系统
1.4单片机最小系统设计单片机加上适当的外围器件和应用程序，构成的应用系统称为最小系统；是组成单片机系统最基本的部分。
最小系统硬件组成：单片机芯片、电源电路、时钟电路、复位电路。
1）单片机芯片AT89S51/52系列单片机是比较流行的51单片机之一，它支持ISP在线编程功能（改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中脱离）。
AT89S52单片机芯片及IC座如图1-4所示。
实验过程中，单片机芯片最好插在IC座上，注意芯片的方向。
焊接的时候单片机不要插在IC座上，先焊好IC 座，当电路全部完成后再上芯片。
图1-4 单片机芯片及IC座2）电源电路Vcc（40脚）, GND（20脚）AT89S* 系列单片机工作电源范围宽达4～5.5V。
单片机的供电有两种方式：①集成稳压电源方式；②USB供电。
①集成稳压电源方式；利用变压器、整流、滤波、稳压自制电源，如图1-5所示。
图1-5 稳压电源电路图1-8 电源适配器稳压电路焊接效果图2）时钟电路产生一个工作时序，其工作需要时钟电路提供一个工作频率。
时钟电路原理图如图1-10所示。
1）振荡频率范围：1.2MHz～12MHz。
2）电容C1和C2选择：10～30pF图1-10时钟电路原理图注意：晶体和电容应尽可能安装在单片机芯片附近，以减少寄生电容，保证振荡器稳定和可靠工作。
电容是为了更好地提高晶振电路的时钟精度。
3）复位电路复位使单片机进入某种确定的初始状态。
退出处于节电工作方式的停顿状态、退出一切程序进程、退出程序的死循环，从头开始。
上电+按钮复位电路如图1-11所示。
注意：电解电容器的极性，长脚为正。
图1-11 复位电路根据上面原理设计的单片机最小系统如图1-12所示。
图1-12单片机最小系统注意：①如果不扩展外部ROM，使用单片机内部的ROM，31脚/EA需接电源（+5V）。
3.1单片机最小系统设计3.1.1 AT89S52简介本设计采用ATMEL公司的8位单片机AT89S52，AT89S52片内含8k字节的可反复擦写的只读Flash程序存储器和256字节的随机存取数据存储器（RAM）。
AD0809
ADC0808 ADC0809版权归三毛电子 不得盗版传播 /8位uP 兼容A/D 转换器，8通道复用ADC0808/ADC0809一般描述：ADC0808，ADC0809数据获取器件集成了一个8位的模/数转换器，8通道复用器以及微处理器兼容控制逻辑。
这个8位的A/D 转换器采用了连续逼近的转换技术。
这个转换器具有一个高阻抗稳定的断续比较器，以及一个带有模拟开关树的256欧的分压器，一个连续逼近电阻。
8通道的复用器能直接获取8个单一模拟信号的任何一个。
这个器件不需要外部的0和全量程调节。
依靠锁存和解码复用器地址输入以及锁存TTL 三态输出，这个器件提供与微处理器很方便的接口。
ADC0808和ADC0809采用了几种A/D 转换技术的各自最大优点来优化的。
ADC0808和ADC0809提供了高速，高精度，低温漂，优秀的长期精度和可重复性，低功耗特性。
这些特性使得这个器件对于消费者处理和控制机器以及汽车电子应用上十分理想的选择。
对于具有相同输出（采样/保持端口）的16通道复用器的器件，请参考ADC0816的数据手册。
特性：×跟所有微处理器接口很容易×比例制的操作或带有5V DC 或者可调节参考电压范围的模拟范围×不需要调节0和全量程×用地址逻辑来区分的8通道复用×单电源5V 供电，0V ～5V 输入范围×输出符合TTL 电压声明×标准密封或浇注的28脚DIP 封装×ADC0808跟MM74C949可替换×ADC0809跟MM74C949-1可替换关键说明：×精度 8位×完全不可调节误差 ±1/2LSB 和±1LSB ×单电源供电 5V DC×低功耗 15mW×转换时间 100us方框图：ADC0808 ADC0809版权归三毛电子 不得盗版传播 /管脚分布：定购信息：ADC0808 ADC0809版权归三毛电子 不得盗版传播 /最大绝对值范围（注释1，2）：假如军用或航空应用，需要特别的说明，请自己联系国家半导体公司销售部。
AD转换器的基本概念及基本结构DA转换器的工作原理及其
➢D/A、A/D转换器的基本概念及基本结构 ➢D/A转换器的工作原理及其特点 ➢A/D转换器的工作原理
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1
第10章
模拟量输入/输出接口技术
10.1 典型D/A转换器芯片
控制系统中传感器所检测的信号如温度、压力、流 量、速度、湿度等物理量都是随着时间连续变化的模拟 量，为了能用计算机对模拟量进行采集、加工和输出， 就需要把模拟量转换成便于计算机存储和加工的数字量 （称为A/D转换）；同样经过计算机处理后的数字量必须 转换成模拟量（称为D/A转换）才能控制外部设备。
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第10章
模拟量输入/输出接口技术
10.1.2 DAC0832及其应用 DAC0832是8位分辨率的D/A转换集成芯片，其明显特
点是与微机连接简单、转换控制方便、价格低廉，在微 机系统中得到了广泛的应用。D/A转换器的输出一般都要 接运算放大器，微小信号经放大后才能驱动执行机构的 部件。
AC0832的主要技术指标有：分辨率为8位；转换速度 约为1μs；非线性误差为 0.20%FSR；温度系数为2×106/℃；工作方式为双缓冲、单缓冲和直通方式；逻辑输 入与TTL电平兼容；功耗为20mW；单电源供电。
模拟量输入/输出接口技术
（2）梯形电阻 D/A转换器：如图 10-2所示，该电阻 网络中仅有R和2R 两种电阻，切换开 关的工作原理与二 进制加权电阻网络 D/A转换工作原理 相同。
2R
d n 1
2R
K1
Rf
R
d n2
2R
K2
d1
+
2R
R 2R
VREF
K -2 梯形电阻D/A转换器的结构
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总结-8位串行ADC
8位串行ADC概述
8位串行ADC是一种模数转换器，其 将模拟信号转换为8位（即256个等级） 的数字信号。
8位串行ADC的转换速率通常较低， 但足以满足大多数低速应用的需求。
8位串行ADC通常具有低功耗、小尺寸和低 成本等优点，因此在许多应用中得到广泛应 用，如传感器接口、音频处理和电池供电设 备等。
总结-8位串行ADC
目录
CONTENTS
• 引言 • 8位串行ADC工作原理 • 8位串行ADC性能指标 • 8位串行ADC的应用场景 • 8位串行ADC的选型指南 • 8位串行ADC的未来发展趋势 • 结论
01 引言
ADC简介
ADC，即模数转换器，是一种将模拟 信号转换为数字信号的电子元件。它 广泛应用于各种领域，如通信、音频 处理、图像处理等。
功耗
总结：功耗是指ADC在工作时所消耗的电能，通常以毫瓦 （mW）或瓦（W）表示。
功耗是评估ADC能效的重要指标，低功耗的ADC有助于降低 系统整体能耗和散热需求。8位串行ADC的功耗取决于其工作 模式和工艺实现，一般在几十毫瓦至几百毫瓦之间。
04 8位串行ADC的应用场景
数据采集系统
实时数据采集
VS
转换时间
考虑ADC的转换时间，确保在所需采样 速率下，ADC能够及时完成转换。
功耗和尺寸限制
功耗
根据系统功耗预算和便携性要求，选择低功 耗或优化功耗的ADC。
尺寸
考虑PCB板空间和集成度要求，选择合适尺 寸的ADC以适应系统布局和布线需求。
06 8位串行ADC的未来发展 趋势
提高分辨率和精度
对未来研究和应用的建议
adc0809工作原理
adc0809工作原理A/D转换器是模拟信号源与计算机或其它数字系统之间联系的桥梁，其任务是将连续变化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、控制和显示;在工业控制和数据采集及许多其它领域中，它是不可缺少的重要组成部分。
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。
而作为典型的A/D转换芯片ADC0809，具有转换速度快、价格低廉及与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。
下面将介绍其的原理：1.主要特性(1)具有转换起停控制端;(2)转换时间为100μs;(3)单个+5V电源供电;(4)低功耗，约15mW;(5)8路8位A/D转换器，即分辨率8位;(6)工作温度范围为-40～+85摄氏度;(7)模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。
2.内部逻辑结构ADC0809的内部逻辑结构如图1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，经译码电路后控制模拟开关选择相应的模拟输入。
第二部分：转换器部分，主要包括比较器，8位A/D转换器，逐次逼近寄存器SAR，电阻网络以及控制逻辑电路等。
第三部分：输出部分，包括一个8位三态输出缓冲器，可直接与CPU数据总线接口。
图1 ADC0809内部逻辑结构图由于芯片性能特点是一个逐次逼近型的A/D 转换器，外部供给基准电压;分辨率为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与系统的数据总线直接相连。
内部的三态缓冲器由OE控制，当OE为高电平时，三态缓冲器打开，将转换结果送出;当OE为低电平时，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。
ADC0816中文资料
ADC0816/ADC08178-Bit µP Compatible A/D Converters with 16-Channel MultiplexerGeneral DescriptionThe ADC0816,ADC0817data acquisition component is a monolithic CMOS device with an 8-bit analog-to-digital con-verter,16-channel multiplexer and microprocessor compat-ible control logic.The 8-bit A/D converter uses successive approximation as the conversion technique.The converter features a high impedance chopper stabilized comparator,a 256R voltage divider with analog switch tree and a succes-sive approximation register.The 16-channel multiplexer can directly access any one of 16-single-ended analog signals,and provides the logic for additional channel expansion.Sig-nal conditioning of any analog input signal is eased by direct access to the multiplexer output,and to the input of the 8-bit A/D converter.The device eliminates the need for external zero and full-scale adjustments.Easy interfacing to microprocessors is provided by the latched and decoded multiplexer address inputs and latched TTL TRI-STATE ®outputs.The design of the ADC0816,ADC0817has been optimized by incorporating the most desirable aspects of several A/D conversion techniques.The ADC0816,ADC0817offers high speed,high accuracy,minimal temperature dependence,ex-cellent long-term accuracy and repeatability,and consumes minimal power.These features make this device ideally suited to applications from process and machine control to consumer and automotive applications.For similar perfor-mance in an 8-channel,28-pin,8-bit A/D converter,see the ADC0808,ADC0809data sheet.(See AN-258for more in-formation.)Featuresn Easy interface to all microprocessorsn Operates ratiometrically or with 5V DC or analog span adjusted voltage referencen 16-channel multiplexer with latched control logic n Outputs meet TTL voltage level specificationsn 0V to 5V analog input voltage range with single 5V supplyn No zero or full-scale adjust requiredn Standard hermetic or molded 40-pin DIP packagen Temperature range −40˚C to +85˚C or −55˚C to +125˚C n Latched TRI-STATE outputn Direct access to “comparator in”and “multiplexer out”for signal conditioningn ADC0816equivalent to MM74C948n ADC0817equivalent to MM74C948-1Key Specificationsn Resolution8Bitsn Total Unadjusted Error ±1⁄2LSB and ±1LSBn Single Supply 5V DC n Low Power15mW nConversion Time100µsBlock DiagramTRI-STATE ®is a registered trademark of National Semiconductor Corporation.DS005277-1June 1999ADC0816/ADC08178-Bit µP Compatible A/D Converters with 16-Channel Multiplexer©1999National Semiconductor Corporation Connection DiagramOrdering InformationTEMPERATURE RANGE−40˚C to +85˚CError±1⁄2Bit Unadjusted ADC0816CCN ADC0816CCJ±1Bit UnadjustedADC0817CCN Package OutlineN40A Molded DIPJ40A Hermetic DIP Dual-In-Line PackageDS005277-6Order Number ADC0816CCN or ADC0817CCNSee NS Package Number N40A 2Absolute Maximum Ratings(Notes1,2) If Military/Aerospace specified devices are required, please contact the National Semiconductor Sales Office/ Distributors for availability and specifications.Supply Voltage(V CC)(Note3) 6.5V Voltage at Any Pin−0.3V to(V CC+0.3V) Except Control InputsVoltage at Control Inputs−0.3V to15V (START,OE,CLOCK,ALE,EXPANSION CONTROL,ADD A,ADD B,ADD C,ADD D)Storage Temperature Range−65˚C to+150˚C Package Dissipation at T A=25˚C875mW Lead Temp.(Soldering,10seconds)Dual-In-Line Package(Plastic)260˚C Molded Chip Carrier PackageVapor Phase(60seconds)215˚C Infrared(15seconds)220˚C ESD Susceptibility(Note9)400VOperating Conditions(Notes1,2) Temperature Range(Note1)T MIN≤T A≤T MAX ADC0816CCN,ADC0817CCN−40˚C≤T A≤+85˚C Range of V CC(Note1) 4.5V DC to6.0V DC Voltage at Any Pin0V to V CC Except Control InputsVoltage at Control Inputs0V to15V (START,OE,CLOCK,ALE,EXPANSION CONTROL, ADD A,ADD B,ADD C,ADD D)Electrical CharacteristicsConverter Specifications:V CC=5V DC=V REF(+),V REF(−)=GND,V IN=V COMPARATOR IN,T MIN≤T MAX and f CLK=640kHz unless otherwise stated.Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Units ADC0816Total Unadjusted Error25˚C±1⁄2LSB(Note5)T MIN to T MAX±3⁄4LSBADC0817Total Unadjusted Error0˚C to70˚C±1LSB(Note5)T MIN to T MAX±11⁄4LSBInput Resistance From Ref(+)to Ref(−) 1.0 4.5kΩAnalog Input Voltage Range(Note4)V(+)or V(−)GND−0.10V CC+0.10V DCV REF(+)Voltage,Top of Ladder Measured at Ref(+)V CC V CC+0.1V Voltage,Center of Ladder V CC/2−0.1V CC/2V CC/2+0.1VV REF(−)Voltage,Bottom of Ladder Measured at Ref(−)−0.10V Comparator Input Current f c=640kHz,(Note6)−2±0.52µAElectrical CharacteristicsDigital Levels and DC Specifications:ADC0816CCN,ADC0817CCN—4.75V≤V CC≤5.25V,−40˚C≤T A≤+85˚C unless other-wise noted.Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Units ANALOG MULTIPLEXERR ON Analog Multiplexer ON(Any Selected Channel)Resistance T A=25˚C,R L=10k 1.53kΩT A=85˚C6kΩT A=125˚C9kΩ∆R ON∆ON Resistance Between Any(Any Selected Channel)75Ω2Channels R L=10kI OFF+OFF Channel Leakage Current V CC=5V,V IN=5V,T A=25˚C10200nAT MIN to T MAX 1.0µAI OFF(−)OFF Channel Leakage Current V CC=5V,V IN=0,T A=25˚C−200nAT MIN to T Max−1.0µA3Electrical Characteristics(Continued)Digital Levels and DC Specifications:ADC0816CCN,ADC0817CCN—4.75V≤V CC≤5.25V,−40˚C≤T A≤+85˚C unless other-wise noted.Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Units CONTROL INPUTSV IN(1)Logical“1”Input Voltage V CC−1.5VV IN(0)Logical“0”Input Voltage 1.5VI IN(1)Logical“1”Input Current V IN=15V 1.0µA(The Control Inputs)I IN(0)Logical“0”Input Current V IN=0−1.0µA(The Control Inputs)I CC Supply Current f CLK=640kHz0.3 3.0mADATA OUTPUTS AND EOC(INTERRUPT)V OUT(1)Logical“1”Output Voltage I O=−360µA,T A=85˚C V CC−0.4VI O=−300µA,T A=125˚CV OUT(0)Logical“0”Output Voltage I O=1.6mA0.45VV OUT(0)Logical“0”Output Voltage EOC I O=1.2mA0.45VI OUT TRI-STATE Output Current V O=V CC 3.0µAV O=0−3.0µA Electrical CharacteristicsTiming Specifications:V CC=V REF(+)=5V,V REF(−)=GND,t r=t f=20ns and T A=25˚C unless otherwise noted.Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Units t WS Minimum Start Pulse Width(Figure5)(Note7)100200nst WALE Minimum ALE Pulse Width(Figure5)100200nst s Minimum Address Set-Up Time(Figure5)2550nsT H Minimum Address Hold Time(Figure5)2550nst D Analog MUX Delay Time R S=OΩ(Figure5)1 2.5µs from ALEt H1,t H0OE Control to Q Logic State C L=50pF,R L=10k(Figure8)125250nst1H,t0H OE Control to Hi-Z C L=10pF,R L=10k(Figure8)125250nst C Conversion Time f c=640kHz,(Figure5)(Note8)90100116µsf c Clock Frequency106401280kHz t EOC EOC Delay Time(Figure5)08+2µs ClockPeriods C IN Input Capacitance At Control Inputs1015pFC OUT TRI-STATE Output At TRI-STATE Outputs(Note8)1015pFCapacitanceNote1:Absolute Maximum Ratings indicate limits beyond which damage to the device may occur.DC and AC electrical specifications do not apply when operating the device beyond its specified operating conditions.Note2:All voltages are measured with respect to GND,unless otherwise specified.Note3:A zener diode exists,internally,from V CC to GND and has a typical breakdown voltage of7V DC.Note4:Two on-chip diodes are tied to each analog input which will forward conduct for analog input voltages one diode drop below ground or one diode drop greater than the V CC supply.The spec allows100mV forward bias of either diode.This means that as long as the analog V IN does not exceed the supply voltage by more than100mV,the output code will be correct.To achieve an absolute0V DC to5V DC input voltage range will therefore require a minimum supply voltage of4.900 V DC over temperature variations,initial tolerance and loading.Note5:Total unadjusted error includes offset,full-scale,and linearity errors.See Figure3.None of these A/Ds requires a zero or full-scale adjust.However,if an all zero code is desired for an analog input other than0.0V,or if a narrow full-scale span exists(for example:0.5V to4.5V full-scale)the reference voltages can be adjusted to achieve this.See Figure13.Note6:Comparator input current is a bias current into or out of the chopper stabilized comparator.The bias current varies directly with clock frequency and has little temperature dependence(Figure6).See paragraph4.0.Note7:If start pulse is asynchronous with converter clock or if f c>640kHz,the minimum start pulse width is8clock periods plus2µs.For synchronous operation at f c≤640kHz take start high within100ns of clock going low.Note8:The outputs of the data register are updated one clock cycle before the rising edge of EOC.Note9:Human body model,100pF discharged through a1.5kΩresistor.4Functional DescriptionMultiplexer:The device contains a16-channel single-ended analog signal multiplexer.A particular input channel is se-lected by using the address decoder.Table1shows the input states for the address line and the expansion control line to select any channel.The address is latched into the decoder on the low-to-high transition of the address latch enable sig-nal.TABLE1.Selected Address Line Expansion Analog Channel D C B A Control IN0L L L L HIN1L L L H HIN2L L H L HIN3L L H H HIN4L H L L HIN5L H L H HIN6L H H L HIN7L H H H HIN8H L L L HIN9H L L H HIN10H L H L HIN11H L H H HIN12H H L L HIN13H H L H HIN14H H H L HIN15H H H H HAll Channels OFF X X X X LX=don’t care Additional single-ended analog signals can be multiplexed to the A/D converter by disabling all the multiplexer inputs using the expansion control.The additional external signals are connected to the comparator input and the device ground. Additional signal conditioning(i.e.,prescaling,sample and hold,instrumentation amplification,etc.)may also be added between the analog input signal and the comparator input.CONVERTER CHARACTERISTICSThe ConverterThe heart of this single chip data acquisition system is its 8-bit analog-to-digital converter.The converter is designed to give fast,accurate,and repeatable conversions over a wide range of temperatures.The converter is partitioned into3 major sections:the256R ladder network,the successive ap-proximation register,and the comparator.The converter’s digital outputs are positive true.The256R ladder network approach Figure1was chosen over the conventional R/2R ladder because of its inherent monotonicity,which guarantees no missing digital codes. Monotonicity is particularly important in closed loop feedback control systems.A non-monotonic relationship can cause os-cillations that will be catastrophic for the system.Additionally, the256R network does not cause load variations on the ref-erence voltage.The bottom resistor and the top resistor of the ladder net-work in Figure1are not the same value as the remainder of the network.The difference in these resistors causes the output characteristic to be symmetrical with the zero and full-scale points of the transfer curve.The first output transi-tion occurs when the analog signal has reached+1⁄2LSB and succeeding output transitions occur every1LSB later up to full-scale.DS005277-2FIGURE1.Resistor Ladder and Switch Tree5Functional Description(Continued)Timing DiagramDS005277-3FIGURE2.3-Bit A/D Transfer CurveDS005277-4FIGURE3.3-Bit A/D Absolute Accuracy CurveDS005277-5FIGURE4.Typical Error CurveDS005277-7FIGURE5.6Timing Diagram(Continued)The successive approximation register(SAR)performs8it-erations to approximate the input voltage.For any SAR typeconverter,n-iterations are required for an n-bit converter.Figure2shows a typical example of a3-bit converter.In theADC0816,ADC0817,the approximation technique is ex-tended to8bits using the256R network.The A/D converter’s successive approximation register(SAR)is reset on the positive edge of the start conversion(SC)pulse.The conversion is begun on the falling edge ofthe start conversion pulse.A conversion in process will be in-terrupted by receipt of a new start conversion pulse.Con-tinuous conversion may be accomplished by tying theend-of-conversion(EOC)output to the SC input.If used inthis mode,an external start conversion pulse should be ap-plied after power up.End-of-conversion will go low between0and8clock pulses after the rising edge of start conversion.The most important section of the A/D converter is the com-parator.It is this section which is responsible for the ulimateaccuracy of the entire converter.It is also the comparatordrift which has the greatest influence on the repeatability ofthe device.A chopper-stabilized comparator provides themost effective method of satisfying all the converter require-ments.The chopper-stabilized comparator converts the DC inputsignal into an AC signal.This signal is then fed through ahigh gain AC amplifier and has the DC level restored.Thistechnique limits the drift component of the amplifier since thedrift is a DC component which is not passed by the AC am-plifier.This makes the entire A/D converter extremely insen-sitive to temperature,long term drift and input offset errors.Figure4shows a typical error curve for the ADC0816asmeasured using the procedures outlined in AN-179.7Typical Performance CharacteristicsTRI-STATE Test Circuits and Timing DiagramsApplications InformationOPERATION1.0RATIOMETRIC CONVERSIONThe ADC0816,ADC0817is designed as a complete Data Acquisition System (DAS)for ratiometric conversion sys-tems.In ratiometric systems,the physical variable being measured is expressed as a percentage of full-scale which is not necessarily related to an absolute standard.The voltage input to the ADC0816is expressed by the equation(1)V IN =Input voltage into the ADC0816V fs =Full-scale voltage V Z =Zero voltageD X =Data point being measured D MAX =Maximum data limit D MIN =Minimum data limitDS005277-18FIGURE parator I IN vs V IN(V CC =V REF =5V)DS005277-19FIGURE 7.Multiplexer R ON vs V IN(V CC =V REF =5V)DS005277-9DS005277-10FIGURE 8. 8Applications Information(Continued)A good example of a ratiometric transducer is a potentiom-eter used as a position sensor.The position of the wiper is di-rectly proportional to the output voltage which is a ratio of the full-scale voltage across it.Since the data is represented as a proportion of full-scale,reference requirements are greatly reduced,eliminating a large source of error and cost for many applications.A major advantage of the ADC0816, ADC0817is that the input voltage range is equal to the sup-ply range so the transducers can be connected directly across the supply and their outputs connected directly into the multiplexer inputs,(Figure9).Ratiometric transducers such as potentiometers,strain gauges,thermistor bridges,pressure transducers,etc.,are suitable for measuring proportional relationships;however, many types of measurements must be referred to an abso-lute standard such as voltage or current.This means a sys-tem reference must be used which relates the full-scale volt-age to the standard volt.For example,if V CC=V REF= 5.12V,then the full-scale range is divided into256standard steps.The smallest standard step is1LSB which is then20 mV.2.0RESISTOR LADDER LIMITATIONSThe voltages from the resistor ladder are compared to the selected input8times in a conversion.These voltages are coupled to the comparator via an analog switch tree which is referenced to the supply.The voltages at the top,center and bottom of the ladder must be controlled to maintain proper operation.The top of the ladder,Ref(+),should not be more positive than the supply,and the bottom of the ladder,Ref(−),should not be more negative than ground.The center of the ladder voltage must also be near the center of the supply because the analog switch tree changes from N-channel switches to P-channel switches.These limitations are automaticaly sat-isfied in ratiometric systems and can be easily met in ground referenced systems.Figure10shows a ground referenced system with a sepa-rate supply and reference.In this system,the supply must be trimmed to match the reference voltage.For instance,if a 5.12V reference is used,the supply should be adjusted to the same voltage within0.1V.The ADC0816needs less than a milliamp of supply current so developing the supply from the reference is readily ac-complished.In Figure11a ground references system is shown which generates the supply from the reference.The buffer shown can be an op amp of sufficient drive to supply the millliamp of supply current and the desired bus drive,or if a capacitive bus is driven by the outputs a large capacitor will supply the transient supply current as seen in Figure12. The LM301is overcompensated to insure stability when loaded by the10µF output capacitor.The top and bottom ladder voltages cannot exceed V CC and ground,respectively,but they can be symmetrically less than V CC and greater than ground.The center of the ladder volt-age should always be near the center of the supply.The sen-sitivity of the converter can be increased,(i.e.,size of the LSB steps decreased)by using a symmetrical reference sys-tem.In Figure13,a2.5V reference is symmetrically cen-tered about V CC/2since the same current flows in identical resistors.This system with a2.5V reference allows the LSB to be half the size of the LSB in a5V reference system.DS005277-11FIGURE9.Ratiometric Conversion System9Applications Information(Continued)DS005277-12FIGURE10.Ground ReferencedConversion System Using Trimmed SupplyDS005277-13FIGURE11.Ground Referenced Conversion System withReference Generating V CC SupplyDS005277-14FIGURE12.Typical Reference and Supply Circuit10Applications Information(Continued)3.0CONVERTER EQUATIONSThe transition between adjacent codes N and N +1is given by:(2)The center of an output code N is given by:(3)The output code N for an arbitrary input are the integers within the range:(4)where:V IN =Voltage at comparator input V REF =Voltage at Ref(+)V REF =Voltage at Ref(−)V TUE =Total unadjusted error voltage (typicallyV REF (+)÷512)4.0ANALOG COMPARATOR INPUTSThe dynamic comparator input current is caused by the pe-riodic switching of on-chip stray capacitances These are connected alternately to the output of the resistor ladder/switch tree network and to the comparator input as part of the operation of the chopper stabilized comparator.The average value of the comparator input current varies di-rectly with clock frequency and with V IN as shown in Figure 6.If no filter capacitors are used at the analog or comparator in-puts and the signal source impedances are low,the com-parator input current should not introduce converter errors,as the transient created by the capacitance discharge will die out before the comparator output is strobed.If input filter capacitors are desired for noise reduction and signal conditioning they will tend to average out the dynamic comparator input current.It will then take on the characteris-tics of a DC bias current whose effect can be predicted con-ventionally.See AN-258for further discussion.DS005277-15FIGURE 13.Symmetrically Centered Reference11Typical ApplicationMicroprocessor Interface TablePROCESSOR READ WRITE INTERRUPT (COMMENT)8080MEMRMEMWINTR (Thru RST Circuit)8085RD WR INTR (Thru RST Circuit)Z-80RD WR INT (Thru RST Circuit,Mode 0)SC/MP NRDS NWDS SA (Thru Sense A)6800VMA •φ2•R/WVMA •Q 2•R/WIRQA or IRQB (Thru PIA)DS005277-16*Address latches needed for 8085and SC/MP interfacing the ADC0816,17to a microprocessor 12Physical Dimensionsinches (millimeters)unless otherwise notedLIFE SUPPORT POLICYNATIONAL’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT DEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT AND GENERAL COUNSEL OF NATIONAL SEMICONDUCTOR CORPORATION.As used herein:1.Life support devices or systems are devices or systems which,(a)are intended for surgical implant into the body,or (b)support or sustain life,and whose failure to perform when properly used in accordance with instructions for use provided in the labeling,can be reasonably expected to result in a significant injury to the user.2.A critical component is any component of a life support device or system whose failure to perform can be reasonably expected to cause the failure of the life support device or system,or to affect its safety or effectiveness.National Semiconductor Corporation AmericasTel:1-800-272-9959Fax:1-800-737-7018Email:support@National Semiconductor EuropeFax:+49(0)180-5308586Email:europe.support@Deutsch Tel:+49(0)180-5308585English Tel:+49(0)180-5327832Français Tel:+49(0)180-5329358Italiano Tel:+49(0)180-5341680National Semiconductor Asia Pacific Customer Response Group Tel:65-2544466Fax:65-2504466Email:sea.support@National Semiconductor Japan Ltd.Tel:81-3-5639-7560Fax:81-3-5639-7507Molded Dual-In-Line Package (N)NS Package Number N40AADC0816/ADC08178-Bit µP Compatible A/D Converters with 16-Channel MultiplexerNational does not assume any responsibility for use of any circuitry described,no circuit patent licenses are implied and National reserves the right at any time without notice to change said circuitry and specifications.。
AD转换，ADC的原理及分类
AD转换，ADC的原理及分类精准、快速、高效、低成本、这是‘招个电子工程师’服务的精髓！如果您的技术团队需要扩军，那么，热烈欢迎各大中小企业的HR 和招聘负责人与我们联系！具体合作详情请咨询管理员微信：1051197468在仪器仪表系统中，常常需要将检测到的连续变化的模拟量如：温度、压力、流量、速度、光强等转变成离散的数字量，才能输入到计算机中进行处理。
这些模拟量经过传感器转变成电信号（一般为电压信号），经过放大器放大后，就需要经过一定的处理变成数字量。
实现模拟量到数字量转变的设备通常称为模数转换器（ADC），简称A/D。
通常情况下，A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。
取样和保持取样是将随时间连续变化的模拟量转换为时间离散的模拟量。
取样过程示意图如图11.8.1所示。
图（a）为取样电路结构，其中，传输门受取样信号S(t)控制，在S(t)的脉宽τ期间，传输门导通，输出信号vO(t)为输入信号v1,而在（Ts-τ）期间，传输门关闭，输出信号vO(t)=0。
电路中各信号波形如图（b）所示。
通过分析可以看到，取样信号S(t)的频率愈高，所取得信号经低通滤波器后愈能真实地复现输入信号。
但带来的问题是数据量增大，为保证有合适的取样频率，它必须满足取样定理。
取样定理：设取样信号S(t)的频率为fs，输入模拟信号v1(t)的最高频率分量的频率为fimax，则fs与fimax必须满足下面的关系fs≥2fi max，工程上一般取fs>(3～5)fimax。
将取样电路每次取得的模拟信号转换为数字信号都需要一定时间，为了给后续的量化编码过程提供一个稳定值，每次取得的模拟信号必须通过保持电路保持一段时间。
取样与保持过程往往是通过取样-保持电路同时完成的。
取样-保持电路的原理图及输出波形如图11.8.2所示。
电路由输入放大器A1、输出放大器A2、保持电容CH和开关驱动电路组成。
电路中要求A1具有很高的输入阻抗，以减少对输入信号源的影响。
单片机实验AD转换实验
实验报告 课程名称：单片机原理及应用实验项目：A/D转换实验专业班级：姓名：学号：实验室号：实验组号：实验时间：批阅时间：指导教师：成绩：沈阳工业大学实验报告（适用计算机程序设计类）专业班级：学号：姓名：实验名称：A/D转换实验1.实验目的：1、掌握A/D转换与单片机的接口方法。
2、了解A/D芯片ADC0809转换性能及编程方法。
2.实验内容：利用实验台上的ADC0809做A/D转换器，实验箱上的电位器提供模拟电压信号输入，编制程序，将模拟量转换成数字量，用数码管显示模拟量转换的结果。
3. 实验方案（程序设计说明）4. 实验步骤或程序（经调试后正确的源程序）（见附件A）5．程序运行结果（见附件A）附件A 沈阳工业大学实验报告（适用计算机程序设计类）专业班级：学号：姓名：实验步骤或程序：实验原理：A/D转换器大致有三类：一是双积分A/D转换器，优点是精度高，抗干扰性好，价格便宜，但速度慢；二是逐次逼近法A/D转换器，精度、速度、价格适中；三是并行A/D转换器，速度快，价格也昂贵。
实验用的ADC0809属第二类，是八位A/D转换器。
每采集一次需100us。
ADC0809 START端为A/D转换启动信号，ALE端为通道选择地址的锁存信号。
实验电路中将其相连，以便同时锁存通道地址并开始A/D采样转换，故启动A/D转换只需如下两条指令：MOV DPTR，#PORTMOVX @DPTR,AA中为何内容并不重要，这是一次虚拟写。
在中断方式下，A/D转换结束后会自动产生EOC信号，将其与8031CPU板上的INT0相连接。
在中断处理程序中，使用如下指令即可读取A/D转换的结果：MOV DPTR，#PORTMOVX A，@DPTR实验步骤：1、0809的片选信号CS0809接CS0。
2、电位器的输出信号AN0接0809的ADIN0。
3、EOC接CPU板的INT0.程序框图：参考程序：NAME T15 ;0809实验PORT EQU 0CFA0HCSEG AT 0000HLJMP STARTCSEG AT 4100HSTART: MOV DPTR,#PORT ;启动通道0 MOVX @DPTR,AMOV R0,#0FFHLOOP1: DJNZ R0,LOOP1 ;等待中断MOVX A,@DPTRMOV R1,ADISP: MOV A,R1 ;从R1中取转换结果SWAP A ;分离高四位和低四位ANL A,#0FH ;并依次存放在50H到51H中MOV 50H,AMOV A,R1ANL A,#0FHMOV 51H,ALOOP: MOV DPTR,#0CFE9H ;写显示RAM命令字MOV A,#90HMOVX @DPTR,AMOV R0,#50H ;存放转换结果地址初值送R0 MOV R1,#02HMOV DPTR,#0CFE8H ;8279数据口地址DL0: MOV A,@R0ACALL TABLE ;转换为显码MOVX @DPTR,A ;送显码输出INC R0DJNZ R1,DL0SJMP DEL1TABLE: INC AMOVC A,@A+PCRETDB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07HDB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71HDEL1: MOV R6,#255 ;延时一段时间使显示更稳定DEL2: MOV R5,#255DEL3: DJNZ R5,DEL3DJNZ R6,DEL2LJMP START ;循环END运行结果程序调试运行后，手调电位器，随着电位器的变化，看到数码管显示的数字电压值也在随之变化。
AD转换器介绍
AD转换器介绍D/A 转换器是将输⼊的⼆进制数字量转换成模拟量，以电压或电流的形式输出。
D/A 转换器实质上是⼀个译码器（解码器）。
⼀般常⽤的线性D/A 转换器，其输出模拟电压uO 和输⼊数字量Dn 之间成正⽐关系。
UREF为参考电压。
uO ＝DnUREF将输⼊的每⼀位⼆进制代码按其权值⼤⼩转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，则所得的总模拟量就与数字量成正⽐，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。
D/A 转换器⼀般由数码缓冲寄存器、模拟电⼦开关、参考电压、解码⽹络和求和电路等组成。
数字量以串⾏或并⾏⽅式输⼊，并存储在数码缓冲寄存器中；寄存器输出的每位数码驱动对应数位上的电⼦开关，将在解码⽹络中获得的相应数位权值送⼊求和电路；求和电路将各位权值相加，便得到与数字量对应的模拟量。
开关Si 的位置受数据锁存器输出的数码di 控制：当di=1时，Si 将对应的权电阻接到参考电压UREF 上；当di=0时，Si 将对应的权电阻接地。
权电阻⽹络D/A 转换器的特点①优点：结构简单，电阻元件数较少；②缺点：阻值相差较⼤，制造⼯艺复杂。
2. 倒T 型电阻⽹络D/A 转换器3. 电阻解码⽹络中，电阻只有R 和2R 两种，并构成倒T 型电阻⽹络。
当di=1时，相应的开关Si 接到求和点；当di=0时，相应的开关Si 接地。
但由于虚短，求和点和地相连，所以不论开关如何转向，电阻2R 总是与地相连。
这样，倒T 型⽹络的各节点向上看和向右看的等效电阻都是2R ，整个⽹络的等效输⼊电阻为R 。
倒T 型电阻⽹络D/A 转换器的特点：①优点：电阻种类少，只有R 和2R ，提⾼了制造精度；⽽且⽀路电流流⼊求和点不存在时间差，提⾼了转换速度。
②应⽤：它是⽬前集成D/A 转换器中转换速度较⾼且使⽤较多的⼀种，如8位D/A 转换器DAC0832，就是采⽤倒T 型电阻⽹络。
三、D/A 转换器的主要技术指标1. 分辨率分辨率⽤于表征D/A 转换器对输⼊微⼩量变化的敏感程度。
常用芯片引脚图
您的数字ID 是：463099您的密码是：1.8667附录三常用芯片引脚图一、 单片机类1、MCS-51芯片介绍：MCS-51系列单片机是美国Intel 公司开发的8位单片机，又可以分为多个子系列。
MCS-51系列单片机共有40条引脚，包括32条I/O 接口引脚、4条控制引脚、2条电源引脚、2条时钟引脚。
引脚说明： P0.0～P0.7：P0口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为存储器扩展时的地址/数据复用口。
P1.0～P1.7：P1口8位口线，通用I/O 接口无第二功能。
P2.0～P2.7：P2口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为存储器扩展时传送高8位地址。
P3.0～P3.7：P3口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为为单片机的控制信号。
ALE/ PROG ：地址锁存允许/编程脉冲输入信号线（输出信号）PSEN ：片外程序存储器开发信号引脚（输出信号）EA/Vpp ：片外程序存储器使用信号引脚/编程电源输入引脚RST/VPD ：复位/备用电源引脚2、MCS-96芯片介绍：MCS-96系列单片机是美国Intel 公司继MCS-51系列单片机之后推出的16位单片机系列。
它含有比较丰富的软、硬件资源，适用于要求较高的实时控制场合。
它分为48引脚和68引脚两种，以48引脚居多。
引脚说明：RXD/P2.1 TXD/P2.0：串行数据传出分发送和接受引脚，同时也作为P2口的两条口线HS1.0～HS1.3：高速输入器的输入端HS0.0～HS0.5：高速输出器的输出端（有两个和HS1共用）Vcc ：主电源引脚（＋5V ）Vss ：数字电路地引脚（0V ）Vpd ：内部RAM 备用电源引脚（＋5V ）V REF ：A/D 转换器基准电源引脚（＋5V ）AGND ：A/D 转换器参考地引脚XTAL1、XTAL2：内部振荡器反相器输12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST RXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1V SS V CC P0.0/AD 0P0.1/AD 1P0.2/AD 2P0.3/AD 3P0.4/AD 4P0.5/AD 5P0.6/AD 6P0.7/AD 7EA/V PP ALE/PROG PSENP2.7/A 15P2.6/A 14P2.5/A 13P2.4/A 12P2.3/A 11P2.2/A 10P2.1/A 9P2.0/A 8803180518751入、输出端，常外接晶振。
单片机原理及接口技术：8 AD与DA 接口
传 电压 执 感 电流 行 器 速度 机
温度 构
A/D
计算机
D/A
图9-32 计算机控制系统示意图
0
8.1 数模转换D/A接口
1.DAC工作原理
D/A转换器DAC（Digital to Analog Converter） 输入信号是数字量，经转换后输出的是模拟量：电 压或电流。输出量与输入量成正比。
ADDA
IN7
ADDB
START
ADDC
EOC
ALE
D3
D7
OE
D6
CLOCK
D5
VCC
D4
Vref(+)
D0
GND
Vref(-)
D1
D2
28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
27
2．ADC 0809内部逻辑结构及引脚
START CLK
8 IN0 路 模 拟 量 输 IN7 入
WR 80 31 P 0.7 ~P 0.0
ALE EA
WR1
锁
译
存
码
WR2 XFE R
器
器
CS
＋ 5 V ILE
D I 7 ~ D I0
DA C0832
19
双缓冲方式应用举例
双缓冲方式用于多路D/A转换系统，以实 现多路模拟信号同步输出的目的。
[例9-5]例如使用单片机控制X-Y绘图仪。XY绘图仪由X、Y两个方向的步进电机驱动， 其中一个电机控制绘图笔沿X方向运动，另 一个电机控制绘图笔沿Y方向运动，从而绘 出图形。因此，对X-Y绘图仪的控制有两点 基本要求：一是需要两路D/A转换器分别给X 通道和Y通道提供模拟信号，二是两路模拟 量要同步输出。
A／D和PWMD／A的工作原理及应用
5.1.2
A／D转换器的硬件结构及 功能特点
图5-2 8096芯片的ACH7／P0.7～ACH0／P0.0引脚
5.1.3
Hale Waihona Puke A／D使用方法1）模拟参考电压源 VREF的稳定程度直接影响A／D的转换精 度。如不使用 A ／ D 转换器，则必须将 VREF 和 VCC 相连， ANGND 和 Vss 相连。 此时 P0口可作普通的数字口。
硬件方面的一些问题：
（1）接地。在整个系统中数字地与模拟地不可形成回路， 以免对模拟信号造成干扰。数字地和模拟地正确的接法 是：在系统中，先将数字地、模拟地分别相连，然后在 系统中选一点（一般选在 A／D转换器处）相连接。另 外，VREF与 ANGND以及VCC与VSS之间都需加滤波电容， 以消除高频干扰。如下图所示。
当A／D转换器被启动后，需要88个状态 周期才能得到转换结果。在这期间内， 可以让CPU进行其它工作，也可以用软 件延时等待。注意：必须在88个状态周 期后读取的结果才是正确的。如选 12MHz时钟，A／D转换时间为88×3／ 12=22µ s，如选6MHZ时钟，A／D转换 时间为88×3／6=44µ s。
第 5章
A／D和PWM（D／A） 的工作原理及应用
内容提要 本章介绍8096单片机A/D转换 器和PWM发生器的基本原理和应用。在 A/D 转换器中，首先说明原理、结构以 及控制，然后介绍软件设计及应用实例。 在PWM发生器中，分别介绍结构原理和 实际应用。此外本章还介绍几种滤波方 法。
5.1
5.1.1
图5-12 PWM输出波形
5.2.2
PWM控制
1. 输入／输出控制寄存器IOC1（8位，地址16H）。 IOC1 是只写寄存器， IOC1.0 ＝ 1 时， PWM ／ P2.5 引脚可以输出 PWM 波（引脚作 PWM 端使用）。 而当 IOC1.0=0 时，它只能输出开关信号（引脚作 P2.5使用）。 2. 脉冲宽度调制寄存器 PWM_CONTROL （ 8 位，地 址17H）。PWM_CONTROL也是一种只写寄存器， 写入数据后，PWM波的宽度随之而定。 有两种方法提供PWM输出：一种是通过HSO提供； 另一种是由 8096 的脉冲宽度调制器提供。前一种 方法可提供周期和占空比可改变、分辨率为 1 ／ 65536 （ 16 位）的 PWM 信号；后一种方法则提供 周期固定、占空比可变、分辨率为1／256（8位） 的 PWM信号。
单片机常用芯片资料
附录三常用芯片引脚图一、 单片机类1、MCS-51芯片介绍：MCS-51系列单片机是美国Intel 公司开发的8位单片机，又可以分为多个子系列。
MCS-51系列单片机共有40条引脚，包括32条I/O 接口引脚、4条控制引脚、2条电源引脚、2条时钟引脚。
引脚说明： P0.0～P0.7：P0口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为存储器扩展时的地址/数据复用口。
P1.0～P1.7：P1口8位口线，通用I/O 接口无第二功能。
P2.0～P2.7：P2口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为存储器扩展时传送高8位地址。
P3.0～P3.7：P3口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为为单片机的控制信号。
ALE/ PROG ：地址锁存允许/编程脉冲输入信号线（输出信号）PSEN ：片外程序存储器开发信号引脚（输出信号）EA/Vpp ：片外程序存储器使用信号引脚/编程电源输入引脚RST/VPD ：复位/备用电源引脚2、MCS-96芯片介绍：MCS-96系列单片机是美国Intel 公司继MCS-51系列单片机之后推出的16位单片机系列。
它含有比较丰富的软、硬件资源，适用于要求较高的实时控制场合。
它分为48引脚和68引脚两种，以48引脚居多。
引脚说明：RXD/P2.1 TXD/P2.0：串行数据传出分发送和接受引脚，同时也作为P2口的两条口线HS1.0～HS1.3：高速输入器的输入端HS0.0～HS0.5：高速输出器的输出端（有两个和HS1共用）Vcc ：主电源引脚（＋5V ）Vss ：数字电路地引脚（0V ）Vpd ：内部RAM 备用电源引脚（＋5V ）V REF ：A/D 转换器基准电源引脚（＋5V ）12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST RXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1V SS V CC P0.0/AD 0P0.1/AD 1P0.2/AD 2P0.3/AD 3P0.4/AD 4P0.5/AD 5P0.6/AD 6P0.7/AD 7EA/V PP ALE/PROG PSENP2.7/A 15P2.6/A 14P2.5/A 13P2.4/A 12P2.3/A 11P2.2/A 10P2.1/A 9P2.0/A 8803180518751AGND：A/D转换器参考地引脚XTAL1、XTAL2：内部振荡器反相器输入、输出端，常外接晶振。
AD转换器ADC0809
MOV OUT CALL IN HLT
AL，07H ， 84H，AL ， DELAY100 AL，84H ，
;通道号 通道号07→AL 通道号 ;AL →84H :*Y1,07,START,ALE ;延时 延时100µs等待转换结束 延时 等待转换结束 ;读入转换数据 读入转换数据:OE 读入转换数据
转换启动信号 转换结束信号
输出允许
通道输入模拟量, 转换后,送入 的程序: 从0通道输入模拟量 经ADC0809转换后 送入 通道输入模拟量 转换后 送入CPU的程序 的程序 MOV OUT MOV OUT ADD OUT SUB OUT LOP： IN ： TEST JZ IN HLT AL，88H ;8255:方式 ， 方式0,PB输出 输出,PC高4位输入 方式 输出 高 位输入 83H，AL ， AL，00H ; PB0、PB1、PB2、PB4…=0 ， 、 、 、 81H，AL ; PB4=0 ， AL，10H ， PB4输出 输出 81H，AL ; PB4=1 ， AL，10H ， 81H，AL ; PB4=0 ， AL，82H ;读入 读入PC7:转换结束信号 转换结束信号1 ， 读入 转换结束信号 AL，80H ; AL∧80H: EOC=PC7=1? ， ∧ LOP ; EOC=PC7=0,循环等待 循环等待 AL，84H ; PC7=1,读入 读入ADC0809数字量 ， 读入 数字量
习 题 8.1 说明 说明DAC0832芯片中 位输入寄存器和 位DAC寄存 芯片中8位输入寄存器和 芯片中 位输入寄存器和8位 寄存 器的作用和工作过程。 器的作用和工作过程。
ALE ADDC ADDB ADDA 通道 0 × × × 无 1 0 0 0 IN0 1 0 0 1 IN1 : : : : ： 1 1 1 1 IN7
AD转换电路
A/D 转换电路导读:A/D 转换器（ADC ）是将模拟信号转换成数字信号的电路。
本章将介绍A/D 转换的基本概念和原理电路，重点介绍集成芯片中的常用转换方法：逐次逼近型和V —T 双积分型转换电路，常用集成ADC 芯片，并给出典型应用实例。
0.1 A/D 转换的基本概念A/D 转换过程包括取样、保持、量化和编码4个步骤，一般，前2个步骤在取样-保持电路中1次性完成，后2个步骤在A/D 转换电路中1次性完成。
1．取样和取样定理我们知道，要确定（表示）1条曲线，理论上应当用无穷多个点，但有时却并非如此。
比如1条直线，取2个点即可。
对于曲线，只是多取几个点而已。
将连续变化的模拟信号用多个时间点上的信号值来表示称为取样，取样点上的信号值称为样点值，样点值的全体称为原信号的取样信号。
1个取样信号示例如图1.1.1-1(b)所示。
取样时间可以是等间隔的，也可以自适应非等时间间隔取样。
问题是：对于频率为f 的信号，应当取多少个点，或者更准确地说应当用多高的频率进行取样？取样定理将回答这个问题：只要取样频率f S 大于等于模拟信号中的最高频率f max 的2倍，利用理想滤波器即可无失真地将取样信号恢复为原来的模拟信号。
这就是说，对于1个正弦信号，每个周期只要取2个样点值即可，条件是必须用理想滤波器复原信号。
这就是著名的山农（Shannon ）取样定理，用公式表示即为max S 2f f ≥（12.1-1）在工程上，一般取max S )5~4(f f ≥。
2．取样-保持取样后的样点值必须保存下来，并在取样脉冲结束之后到下1个取样脉冲到来之前保持不变，以便ADC 电路在此期间内将该样点值转换成数字量，这就是所谓取样-保持。
常用的取样-保持电路芯片有LF198等，其保持原理主要是依赖于电容器C 上的电压不能突变而实现保持功能的。
第12章A/D转换电路249 3．量化与编码注意，取样保持后的样点值仍是连续的模拟信号，为了用数字量表示，必须将其化成某个最小数量单位△的整数倍。