7-TLC0820模数转换器应用实验
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5V 5V W1 R2 3K 10K C2 103 5K 1 7 6 13 8 5V C3 105 C1 103 12 11 ANLGIN MODE WR/RDY CS RD REF+ REFD0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 INT OFL TLC0820A 2 3 4 5 14 15 16 17 9 18 R3 750 LED D1
（顺便介绍）7段LED数码管 LED数码管 顺便介绍）
公共阳极
a f g d c dot b
a
b 7段码加小数点 dot
公共阴极
e
7 段码加小数点
不同段码的组合可组成0～ 数字及部分符号 不同段码的组合可组成 ～9数字及部分符号
实验报告
的情况下， 1、在上下参考电压为0V ～ 5V的情况下， 在上下参考电压为0 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； 测量并记录正参考电压值， 2、测量并记录正参考电压值， 记录0 起到5 每变化1 3、记录0V起到5V，每变化1V对应的数据 输出，并与理论值比较； 输出，并与理论值比较； 实验出现的问题及解决方法。 4、实验出现的问题及解决方法
TLC0820功能框图 功能框图
TLC0820管脚图 TLC0820管脚图
管脚功能和描述
管脚名 D0－ D0－D7 MODE RD OFLW WR/RDY CS INT VrefVrefVref+ VCC GND 7 8 18 6 13 9 11 12 20 10 No. I/O I O I I O 模拟输入 输出,D0为最低位（LSB）,D7为最高位(MSB) 输出,D0为最低位（LSB）,D7为最高位(MSB) ,D0为最低位 为最高位 方式选择， 读方式(缺省) 方式选择，0读方式(缺省)，1写读方式 见注1 见注1 当模拟输入大于Vref+时溢出, 当模拟输入大于Vref+时溢出,输出为低 Vref+时溢出 描述 ANLOG IN 1
实验七 TLC0820模数转换器
应用实验
一、实验目的
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； 学会一种模数转换器TLC0820在只读方式下的 TLC0820 2 、 学会一种模数转换器 TLC0820 在只读方式下的 应用。 应用。
二、概 述
伴随微处理器及单片机等智能部件的发展， 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， 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、 模拟量的处理多采用传感、放大和数据采集的过 数据采集的过程是先经过模数转换（ADC） 程。数据采集的过程是先经过模数转换（ADC）后， 再将数字量收集到智能部件中的过程。 再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， 人的思想”去处理， 为数字量后，用“人的思想”去处理，即智能部件按 照人所编的软件去完成各项任务。 照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 通道甚至高精度的模数转换器， 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， 处理系统。也就是说，由传感器来的微弱信号可以直 接送到单片机进行处理。 接送到单片机进行处理。
3、并行比较型 并行比较型ADC采用多个比较器， ADC采用多个比较器 并行比较型ADC采用多个比较器，仅作一次 比较就实行转换，又称FLash(快速) FLash(快速 比较就实行转换，又称FLash(快速)型。由于 转换速率极高， 位的转换需要2 转换速率极高，n位的转换需要2（n-1）个比较 因此电路规模也极大，价格也高， 器，因此电路规模也极大，价格也高，适用于 视频AD转换等速度特别高的领域。 AD转换等速度特别高的领域 视频AD转换等速度特别高的领域。 串并行结合的比较型ADC结构上介于并行型 串并行结合的比较型ADC结构上介于并行型 ADC 和逐次比较型之间，最典型的是由2 n/2位的 和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的 并行型AD转换器配合DA转换器组成， AD转换器配合DA转换器组成 并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比 较实行转换，所以称为Half flash（半快速） 较实行转换，所以称为Half flash（半快速） 型。 TLC0820即属于这种类型 即属于这种类型。 TLC0820即属于这种类型。
四、TLC0820简介 TLC0820简介
8位分辨率(1/256) 位分辨率(1/256) 并行输出 变换时间：典型值1.6微秒， 1.6微秒 变换时间：典型值1.6微秒，在全温度范 围内（ 70度 最大2.5微秒(读方式) 2.5微秒 围内（0-70度）最大2.5微秒(读方式) 无需外部时钟和附加元件 5V电源工作 单5V电源工作 价格低
注1
注2
在写－读方式下 ( MODE=1 ) ：伴随 变低， 伴随CS变低 变低， 在写－ 作为输入信号的下降沿变换开始； 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CS的下降沿 ： 在 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。
三、模数转换原理
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、逐次比较型
数字输出 控制
比较器 基准 DAC － ＋ 模拟输入
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7V 被测模拟电压为4V9 7V， 4V9。 假如基准为7V，被测模拟电压为4V9。 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100B 模拟输出为4V 100B， 4V， 第一次送数到数模转换器为100B，模拟输出为4V， 比较器的输出为逻辑1 则高位固定为1 比较器的输出为逻辑1，则高位固定为1； 第二次送110B 模拟输出为6V 110B， 6V， 第二次送110B，模拟输出为6V，比较器的输出为逻 则次高位固定为0 辑0，则次高位固定为0； 第三次送101B 模拟输出为5V 101B， 5V， 第三次送101B，模拟输出为5V，比较器的输出为逻 则低位固定为0 辑0，则低位固定为0； 经过逐次送数后，使最后的数字输出结果为100B 100B。 经过逐次送数后，使最后的数字输出结果为100B。 这个过程类似砝码称重。由此可见，输入4V9 4V9而转换 这个过程类似砝码称重。由此可见，输入4V9而转换 100B，即显示为4V的数字量，最大误差大约为1V 4V的数字量 1V。 为100B，即显示为4V的数字量，最大误差大约为1V。 更多位的推论同学们可以自己做一下，显而易见， 更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。 数越多精度越高。
I/O 见注2 见注2 I 片选信号 O I I 中断信号， 中断信号，转换后发出低电平中断请求 下参考电压,最小模拟输入， 下参考电压,最小模拟输入，通常接地 上参考电压, 上参考电压,最大模拟输入 电源电压 地
在写－ 变低， 在写－读方式下 ( MODE=1 )：伴随 变低， ：伴随CS变低 变低时3态数据输出 有效； 当RD变低时 态数据输出 －D7有效； 变低时 态数据输出D0－ 有效 在读方式下( 变低， 变 在读方式下 MODE=0 )：随着 变低，RD变 ：随着CS变低 低使变换开始，完成变换后， 态数据输出有效。 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
LED的使用 LED的使用
阴极 阳极
通常使用砷铝镓等半导体材料制作， 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3mA～5mA正向电流时即可 一般情况流过 ～ 正向电流时即可 发光，电流再增加时亮度逐渐饱和， 发光，电流再增加时亮度逐渐饱和，过电流会 损坏LED。 损坏 。 普通LED点亮时正向压降约 ～1.8V，使 点亮时正向压降约1.6～ 普通 点亮时正向压降约 ， 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。 总电压－ 限流电阻 R＝(总电压－正向管压降 /正向电流 ＝ 总电压 正向管压降)/ ＝（5V－ 例如 R＝（ －1.8V）/5mA ≈ 600欧姆 ＝（ ） 欧姆
使用一个NE555产生振荡， 使用一个NE555产生振荡，振荡的周期 NE555产生振荡 远大于TLC0820规定的时序，片选端恒接地， TLC0820规定的时序 远大于TLC0820规定的时序，片选端恒接地， MODE端可以悬空 端可以悬空， MODE端可以悬空，靠内部通过恒流源接地 读方式工作）。 （即MODE=0 读方式工作）。
读方式的时序（ 读方式的时序（MODE＝0） ＝ ）
1.6微秒 微秒
tconv(R)+20nS
写－读方式的时序（MODE＝1） 读方式的时序（ ＝ ）
详尽的时序见TLC0820手册。 手册。 详尽的时序见 手册
五、实验电路
一般情况下， 要与处理器连接， 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。 控制命令是由处理器发出的。在这里我 们只采用读方式（ ），使用 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8管 振荡器电路产生连续的振荡，加在第 管 脚上（RD端）， 使ADC连续工作，使用 脚上（RD端 连续工作， 连续工作 一组8个发光二极管 个发光二极管（ 一组 个发光二极管（LED）观察 ）观察ADC的 的 转换结果。 转换结果。
7 2
8Leabharlann Baidu
4 3
D8 R10 750 LED
R1
6
1
5
共8 路
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0 5V之间的模拟输 调节电位器可以得到0到5V之间的模拟输 入信号，记录模拟输入0V 1V、2V、3V、4V、 0V、 入信号，记录模拟输入0V、1V、2V、3V、4V、 5V对应的数据输出值 对应的数据输出值。 5V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较。 计算公式： 计算公式： 数字输出=模拟输入电压*256/正参考电压 数字输出=模拟输入电压*256/正参考电压
下次实验内容
《数模转换器应用实验》 数模转换器应用实验》
（顺便介绍）7段LED数码管 LED数码管 顺便介绍）
公共阳极
a f g d c dot b
a
b 7段码加小数点 dot
公共阴极
e
7 段码加小数点
不同段码的组合可组成0～ 数字及部分符号 不同段码的组合可组成 ～9数字及部分符号
实验报告
的情况下， 1、在上下参考电压为0V ～ 5V的情况下， 在上下参考电压为0 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； 测量并记录正参考电压值， 2、测量并记录正参考电压值， 记录0 起到5 每变化1 3、记录0V起到5V，每变化1V对应的数据 输出，并与理论值比较； 输出，并与理论值比较； 实验出现的问题及解决方法。 4、实验出现的问题及解决方法
TLC0820功能框图 功能框图
TLC0820管脚图 TLC0820管脚图
管脚功能和描述
管脚名 D0－ D0－D7 MODE RD OFLW WR/RDY CS INT VrefVrefVref+ VCC GND 7 8 18 6 13 9 11 12 20 10 No. I/O I O I I O 模拟输入 输出,D0为最低位（LSB）,D7为最高位(MSB) 输出,D0为最低位（LSB）,D7为最高位(MSB) ,D0为最低位 为最高位 方式选择， 读方式(缺省) 方式选择，0读方式(缺省)，1写读方式 见注1 见注1 当模拟输入大于Vref+时溢出, 当模拟输入大于Vref+时溢出,输出为低 Vref+时溢出 描述 ANLOG IN 1
实验七 TLC0820模数转换器
应用实验
一、实验目的
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； 学会一种模数转换器TLC0820在只读方式下的 TLC0820 2 、 学会一种模数转换器 TLC0820 在只读方式下的 应用。 应用。
二、概 述
伴随微处理器及单片机等智能部件的发展， 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， 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、 模拟量的处理多采用传感、放大和数据采集的过 数据采集的过程是先经过模数转换（ADC） 程。数据采集的过程是先经过模数转换（ADC）后， 再将数字量收集到智能部件中的过程。 再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， 人的思想”去处理， 为数字量后，用“人的思想”去处理，即智能部件按 照人所编的软件去完成各项任务。 照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 通道甚至高精度的模数转换器， 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， 处理系统。也就是说，由传感器来的微弱信号可以直 接送到单片机进行处理。 接送到单片机进行处理。
3、并行比较型 并行比较型ADC采用多个比较器， ADC采用多个比较器 并行比较型ADC采用多个比较器，仅作一次 比较就实行转换，又称FLash(快速) FLash(快速 比较就实行转换，又称FLash(快速)型。由于 转换速率极高， 位的转换需要2 转换速率极高，n位的转换需要2（n-1）个比较 因此电路规模也极大，价格也高， 器，因此电路规模也极大，价格也高，适用于 视频AD转换等速度特别高的领域。 AD转换等速度特别高的领域 视频AD转换等速度特别高的领域。 串并行结合的比较型ADC结构上介于并行型 串并行结合的比较型ADC结构上介于并行型 ADC 和逐次比较型之间，最典型的是由2 n/2位的 和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的 并行型AD转换器配合DA转换器组成， AD转换器配合DA转换器组成 并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比 较实行转换，所以称为Half flash（半快速） 较实行转换，所以称为Half flash（半快速） 型。 TLC0820即属于这种类型 即属于这种类型。 TLC0820即属于这种类型。
四、TLC0820简介 TLC0820简介
8位分辨率(1/256) 位分辨率(1/256) 并行输出 变换时间：典型值1.6微秒， 1.6微秒 变换时间：典型值1.6微秒，在全温度范 围内（ 70度 最大2.5微秒(读方式) 2.5微秒 围内（0-70度）最大2.5微秒(读方式) 无需外部时钟和附加元件 5V电源工作 单5V电源工作 价格低
注1
注2
在写－读方式下 ( MODE=1 ) ：伴随 变低， 伴随CS变低 变低， 在写－ 作为输入信号的下降沿变换开始； 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CS的下降沿 ： 在 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。
三、模数转换原理
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、逐次比较型
数字输出 控制
比较器 基准 DAC － ＋ 模拟输入
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7V 被测模拟电压为4V9 7V， 4V9。 假如基准为7V，被测模拟电压为4V9。 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100B 模拟输出为4V 100B， 4V， 第一次送数到数模转换器为100B，模拟输出为4V， 比较器的输出为逻辑1 则高位固定为1 比较器的输出为逻辑1，则高位固定为1； 第二次送110B 模拟输出为6V 110B， 6V， 第二次送110B，模拟输出为6V，比较器的输出为逻 则次高位固定为0 辑0，则次高位固定为0； 第三次送101B 模拟输出为5V 101B， 5V， 第三次送101B，模拟输出为5V，比较器的输出为逻 则低位固定为0 辑0，则低位固定为0； 经过逐次送数后，使最后的数字输出结果为100B 100B。 经过逐次送数后，使最后的数字输出结果为100B。 这个过程类似砝码称重。由此可见，输入4V9 4V9而转换 这个过程类似砝码称重。由此可见，输入4V9而转换 100B，即显示为4V的数字量，最大误差大约为1V 4V的数字量 1V。 为100B，即显示为4V的数字量，最大误差大约为1V。 更多位的推论同学们可以自己做一下，显而易见， 更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。 数越多精度越高。
I/O 见注2 见注2 I 片选信号 O I I 中断信号， 中断信号，转换后发出低电平中断请求 下参考电压,最小模拟输入， 下参考电压,最小模拟输入，通常接地 上参考电压, 上参考电压,最大模拟输入 电源电压 地
在写－ 变低， 在写－读方式下 ( MODE=1 )：伴随 变低， ：伴随CS变低 变低时3态数据输出 有效； 当RD变低时 态数据输出 －D7有效； 变低时 态数据输出D0－ 有效 在读方式下( 变低， 变 在读方式下 MODE=0 )：随着 变低，RD变 ：随着CS变低 低使变换开始，完成变换后， 态数据输出有效。 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
LED的使用 LED的使用
阴极 阳极
通常使用砷铝镓等半导体材料制作， 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3mA～5mA正向电流时即可 一般情况流过 ～ 正向电流时即可 发光，电流再增加时亮度逐渐饱和， 发光，电流再增加时亮度逐渐饱和，过电流会 损坏LED。 损坏 。 普通LED点亮时正向压降约 ～1.8V，使 点亮时正向压降约1.6～ 普通 点亮时正向压降约 ， 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。 总电压－ 限流电阻 R＝(总电压－正向管压降 /正向电流 ＝ 总电压 正向管压降)/ ＝（5V－ 例如 R＝（ －1.8V）/5mA ≈ 600欧姆 ＝（ ） 欧姆
使用一个NE555产生振荡， 使用一个NE555产生振荡，振荡的周期 NE555产生振荡 远大于TLC0820规定的时序，片选端恒接地， TLC0820规定的时序 远大于TLC0820规定的时序，片选端恒接地， MODE端可以悬空 端可以悬空， MODE端可以悬空，靠内部通过恒流源接地 读方式工作）。 （即MODE=0 读方式工作）。
读方式的时序（ 读方式的时序（MODE＝0） ＝ ）
1.6微秒 微秒
tconv(R)+20nS
写－读方式的时序（MODE＝1） 读方式的时序（ ＝ ）
详尽的时序见TLC0820手册。 手册。 详尽的时序见 手册
五、实验电路
一般情况下， 要与处理器连接， 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。 控制命令是由处理器发出的。在这里我 们只采用读方式（ ），使用 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8管 振荡器电路产生连续的振荡，加在第 管 脚上（RD端）， 使ADC连续工作，使用 脚上（RD端 连续工作， 连续工作 一组8个发光二极管 个发光二极管（ 一组 个发光二极管（LED）观察 ）观察ADC的 的 转换结果。 转换结果。
7 2
8Leabharlann Baidu
4 3
D8 R10 750 LED
R1
6
1
5
共8 路
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0 5V之间的模拟输 调节电位器可以得到0到5V之间的模拟输 入信号，记录模拟输入0V 1V、2V、3V、4V、 0V、 入信号，记录模拟输入0V、1V、2V、3V、4V、 5V对应的数据输出值 对应的数据输出值。 5V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较。 计算公式： 计算公式： 数字输出=模拟输入电压*256/正参考电压 数字输出=模拟输入电压*256/正参考电压
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