第七章 MCS-51单片机接口技术4(ADC0809)

A0：转换宽度选择。为0，12位转换，25 μS ；为1，仅8位转换，16 μS
还作为高8位与低4位选择：为0，高8位有效；为1， 低4位有效，采用左对其方式（中间4位为“0”，高4 位高阻） 。 CS：片选 低4位＋中间4位0 R/C：读/转换 CE：芯片允许 STS：状态信号，1表示在转换，0表示完成
17 14 15 8 18 19 20 21
U1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A B C
VCC IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7
11 26 27 28 1 2 3 4 5
(6) ALE：通道地址锁存允许，上升沿有
效，锁存C、B、A通道地址，则选中的 通道的模拟输入送A/D转换器。 (7) A、B、C：通道地址输入，C为最高， A为最低。 (8) D0～D7：数字量输出线。 (9) VCC ，GND： 电源 电压 VCC 接 +5V，
主要性能
逐次逼近式，可工作于12位，也可工作于8位。数 据有两种读出方式：12位一次读出；８位、４位两 次读出。 可控三态输出缓冲器，逻辑电平为TTL电平 非线性误差：AD574AJ为±1LSB
转换时间：最大25μS（属中档速度） 输入模拟信号：单极性时，范围为0V～＋10V和 0V～＋20V，从不同引脚输入；双极性时，范围为 0V～±5V和0V～±10V，从不同引脚输入。
锁 存 缓 存 器
EOC N位寄存器
最高位先置1，其余全0
7.4.3 ADC0809芯片及其与单片机的接口
主要性能
分辨率:８位 精度：小于±1LSB 单+5V供电，模拟输入电压范围为0～＋5V ８路输入模拟开关 可锁存三态输出，输出与TTL电平兼容 功耗:15mW 不必进行零点和满度调整 转换时间：时钟640KHz时，约为100μS。（时 钟频率范围：10～1280KHz）
IN0
3 C B A
ALE
地址锁 存与 译码
地址锁存允许 8位数字量输出 输出控制
ADC0809
8位 A/D 转换 器
二、引脚介绍
(1) IN0～IN7：8个模拟量输入端。
(2) VREF (+)，VREF (–)：正负参考 电压，用来提供A/D转换器的基准 参考电压。一般VREF (+)接+5V高精 度参考电源，VREF (–)接模拟地。 (3)START：启动A/D转换，当START 为高电平时，A/D开始转换。 (4) EOC：转换结束信号。当A/D 转换结束时，由低电平转为高电平。 此信号可用作A/D转换是否完成的 查询信号或向CPU请求中断的信号。
74LS373
ADC 0809
C B A D0～D7
IN7
START ALE OE EOC
IN0
查询，为0时完成；中断，下降沿完成
ALE信号经D触发器二分频作为时钟信号，如时钟 频率为6MHz，则ALE脚的输出频率为1MHz，二分频后 为500kHz，符合0809对时钟频率的要求。
0809具有输出三态锁存器，8位数据输出引脚可直 接与数据总线相连。
查询和中断控制两种工作方式。
1、查询方式 例：对８路模拟信号轮流采样一次，并依次把转换 结果存储到片内RAM以DATA为起始地址的连续单 元中。
MAIN：MOV R1，#DATA MOV DPTR，#7FF8H MOV R7，#08H LOOP：MOVX @DPTR，A HER：JB P3.3，HER MOVX A，@DPTR MOV @R1，A INC DPTR INC R1 DJNZ R7，LOOP … … ；置数据区首地址 ；指向０通道 ；置通道数 ；启动A/D转换 ；查询A/D转换结束 ；读取A/D转换结果 ；存储数据 ；指向下一个通道 ；修改数据区指针 ；８个通道转换完否？
+15V
100kΩ R1
100Ω R2 R1 100Ω
REFOUT BIPOFF
25 24 23 10 22 6 9
7
CLK
ALE OE
VREF(+)
12 16
13
START VREF(-)
EOC GND ADC0809
GND为数字地。
三、ADC0809与单片机的接口
ALE G D7 : : D0 OE Q7 : : Q0 + + 1
CK D Q Q
CLK
P0
80C31
EA WR P2.7 RD P3.3
7.4.2 Ａ/Ｄ转换器的原理
VIN大，本位D7置1，下位置1 VIN小，本位D7置0，下位置1 逐次逼近式ADC的转换原理 如此类推。。。。 8位比较完，输出结果
VIN VN D/A转换器 VREF D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OE
START
VIN与80H对应的VN比较
控制 逻辑
输出码制：单极性输入时，输出数字量为 原码，双极性输入时，输出为偏移二进制码。 具有＋10.000V的高精度内部基准电压源，
电源：＋5V、VCC（＋12V～＋15V）、VEE （－12V～－15V）。 低功耗：典型功耗为390mW。
一、AD574A引脚功能 DB11~DB0：12位数据总线 12/8：模式选择。高电平，12位输出；低 电平，分2次输出。
地址译码引脚C、B、A分别与地址总线A2、A1、A0 相连，以选通IN0~IN7中的一个。P2.7（A15）作为片 选信号，在启动A/D转换时，由WR*和P2.7控制ADC的地 址锁存和转换启动，由于ALE和START连在一起，因此 0809在锁存通道地址的同时，启动并进行转换。 在读取转换结果时，用低电平的读信号和P2.7脚 经1级或非门后，产生的正脉冲作为OE信号，用以打 开三态输出锁存器。
启动转换 时钟 转换结束时为1 8路模拟量输入 一、ADC0809的内部结构
START IN7 CLK EOC 8路 通道地址输入 模拟 开关 三 态 输 出 锁 存 器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OE VR(+) VR(-) IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START EOC D3 OE CLK VCC VR(+) GND D1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 IN2 IN1 IN0 A B C ALE D7 D6 D5 D4 D0 VR(-) D2
2、中断方式 例：读取IN0通道的模拟量转换结果，送至片内 RAM以DATA为首地址的连续单元中。 ORG 0013H ；中断服务程序入口 AJMP PINT1 ORG MAIN：MOV SETB SETB SETB MOV MOVX LOOP：NOP AJMP 2000H R1, #DATA IT1 EA EX1 DPTR，#7FF8H @DPTR，A LOOP
U1
17 14 15 8 18 19 20 21 25 24 23
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
A B C CLK
VCC IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7
11 26 27 28 1 2 3 4 5
10 22 6 9 7
VREF(+)
12
16
ALE START VREF(-) OE EOC GND
REFOUT:+10伏基准电压输出 REFIN：基准电压输入 BIP OFF：双极性补偿。 10VIN：10伏输入端 20VIN：20伏输入端 DG：数字地 AG：模拟地 VLOG：+5伏电源 VCC：＋12～＋15伏电源 VEE： －12～－15伏电源
二、AD574A的单极性和双极性输入
REFIN REFOUT BIPOFF R2 100kΩ 100Ω REFIN
13
ADC0808/0809 引脚图
(4)OE：输出允许信号或称为A/D数据读 信号。当此信号为高电平时，可从A/D转 换器中读取数据。此信号可作系统中的 片选信号。 (5)CLK ： 工 作 时 钟 ， 最 高 允 许 值 为
1.2MHz，可通过外接振荡电路改变频率，
也 可 用 系 统 ALE 分 频 获 得 ， 当 CLK 为 640kHz时，转换时间为100s。
图示：理想特性（直线）与阶梯状特性间的最 大偏差－－量化误差：
007 006 005 004 003 002 001 000 数字输出 007 006 005 004 003 002 001 000 数字输出
模拟电压输入 1LSB
模拟电压输入 1/2LSB
－1LSB
向左平移后，±1/2LSB
偏移误差：指输入为零时，输出信号不为零的值 （又称零值误差）。 满刻度误差：满刻度数码对应的实际输入电压与理 想电压之差（又称增益误差）。 线性度：指转换器实际的转换特性与理想直线的最 大偏差（又称为非线性度）。 绝对精度：任何数码所对应的实际模拟量输入与理 论模拟输入之差的最大值。包括了所有的误差。 转换速率：完成一次从模拟量转换到数字量所需时 间的倒数。
V/F转换型:适于转换速度要求不太高，远距离信号 传输。
2、A/D转换器的主要技术指标 分辨率：使输出数字量变化一个相邻数码 所需输入模拟电压的变化量
如：10V满刻度的12位ADC能分辨输入电压变化最 n 小值是10V×1/ 212 =2.4mV。
表示为：位数或FS/2
量化：用数字量近似表示模拟量的过程 量化误差：用有限位数进行量化引起的误差
3、延时方式 例：对8路模拟信号轮流采样一次，并依次把结果转储 到数据存储区的转换程序。
MAIN: MOV MOV MOV R1，#data ;置数据区首地址 ；且指向通道IN0 R7，#08H ;置转换的通道个数 DPTR，#7FF8H;端口地址送DPTR，P2.7=0，
LOOP: MOVX @DPTR，A MOV R6，#0AH DELAY: NOP NOP
1、A/D转换器的分类
根据转换原理可将A/D转换器分成两大类（1）直接 型A/D转换器（2）间接型A/D转换器。 A/D转换器的分类如下:
目前使用较广泛的有：逐次逼近式转换器、双积分 式转换器和V/F转换器。 逐次逼近型:精度、速度和价格都适中，是最常用 的A/D转换器件。
双积分型:精度高、抗干扰性好、价格低廉,但转换 速度慢，得到广泛应用。
；置数据区首地址 ；为边沿触发方式 ；开中断 ；允许中断 ；指向IN0通道 ；启动A/D转换 ；等待中断
ORG PINT1：PUSH PUSH PUSH PUSH MOV MOVX MOV INC MOVX POP POP POP POP RETI
2100H ；中断服务程序入口 PSW ；保护现场 ACC DPL DPH DPTR, #7FF8H A，@DPTR ；读取转换后数据 @R1，A ；数据存入以RAM R1 ；修改数据区指针 @DPTR，A ；再次启动A/D转换 DPH ；恢复现场 DPL ACC PSW ；中断返回
第7章 本节内容：
MCS-51单片机接口技术
7.4 A/D转换器及其与单片机接口
7.4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1
概
述
在微机过程控制和数据采集等系统中，经常要对 过程参数进行测量和控制 。 连续变化的物理量 模拟量
Data Data
A/D
传感器
微 机
物理过程 过程控制示意图
D/A
执行机构
v/i
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A/D:是将模拟量转换成数字量的器件， 便于计算机进行处理。 随着超大规模集成电路技术的飞速发展，大量结构 不同、性能各异的A/D转换芯片应运而生。
NOP DJNZ R6，DELAY MOVX A，@DPTR
;启动A/D转换 ;软件延时，等待转换结束
;读取转换结果
MOV INC INC
@R1，A DPTR R1
;存储转换结果 ;指向下一个通道 ;修改数据区指针 ;8个通道全采样完否？未完则继续
DJNZ R7，LOOP
……
8.2.3 ADC574芯片及其与单片机的接口
单片机如何来控制ADC? 首先用指令选择0809的一个模拟输入通道，当执 行MOVX @DPTR，A时，单片机的WR*信号有效，产生一 个启动信号给0809的 START脚，对选中通道转换。
转换结束后，0809发出转换结束EOC信号，该信号 可供查询，也可作为向单片机发出的中断请求信号;当 执行指令：MOVX A，@DPTR，单片机发出RD*信号,加到 OE端高电平，把转换完毕的数字量读到A中。