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ADC0808应用实例资料
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
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。
具有上述两种数字输出方式和两种启动转换控制方式的ADC芯片都不少,在实际使用芯片时要特别注意看清芯片说明。
下面介绍两种常用芯片的性能和使用方法。
1.ADC0808/0809
ADC0808和ADC0809除精度略有差别外(前者精度为8位、后者精度为7位),其余各方面完全相同。
它们都是CMOS器件,不仅包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分,而且还提供一个8通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑,因而有理由把它作为简单的“数据采集系统”。
利用它可直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换,在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。
1)主要技术指标和特性
(1)分辨率:
8位。
(2)总的不可调误差:
ADC0808为±
LSB,ADC0809为±1LSB。
(3)转换时间:
取决于芯片时钟频率,如CLK=500kHz时,TCONV=128μs。
(4)单一电源:
+5V。
(5)模拟输入电压范围:
单极性0~5V;双极性±5V,±10V(需外加一定电路)。
(6)具有可控三态输出缓存器。
(7)启动转换控制为脉冲式(正脉冲),上升沿使所有内部寄存器清零,下降沿使A/D转换开始。
(8)使用时不需进行零点和满刻度调节。
2)内部结构和外部引脚
ADC0808/0809的内部结构和外部引脚分别如图11.19和图11.20所示。
内部各部分的作用和工作原理在内部结构图中已一目了然,在此就不再赘述,下面仅对各引脚定义分述如下:
图11.19ADC0808/0809内部结构框图
(1)IN0~IN7——8路模拟输入,通过3根地址译码线ADDA、ADDB、ADDC来选通一路。
(2)D7~D0——A/D转换后的数据输出端,为三态可控输出,故可直接和微处理器数据线连接。
8位排列顺序是D7为最高位,D0为最低位。
(3)ADDA、ADDB、ADDC——模拟通道选择地址信号,ADDA为低位,ADDC为高位。
地址信号与选中通道对应关系如表11.3所示。
(4)VR(+)、VR(-)——正、负参考电压输入端,用于提供片内DAC电阻网络的基准电压。
在单极性输入时,VR(+)=5V,VR(-)=0V;双极性输入时,VR(+)、VR(-)分别接正、负极性的参考电压。
图11.20ADC0808/0809外部引脚图
表11.3地址信号与选中通道的关系
地址
选中通道
ADDC
ADDB
ADDA
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
(5)ALE——地址锁存允许信号,高电平有效。
当此信号有效时,A、B、C三位地址信号被锁存,译码选通对应模拟通道。
在使用时,该信号常和START信号连在一起,以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。
(6)START——A/D转换启动信号,正脉冲有效。
加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零,下降沿开始A/D转换。
如正在进行转换时又接到新的启动脉冲,则原来的转换进程被中止,重新从头开始转换。
(7)EOC——转换结束信号,高电平有效。
该信号在A/D转换过程中为低电平,其余时间为高电平。
该信号可作为被CPU查询的状态信号,也可作为对CPU的中断请求信号。
在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下,EOC也可作为启动信号反馈接到START端,但在刚加电时需由外电路第一次启动。
(8)OE——输出允许信号,高电平有效。
当微处理器送出该信号时,ADC0808/0809的输出三态门被打开,使转换结果通过数据总线被读走。
在中断工作方式下,该信号往往是CPU发出的中断请求响应信号。
3)工作时序与使用说明
ADC0808/0809的工作时序如图11.21所示。
当通道选择地址有效时,ALE信号一出现,地址便马上被锁存,这时转换启动信号紧随ALE之后(或与ALE同时)出现。
START的上升沿将逐次逼近寄存器SAR复位,在该上升沿之后的2μs加8个时钟周期内(不定),EOC信号将变低电平,以指示转换操作正在进行中,直到转换完成后EOC再变高电平。
微处理器收到变为高电平的EOC信号后,便立即送出OE信号,打开三态门,读取转换结果。
图11.21ADC0808/0809工作时序
模拟输入通道的选择可以相对于转换开始操作独立地进行(当然,不能在转换过程中进行),然而通常是把通道选择和启动转换结合起来完成(因为ADC0808/0809的时间特性允许这样做)。
这样可以用一条写指令既选择模拟通道又启动转换。
在与微机接口时,输入通道的选择可有两种方法,一种是通过地址总线选择,一种是通过数据总线选择。
如用EOC信号去产生中断请求,要特别注意EOC的变低相对于启动信号有2μs+8个时钟周期的延迟,要设法使它不致产生虚假的中断请求。
为此,最好利用EOC上升沿产生中断请求,而不是靠高电平产生中断请求。
A/D转换器ADC0809与MCS-51单片机的接口设计
ADC0808/0809八位逐次逼近式A/D转换器是一种单片CMOS器件,包括8位的模/数转换器,8通道多路转换器和与微处理器兼容的控制逻辑.
8通道多路转换器能直接连通8个单端模拟信号中一任何一个.
一,ADC0808/0809的内部结构及引脚功能
1,ADC0809转换器内部结构
2,ADC0809引脚功能
分辨率为8位.
最大不可调误差ADC0808小于±1/2LSB,
ADC0809小于±1LSB
单一+5V供电,模拟输入范围为0~5V.
具有锁存三态输出,输出与TTL兼容.
功耗为15mw.
不必进行零点和满度调整.
转换速度取决于芯片的时钟频率.时钟频率范围:
10~1280KHZ
当CLK=500KHZ时,
转换速度为128μs.
IN0~IN7:
8路输入通道的模拟量输入端口.
2-1~2-8:
8位数字量输出端口.
START,ALE:
START为启动控制输入端口,ALE为地址锁存控制信号端口.这两个信号端可连接在一起,当通过软件输入一个正脉冲,便立即启动模/数转换.
EOC,OE:
EOC为转换结束信号脉冲输出端口,OE为输出允许控制端口,这两个信号亦可连结在一起表示模/数转换结束.OE端的电平由低变高,打开三态输出锁存器,将转换结果的数字量输出到数据总线上.
REF(+),REF(-),VCC,GND,REF(+)和REF(-)为参考电压输入端,VCC为主电源输入端,GND为接地端.一般REF(+)与VCC连接在一起,REF(-)与GND连接在一起.
二,ADC0808/0809与8031单片机的接口设计
ADC0808/0809与8031单片机的硬件接口有三种方式,查询方式,中断方式和等待延时方式.究竟采用何种方式,应视具体情况,按总体要求而选择.
1.延时方式
ADC0809编程模式
在软件编写时,应令p2.7=A15=0;A0,A1,A2给出被选择的模拟通道的地址;
执行一条输出指令,启动A/D转换;
执行一条输入指令,读取A/D转换结果.
通道地址:
7FF8H~7FFFH
下面的程序是采用延时的方法,分别对8路模拟信号轮流采样一次,并依次把结果转存到数据存储区的采样转换程序.
START:
MOVR1,#50H;置数据区首地址
MOVDPTR,#7FF8H;P2.7=0且指向通道0
MOVR7,#08H;置通道数
NEXT:
MOVX@DPTR,A;启动A/D转换
;MOVX指令:
先发送一个地址(即P2,P0口输出0x7FF8),然后传送操作数(即A中的内容输出到P0口//此处A的内容任意,执行该语句也是为了产生WR信号(即
=0)//)
MOVR6,#0AH;软件延时
DLAY:
NOP
NOP
NOP
DJNZR6,DLAY
MOVXA,@DPTR;读取转换结果
;MOVX指令:
先发送一个地址(即P2,P0口输出0x7FF8),然后传送操作数(即将P0口的内容读入到A中),执行该语句产生RD信号(即
=0)
MOV@R1,A;存储数据
INCDPTR;指向下一个通道
INCR1;修改数据区指针
DJNZR7,NEXT;8个通道全采样完了吗
........
2.中断方式
将ADC0808/0809作为一个外部扩展的并行I/O口,直接由8031的P2.0和脉冲进行启动.通道地址为FEF8H~FEFFH
用中断方式读取转换结果的数字量,模拟量输入通路选择端A,B,C分别与8031的P0.0,P0.1,P0.2(经74LS373)相连,
CLK由8031的ALE提供.
INTADC:
SETBIT1;选择为边沿触发方式
SETBEA;开中断
SETBEX1;
MOVDPTR,#0FEF8H;通道地址送DPTR
MOVX@DPTR,A;启动A/D转换
……
PINT1:
……
MOVDPTR,#0FEF8H;通道地址送DPTR
MOVXA,@DPTR;读取从IN0输入的转换结果存入
MOV50H,A;50H单元
MOVX@DPTR,A;启动A/D转换
RETI;中断返回
三,接口电路设计中的几点注意事项
1.关于ADC0808/0809最高工作时钟频率的说明
由于ADC0808/0809芯片内无时钟,所以必须靠外部提供时钟;
外部时钟的频率范围为10KHZ~1280KHZ.在前面的ADC0808/0809通过中断方式与8031单片机接口的电路中,8031单片机的主频接为6MHZ,ALE提供ADC0808/0809的时钟频率为1MHZ(1000KHZ);
实际应用系统使用证明,ADC0808/0809能够正常可靠地工作.但在用户进行ADC0808/0809应用设计时,推荐选用640KHZ左右的时钟频率.
2,ADC0816/17与ADC0809的主要区别
ADC0816/0817与ADC0808/0809相比,除模拟量输入通道数增至16路,封装为40引脚外,其原理,性能结构基本相同.
ADC0816和ADC0817的主要区别是:
ADC0816的最大不可调误差为±1/2LSB,精度高,价格也高;
ADC0817的最大不可调误差为士1LSB,价格低.
串行AD转换芯片与51单片机的接口电路及程序设计
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串行AD转换芯片与51单片机的接口电路及程序设计
AT89C51单片机系统经常使用A/D转换器。
虽然并行A/D转换器速度高、转换通道多,但其价格高,占用单片机接口资源比串行A/D转换器多。
工业检测控制及智能化仪器仪表中经常采用串行A/D转换器。
ADS1110是一种精密、可连续自校准的串行A/D转换器,带有差分输入和高达16位的分辨率,其串行接口为I2C总线。
AT89C51单片机通过软件模拟I2C总线实现与ADS1110的连接。
ADS1110的特点与内部结构
ADS1110的特点
完整的数据采集系统和小型SOT23-6封装;片内基准电压:
精度2.048V+0.05%;片内可编程增益放大器PGA;片内振荡器;16位分辨率;可编程的转换速率15次/秒~240次/秒;I2C总线接口(8个有效地址);电源电压2.7V~5.5V;低电流消耗240μA。
ADS1110的引脚功能
ADS1110串行A/D转换器采用6引脚贴片封装,其引脚排列如图1所示。
VDD:
电源端,通常接+5V;GND:
模拟地和数字地;VIN+、VIN-:
采样模拟信号输入端,其范围为2.048V~2.048V;SCL:
I2C总线时钟线;SDA:
I2C总线数据线。
ADS1110的内部结构
ADS1110是由带有可调增益的△-∑型转换器内核、2.048V的电压基准、时钟振荡器和I2C总线接口组成。
其内部结构如图2所示。
ADS1110的寄存器读写配置请参考:
ADS110引脚功能,寄存器配置及应用电路介绍
ADS1110的A/D转换器内核是由差分开关电容△-∑调节器和数字滤波器组成。
调节器测量正模拟输入和负模拟输入的压差,并将其与基准电压相比较。
数字滤波器接收高速数据流并输出代码,该代码是一个与输入电压成比例的数字,即A/D转换后的数据。
ADS1110片内电压基准是2.048V。
ADS1110只能采用内部电压基准该基准,不能测量,也不用于外部电路。
ADS1110片内集成时钟振荡器用于驱动△-∑调节器和数字滤波器。
ADS1110的信号输入端设有可编程增益放大器PGA,其输入阻抗在差分输入时的典型值为2.8MΩ。
硬件设计
由于AT89C51单片机没有I2C总线接口,可通过软件模拟实现与I2C总线器件的连接。
具体方法是将单片机的I/O接口连接至I2C的数据线SDA和时钟线SCL。
通过软件控制时钟和数据传输,系统灵活性强。
图5所示是数据采集显示系统,采集工业现场的4路模拟信号并轮询显示。
采用4个ADS1110作为A/D转换器,地址为ED0~ED3。
具有I2C总线接口的EEPROMAT24C16作为存储器。
本系统有4位LED数码显示管和4个参数设定按键。
采集数据经数字滤波、16进制→工程值转换后,送至数码管轮询显示。
ADS1110和AT24C16的I2C接口连ADSl110数据线SDA至单片机的P1.0,时钟线SCL连接单片机的P1.1,上拉电阻阻值选10kΩ。
软件设计
按照硬件电路,编写A/D转换子程序为ADS0,其中嵌套调用了START,为起始命令子程序,FSDZ1为向ADS1110发送单个字节命令的子程序,ADREAD是读取输出寄存器和配置寄存器的子程序,STOP是停止命令子程序。
ADS0只对地址为ED0的ADS1110读数,如果要读取其他ADS1110,只需更改地址即可。
系统中ADS1110的工作方式选用默认设置,即配置寄存器内容为#8CH,所以程序未向配置寄存器写入数据。
程序代码如下:
5结束语
ADS1110是一款高性价比具有I2C总线接口的串行A/D转换器。
ADS1110已在单片机系统中应用,并用于现场。
实践证明,ADS1110和单片机组成的数据采集系统,占用I/O端口少、功耗低,适用无电源场合。
但需注意的是,因I2C总线为串行扩展总线,数据采集时不能用于实时速度要求较高的场合。
上一篇:
串行A/D转换器ADSL1110引脚图,特点及内部结构介绍
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2008-08-1703:
54
;模数转换8位,最小精度0.02,
;ADC0809
;外部频率500KHZ
; ------------
; 0.0~0.3位控制----|p0 p2|-|--/8----显示段控制
; 0.4~0.7按键---| |
; | |
; | |
; | |---ALE--CLOCK
; | |
; | |---p3.5--OE
; A/D8BIT---|p1 P3|---P3.4--EOC
; | |---p3.3--START/ALE
; | |---P3.0~P3.2--显示位控制
; -----------
;转换顺序,先选通地址,再SAA脉冲信号,延时10MS,等待EOC为高,从P1口读入,(也可以P2口读入)
;作为动态自动扫描时,用33H存显示的通道,并赋给P3口,而P3口高位全为一,保证数据的有效读入
;晶振12MHZ
;30,31,32-=显示字,33H--8BIT,34H--MODE,35H--BITCONTROL,36--显示通道字 37H--10 38H--FFH
STA BITP3.6;START 11010 000
ALE BITP3.3;ALE
EOC BITP3.4
OE BITP3.5
DYBJ BIT20H.0;大于比较
XYBJ BIT20H.1;小于比较
CCBJ BIT20H.2;存储电压标记
;*************程序开始初始化**********************
ORG0000H
START:
MOVP0,#0FFH
MOVP1,#0FFH
MOVP3,#0D0H
MOVP2,#0FFH
MOV20H,#00H;延时初始化
MOVR5,#25
MOVR6,#50
MOVR7,#50
MOV30H,#0BFH;-显示初始化显示位2
MOV31H,#0BFH;-显示初始化显示位3
MOV32H,#0BFH;-显示初始化显示位4
MOV33H,#00H;BITCONTROL--8
MOV34H,#00H;MODESELECTCOUNTER
MOV36H,#0BFH;-显示初始化显示位1
;------------存储区初始化--------
MOV50H,#00H
MOV51H,#00H
MOV52H,#00H
MOV53H,#00H
MOV54H,#00H
MOV55H,#00H
MOV56H,#00H
MOV57H,#00H
CALLXIANSHI
AJMPITMODETS
;---------------------------------------------------------------------------
DELAY:
;10MS
DJNZR5,$
MOV R5,#25
;提高扫描次数
DJNZR6,DELAY
MOV R6,#50
RET
;*********************显示部分800MS******************
XIANSHI:
MOVP2,36H
CLRP0.0
CALLDELAY
SETBP0.0
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CLRP0.1
CALLDELAY
SETBP0.1
MOVP2,31H
CLRP0.2
CALLDELAY
SETBP0.2
MOVP2,32H
CLRP0.3
CALLDELAY
SETBP0.3
DJNZR7,XIANSHI
MOVR7,#50
RET
;----------------------模式部分---------------------------
ITMODETS:
;智能模式提示
MOV33H,#00H
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MOV31H,#0A3H;o
MOV32H,#0A3H;o
CALLXIANSHI
ITMODE:
;智能模式
JNB P0.4,AUTOMODETS
CALLWBQZ
MOVA,21H
CJNEA,#00H,ITMODE0
JMP ITMODE1
ITMODE0:
CALLTDXIANSHI
CALLXIANSHI;延长时间
ITMODE1:
CALLTDADD1
AJMPITMODE
;-----------------CUNCHUMODE--------
STOREMODETS:
;智能选择,循环显示
MOVR1,#50H
MOV33H,#00H
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MOV30H,#0C6H;C
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MOV32H,#0A3H;o
CALLXIANSHI
JNBP0.4,STOREMODETS;防止按键时间过长,跳过该模式
STOREMODE:
;存储模式
;初始化R1
JNB P0.4,ITMODETS
MOV21H,@R1
MOVA,21H
CJNEA,#00H,STMODE
JMPSTMODE0
STMODE:
CALLCCTD
STMODE0:
CALLTDADD1
INCR1
CJNER1,#58H,STOREMODE
MOVR1,#50H
AJMPSTOREMODE
;--------------AUTOMODE-------------
AUTOMODETS:
MOV33H,#00H
MOV36H,#0A4H ;Z
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