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。

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. ADC 0808/0809

ADC 0808和ADC 0809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±21

LSB,ADC 0809为±1LSB 。

(3)转换时间: 取决于芯片时钟频率,如CLK=500kHz 时,T CONV =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:

ADC0808功能及简介

图11.19 ADC0808/0809内部结构框图

(1)IN 0~IN 7——8路模拟输入,通过3根地址译码线ADD A 、ADD B 、ADD C 来选通一路。

(2)D 7~D 0——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D 7为最高位,D 0为最低位。

(3)ADD A 、ADD B 、ADD C ——模拟通道选择地址信号,ADD A 为低位,ADD C 为高位。地址信号与选中通道对应关系如表11.3所示。

(4)V R (+)、V R (-)——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,V R (+)=5V ,V R (-)=0V ;双极性输入时,V R (+)、V R (-)分别接正、负极性的参考电压。

ADC0808功能及简介

图11.20 ADC0808/0809外部引脚图

ADC0808功能及简介

(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

ADC 0808/0809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。

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图11.21 ADC 0808/0809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。

ADC 0808 与 ADC 0809 区别§7.3 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.CLK:时钟输入端.3,8路模拟开关的三位地址选通编码表ADDA,B,C8路模拟开关的三位地址选通输入端,以选择对应的输入通道. 地址码对应的输入通道CBA000011110011001101010101IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7二,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: MOV R1, #50H ;置数据区首地址MOV DPTR, #7FF8H ;P2.7=0且指向通道0 MOV R7, #08H ;置通道数 NEXT: MOVX @DPTR,A ;启动A/D转换MOV R6, #0AH ;软件延时DLAY: NOPNOPNOPDJNZ R6, DLAYMOVX A, @DPTR ;读取转换结果MOV @ R1, A ;存储数据INC DPTR ;指向下一个通道INC R1 ;修改数据区指针 DJNZ R7, 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:SETB IT1 ;选择为边沿触发方式SETB EA ;开中断SETB EX1 ;MOV DPTR, #0FEF8H ;通道地址送DPTRMOVX @DPTR,A ;启动A/D转换……PINT1: ……MOV DPTR, #0FEF8H ; 通道地址送DPTRMOVX A, @ DPTR;读取从IN0输入的转换结果存入MOV 50H, 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. 习题七试设计一数据采集系统 2002.10 使用单位: 山东省气象局在东营市孤岛气象观察站设计单位: 山东大学物理与微电子学院2000级设计方案: 自行确定提示: 对于非模拟物理量,可以用下图示意即可非电物理量传感器A/D转换器

§7.3 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. CLK:时钟输入端.

3,8路模拟开关的三位地址选通编码表

ADDA,B,C

8路模拟开关的三位地址选通输入端,以选择对应的输入通道.

地址码

对应的输入通道

C、B、A、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、IN

2、IN

3、IN

4、IN

5、IN

6、IN7

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:

MOV R1, #50H ;置数据区首地址

MOV DPTR, #7FF8H ;P2.7=0且指向通道0

MOV R7, #08H ;置通道数

NEXT: MOVX @DPTR,A ;启动A/D转换

MOV R6, #0AH ;软件延时

DLAY: NOP

NOP

NOP

DJNZ R6, DLAY

MOVX A, @DPTR ;读取转换结果

MOV @ R1, A ;存储数据

INC DPTR ;指向下一个通道

INC R1 ;修改数据区指针

DJNZ R7, 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:SETB IT1 ;选择为边沿触发方式

SETB EA ;开中断

SETB EX1 ;

MOV DPTR, #0FEF8H ;通道地址送DPTR

MOVX @DPTR,A ;启动A/D转换

……

PINT1: ……

MOV DPTR, #0FEF8H ; 通道地址送DPTR

MOVX A, @ DPTR;读取从IN0输入的转换结果存入

MOV 50H, 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. 习题七试设计一数据采集系统 2002.10

使用单位: 山东省气象局在东营市孤岛气象观察站设计单位: 山东大学物理与微电子学院2000级

设计方案: 自行确定

提示: 对于非模拟物理量,可以用下图示意即可ADC0808

百科名片

ADC0808功能及简介

6(START): A/D转换启动脉冲输入端,输入一个正脉冲(至少100ns 宽)使其启动(脉冲上升沿使0809复位,下降沿启动A/D转换)。

7(EOC): A/D转换结束信号,输出,当A/D转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。

9(OE):数据输出允许信号,输入,高电平有效。当A/D转换结束时,此端输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量。

10(CLK):时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。

12(VREF(+))和16(VREF(-)):参考电压输入端

11(Vcc):主电源输入端。

13(GND):地。

23~25(ADDA、ADDB、ADDC):3位地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路

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