微机原理与接口技术课件：08 模数转换器ad.ppt

微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 08 模数转换器ADC0809 主要内容 1 模数转换的基本概念 2 ADC0809外部引脚 3 ADC0809内部结构 4 ADC0809的连线 5 ADC0809的程序流程 6 ADC0809的应用 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 1 模数转换的基本概念 1.1 模拟量接口基本概念 （1）模拟量：即连续量，时间连续，数值连续 ，如工业生产过程中的温度、压力、流量、物 位、气体成分、速度等参数。 （2）数字量：离散量，微型计算机能接收和处 理的0和1的数字脉冲量。 （3）模/数转换：即A/D转换，将模拟量转换成 数字量的过程。 （4）数/模转换：即D/A转换，将数字量转换成 模拟量的过程。 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 1.2 A/D转换方法 （1）并行比较A/D转换(多级参考电平) （2）计数式A/D转换 (计数器、DA、比较) （3）双积分式A/D转换(VTC) （4）逐次逼近式A/D转换 逐次逼近式A/D转换：转换速度快，转换精度高，抗干 扰性好，是目前广泛应用的812位ADC的主流产品。 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 1.3 逐次逼近A/D转换器工作原理 提高计数A/D转换速率：折半查找 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 1.4 主要技术指标 （1）分辨率 分辨率是指A/D转换器能分辨的最小模拟输入电压值， 常用可转换成的数字量的位数来表示。（例如：8位、 10位、12位等） =Vmax /（2n-1） 其中：n 是可转换成的数字量的位数。位数越高，分辨 率也越高。 例：某8位ADC的满量程电压为5V，则其 分辨率为：5V/255=19.5mV 物理量为速率0-300m/s，则分辨率为1.17m/s。 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * （2）转换时间 转换时间反映了A/D转换的速度。 转换时间是完成一次转换所需要的时间。 （3）量程(常需调整) 量程是指能进行转换的输入电压的最大范围。 输入动态电压范围：0V5V （4）绝对精度 绝对精度是指ADC输出端产生一个给定的数字量时， ADC输入端的实际模拟量输入值与理论值之差，把这个 差值的最大值定义为绝对精度。 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * （5）相对精度 相对精度是指ADC输出端产生一个给定的数字量时， ADC输入端实际模拟量输入值与理论值之差与满量程值 之比，一般用百分数来表示。 （6）线性度 模拟量变化时A/D转换器输出的数字量按比例变化的 程度。 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 2 ADC0809引脚 2.1 ADC0809芯片特点 ADC0809是CMOS逐次逼近式8位A/D转换器。 （1）8通道（8路）模拟量输入 （2）8位字长数字量输出 （3）模拟输入电压范围为0V+5V，不需零点和 满刻度校准。 （4）转换时间100s （5）低功耗，约15mW （6）时钟频率：典型值500kHz（范围为10 kHz 1280 kHz）。 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 2.2 ADC0809引脚功能 （1）D7D0：8位数字量输出(平时高阻 ) （2）IN0IN7：8路模拟输入 （3）ADDA、ADDB、ADDC：多路开关 地址选择线，用于选择模拟通道。 （4）ALE：通道地址锁存输入 （5）START：启动转换 （6）EOC：A/D转换结束(中断请求) （7）OE：数字量输出允许 （8）CLOCK：时钟输入（10KHz 1.2MHz） （9）VREF (+)、VREF(-) ：参考电压输 入端 （10） VCC、GND：+5V、0V 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 2 0809外部引脚 2.3 ADDAADDC与IN0IN7的关系 ADDCADDBADDA模拟拟信号输输入通路选择选择 000IN0 001IN1 010IN2 011IN3 100IN4 101IN5 110IN6 111IN7 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 3 ADC0809内部结构 3.1 0809内部结构 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 3 0809内部结构 3.1 0809内部组成 （1）8路模拟开关：当地址锁存信号ALE有效时，3 位地址ADDC、ADDB、ADDA进入地址锁存器，经译 码后使8路模拟开关选通某一路信号。 （2）8位A/D转换器：由电阻分压器、树状模拟开关 (这两部分组成一个D/A变换器)、电压比较器、逐次逼 近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。 （3）三态门输出锁存器：用来保存A/D转换结果， 当输出允许信号OE有效时，打开三态门，输出A/D转 换结果。 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 3 0809内部结构 3.3 ADC0809工作过程 （1）首先确定ADDA、ADDB、ADDC三位地址，决定选择哪一路 模拟信号。 （2）使ALE端接收一正脉冲信号，使该路模拟信号经选择开关达到 比较器的输入端。 （3）使START端接收一正脉冲信号，START的上升沿将逐次逼近 寄存器复位，下降沿启动A/D转换。 （4）EOC输出信号变低，表示正在进行转换。 （5）A/D转换结束，EOC变为高电平，表示A/D转换结束。此时， 数据已保存到8位锁存器中。 （6）OE信号变为高电平，则8位三态锁存缓冲器的三态门被打开， 转换好的8位数据输出到数据线上。 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 3 0809内部结构 3.2 0809工作时序 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 4 ADC0809的连线 4.1 ADC0809芯片与系统的连接 模拟输入端Ini ： 单路输入 ADDC ADDB ADDA IN4 ADC0809 输入 多路输入 ADDC ADDB ADDA IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 ADC0809 输入0 输入1 输入2 输入3 输入4 CPU指定 通道号 +5V 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 4.2 通道地址线ADDA-ADDC的连接 ADDC ADDB ADDA IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 ADC0809 输 入 DB 74LS273 Q2 Q1 Q0 CP 来自I/O 译码 D0-D7 并行接口并行接口74LS27374LS273 占用一个占用一个I/OI/O地址地址 4 ADC0809的连线 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 4 ADC0809的连线 4.3 数据输出线D0-D7的连接 D0-D7 ADC0809 DB OE 来自I/O 译码 D0-D7 ADC0809 DB OE 来自I/O 译码 直接连DB通过输入接口连DB 74LS244 +5V DIDO E1# E2# 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 4 ADC0809的连线 4.4 ALE和START端的连接 ADC0809 ALE START 独立连接 来自I/O 译码1 来自I/O 译码2 ADC0809 ALE START 统一连接 来自I/O 译码 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 5 ADC0809程序流程 5.1 ADC0809数据采集程序流程 初始化 送通道地址 送ALE信号 送START信号 读EOC状态 送读允许OE信号 EOC=1？ 读转换结果 采集结束否？ N Y 结 束 Y 送下一路通道地址 （1） （1） N 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 20 5 ADC0809程序流程 5.2 ADC0809与系统的连接实例 D0 IN0 A15-A0 IOR IOW D7-D0D7-D0 EOC OE START ALE ADDC ADDB ADDA 译 码 器 ADC0809 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 5 ADC0809程序流程 5.3 判断转换结束的方法 （1）软件延时等待（比如延时1ms） 此时不用EOC信号-CPU效率最低 （2）软件查询EOC状态 （3）把EOC作为中断申请信号 在中断服务程序中读入转换结果，效率高 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 5 ADC0809程序流程 5.4 判断转换结束的程序 （1）用延时等待的方法 MOV DX, start_port OUT DX, AL ;启动转换 CALL DELAY_1MS ;延时1ms MOV DX, oe_port IN AL, DX ;读入结果 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 5 ADC0809程序流程 5.4 判断转换结束的程序 （2）用查询EOC状态的方法 MOV DX, start_port OUT DX, AL ;启动转换 LL: MOV DX, eoc_port IN AL, DX AND AL, 01H ;测试EOC状态 JZ LL MOV DX, oe_port IN AL, DX ;读入结果 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 6 0809编程应用 例1：如下图所示，ADC0809的片选接至译码处200H 207H，ADC0809的工作时钟为1MHz。模拟电压信 号从通路0输入，进行一次A/D转换，转换好的数字量 分别存入BL寄存器，请编写实现这些功能的程序。 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 6 0809编程应用 解：程序如下所示 START： MOV AL, 0 MOV DX, 200H ;模拟输入通路IN0的端口地址 OUT DX, AL ;启动A/D转换(ALE、START有效) MOV CX, 40H LOOP $ ;延时100us IN AL, DX ; 将A/D转换的结果读入AL（OE有效） MOV BL, AL ;结果存入BL 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 6 0809编程应用 例2：如下图所示， ADC0809的片选接至译码处 200H207H，请编写程序实现对8路模拟输入电压量 的轮询输入，并把转换结果存入DI指向的存储缓冲区 BUF。 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 6 0809编程应用 解：程序如下所示 LEA DI, BUF ;DI指向A/D转换结果的存储缓冲区 MOV CL, 8 MOV DX, 200H ;模拟输入通路0的端口地址 LOP: OUT DX, AL ;启动A/D转换 CALL DELAY ;调用延时子程序，延时约150 s，等待A/D转换完成 IN AL, DX ;将A/D转换的结果读入AL MOV DI , AL ;结果存入DI指向的缓冲区 INC DI ;DI指向缓冲区下一个单元 INC DX ;DX为下一个模拟输入通路的端口地址 DEC CL JNZ LOP 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 6 0809编程应用 例3：电路如下图所示，采用延时方式，编写一段轮流 从IN0IN7采集8路模拟信号，并把采集到的数字量 存入2000开始的8个单元内的程序。 微机原理与接口技术勤读力耕 立己达人 * 6 0809编程应用 解：程序如下所示 START: MOV DI, 2000H ;设置存放数据的