第8章 ad转换器 单片机原理、接口及应用 课件ppt

2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第1页,第8章A/D转换器,教学目的：学习并行接口芯片ADC0809的使用与编程；学习串行接口芯片ADC0832的使用与编程。重点难点：ADC0809的时序及编程；ADC0832的时序及编程。,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第2页,A/D转换的功能是把模拟量电压转换为N位数字量。 设D为N位二进制数字量，UA为电压模拟量，UREF为参考电压，无论A/D或D/A，其转换关系为：,UA = DUREF / 2N （其中：D=D020+D121+ +DN-12N-1）,A/D转换的基本概念,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第3页,A/D转换器的主要性能指标： 转换精度。转换精度通常用分辨率和量化误差来描述。 分辨率。分辨率 = UREF / 2N 表示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。N为A/D转换的位数，N越大，分辨率越高，习惯上分辨率常以A/D转换位数N表示。 量化误差。量化误差是指零点和满度校准后，在整个转换范围内的最大误差。 转换时间。指A/D转换器完成一次A/D转换所需时间。转换时间越短，适应输入信号快速变化能力越强。,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第4页,ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器，CMOS工艺。 8.1.1. ADC0809简介 内部逻辑结构多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换。地址锁存与译码电路完成对A、B、C三个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，如表所示。,8.1 典型A/D转换器芯片ADC0809,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第5页,图8-1 ADC0809内部结构框图,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第6页,表通道选择表,8位A/D转换器是逐次逼近式，由控制与时序电路、逐次逼近寄存器、树状开关以及256R电阻阶梯网络等组成。 输出锁存器用于存放和输出转换得到的数字量。,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第7页,1、基本特性参数,A/D转换的基本知识转换时间和转换频率A/D转换器完成一次模拟量变换为数字量所需时间量化误差与分辨率A/D转换器的分辨率是指转换器对输入电压微小变化响应能力的度量，习惯上以输出的二进制位或者BCD码位数表示。转换精度 A/D转换器转换精度反映了一个实际A/D转换器在量化值上与一个理想A/D转换器进行模/数转换的差值,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第8页,图7.39 ADC0809 引脚图,2. 芯片引脚,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第9页,对ADC0809主要信号引脚的功能说明如下：(1) IN7IN0：8路模拟量输入通道。ADC0809对输入模拟量的要求主要有：信号单极性，电压范围05 V，若信号过小还需进行放大。另外，在A/D转换过程中，模拟量输入的值不应变化太快，因此，对变化速度快的模拟量，在输入前应增加采样保持电路。,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第10页,(2) A、B、C：地址线。A为低位地址，C为高位地址，用于对模拟通道进行选择。 (3) ALE：地址锁存允许信号。在对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。(4)START：转换启动信号。START上跳沿时，所有内部寄存器清0；START下跳沿时，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。 (5)D7D0：数据输出线。其为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第11页,(6)OE：输出允许信号。其用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0，输出数据线呈高电阻；OE=1，输出转换得到的数据。(7)CLK：时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。通常使用频率为500kHz的时钟信号。 (8)EOC：转换结束状态信号。EOC=0，正在进行转换；EOC=1，转换结束。该状态信号既可作为查询的状态标志，又可以作为中断请求信号使用。,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第12页,(9)VCC：+5 V电源。 (10)Vref：参考电源。参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。其典型值为+5 V（Vref (+) =+5 V，Vref(-) =0 V）,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第13页,8.1.2 ADC0809应用电路设计,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第14页,ADC0809的工作流程,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第15页,ADC0809的工作流程如图所示：,1输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中，经地址译码器译码从8路模拟通道中选通一路模拟量送到比较器。2送START一高脉冲，START的上升沿使逐次逼近寄存器复位，下降沿启动A/D转换，并使EOC信号为低电平。3当转换结束时，转换的结果送入到输出三态锁存器，并使EOC信号回到高电平，通知CPU已转换结束。4当CPU执行一读数据指令，使OE为高电平，则从输出端D0D1读出数据。,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第16页,C语言编程：#include #include /定义绝对地址访问#define uchar unsigned char#define IN0 XBYTE0x0000 /定义IN0为通道0的地址static uchar data x8; /定义8个单元的数组，存放结果uchar xdata *ad_adr; /定义指向通道的指针uchar i=0;,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第17页,void main(void)IT0=1; /初始化EX0=1;EA=1;i=0;ad_adr= /等待中断,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第18页,void int_adc(void) interrupt 0 /中断函数xi=*ad_adr; /接收当前通道转换结果i+;ad_adr+; /指向下一个通道if (i8)*ad_adr=i; /8个通道未转换完，启动下一个通道返回elseEA=0;EX0=0; /8个通道转换完，关中断返回,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第19页,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第20页,补充 串行A/D ADC0832及其接口电路8位双输入串行A/D转换器；转换速度较高；单电源供电，功耗低（15mw）。ADC0832 为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在05V之间。芯片转换时间仅为32S，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第21页,引脚及电路接线,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第22页,1、引脚功能 VDD、VSS：电源接地端，VDD同时兼任UREF； CS：片选端，低电平有效； DI：数据信号输入端； DO：数据信号输出端； CLK：时钟信号输入端，要求低于600KHz； CH0、CH1：模拟信号输入端（双通道）；2、典型应用电路 P1.0片选CS； TXD发送时钟信号输入ADC0832 CLK； RXD与DI、DO端连接在一起。,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第23页,进行A/D转换将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束；由处理器向芯片时钟输入端CLK 输入时钟脉冲；DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1 个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2 位数据用于选择通道功能，其功能项 见表1。,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第24页,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第25页,3、串行A/D转换工作时序,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第26页,工作时序分为二个阶段：, 起始和通道配置，由CPU发送，从ADC0832 DI端输入； A/D转换数据串行输出，由ADC 0832从DO端输出，CPU接收。,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第27页,程序范例,include #include intrins.h#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/ADC0832的引脚sbit ADCS =P10; /ADC0832 片选sbit ADDI =P12; /ADC0832 通道选择和初始化输入sbit ADDO =P12; /ADC0832 的数据输出sbit ADCLK =P11; /ADC0832 时钟信号,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第28页,unsigned char dispbitcode8=0xf7,0xfb,0xfd,/*0xfe,0xef,0xdf,0xbf,0x7f*/; /位扫描unsigned char dispcode11=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff; /共阳数码管字段码unsigned char dispbuf3;uint temp;uchar getdata; /获取ADC转换回来的值,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第29页,void delayms(void) /12mhz delay 1.01ms unsigned char x,y; x=10; while(x-) y=4; while(y-); ,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第30页,void display(void) /数码管显示函数 char k;for(k=0;k1),2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第35页,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第36页,for(i=0;i8;i+) dat|=ADDO;/收数据 ADCLK=1; _nop_(); _nop_(); ADCLK=0;/形成一次时钟脉冲 _nop_(); _nop_(); dat=1; ,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第38页,ADCS=“1”;/拉低CS端 ADCLK=“0”;/拉低CLK端 ADDO=“1”;/拉高数据端,回到初始状态 dat=8; dat|=ndat; return(dat); /返回数据,2018/1/15,泉州信息职业技术学院,第39页,void main(void