A / D转换器是模拟信号源与计算机或其他数字系统之间的桥梁。
它的任务是将不断变化的模拟信号转换为数字信号,以便计算机等数字系统可以进行处理,存储,控制和显示。
它是工业控制和数据采集以及许多其他领域不可或缺的重要部分。
尽管当前的软件方法可以实现高精度的A / D转换,但它占用CPU的时间很长,并限制了应用程序。
作为典型的A / D转换芯片ADC0809,它具有转换速度快,价格低廉,易于与微机接口等一系列优点,已被广泛用于8位单片机系统中。
其原理将在下面介绍:1.主要特征(1)具有开关起停控制端子; (2)转换时间为100μs; (3)单+ 5V电源; (4)低功耗,约15mW; (5))8通道8位A / D转换器,即分辨率为8位; (6)工作温度范围为-40〜+ 85摄氏度; (7)模拟输入电压范围为0〜+ 5V,无零点和满量程校准。
2.内部逻辑结构ADC0809的内部逻辑结构如图1所示。
它主要由三部分组成。
第一部分:模拟输入选择部分,包括一个8路模拟开关,一个地址锁存解码电路。
输入的3位通道地址信号被锁存器锁存,在解码电路之后,模拟开关被控制为选择相应的模拟输入。
第二部分:转换器部分,主要包括比较器,8位A / D转换器,逐次逼近寄存器SAR,电阻网络和控制逻辑电路等。
第三部分:输出部分,包括8位三状态输出缓冲器,可以直接与CPU数据总线接口。
图1 ADC0809的内部逻辑结构图。
由于芯片的性能是逐次逼近型A / D转换器,因此参考电压由外部提供;分辨率为8位,带有三态输出锁存器,CPU可以在转换结束时打开三态。
门读取8位转换结果。
有8个模拟输入端子,可以引入8个要转换的模拟量。
ADC0809的数据输出结构内部具有可控制的三态缓冲器,因此其数字输出信号线可以直接连接到系统的数据总线。
内部三态缓冲器由OE控制。
当OE为高电平时,三态缓冲器被打开,转换结果被发送出去。
当OE为低电平时,三态缓冲器处于阻塞状态,内部数据与外部数据相反。
公交车没有任何作用。
因此,在实际应用中,如果转换结束,则只要在OE引脚上加上一个正脉冲,就可以读取转换结果,ADC0809会将转换结果发送到数据总线。
3.转换过程中ADC0809的时序图如图2所示。
从该时序图中可以看出ADC0809的启动信号START是脉冲信号,即芯片通过脉冲启动。
当模拟量发送到某个通道时,通过三位地址信号解码选择模拟量,并通过地址锁存使能信号ALE锁存地址信号。
起始脉冲START到达后,ADC0809开始转换。
启动正脉冲的宽度应大于200ns,并且其上升沿将复位以逐渐接近SAR,并且其下降沿实际上开始切换。
在START的上升沿之后,即2us加8个时钟周期,EOC变为低电平。
当转换完成时,输出转换信号EOC从低电平变为高电平有效信号。
输出使能信号OE打开输出三态缓冲器的门,并将转换结果发送到数据总线。
使用时,EOC信号可用于短路至OE端,或者EOC信号可用于向CPU申请中断。
图2 ADC0809时序图本文总结了ADC0809的内部结构和工作过程。
作为连续比较型A / D转换器,ADC0809的精度,速度和价格适中,是最常用的A / D转换器件。
在与单片机的接口电路中,关键是要阐明0809转换的原理和单片机控制0809的工作过程,对软件编程有一定的要求。