微机原理与接口技术课件：08模数转换器ad.ppt
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,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。,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。,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,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。,（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。,（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。,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 kHz1280 kHz）。,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（10KHz1.2MHz）（9）VREF(+)、VREF(-)：参考电压输入端（10）VCC、GND：+5V、0V,2 0809外部引脚,2.3 ADDAADDC与IN0IN7的关系,3 ADC0809内部结构,3.1 0809内部结构,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。,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。,3 0809内部结构,3.2 0809工作时序,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,ADDCADDBADDA,IN4,ADC0809,输入,多路输入,ADDCADDBADDA,IN0IN1IN2IN3IN4,ADC0809,输入0输入1输入2输入3输入4,CPU指定通道号,+5V,4.2 通道地址线ADDA-ADDC的连接,ADDCADDBADDA,IN0IN1IN2IN3IN4,ADC0809,输入,DB,74LS273,Q2Q1Q0,CP,来自I/O译码,D0-D7,并行接口74LS273占用一个I/O地址,4 ADC0809的连线,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,DI,DO,E1#E2#,4 ADC0809的连线,4.4 ALE和START端的连接,ADC0809,ALESTART,独立连接,来自I/O译码1,来自I/O译码2,ADC0809,ALESTART,统一连接,来自I/O译码,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,20,5 ADC0809程序流程,5.2 ADC0809与系统的连接实例,D0,IN0,A15-A0IORIOW,D7-D0,D7-D0EOCOESTARTALEADDCADDBADDA,译码器,ADC0809,5 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,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_portOUT DX,AL;启动转换CALL DELAY_1MS;延时1msMOV DX,oe_portIN AL,DX;读入结果,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_portIN AL,DX;读入结果,6 0809编程应用,例1：如下图所示，ADC0809的片选接至译码处200H207H，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。,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,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。,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,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。,6 0809编程应用,解：程序如下所示START:MOV DI,2000H;设置存放数据的首址 MOV BL,08H;采集8次计数器 MOV AH,00H;选0通道 BG:MOV AL，AH MOV DX，200H;设置ADC0809芯片地址 OUT DX，AL;使ALE、START有效 MOVCX,0050H;延时约150 s WAIT:LOOPWAIT;延时，等待A/D转换 INAL,DX;使OE有效，输入数据 MOVDI,AL;保存数据 INC AH;换下一个模拟通道 INC DI;修改数据区指针 DEC BL JNZ BG,
