ad轉(zhuǎn)換器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　題 目： AD轉(zhuǎn)換器 </p><p>　　學(xué) 院：材料與光電物理學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)：微電子學(xué)一班 </p><p><b>　　目 錄</b></p>

2、<p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理與類型…………………………………………3</p><p>　　一、取樣定理………………………………………………………………3</p><p>　　二、量化與編碼……………………………………………………………4</p><p&g

3、t;　　三、A/D轉(zhuǎn)換器的種類與優(yōu)缺點(diǎn)…………………………………………4</p><p>　　1.2 計(jì)數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理………………………………………4</p><p>　　13 逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理……………………………………5</p><p>　　1.4 雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理………………………………………6</p>

4、<p>　　2.1ADC0809的設(shè)計(jì)與仿真…………………………………………………8</p><p>　　2.2ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)………………………………………………9</p><p>　　2.3 ADC0809的引腳結(jié)構(gòu)……………………………………………………12</p><p>　　3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想、原理…………………………………………

5、…………15</p><p>　　3.2 設(shè)計(jì)連線…………………………………………………………………15</p><p>　　3.3編程提示…………………………………………………………………16</p><p>　　3.4 程序流程圖………………………………………………………………18</p><p>　　4 參考文獻(xiàn)……………………………

6、……………………………………19</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　在計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)中，經(jīng)常要處理一些在時(shí)間上數(shù)值連續(xù)變化的物理量。這種物理量稱為模擬量，如溫度、壓力、流量、速度等，經(jīng)過(guò)傳感器后與得到與此相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)稱為模擬電信號(hào)。因?yàn)橛?jì)算機(jī)內(nèi)部處理的都是數(shù)字信號(hào)，所以模擬電信號(hào)需要轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，才能被計(jì)算機(jī)加工處理。另外，推動(dòng)

7、執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作需要的是電壓或電流等模擬信號(hào)，所以計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)還要變成模擬量。實(shí)現(xiàn)模擬量變換成數(shù)字量的器件稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)將編寫(xiě)程序，利用ADC0809轉(zhuǎn)換器將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寫(xiě)入內(nèi)存6000H：0~2FFH區(qū)域，并同時(shí)在屏幕上顯示300H個(gè)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。</p><p>　　1.1 A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理與種類</p><p&g

8、t;　　A/D轉(zhuǎn)換器是一種能把輸入模擬電壓或電流變成與他成正比的數(shù)字量，即能把被控對(duì)象的各種模擬信息變成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信息。在A/D轉(zhuǎn)換器中，因?yàn)檩斎氲媚M信號(hào)在時(shí)間上是連續(xù)的而輸出的數(shù)字信號(hào)是離散的所以轉(zhuǎn)換只能在一系列選定的瞬間對(duì)輸入的模擬信號(hào)取樣，然后再將這些取樣值轉(zhuǎn)換成輸出的數(shù)字量。</p><p>　　因此，A/D轉(zhuǎn)換的過(guò)程是首先對(duì)輸入的模擬電壓信號(hào)取樣，取樣結(jié)束后進(jìn)入保持時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)將取樣的

9、電壓量化為數(shù)字量，并按一定的編碼形式給出轉(zhuǎn)換結(jié)果。然后，再開(kāi)始下一次取樣。</p><p><b>　　一、取樣定理</b></p><p>　　為了能正確無(wú)誤地用取樣信號(hào)VS表示模擬信號(hào)VI，取樣信號(hào)必須有足夠高的頻率?？梢宰C明，為了保證能從取樣信號(hào)將原來(lái)的被取樣信號(hào)恢復(fù)，必須滿足</p><p>　　FS>=2FI(MAX)</

10、p><p>　　式中FS為取樣頻率，F(xiàn)I(MAX)為輸入模擬信號(hào)VI的最高頻率分量的頻率上式就是所謂的取樣定理。</p><p>　　因此，A/D轉(zhuǎn)換器工作時(shí)的取樣頻率必須高于上式就是所規(guī)定的頻率。取樣頻率提高以后留給每次進(jìn)行轉(zhuǎn)換的時(shí)間也相應(yīng)地縮短了，這就是要求轉(zhuǎn)換電路必須具備更快的工作速度。因此，不能無(wú)限制地提高取樣頻率，通常取樣FS=(3~5)*FI(MAX)已滿足要求。</p>

11、;<p>　　由于轉(zhuǎn)換是在取樣結(jié)束后的保持時(shí)間內(nèi)完成的所以轉(zhuǎn)換結(jié)果所對(duì)應(yīng)的模擬電壓是每次取樣結(jié)束時(shí)的VI值。</p><p><b>　　二、量化與編碼</b></p><p>　　數(shù)字信號(hào)不僅在時(shí)間上是離散的，而且數(shù)值大小的變化也是不連續(xù)的。這就是說(shuō)，任何一個(gè)數(shù)字量的大小只能是某個(gè)規(guī)定的最小數(shù)量單位的整數(shù)倍。在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，必須取樣電壓表示為這個(gè)最

12、小單位的整數(shù)倍。這個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程稱為量化，所取的最小數(shù)量單位稱為量化單位，用@表示。顯然，數(shù)字信號(hào)最低有效位（LSBB）的1所代表的數(shù)量大小就等于@。</p><p>　　將量化的結(jié)果用代碼（可以是二進(jìn)制，也可以是其他進(jìn)制）表示出來(lái)，稱為編碼。這些代碼就是A/D轉(zhuǎn)換的輸出結(jié)果。</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器的種類與優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器種類很多，但

13、從原理上通?？煞譃橐韵滤姆N：計(jì)數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器、逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、并行A/D轉(zhuǎn)換器</p><p>　　計(jì)數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，但轉(zhuǎn)換速度也很慢，所以很少采用。雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器干擾能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換精度也很高，但速度不夠理想，常用于數(shù)字式測(cè)量?jī)x表中。計(jì)算機(jī)中廣泛采用逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換器作為接口電路，它的結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，轉(zhuǎn)換速度也高。并行A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度最快，但因結(jié)構(gòu)復(fù)雜而

14、造價(jià)較高，故只用于那些轉(zhuǎn)換速度極高的場(chǎng)合。</p><p>　　1.2 計(jì)數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理</p><p>　　計(jì)數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換電路由比較器C、D/A轉(zhuǎn)換器、計(jì)數(shù)器、脈沖源、控制門(mén)G以及輸出寄存器等幾部分組成。</p><p>　　轉(zhuǎn)換開(kāi)始前先用復(fù)位信號(hào)置零，而且轉(zhuǎn)換控制信號(hào)應(yīng)停留在VL=0的狀態(tài)。這時(shí)門(mén)G被封鎖，計(jì)數(shù)器不工作。計(jì)數(shù)器加給D/A

15、轉(zhuǎn)換器的是全0數(shù)字信號(hào)，所以D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓VO=0.如果VI為正電壓信號(hào)，則VI>VO，比較器的輸出電壓VB=1.</p><p>　　當(dāng)VL變成高電平時(shí)開(kāi)始轉(zhuǎn)換，脈沖源發(fā)出的脈沖經(jīng)過(guò)門(mén)G加到計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端CLK，計(jì)數(shù)器開(kāi)始做加法計(jì)數(shù)。隨著計(jì)數(shù)的進(jìn)行，D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓VO也不斷增加。當(dāng)VO=VI時(shí)，比較器的輸出電壓變成VB=0，將門(mén)G封鎖，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。這時(shí)計(jì)數(shù)器中所存的數(shù)字

16、就是所求的輸出數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　因?yàn)樵谵D(zhuǎn)換過(guò)程中計(jì)數(shù)器中的數(shù)字不停地在變化，所以不宜將計(jì)數(shù)器的狀態(tài)直接作為輸出信號(hào)。為此，在輸出端設(shè)置了輸出寄存器。在每次轉(zhuǎn)換完成以后，用轉(zhuǎn)換控制信號(hào)VL的下降沿將計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)字置入輸出寄存器中，而以寄存器的狀態(tài)作為最終的輸出信號(hào)。</p><p><b>　　VO</b></p><p>　　圖

17、1-1 計(jì)數(shù)器式ADC轉(zhuǎn)換器框圖</p><p>　　1.3 逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理</p><p>　　逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換電路包括比較器C、D/A轉(zhuǎn)換器、寄存器、時(shí)鐘脈沖源和控制邏輯等5個(gè)組成部分。</p><p>　　轉(zhuǎn)換開(kāi)始前先將寄存器清零，所以加給D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量也是全0。轉(zhuǎn)換控制信號(hào)VL變?yōu)楦唠娖綍r(shí)開(kāi)始轉(zhuǎn)換，時(shí)鐘信號(hào)首先將寄存器的最

18、高位置成1，使寄存器的輸出為100…00。這個(gè)數(shù)字量被D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓VO，并送到比較器與輸入VI進(jìn)行比較。如果VO>VI，說(shuō)明數(shù)字過(guò)大了，則這個(gè)1應(yīng)去掉；如果VO<VI，說(shuō)明數(shù)字還不夠大，這個(gè)1應(yīng)予保留。然后，再按同樣的方法將次高位置1，并比較VO與VI的大小以確定這一位的1是否應(yīng)當(dāng)保留。這樣逐位比較下去，直到最低位比較完為止。這時(shí)寄存器里所存的數(shù)碼就是所求的輸出數(shù)字量。</p><p&

19、gt;　　1.4 雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理</p><p>　　雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器是一種間接A/D轉(zhuǎn)換器，它首先將輸入的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之成正比的時(shí)間寬度信號(hào)，然后再這個(gè)時(shí)間寬度里對(duì)固定頻率的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的結(jié)果就是正比于輸入模擬電壓的數(shù)字信號(hào)。因此，也將這種A/D轉(zhuǎn)換器稱為電壓-時(shí)間變換式A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器包括積分器、比較器、計(jì)數(shù)器、

20、控制邏輯和時(shí)鐘信號(hào)源幾個(gè)組成部分。</p><p>　　轉(zhuǎn)換開(kāi)始前先將計(jì)數(shù)器清零，并接通開(kāi)關(guān)S0，使積分電容C完全放電。VL=1時(shí)開(kāi)始轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換操作分兩步進(jìn)行：</p><p>　　第一步，令開(kāi)關(guān)S1合到輸入信號(hào)電壓VI一側(cè)，積分器對(duì)VI進(jìn)行固定時(shí)間T1的積分。積分結(jié)束時(shí)積分器的輸出電壓為</p><p><b>　　VO=</b></p

21、><p>　　上式說(shuō)明，在T1固定的條件下積分器的輸出電壓VO與輸入電壓VI成正比。</p><p>　　第二步，令開(kāi)關(guān)S1轉(zhuǎn)接至參考電壓-VREF一側(cè)，積分器向相反方向積分。如果積分器的輸出電壓上升到零時(shí)所經(jīng)過(guò)的積分時(shí)間為T(mén)2，則可得</p><p><b>　　VO=</b></p><p><b>　　=&l

22、t;/b></p><p><b>　　故得到 </b></p><p><b>　　T2=</b></p><p>　　可見(jiàn)，反向積分到VO=0的這段時(shí)間T2與輸入信號(hào)VI成正比。令計(jì)數(shù)器在T2這段時(shí)間里對(duì)固定頻率為Fe的時(shí)鐘脈沖CLK計(jì)數(shù)，則計(jì)數(shù)結(jié)果也一定與VI成正比，即</p><p&g

23、t;<b>　　D=</b></p><p>　　上式中的D為表示計(jì)數(shù)結(jié)果的數(shù)字量。</p><p>　　若取T1為T(mén)C的整數(shù)倍，即T1=NTC則上式可化成</p><p><b>　　D=</b></p><p>　　轉(zhuǎn)換開(kāi)始前，由于轉(zhuǎn)換控制信號(hào)VL=0，因而計(jì)數(shù)器和附加觸發(fā)器均被置0，同時(shí)開(kāi)關(guān)S

24、0閉合，使積分電容C充分放電。</p><p>　　當(dāng)VL=1以后，轉(zhuǎn)換開(kāi)始，S0斷開(kāi)、S1接到輸入信號(hào)VL一側(cè)，積分器開(kāi)始對(duì)VI積分。因?yàn)榉e分過(guò)程中積分器的輸出為負(fù)電壓，所以比較器輸出為高電平，將門(mén)G打開(kāi)，計(jì)數(shù)器對(duì)VG端的脈沖計(jì)數(shù)。</p><p>　　當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)滿 個(gè)脈沖以后，自動(dòng)返回全0狀態(tài)，同時(shí)給FFA一個(gè)進(jìn)位信號(hào)，使FFA置1.于是S1轉(zhuǎn)接到-VREF一側(cè)，開(kāi)始進(jìn)行反向積分。待

25、積分器的輸出回到0以后，比較器的輸出變?yōu)榈碗娖?，將門(mén)G封鎖，至此轉(zhuǎn)換結(jié)束。這時(shí)計(jì)數(shù)器中所存的數(shù)字就是轉(zhuǎn)換結(jié)果。</p><p>　　2 ADC0809的設(shè)計(jì)與仿真</p><p>　　ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。ADC0809的姐妹芯片是ADC0808，可以相互代換。 本

26、設(shè)計(jì)用ADC 0809實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。按查詢方式采樣三路A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，用簡(jiǎn)單輸入口（74LS244）查詢EOC信號(hào)，每循環(huán)一次，0、1、2通道各采樣一次，采樣結(jié)果為：0通道數(shù)據(jù)放入AX中， 1通道數(shù)據(jù)放入BX中， 2通道數(shù)據(jù)放入CX中，三個(gè)寄存器均是低8位有效。</p><p>　　ADC0809是一種CMOS單片8位A/D轉(zhuǎn)換器，8路模擬量輸入以及地址鎖存與譯碼。設(shè)有與微機(jī)數(shù)據(jù)總線相連的TTL三態(tài)輸出鎖存器。

27、ADC0809可用單一的+5V電源工作，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為100us。用單一+5V電源時(shí)，模擬量輸入量程為0~5，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換值為00HH~FFH.</p><p>　　2.1 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　一、內(nèi)部結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　ADC0809屬于采用逐次逼近法的A/D轉(zhuǎn)換類型的轉(zhuǎn)換器。ADC

28、0809由八路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、256電阻階梯、樹(shù)狀開(kāi)關(guān)、逐漸逼近式寄存器SAR、控制電路和三態(tài)輸出鎖存器等組成。</p><p>　　八路模擬開(kāi)關(guān)及地址鎖存與譯碼器</p><p>　　八路模擬開(kāi)關(guān)用于輸入IN0-IN7上八路模擬電壓。地址鎖存和譯碼器在ALE信號(hào)控制下可以鎖存ADDA、ADDB、ADDC上地址信息，經(jīng)譯碼后控制IN0-IN7上哪一路模擬電壓送入比較器。

29、</p><p>　?。?）256電阻階梯和樹(shù)狀開(kāi)關(guān)</p><p>　　為了簡(jiǎn)化問(wèn)題起見(jiàn)，現(xiàn)已二位電阻階梯和樹(shù)狀開(kāi)關(guān)為例加以說(shuō)明。四個(gè)分壓電阻使A、B、C和D四點(diǎn)分壓2.5V、1.5V、0.5V和0V。SAR中高位D1控制左邊兩只樹(shù)狀電子開(kāi)關(guān)，地位D0控制右邊四只樹(shù)狀開(kāi)關(guān)。各開(kāi)始旁的0和1表示樹(shù)狀開(kāi)關(guān)閉合條件，由D1D0狀態(tài)決定。</p><p>　　對(duì)于8位A/

30、D轉(zhuǎn)換器，SAR為八位，電阻階梯、樹(shù)狀開(kāi)關(guān)和上述情況類似。只是要有=256個(gè)分阻，形成256個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓供給樹(shù)狀開(kāi)關(guān)使用。</p><p>　　(3)逐漸逼近式寄存器和比較器</p><p>　　SAR在A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中存放暫態(tài)數(shù)字量，在A/D轉(zhuǎn)換完后存放數(shù)字量，并可送到“三態(tài)輸出鎖存器”。</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)移前,SAR為全0。A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)，控制電路使

31、SAR最高位為1，并控制樹(shù)狀開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)，由此產(chǎn)生VST送給比較器。比較器對(duì)輸入模擬電壓VIN和VST進(jìn)行比較。若VIN<VST，則比較器輸出邏輯0而使SAR最高位由1變?yōu)?；若VIN>=VST，則比較器輸出使SAR最高位保留1.此后，控制電路在保持最高位不變下，依次對(duì)此高位，次次高位…最低位重復(fù)上述過(guò)程，就是可在SAR中得到A/D轉(zhuǎn)換完成后的數(shù)字量。</p><p>　　表1-1 VST和D1D

32、0的關(guān)系表</p><p>　　(4）三態(tài)輸出鎖存器和控制電路</p><p>　　三態(tài)輸出鎖存器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完成后的數(shù)字量。CPU使OE引腳變?yōu)楦唠娖骄涂梢詮摹叭龖B(tài)輸出鎖存器”取走A/D祝賀完成后的數(shù)字量。</p><p>　　二、ADC0809的工作過(guò)程</p><p>　　采用逐次逼近法的A/D轉(zhuǎn)換的工作過(guò)程是：當(dāng)啟動(dòng)脈沖來(lái)到后，

33、控制邏輯首先使N位(這里N=8)逐次逼近寄存器(SAR)的最高位置“1”,其余位清“0”。然后將該值送D/A轉(zhuǎn)換器。經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后的輸出電壓即為滿量程電壓的1/2(設(shè)為Vh)。將輸入電壓Vi和Vh比較，若Vi>Vh,則最高位不變；若Vi<Vh則最高位清“0”。一次比較完成后，將SAR的次高位置“1”送D/A轉(zhuǎn)換，新的Vh再同Vi比較來(lái)決定該位為“1”還是為“0”......上述過(guò)程重復(fù)進(jìn)行直到最低位為止。經(jīng)N次操作后，控制邏

34、輯輸出一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，控制緩沖寄存器接收SAR的內(nèi)容，即本次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果。該緩沖寄存器的輸出接收數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　ADC0809轉(zhuǎn)換由START脈沖信號(hào)來(lái)啟動(dòng)，脈沖下降沿有效(轉(zhuǎn)換開(kāi)始).當(dāng)輸入通道選擇地址線狀態(tài)穩(wěn)定后，在ALE信號(hào)的上升沿將地址線的狀態(tài)鎖存存到芯片的地址鎖存器中。在轉(zhuǎn)換操作過(guò)程中，信號(hào)EOC保持低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)變?yōu)楦唠娖?。該信?hào)主要用來(lái)查詢A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束或者用來(lái)作為中

35、斷請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng)ENABLE被置為高電平時(shí)，三態(tài)門(mén)打開(kāi)，將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容輸出到數(shù)據(jù)總線上。片內(nèi)帶有8路模擬開(kāi)關(guān)，并有與微處理器兼容的控制邏輯。它采用逐次逼近法進(jìn)行8位轉(zhuǎn)換。因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換部分包括一個(gè)帶有樹(shù)狀模擬開(kāi)關(guān)的256R分壓器和一個(gè)逐次逼近寄存器S.A.R。8路模擬開(kāi)關(guān)則可選通8路模擬輸入的任何一路單端模擬信號(hào)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示。由下圖可知，ADC0809由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三

36、態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。</p><p>　　在A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中，要用數(shù)字量來(lái)表示斷續(xù)變化的模擬量時(shí)，為了啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程，在此端加一個(gè)正脈沖，脈沖的上升沿將內(nèi)部的寄存器全部清零，在其下降沿開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程。在START信號(hào)上升沿之后1~

37、8個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，EOC信號(hào)變?yōu)榈碗娖?。?dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)可以讀出時(shí)，EOC變?yōu)楦唠娖健?lt;/p><p>　　必須將采樣－保持電壓歸化為某個(gè)最小單位的整數(shù)倍，這個(gè)過(guò)程稱為量化過(guò)程。所取得的最小單位叫做量化單位，轉(zhuǎn)換速度是指完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間，轉(zhuǎn)換時(shí)間是從接到轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)開(kāi)始，到輸出端獲得穩(wěn)定的數(shù)字信號(hào)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度主要取決于轉(zhuǎn)換電路的類型，不同類型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度相差很大。轉(zhuǎn)換

38、結(jié)束后，逐位近似寄存器的數(shù)字送三態(tài)輸出鎖存器鎖存，當(dāng)輸出允許信號(hào)OE有效時(shí)，由三態(tài)門(mén)輸出二進(jìn)制碼。</p><p>　　圖1-1 ADC0809內(nèi)部邏輯電路圖</p><p>　　2.2 ADC0809引腳結(jié)構(gòu)</p><p>　　ADC0809各腳功能如下：D7-D0：8位數(shù)字量輸出引腳。IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。VCC：+5V工作電壓。GND：

39、地。REF（+）：參考電壓正端。REF（-）：參考電壓負(fù)端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。該端上正脈沖由CPU送來(lái)，寬度應(yīng)大于100ns上升沿清零SAR，下降沿啟動(dòng)ADC工作。ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。（以上兩種信號(hào)用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）.EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。OE：輸出允許控制端，用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。</p><p>　　CLK

40、：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為500KHz）。用于為ADC0809提供逐次比較所需640KHZ</p><p><b>　　時(shí)鐘脈沖序列。</b></p><p>　　A、B、C：地址輸入線。</p><p>　　圖1-2 ADC0809引腳圖</p><p>　　圖1-3 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p>

41、<p>　　ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。</p><p>　　地址輸入和控制線：4條</p><p>　　ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼

42、后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。</p><p>　　數(shù)字量輸出及控制線：11條 </p><p>　　ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A

43、/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。</p><p>　　CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，</p><p>　　VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。</p>

44、;<p>　　3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想、原理</p><p>　　選擇RAO做為模擬輸入通道；連續(xù)轉(zhuǎn)換4次再求平均值做為轉(zhuǎn)換結(jié)果；</p><p>　　最后結(jié)構(gòu)只取低8位；結(jié)果送數(shù)碼管的低3位顯示；</p><p>　　利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器連接成中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換電路，編寫(xiě)程序?qū)/D轉(zhuǎn)換結(jié)果存入內(nèi)存數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并在屏幕上</p&g

45、t;<p>　　顯示轉(zhuǎn)換結(jié)果或以圖形方式顯示電平高低，驗(yàn)證輸入的模擬量電壓的大小與轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。</p><p><b>　　3.1設(shè)計(jì)連線</b></p><p>　　在掌握ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)中斷方式A/D轉(zhuǎn)換電路并在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上連線。電路圖如圖1-2所示。需要連接的線路如下：</p><p

46、>　　.8254 OUT0接ADC0809CLK(500KHZ)。</p><p>　　.ADC0809的EOC接IRQ2(B4)。</p><p>　　.ADC0809cs接220H~227H。</p><p>　　.8254CS接200H~207H。</p><p>　　.8254GATE0接+5V。</p><

47、p>　　.8254接系統(tǒng)總線CLK(B20)或接試驗(yàn)臺(tái)上8MHZ的振蕩器輸出。</p><p>　　.ADC0809的IN0接電位器的滑動(dòng)器端，電位器的另兩端分別接+5V和地。</p><p><b>　　3.2編程提示</b></p><p>　　1.ADC0809的分辨率為8位，可有8個(gè)(N0~N7)模擬輸入，模擬電壓范圍為0~5V，

48、在CLK為500KHZ時(shí)，轉(zhuǎn)換速度為</p><p>　　128us，它的START端為A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。ALE端為通道選擇的地址所存信號(hào)，實(shí)驗(yàn)電路中將START和ALE相連，輸出指令產(chǎn)生的IOW信號(hào)與地址譯碼信號(hào)CS信號(hào)經(jīng)或非門(mén)產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，該脈沖一方面鎖存A2A1A0的地址使8路模擬開(kāi)關(guān)的某一路接通，同時(shí)起到啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換的作用，故啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換只須如下2條指令:</p><p>

49、　　MOV DX,PORTADC ;ADC 0809的端口地址</p><p>　　OUT DX,AL ;發(fā)CS及IOW信號(hào)</p><p>　　在本系統(tǒng)中，ADC 0809的端口地址為220H</p><p>　　AL中具體為什么內(nèi)容并不重要，這是一個(gè)虛擬寫(xiě)動(dòng)作。</p><p>　　2.在中斷方式下，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后就

50、會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生EOC信號(hào)，此信號(hào)接IRQ2，從而引起一次硬中斷。在中斷處理程序中，使用如下指令即可讀取A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果。</p><p>　　MOV DX,PROTADC</p><p><b>　　IN AL,DX</b></p><p>　　輸入指令產(chǎn)生的IOR信號(hào)與CS信號(hào)或非門(mén)接至OE端，OE端是高電平有效。輸入指令執(zhí)行期間輸出三態(tài)緩沖器

51、開(kāi)門(mén)，數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　在本系統(tǒng)中，ADC0809的端口地址為220H。</p><p><b>　　3.波形顯示</b></p><p>　　要將A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)在屏幕上以圖形方式顯示出來(lái)，需設(shè)置屏幕顯示的圖形方式。可用INT 10H BIOS調(diào)用，用以下指令可以設(shè)置640*200單色圖形方式:</p>&l

52、t;p><b>　　MOV AH,0</b></p><p><b>　　MOV AL,6</b></p><p><b>　　INT 10H</b></p><p>　　在程序推出前應(yīng)恢復(fù)正常的文本顯示方式，可以利用以下命令:</p><p><b>　　MO

53、V AH,0</b></p><p><b>　　MOV AL,2</b></p><p><b>　　INT 10H</b></p><p>　　為了用圖形方式顯示，程序要使用兩個(gè)緩沖區(qū)，其中BUFFER1用于存放A/D采樣轉(zhuǎn)換的數(shù)值，BUFFER2用于存放顯示的數(shù)對(duì)應(yīng)的行值。P1是BUFFER1的地址指針，

54、用于指示要讀出的數(shù)的地址。</p><p>　　程序采用中斷方式進(jìn)行采樣，將采樣值存入BUFFER1中，每當(dāng)</p><p>　　640個(gè)點(diǎn)的采樣完成之后，便將采樣值變成顯示所對(duì)應(yīng)的行值，以順序號(hào)作為列值，按高分辨率圖形方式顯示出來(lái)。每次顯示都首先抹除舊的顯示亮點(diǎn)，然后顯示新的亮點(diǎn)。如此循環(huán)，在屏幕上將看到一條動(dòng)態(tài)顯示曲線。當(dāng)任意鍵按下時(shí)，程序運(yùn)行結(jié)束。</p><p&

55、gt;<b>　　3.3 程序流程圖</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 徐泳龍、倪驍驊.單片機(jī)原理與應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[2] 朱恩亮、周云龍.《單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》，鹽城工學(xué)院校內(nèi)講義，2005.</p><

56、;p>　　[3] 丁元杰.單片微機(jī)原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　[4] 周明德.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，2006.</p><p>　　[5] 何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:北京航空航天大學(xué)出版社.</p><p>　　[6] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社.</p>