单片机C语言程序设计 教学课件 作者 侯殿有4.13.ppt

第十三章 MCS-51与D/A、A/D的接口 13.1.1 A/D转换器原理 1．A/D转换器的类型及原理 A/D转换器（ADC）的作用是把模拟量转换成数字量，以便于计算机进行处理。 随着超大规模集成电路技术的飞速发展，现在有很多类型的A/D转换器芯片，不同的芯片，它们的内部结构不一样，转换原理也不同，各种A/D转换芯片根据转换原理可分为计数型A/D转换器、逐次比较式、双重积分型和并行式A/D转换器等；按转换方法可分为直接A/D转换器和间接A/D转换器；按其分辨率可分为4~16位的A/D转换器芯片。 (1) 计数型A/D转换器 计数型A/D转换器由D/A转换器、计数器和比较器组成，工作时，计数器由零开始计数，每计一次数后，计数值送往D/A转换器进行转换，并将生成的模拟信号与输入的模拟信号在比较器内进行比较，若前者小于后者，则计数值加1，重复D/A转换及比较过程，依此类推，直到当D/A转换后的模拟信号与输入的模拟信号相同，则停止计数，这时，计数器中的当前值就为输入模拟量对应的数字量。这种A/D转换器结构简单、原理清楚，但它转换速度慢、转换精度低，所以在实际中很少使用。 （2）逐次逼近型A/D转换器 （2）逐次逼近型A/D转换器 逐次逼近型A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、寄存器及控制电路组成部分。与计数型相同，也要进行比较以得到转换的数字量，但逐次逼近型是用一个寄存器从高位到低位依次开始逐位试探比较。转换过程如下：开始时寄存器各位清0，转换时，先将最高位置1，送D/A转换器转换，转换结果与输入的模拟量比较，如果转换的模拟量比输入的模拟量小，则1保留，如果转换的模拟量比输入模拟量大，则1不保留，然后从第二位依次重复上述过程直至最低位，最后寄存器中的内容就是输入模拟量对应的数字量。一个n位的逐次逼近型A/D转换器转换只须要比较n次，转换时间只取决于位数和时钟周期。逐次逼近型A/D转换器转换速度快，在实际中广泛使用。 （3）双重积分型A/D转换器 双重积分型A/D转换器将输入电压先变换成与其平均值成正比的时间间隔，然后再把此时间间隔转换成数字量，它属于间接型转换器。它的转换过程分为采样和比较两个过程。采样即用积分器对输入模拟电压进行固定时间的积分，输入模拟电压值越大，采样值越大，比较就是用基准电压对积分器进行反向积分，直至积分器的值为0，由于基准电压值固定，所以采样值越大，反向积分时积分时间越长，积分时间与输入电压值成正比，最后把积分时间转换成数字量，则该数字量就为输入模拟量对应的数字量。由于在转换过程中进行了两次积分，因此称为双重积分型。双重积分型A/D转换器转换精度高，稳定性好，测量的是输入电压在一段时间的平均值，而不是输入电压的瞬间值，因此它的抗干扰能力强，但是转换速度慢，双重积分型A/D转换器在工业上应用也比较广泛。 2．A/D转换器的主要性能指标 （1）分辨率 （2）转换时间 （3）量程 （4）转换精度 13.1.2 ADC0809芯片介绍 1．ADC0809芯片 ADC0809是CMOS单片型逐次逼近型A/D转换器，具有8路模拟量输入通道，有转换起停控制，模拟输入电压范围为0~+5V，转换时间为100s。 2．ADC0809的引脚 ADC0809芯片有28个引脚，采用双列直插式封装。具体见图13.1。 其中： IN0～IN7，8路模拟量输入端。 D0～D7，8位数字量输出端。 ADDA、ADDB、ADDC是3位地址译码线，译码结果决定转换8路模拟量中的某一路。译码情况见表13.1。 ALE，地址锁存信号，输入，高有效。 START，A/D转换启动信号，输入，高有效。 EOC，A/D转换结束信号，输出，高有效。 OE，数据输出允许信号，输入，高有效。 CLK，时钟脉冲输入端，决定A/D转换频率，一般不超过640KHZ。 REF+、REF_，基准电压。 ，+5V。 GND，地。 3．ADC0809的工作流程 （1） 输入待转换模拟量端口地址，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脚高脉冲，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D0~D1读出数据。 13.2 ADC0809与MCS-51单片机的连接和软件驱动 图13.2中，ADC0809的转换时钟由8051定时器/计数器T0定时由P1.0输出脉冲提供，因为ADC0809 的最高时钟频率为640 KHZ，如果晶振频率为12MHZ，一个机器周期是1S, 定时器/计数器