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adc0808详细中文资料.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.90M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    ADC0808
    百科名片
    内部结构
    引脚功能（外部特性）
    极限参数
    一个风格很好的AD转换程序，值得你参考
    摘  要：介绍一种多通道高精度串行A/D
    　　TLC2543是11个输入端的12位
    　　下面是采用C51编写的A/D转换程序。其中
    低通滤波器
    科技名词定义
    百科名片
    一、低通滤波器介绍(low-passfilter)
    二、巴特沃斯滤波器
    三、切比雪夫滤波器
    简述
    滤波器的种类;
    设计简便的高频用定K型LC低通滤波器
    11.2.4 典型的集成 ADC 芯片 为了满足多种需要，目前国内外各半导体器件生产厂家设计并生产出了多种多样的 ADC 芯片。仅美国 AD 公司的 ADC 产品就有几十个系列、近百种型号之多。从性能上讲， 它们有的精度高、速度快，有的则价格低廉。从功能上讲，有的不仅具有 A/D 转换的基本 功能，还包括内部放大器和三态输出锁存器；有的甚至还包括多路开关、采样保持器等，已 发展为一个单片的小型数据采集系统。 尽管 ADC 芯片的品种、型号很多，其内部功能强弱、转换速度快慢、转换精度高低有 很大差别，但从用户最关心的外特性看，无论哪种芯片，都必不可少地要包括以下四种基本 信号引脚端：模拟信号输入端(单极性或双极性)；数字量输出端(并行或串行)；转换启动信 号输入端；转换结束信号输出端。除此之外，各种不同型号的芯片可能还会有一些其他各不 相同的控制信号端。选用 ADC 芯片时，除了必须考虑各种技术要求外，通常还需了解芯片 以下两方面的特性。 （1）数字输出的方式是否有可控三态输出。有可控三态输出的 ADC 芯片允许输出线 与微机系统的数据总线直接相连，并在转换结束后利用读数信号 RD 选通三态门，将转换结 果送上总线。没有可控三态输出(包括内部根本没有输出三态门和虽有三态门、但外部不可 控两种情况)的 ADC 芯片则不允许数据输出线与系统的数据总线直接相连，而必须通过 I/O 接口与 MPU 交换信息。 （2）启动转换的控制方式是脉冲控制式还是电平控制式。对脉冲启动转换的 ADC 芯 片，只要在其启动转换引脚上施加一个宽度符合芯片要求的脉冲信号，就能启动转换并自动 完成。一般能和 MPU 配套使用的芯片，MPU 的 I/O 写脉冲都能满足 ADC 芯片对启动脉冲 的要求。对电平启动转换的 ADC 芯片，在转换过程中启动信号必须保持规定的电平不变， 否则，如中途撤消规定的电平，就会停止转换而可能得到错误的结果。为此，必须用 D 触 发器或可编程并行 I/O 接口芯片的某一位来锁存这个电平，或用单稳等电路来对启动信号进 行定时变换。 具有上述两种数字输出方式和两种启动转换控制方式的 ADC 芯片都不少，在实际使用芯片 时要特别注意看清芯片说明。下面介绍两种常用芯片的性能和使用方法。 1. ADC 0808/0809 ADC 0808 和 ADC 0809 除精度略有差别外(前者精度为 8 位、后者精度为 7 位)，其余 各方面完全相同。它们都是 CMOS 器件，不仅包括一个 8 位的逐次逼近型的 ADC 部分，而 且还提供一个 8 通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑，因而有理由把它作为简单的“数据采 集系统”。利用它可直接输入 8 个单端的模拟信号分时进行 A/D 转换，在多点巡回检测和过 程控制、运动控制中应用十分广泛。 1) 主要技术指标和特性 （1）分辨率： 8 位。 1 （2）总的不可调误差： ADC0808 为± 2 （3）转换时间： 取决于芯片时钟频率，如 CLK=500kHz 时，TCONV=128μs。 （4）单一电源： +5V。 （5）模拟输入电压范围： 单极性 0～5V；双极性±5V,±10V(需外加一定电路)。 （6）具有可控三态输出缓存器。 （7）启动转换控制为脉冲式(正脉冲)，上升沿使所有内部寄存器清零，下降沿使 A/D LSB,ADC 0809 为±1LSB。 转换开始。 （8）使用时不需进行零点和满刻度调节。 2) 内部结构和外部引脚 ADC0808/0809 的内部结构和外部引脚分别如图 11.19 和图 11.20 所示。内部各部分的 作用和工作原理在内部结构图中已一目了然，在此就不再赘述，下面仅对各引脚定义分述如 下：
    图 11.19 ADC0808/0809 内部结构框图 （1）IN0～IN7——8 路模拟输入，通过 3 根地址译码线 ADDA、ADDB、ADDC 来选通 一路。 （2）D7～D0——A/D 转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数 据线连接。8 位排列顺序是 D7 为最高位，D0 为最低位。 （3）ADDA、ADDB、ADDC——模拟通道选择地址信号，ADDA 为低位，ADDC 为高位。 地址信号与选中通道对应关系如表 11.3 所示。 （4）VR(+)、VR(-)——正、负参考电压输入端，用于提供片内 DAC 电阻网络的基准电 压。在单极性输入时，VR(+)=5V，VR(-)=0V；双极性输入时，VR(+)、VR(-)分别接正、负极 性的参考电压。 图 11.20 ADC0808/0809 外部引脚图 表 11.3 地址信号与选中通道的关系 ADDC 地 址 ADDB ADDA 选中通道
    0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 （5）ALE——地址锁存允许信号，高电平有效。当此信号有效时，A、B、C 三位地址 信号被锁存，译码选通对应模拟通道。在使用时，该信号常和 START 信号连在一起， 以便同时锁存通道地址和启动 A/D 转换。 （6）START——A/D 转换启动信号，正脉冲有效。加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼 近寄存器清零，下降沿开始 A/D 转换。如正在进行转换时又接到新的启动脉冲，则原来的 转换进程被中止，重新从头开始转换。 （7）EOC——转换结束信号，高电平有效。该信号在 A/D 转换过程中为低电平，其余 时间为高电平。该信号可作为被 CPU 查询的状态信号，也可作为对 CPU 的中断请求信号。 在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下，EOC 也可作为启动信号反馈接到 START 端， 但在刚加电时需由外电路第一次启动。 （8）OE——输出允许信号，高电平有效。当微处理器送出该信号时，ADC0808/0809 的输出三态门被打开，使转换结果通过数据总线被读走。在中断工作方式下，该信号往往是 CPU 发出的中断请求响应信号。 3) 工作时序与使用说明 ADC 0808/0809 的工作时序如图 11.21 所示。当通道选择地址有效时，ALE 信号一出现， 地址便马上被锁存，这时转换启动信号紧随 ALE 之后(或与 ALE 同时)出现。START 的上升 沿将逐次逼近寄存器 SAR 复位，在该上升沿之后的 2μs 加 8 个时钟周期内(不定)，EOC 信 号将变低电平，以指示转换操作正在进行中，直到转换完成后 EOC 再变高电平。微处理器 收到变为高电平的 EOC 信号后，便立即送出 OE 信号，打开三态门，读取转换结果。 图 11.21 ADC 0808/0809 工作时序 模拟输入通道的选择可以相对于转换开始操作独立地进行(当然，不能在转换过程中进
    行)，然而通常是把通道选择和启动转换结合起来完成(因为 ADC0808/0809 的时间特性允许 这样做)。这样可以用一条写指令既选择模拟通道又启动转换。在与微机接口时，输入通道 的选择可有两种方法，一种是通过地址总线选择，一种是通过数据总线选择。 如用 EOC 信号去产生中断请求，要特别注意 EOC 的变低相对于启动信号有 2μs+8 个时钟 周期的延迟，要设法使它不致产生虚假的中断请求。为此，最好利用 EOC 上升沿产生中断 请求，而不是靠高电平产生中断请求。 2. AD574A AD574A 是美国 AD 公司的产品，是目前国际市场上较先进的、价格低廉、应用较广的 混合集成 12 位逐次逼近式 ADC 芯片。它分 6 个等级，即 AD574AJ、AK、AL、AS、AT、 AU，前三种使用温度范围为 0～+70℃，后三种为-55～+125℃。它们除线性度及其他某些 特性因等级不同而异外，主要性能指标和工作特点是相同的。 1) 主要技术指标和特性 LSB(因等级不同而异)。 1 （1）非线性误差： ±1LSB 或± 2 （2）电压输入范围： 单极性 0～+10V，0～+20V，双极性±5V,±10V。 （3）转换时间： 35μs。 （4）供电电源： +5V，±15V。 （5）启动转换方式： 由多个信号联合控制，属脉冲式。 （6）输出方式： 具有多路方式的可控三态输出缓存器。 （7）无需外加时钟。 （8）片内有基准电压源。可外加 VR，也可通过将 VO(R)与 Vi(R)相连而自己提供 VR。 内部提供的 VR 为(10.00±0.1)V(max)，可供外部使用，其最大输出电流为 1.5mA； （9）可进行 12 位或 8 位转换。12 位输出可一次完成，也可两次完成(先高 8 位，后低 4 位)。 2) 内部结构与引脚功能 AD574A 的内部结构与外部引脚如图 11.22 所示。从图可见，它由两片大规模集成电路 混合而成： 一片为以 D/A 转换器 AD565 和 10V 基准源为主的模拟片，一片为集成了逐次 逼近寄存器 SAR 和转换控制电路、时钟电路、三态输出缓冲器电路和高分辨率比较器的数 字片，其中 12 位三态输出缓冲器分成独立的 A、B、C 三段，每段 4 位，目的是便于与各 种字长微处理器的数据总线直接相连。AD574A 为 28 引脚双列直插式封装，各引脚信号的 功能定义分述如下：
    图 11.22 AD574A 的结构框图与引脚 （1）12/8 ——输出数据方式选择。当接高电平时，输出数据是 12 位字长；当接低电 平时，是将转换输出的数变成两个 8 位字输出。 （2）A0——转换数据长度选择。当 A0 为低电平时，进行 12 位转换；A0 为高电平时， 则为 8 位长度的转换。 （3）CS ——片选信号。 （4）R/C ——读或转换选择。当为高电平时，可将转换后数据读出；当为低电平时， 启动转换。 （5）CE——芯片允许信号，用来控制转换与读操作。只有当它为高电平时，并且CS =0 时，R/信号的控制才起作用。CE 和CS 、R/C 、12/8 、A0 信号配合进行转换和读操作的控 制真值表如表 11.4 所示。 （6）VCC——正电源，电压范围为 0～+16.5V。 （7）Vo(R)——+10V 参考电压输出端，具有 1.5mA 的带负载能力。 CE 0 × 1 1 1 1 1 表 11.4 AD574A 的转换和读操作控制真值表 CS CR / × 1 0 0 0 0 0 × × 0 0 1 1 1 12 /8 × × × × +5V DGND DGND A0 × × 0 1 × 0 1 操作内容 无操作 无操作 启动一次 12 位转换 启动一次 8 位转换 并行读出 12 位 读出高 8 位(A 段和 B 段) 读出 C 段低 4 位，并自动后跟 4 个 0 （8）AGND——模拟地。 （9）GND——数字地。 （10）Vi(R)——参考电压输入端。 （11）VEE——负电源，可选加-11.4V～-16.5V 之间的电压。 （12）BIP OFF——双极性偏移端，用于极性控制。单极性输入时接模拟地(AGND)， 双极性输入时接 Vo(R)端。 （13）Vi(10)——单极性 0～＋10V 范围输入端，双极性±5V 范围输入端。 （14）Vi(20)——单极性 0～＋20V 范围输入端，双极性±10V 范围输入端。 （15）STS——转换状态输出端，只在转换进行过程中呈现高电平，转换一结束立即返 回到低电平。可用查询方式检测此端电平变化，来判断转换是否结束，也可利用它的负跳变 沿来触发一个触发器产生 IRQ 信号，在中断服务程序中读取转换后的有效数据。 从转换被启动并使 STS 变高电平一直到转换周期完成这一段时间内，AD574A 对再来 的启动信号不予理睬，转换进行期间也不能从输出数据缓冲器读取数据。 3) 工作时序 AD574A 的工作时序如图 11.23 所示。对其启动转换和转换结束后读数据两个过程分别 说明如下：
    图 11.23 AD574A 的工作时序 （1）启动转换 在 CS =0 和 CE=1 时，才能启动转换。由于是 CS =0 和 CE=1 相与后，才能启动 A/D 转换，因此实际上这两者中哪一个信号后出现，就认为是该信号启动了转换。无论用哪一个 启动转换，都应使 R/C 信号超前其 200ns 时间变低电平。从图 11.23 可看出，是由 CE 启动 转换的，当 R/为低电平时，启动后才是转换，否则将成为读数据操作。在转换期间 STS 为 高电平，转换完成时变低电平。 （2）读转换数据 在CS =0 和 CE=1 且 CR / 为高电平时，才能读数据，由 12/8 决定是 12 位并行读出， 还是两次读出。如图 11.23 所示，CS 或 CE 信号均可用作允许输出信号，看哪一个后出现， 图中为 CE 信号后出现。规定 A0 要超前于读信号至少 150ns， CR / 信号超前于 CE 信号最 小可到零。 从表 11.4 和图 11.23 可看出，AD574A 还能以一种单独控制(stand-alone)方式工作： CE 和 12/8 固定接高电平，CS 和 A0 固定接地，只用 CR / 来控制转换和读数， CR / =0 时启 动 12 位转换， CR / =1 时并行读出 12 位数。具体实现办法可有两种： 正脉冲控制和负脉 冲控制。当使用 350ns 以上的 CR / 正脉冲控制时，有脉冲期间开启三态缓冲器读数，脉冲 后沿(下降沿)启动转换。当使用 400ns 以上的 CR / 负脉冲控制时，则前沿启动转换，脉冲 结束后读数。 4) 使用方法 AD574A 有单极性和双极性两种模拟输入方式。 （1）单极性输入的接线和校准 单极性输入的接线如图 11.24(a)所示。AD574A 在单极性方式下，有两种额定的模拟输 入范围： 0～+10V 的输入接在 Vi(10)和 AGND 间，0～+20V 输入接在 Vi(20)和 AGND 间。 R1 用于偏移调整(如不需进行调整可把 BIP OFF 直接接 AGND，省去外加的调整电路)，R2
    用于满量程调整(如不需调整，R2 可用一个 50Ω±1%的金属膜固定电阻代替)。为使量化误 1 LSB,AD574A 的额定偏移规定为 2 LSB。因此在作偏移调整时，使输入电压为 1 差为± 2 1 2 LSB( 满 量 程 电 压 为 +10V 时 是 1.22mV) ， 调 R1 ， 使 数 字 输 出 为 000000000000 到 1 000000000001 的跳变。在做满量程调整时，是通过施加一个低于满量程值 1 2 信号进行的，这时调 R2 以得到从 111111111110 到 111111111111 的跳变点。 LSB 的模拟 （2）双极性输入的接线和校准 双极性输入的接线如图 11.24(b)所示。和单极性输入时一样，双极性时也有两种额定的 模拟输入范围： ±5V 和±10V。±5V 输入接在 Vi(10)和 AGND 之间；±10V 接在 Vi(20) 和 AGND 之间。 图 11.24 AD574A 的输入接线图 1 双极性校准也类似于单极性校准。调整方法是，先施加一个高于负满量程 2 LSB(对于 ±5V 范围为-4.9988V)的输入电压，调 R1，使输出出现从 000000000000 到 000000000001 的 1 跳变；再施加一个低于正满量程 1 2 LSB(对于±5V 范围为+4.9963V)的输入信号，调 R2 使 输出现从 111111111110 到 111111111111 的跳变。如偏移和增益无需调整，则相应的调整电 阻也和在单极性中一样，R2 可用 50±1%Ω的固定电阻代替。 ADC 0808 与 ADC 0809 区 别 §7.3 A/D 转 换 器 ADC0809 与 MCS-51 单 片 机 的 接 口 设 计 ADC0808/0809 八位逐次逼近式 A/D 转换器是一种单片 CMOS 器件,包括 8 位的模/数转换 器,8 通道多路转换器和与微处理器兼容的控制逻辑.8 通道多路转换器能直接连通 8 个单端模 拟信号中一任何一个. 一,ADC0808/0809 的内部结构及引脚功能 1,ADC0809 转换器内部结 构 2,ADC0809 引脚功能分辨率为 8 位.最大不可调误差 ADC0808 小于±1/2LSB,ADC0809 小 于±1LSB 单一+5V 供电,模拟输入范围为 0~5V.具有锁存三态输出,输出与 TTL 兼容.功耗为 15mw. 不 必 进 行 零 点 和 满 度 调 整 . 转 换 速 度 取 决 于 芯 片 的 时 钟 频 率 . 时 钟 频 率 范 围:10~1280KHZ 当 CLK=500KHZ 时,转换速度为 128μs.IN0~IN7:8 路输入通道的模拟量输入 端口. 2-1~2-8:8 位数字量输出端口. START,ALE:START 为启动控制输入端口,ALE 为地址锁 存控制信号端口.这两个信号端可连接在一起,当通过软件输入一个正脉冲,便立即启动模/数 转换.EOC,OE:EOC 为转换结束信号脉冲输出端口,OE 为输出允许控制端口,这两个信号亦可 连结在一起表示模/数转换结束.OE 端的电平由低变高,打开三态输出锁存器,将转换结果的数 字量输出到数据总线上.REF(+),REF(-),VCC,GND,REF(+)和 REF(-)为参考电压输入端,VCC
    为主电源输入端,GND 为接地端.一般 REF(+)与 VCC 连接在一起,REF(-)与 GND 连接在一 起.CLK:时钟输入端.3,8 路模拟开关的三位地址选通编码表 ADDA,B,C8 路模拟开关的三位 地 址 选 通 输 入 端 , 以 选 择 对 应 的 输 入 通 道 . 地 址 码 对 应 的 输 入 通 道 CBA000011110011001101010101IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7 二,ADC0808/0809 与 8031 单片 机的接口设计 ADC0808/0809 与 8031 单片机的硬件接口有三种方式,查询方式,中断方式和 等待延时方式.究竟采用何种方式,应视具体情况,按总体要求而选择.1.延时方式 ADC0809 编 程模式在软件编写时,应令 p2.7=A15=0;A0,A1,A2 给出被选择的模拟通道的地址;执行一条输 出指令,启动 A/D 转换;执行一条输入指令,读取 A/D 转换结果.通道地址:7FF8H~7FFFH 下面 的程序是采用延时的方法,分别对 8 路模拟信号轮流采样一次,并依次把结果转存到数据存储 区的采样转换程序.START: MOV R1, #50H ;置数据区首地址 MOV DPTR, #7FF8H ;P2.7=0 且 指向通道 0 MOV R7, #08H ;置通道数 NEXT: MOVX @DPTR,A ;启动 A/D 转换 MOV R6, #0AH ;软 件延 时 DLAY: NOPNOPNOPDJNZ R6, DLAYMOVX A, @DPTR ; 读 取转 换 结果 MOV @ R1, A ;存储数据 INC DPTR ;指向下一个通道 INC R1 ;修改数据区指针 DJNZ R7, NEXT ;8 个通道全采样完了吗 ........ 2.中断方式 将 ADC0808/0809 作为一个外部扩展的并行 I/O 口,直接由 8031 的 P2.0 和脉冲进行启动.通道地址为 FEF8H～FEFFH 用中断方式读取转 换结果的数字量,模拟量输入通路选择端 A,B,C 分别与 8031 的 P0.0,P0.1,P0.2(经 74LS373)相 连,CLK 由 8031 的 ALE 提供. INTADC:SETB IT1 ;选择为边沿触发方式 SETB EA ;开中断 SETB EX1 ;MOV DPTR, #0FEF8H ; 通 道 地 址 送 DPTRMOVX @DPTR,A ; 启 动 A/D 转 换……PINT1: ……MOV DPTR, #0FEF8H ; 通道地址送 DPTRMOVX A, @ DPTR;读取从 IN0 输入的转换结果存入 MOV 50H, A ;50H 单元 MOVX @DPTR,A ;启动 A/D 转换 RETI ;中 断返回三,接口电路设计中的几点注意事项 1.关于 ADC0808/0809 最高工作时钟频率的说明 由 于 ADC0808/0809 芯 片 内 无 时 钟, 所 以 必 须 靠 外 部 提 供 时 钟; 外 部 时 钟 的 频 率 范 围 为 10KHZ~1280KHZ.在前面的 ADC0808/0809 通过中断方式与 8031 单片机接口的电路中,8031 单片机的主频接为 6MHZ,ALE 提供 ADC0808/0809 的时钟频率为 1MHZ(1000KHZ);实际应 用系统使用证明,ADC0808/0809 能够正常可靠地工作.但在用户进行 ADC0808/0809 应用设 计 时 , 推 荐 选 用 640KHZ 左 右 的 时 钟 频 率 . 2,ADC0816/17 与 ADC0809 的 主 要 区 别 ADC0816/0817 与 ADC0808/0809 相比,除模拟量输入通道数增至 16 路,封装为 40 引脚外,其 原理,性能结构基本相同.ADC0816 和 ADC0817 的主要区别是:ADC0816 的最大不可调误差 为±1/2LSB,精度高,价格也高;ADC0817 的最大不可调误差为士 1LSB,价格低. 习题七 试设 计一数据采集系统 2002.10 使用单位: 山东省气象局在东营市孤岛气象观察站设计单位: 山东大学物理与微电子学院 2000 级设计方案: 自行确定提 示: 对于非模拟物理量,可以用 下图示意即可非电物理量传感器 A/D 转换器 §7.3 A/D 转换器 ADC0809 与 MCS-51 单片机的接口设计 ADC0808/0809 八位逐次逼近式 A/D 转换器是一种单片 CMOS 器件,包括 8 位的模/数转换器,8 通道多路转 换器和与微处理器兼容的控制逻辑. 8 通道多路转换器能直接连通 8 个单端模拟信号中一任何一个. 一,ADC0808/0809 的内部结构及引脚功能 1,ADC0809 转换器内部结构 2,ADC0809 引脚功能 分辨率为 8 位. 最大不可调误差 ADC0808 小于±1/2LSB,
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