微机原理与接口技术课件：08模数转换器ad.ppt

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1、微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 08 模数转换器ADC0809主要内容主要内容 1 模数转换的基本概念模数转换的基本概念 2 ADC0809外部引脚外部引脚 3 ADC0809内部结构内部结构 4 ADC0809的连线的连线 5 ADC0809的程序流程的程序流程 6 ADC0809的应用的应用微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 1 模数转换的基本概念1.1 模拟量接口基本概念模拟量接口基本概念 （1）模拟量模拟量：即连续量，时间连续，数值连续，：即连续量，时间连续，数值连续，如工业生产过程中的温度

2、、压力、流量、物位、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。气体成分、速度等参数。（2）数字量数字量：离散量，微型计算机能接收和处：离散量，微型计算机能接收和处理的理的0和和1的数字脉冲量。的数字脉冲量。（3）模）模/数转换：即数转换：即A/D转换转换，将模拟量转换成，将模拟量转换成数字量的过程。数字量的过程。（4）数）数/模转换：即模转换：即D/A转换转换，将数字量转换成，将数字量转换成模拟量的过程。模拟量的过程。微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 1.2 A/D转换方法转换方法 （1）并行比较）并行比较A/D转换转换(多

3、级参考电平多级参考电平)（2）计数式）计数式A/D转换转换(计数器、计数器、DA、比较、比较)（3）双积分式）双积分式A/D转换转换(VTC)（4）逐次逼近式逐次逼近式A/D转换转换 逐次逼近式逐次逼近式A/D转换：转换：转换速度快转换速度快，转换精度高转换精度高，抗干抗干扰性好扰性好，是目前广泛应用的，是目前广泛应用的812位位ADC的主流产品。的主流产品。微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 1.3 逐次逼近逐次逼近A/D转换器工作原理转换器工作原理 提高计数提高计数A/D转换速率：折半查找转换速率：折半查找微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤

4、读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 1.4 主要技术指标主要技术指标 （1）分辨率分辨率 分辨率是指分辨率是指A/D转换器能分辨的最小模拟输入电压值，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常用可转换成的数字量的位数位数来表示。（例如：来表示。（例如：8位、位、10位、位、12位等）位等）=Vmax/（2n-1）其中：其中：n 是可转换成的数字量的位数。位数越高，分辨是可转换成的数字量的位数。位数越高，分辨率也越高。率也越高。例：某例：某8位位ADC的满量程电压为的满量程电压为5V，则其，则其 分辨率为：分辨率为：5V/255=19.5mV 物理量为速率物理量为速率0-

5、300m/s，则分辨率为，则分辨率为1.17m/s。微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 （2）转换时间转换时间 转换时间反映了转换时间反映了A/D转换的速度。转换的速度。转换时间是完成一次转换所需要的时间。转换时间是完成一次转换所需要的时间。（3）量程量程(常需调整常需调整)量程是指能进行转换的输入电压的最大范围。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：输入动态电压范围：0V5V （4）绝对精度绝对精度 绝对精度是指绝对精度是指ADC输出端产生一个给定的数字量时，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

6、之差，把这个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。差值的最大值定义为绝对精度。微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 （5）相对精度相对精度 相对精度是指相对精度是指ADC输出端产生一个给定的数字量时，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端实际模拟量输入值与理论值之差输入值与理论值之差与与满量程值满量程值之比，一般用百分数来表示。之比，一般用百分数来表示。（6）线性度线性度 模拟量变化时模拟量变化时A/D转换器输出的数字量按转换器输出的数字量按比例比例变化的变化的程度。程度。微机原理与接口技术微机原

7、理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 2 ADC0809引脚2.1 ADC0809芯片特点芯片特点 ADC0809是是CMOS逐次逼近式逐次逼近式8位位A/D转换器转换器。（1）8通道（通道（8路）模拟量输入路）模拟量输入 （2）8位字长数字量输出位字长数字量输出 （3）模拟输入电压范围为）模拟输入电压范围为0V+5V，不需零点和，不需零点和满刻度校准。满刻度校准。（4）转换时间）转换时间100s （5）低功耗，约）低功耗，约15mW （6）时钟频率：典型值）时钟频率：典型值500kHz（范围为（范围为10 kHz1280 kHz）。）。微机原理与接口技术微机原理与接口技术

8、勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 2.2 ADC0809引脚功能引脚功能 （1）D7D0：8位数字量输出位数字量输出(平时高阻平时高阻)（2）IN0IN7：8路模拟输入路模拟输入 （3）ADDA、ADDB、ADDC：多路开关：多路开关地址选择线，用于选择模拟通道。地址选择线，用于选择模拟通道。（4）ALE：通道地址锁存输入：通道地址锁存输入 （5）START：启动转换：启动转换 （6）EOC：A/D转换结束转换结束(中断请求中断请求)（7）OE：数字量输出允许：数字量输出允许 （8）CLOCK：时钟输入（：时钟输入（10KHz1.2MHz）（9）VREF(+)、VREF(-)：参考

9、电压输：参考电压输入端入端 （10）VCC、GND：+5V、0V 微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 2 0809外部引脚2.3 ADDAADDC与与IN0IN7的关系的关系ADDCADDBADDA模模拟拟信号信号输输入通路入通路选择选择000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 3 ADC0809内部结构3.1 0809内部结构内部结构微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33

10、 3 0809内部结构3.1 0809内部组成内部组成 （1）8路模拟开关路模拟开关：当地址锁存信号当地址锁存信号ALE有效时，有效时，3位地址位地址ADDC、ADDB、ADDA进入地址锁存器，经译进入地址锁存器，经译码后使码后使8路模拟开关选通某一路信号。路模拟开关选通某一路信号。（2）8位位A/D转换器转换器：由电阻分压器、树状模拟开关由电阻分压器、树状模拟开关(这两部分组成一个这两部分组成一个D/A变换器变换器)、电压比较器、逐次逼、电压比较器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。（3）三态门输出锁存器三态门输出锁存器：用来保存用来保存A/D转换结果

11、，转换结果，当输出允许信号当输出允许信号OE有效时，打开三态门，输出有效时，打开三态门，输出A/D转换转换结果。结果。微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 3 0809内部结构3.3 ADC0809工作过程工作过程 （1）首先确定）首先确定ADDA、ADDB、ADDC三位地址，决定选择哪一路三位地址，决定选择哪一路模拟信号模拟信号。（2）使）使ALE端接收一正脉冲信号，使该路端接收一正脉冲信号，使该路模拟信号经选择开关模拟信号经选择开关达到达到比较器的输入端。比较器的输入端。（3）使）使START端接收一正脉冲信号，端接收一正脉冲信号，START的上

12、升沿将的上升沿将逐次逼近逐次逼近寄存器复位寄存器复位，下降沿，下降沿启动启动A/D转换转换。（4）EOC输出信号变低，表示输出信号变低，表示正在进行转换正在进行转换。（5）A/D转换结束，转换结束，EOC变为高电平，表示变为高电平，表示A/D转换结束转换结束。此时，。此时，数据已保存到数据已保存到8位锁存器中。位锁存器中。（6）OE信号变为高电平，则信号变为高电平，则8位三态锁存缓冲器的三态门被打开，位三态锁存缓冲器的三态门被打开，转换好的转换好的8位位数据输出到数据线数据输出到数据线上。上。微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 3 0809内部结构

13、3.2 0809工作时序工作时序微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 4 ADC0809的连线4.1 ADC0809芯片与系统的连接芯片与系统的连接 模拟输入端模拟输入端Ini：单路输入单路输入ADDCADDBADDAIN4ADC0809输入输入多路输入多路输入ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809输入输入0输入输入1输入输入2输入输入3输入输入4CPU指定指定通道号通道号+5V微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 4.2 通道地址线通道地址线ADDA-ADDC的连接的连接 A

14、DDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809输输入入DB74LS273Q2Q1Q0CP来自来自I/O译码译码D0-D7并行接口并行接口并行接口并行接口74LS27374LS273占用一个占用一个占用一个占用一个I/OI/O地址地址地址地址4 ADC0809的连线微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 4 ADC0809的连线4.3 数据输出线数据输出线D0-D7的连接的连接D0-D7ADC0809DBOE来自来自I/O译码译码D0-D7ADC0809DBOE来自来自I/O译码译码直接连直接连DB通过输入接口连通过输入接口连DB74

15、LS244+5VDIDOE1#E2#微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 4 ADC0809的连线4.4 ALE和和START端的连接端的连接ADC0809ALESTART独立连接独立连接来自来自I/O译码译码1来自来自I/O译码译码2ADC0809ALESTART统一连接统一连接来自来自I/O译码译码微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 5 ADC0809程序流程5.1 ADC0809数据采集程序流程数据采集程序流程 初始化初始化 送通道地址送通道地址送送ALE信号信号送送START信号信号读读EOC状态

16、状态送读允许送读允许OE信号信号EOC=1？读转换结果读转换结果采集结束否？采集结束否？NY结结 束束Y送下一路通道地址送下一路通道地址（1）（1）N微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 205 ADC0809程序流程5.2 ADC0809与系统的连接实例与系统的连接实例D0IN0A15-A0IORIOWD7-D0D7-D0EOCOESTARTALEADDCADDBADDA译译码码器器ADC0809微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 5 ADC0809程序流程5.3 判断转换结束的方法判断转换结束的方法

17、（1）软件）软件延时延时等待（比如延时等待（比如延时1ms）此时不用此时不用EOC信号信号-CPU效率最低效率最低 （2）软件）软件查询查询EOC状态状态 （3）把）把EOC作为作为中断申请中断申请信号信号 在中断服务程序中读入转换结果，效率高在中断服务程序中读入转换结果，效率高微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 5 ADC0809程序流程5.4 判断转换结束的程序判断转换结束的程序 （1）用延时等待的方法）用延时等待的方法 MOV DX,start_portOUT DX,AL ;启动转换启动转换CALL DELAY_1MS ;延时延时1msMOV

18、 DX,oe_portIN AL,DX ;读入结果读入结果 微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 5 ADC0809程序流程5.4 判断转换结束的程序判断转换结束的程序 （2）用查询）用查询EOC状态的方法状态的方法 MOV DX,start_port OUT DX,AL ;启动转换启动转换 LL:MOV DX,eoc_port IN AL,DX AND AL,01H ;测试测试EOC状态状态JZ LL MOV DX,oe_portIN AL,DX ;读入结果读入结果 微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33

19、6 0809编程应用 例例1：如下图所示，如下图所示，ADC0809的片选接至译码处的片选接至译码处200H207H，ADC0809的工作时钟为的工作时钟为1MHz。模拟电压信。模拟电压信号从通路号从通路0输入，进行一次输入，进行一次A/D转换，转换好的数字量转换，转换好的数字量分别存入分别存入BL寄存器，请编写实现这些功能的程序。寄存器，请编写实现这些功能的程序。微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 6 0809编程应用 解解：程序如下所示：程序如下所示START：MOV AL,0 MOV DX,200H ;模拟输入通路模拟输入通路IN0的端口地址

20、的端口地址 OUT DX,AL ;启动启动A/D转换转换(ALE、START有效有效)MOV CX,40H LOOP$;延时延时100us IN AL,DX ;将将A/D转换的结果读入转换的结果读入AL（OE有效）有效）MOV BL,AL ;结果存入结果存入BL微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 6 0809编程应用 例例2：如下图所示，如下图所示，ADC0809的片选接至译码处的片选接至译码处200H207H，请编写程序实现对，请编写程序实现对8路模拟输入电压量路模拟输入电压量的轮询输入，并把转换结果存入的轮询输入，并把转换结果存入DI指向的存储

21、缓冲区指向的存储缓冲区BUF。微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 6 0809编程应用 解解：程序如下所示：程序如下所示 LEA DI,BUF ;DI指向指向A/D转换结果的存储缓冲区转换结果的存储缓冲区 MOV CL,8 MOV DX,200H ;模拟输入通路模拟输入通路0的端口地址的端口地址 LOP:OUT DX,AL ;启动启动A/D转换转换 CALL DELAY ;调用延时子程序，延时约调用延时子程序，延时约150 s，等待，等待A/D转换完成转换完成 IN AL,DX ;将将A/D转换的结果读入转换的结果读入AL MOV DI,AL ;结

22、果存入结果存入DI指向的缓冲区指向的缓冲区 INC DI ;DI指向缓冲区下一个单元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为下一个模拟输入通路的端口地址 DEC CL JNZ LOP微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 6 0809编程应用 例例3：电路如下图所示，采用延时方式，编写一段轮流：电路如下图所示，采用延时方式，编写一段轮流从从IN0IN7采集采集8路模拟信号，并把采集到的数字量路模拟信号，并把采集到的数字量存入存入2000开始的开始的8个单元内的程序。个单元内的程序。微机原理与接口技术微机原理与接口技术勤

23、读力耕勤读力耕 立己达人立己达人03:33 6 0809编程应用 解解：程序如下所示：程序如下所示START:MOV DI,2000H ;设置存放数据的首址设置存放数据的首址 MOV BL,08H ;采集采集8次计数器次计数器 MOV AH,00H ;选选0通道通道 BG:MOV AL，AH MOV DX，200H ;设置设置ADC0809芯片地址芯片地址 OUT DX，AL ;使使ALE、START有效有效 MOVCX,0050H ;延时约延时约150 s WAIT:LOOPWAIT ;延时，等待延时，等待A/D转换转换 INAL,DX ;使使OE有效，输入数据有效，输入数据 MOVDI,AL ;保存数据保存数据 INC AH ;换下一个模拟通道换下一个模拟通道 INC DI ;修改数据区指针修改数据区指针 DEC BL JNZ BG