A／D转换器接口简介

2023-11-17 理论教育版权反馈

【摘要】：8位A／D转换器是逐次逼近式，由控制与时序电路、逐次逼近寄存器、树状开关以及256R电阻阶梯网络等组成。2．ADC0809与8051接口A／D转换器芯片与单片机的接口是数字量输入接口，其原理与并行I／O输入接口相同，需要有三态门“挂上”数据总线。现以12位A／D转换芯片AD574A为例进行说明。在8051系统中使用AD574A芯片，其转换数据应分两次读出，并按高8位和低4位分次。

A／D转换以ADC0809为例进行说明。ADC0809是ADC08××系列中的一员，ADC08××是美国国家半导体公司（National Semiconduct）的一个A／D转换芯片系列，具有多种芯片型号，其中包括8位8通道CMOS型芯片ADC0808和ADC0809以及8位16通道CMOS型芯片ADC0816和ADC0817等。

1．ADC0809芯片

ADC0809采用逐次逼近式A／D转换原理，可实现8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道地址锁存和译码电路，转换时间为100μs左右。ADC0809的内部逻辑结构如图8－34所示。

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图8－34　ADC0809内部逻辑结构图

图8－34中多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A／D转换芯片进行转换。地址锁存与译码电路完成对A、B、C这3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择。8位A／D转换器是逐次逼近式，由控制与时序电路、逐次逼近寄存器、树状开关以及256R电阻阶梯网络等组成。输出锁存器用于存放和输出转换得到的数字量。ADC0809芯片为28引脚双列直插式封装，其引脚排列如图8－35所示。

各引脚功能如下：

IN7～IN0：模拟量输入通道。ADC0809对输入模拟量的要求主要有信号单极性，电压范围为0～5V。

A、B、C：地址线，模拟通道的选择信号。A为低位地址，C为高位地址。其地址状态与通道对应关系如表8－9所示。

ALE：地址锁存允许信号。对于每个ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。

START：转换启动信号。START上跳沿时，所有内部寄存器清0；START下跳沿时，开始进行A／D转换。在A／D转换期间，START应保持低电平。

D7～D0：数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以与单片机的数据线直接相连。D0为最低位，D7为最高位。

OE：输出允许信号。用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0，输出数据线呈高电阻；OE=1，输出转换得到的数据。

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图8－35　ADC0809引脚排列图

表8－9　地址状态写通道关系表

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CLK：外部时钟信号引入端。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。简单应用时可由8051的ALE信号提供。

EOC：转换结束信号。EOC=0，正在进行转换；EOC=1，转换结束。使用中，该状态信号既可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。

VCC：+5V电源。

VREF：参考电源。参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。其典型值为+5V（VREF+=+5V，VREF－=0V）。(www.chuimin.cn)

2．ADC0809与8051接口

A／D转换器芯片与单片机的接口是数字量输入接口，其原理与并行I／O输入接口相同，需要有三态门“挂上”数据总线。ADC0809芯片已具有三态输出功能，因此，ADC0809与8051的接口直接连接，如图8－36所示。

8路模拟通道选择信号A、B、C分别接最低3位地址A0、A1、A2（即P0．0、P0．1、P0．2），而地址锁存允许信号ALE由P2．0控制，则8路模拟通道的地址为FEF8H～FEFFH。此外，通道地址选择以 pagenumber_ebook=204,pagenumber_book=197 作写选通信号。

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图8－36　ADC0809与8051单片机的接口图

【例8－3】设有一个8路巡回检测系统，其采样数据依次存放在外部RAM的A0H～A7H单元中，按图8－36的接口电路，ADC0809的8个通道地址为FEF8H～FEFFH，试进行程序设计。

【解】执行一条“MOVX ＠DPTR，A”指令，产生 pagenumber_ebook=204,pagenumber_book=197 信号，使ALE和START有效，就可以启动一次A／D转换。但一次启动只能进行一个通道的转换，8个通道的A／D转换需按通道顺序逐个进行。为此，在程序中应当有改变通道号的指令，并且每改变一次就执行一次启动A／D转换指令。据此，数据采样的参考程序如下：

初始化程序

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3．12位A／D转换芯片与8051接口

对于多于8位的A／D转换芯片，接口时要考虑转换结果的分时读出问题。现以12位A／D转换芯片AD574A为例进行说明。

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图8－37　AD574A与8051接口的信号连接图

AD574A是美国模拟器件公司（Analog Devices）的产品，由于芯片内有三态数据输出缓冲器，所以接口时无需外加三态缓冲器。由于内部的缓冲器为12位，所以其转换数据既可以一次读出，也可以分两次读出。AD574A与8051接口的信号线连接部分如图8－37所示。

AD574A有两个模拟量输入端，其中10VIN的电压范围是0～10V，而20VIN的电压范围是0～20V。在8051系统中使用AD574A芯片，其转换数据应分两次读出，并按高8位和低4位分次。分次读出由A0控制，该引脚一般接地址线的最低位A0。A0=0时，读高8位；A0=1时，读低4位。其他的相关控制信号如下：

pagenumber_ebook=205,pagenumber_book=198 ：读／启动转换信号。R／C=0时为启动转换信号，R／C=1时为读信号。接口时可通过8051的写命令进行控制。

STS：转换结束信号。转换期间为高电平，转换结束时下跳为低电平。转换结束信号为输出的状态信号，供单片机查询或中断使用。图中STS和P1口的一根口线相连，这时使用查询方法读取转换数据。

pagenumber_ebook=205,pagenumber_book=198 ：输出位数选择信号。=1时为12位输出，12／8=0时为8位输出。使用时可接电源或地。

CE：允许信号，高电平有效。参与启动转换和读数据的控制。

A／D转换器接口简介

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