A/D轉(zhuǎn)換器是模擬信號(hào)源與計(jì)算機(jī)或其它數(shù)字系統(tǒng)之間聯(lián)系的橋梁，其任務(wù)是將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、控制和顯示;在工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集及許多其它領(lǐng)域中，它是不可缺少的重要組成部分。目前用軟件的方法雖然可以實(shí)現(xiàn)高精度的A/D轉(zhuǎn)換，但占用CPU時(shí)間長(zhǎng)，限制了應(yīng)用。而作為典型的A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809，具有轉(zhuǎn)換速度快、價(jià)格低廉及與微型計(jì)算機(jī)接口簡(jiǎn)便等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前在8位單片機(jī)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。下面將介紹其的原理：
1.主要特性
(1)具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?
(2)轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs;
(3)單個(gè)+5V電源供電;
(4)低功耗，約15mW;
(5)8路8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位;
(6)工作溫度范圍為-40～+85攝氏度;
(7)模擬輸入電壓范圍0～+5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。
2.內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)
ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示，它主要由三部分組成。第一部分：模擬輸入選擇部分，包括一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼電路。輸入的3位通道地址信號(hào)由鎖存器鎖存，經(jīng)譯碼電路后控制模擬開(kāi)關(guān)選擇相應(yīng)的模擬輸入。第二部分：轉(zhuǎn)換器部分，主要包括比較器，8位A/D轉(zhuǎn)換器，逐次逼近寄存器SAR，電阻網(wǎng)絡(luò)以及控制邏輯電路等。第三部分：輸出部分，包括一個(gè)8位三態(tài)輸出緩沖器，可直接與CPU數(shù)據(jù)總線接口。
圖1 ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖
由于芯片性能特點(diǎn)是一個(gè)逐次逼近型的A/D 轉(zhuǎn)換器，外部供給基準(zhǔn)電壓;分辨率為8位，帶有三態(tài)輸出鎖存器，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，可由CPU打開(kāi)三態(tài)門，讀出8位的轉(zhuǎn)換結(jié)果;有8個(gè)模擬量的輸入端，可引入8路待轉(zhuǎn)換的模擬量。ADC0809的數(shù)據(jù)輸出結(jié)構(gòu)是內(nèi)部有可控的三態(tài)緩沖器，所以它的數(shù)字量輸出信號(hào)線可以與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線直接相連。內(nèi)部的三態(tài)緩沖器由OE控制，當(dāng)OE為高電平時(shí)，三態(tài)緩沖器打開(kāi)，將轉(zhuǎn)換結(jié)果送出;當(dāng)OE為低電平時(shí)，三態(tài)緩沖器處于阻斷狀態(tài)，內(nèi)部數(shù)據(jù)對(duì)外部的數(shù)據(jù)總線沒(méi)有影響。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，如果轉(zhuǎn)換結(jié)束，要讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果則只要在OE引腳上加一個(gè)正脈沖，ADC0809就會(huì)將轉(zhuǎn)換結(jié)果送到數(shù)據(jù)總線上。
3.轉(zhuǎn)換過(guò)程
ADC0809的時(shí)序圖如圖2所示。從時(shí)序圖可以看出ADC0809的啟動(dòng)信號(hào)START是脈沖信號(hào)，也即此芯片是靠脈沖啟動(dòng)的。當(dāng)模擬量送至某一通道后，由三位地址信號(hào)譯碼選擇，地址信號(hào)由地址鎖存允許信號(hào)ALE鎖存。啟動(dòng)脈沖START到來(lái)后，ADC0809就開(kāi)始進(jìn)行轉(zhuǎn)換。啟動(dòng)正脈沖的寬度應(yīng)大于200ns，其上升沿復(fù)位逐次逼近SAR，其下降沿才正真開(kāi)始轉(zhuǎn)換。START在上升沿后2us在加上8個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)間，EOC才變?yōu)榈碗娖?。?dāng)轉(zhuǎn)換完成后，輸出轉(zhuǎn)換信號(hào)EOC由低電平變?yōu)楦唠娖接行盘?hào)。輸出允許信號(hào)OE打開(kāi)輸出三態(tài)緩沖器的門，把轉(zhuǎn)換結(jié)果送到數(shù)據(jù)總線上。使用時(shí)可利用EOC信號(hào)短接到OE端，也可利用EOC信號(hào)向CPU申請(qǐng)中斷。
圖2 ADC0809時(shí)序圖
本文總結(jié)了ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作過(guò)程。ADC0809作為逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，在精度、速度和價(jià)格上都適中，是最常用的A/D轉(zhuǎn)換器件。在與單片機(jī)的接口電路中，關(guān)鍵是要明確0809轉(zhuǎn)換的原理及單片機(jī)控制0809的工作過(guò)程，并且對(duì)軟件編程還有一定的要求。
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