AD转换芯片ADC原理及应用
(2).引脚结构
ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0—5V,若信号太小，必须
进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前 增加采样保持电路。文档来自于网络搜索
地址输入和控制线：4条
ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码
ADC0809A/D
ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS
组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。
由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转
8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，A/D转换完的数字量，线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进 行转换。A,B和C为地址输入线，用于选通IN0—IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如 下表所示。文档来自于网络搜索
AD转换器ADC0809
;每个通道采样24次 每个通道采样24次 每个通道采样24 ; 1→START: 启动转换 ;将0809某通道地址DX压入堆栈 某通道地址DX压入堆栈 将0809某通道地址DX ;8255PB口地址 8255PB口地址 8255PB ;读入PB0 检测EOC 读入PB0 检测EOC 读入PB0:检测 ; AL∧01H: EOC=PB0=1? ∧ ; EOC=PB0=0,循环等待 循环等待 数字量在PA ;PB0=1,ADC0809数字量在PA 口 ,ADC0809数字量在 PA口 ; PA口→ AL ;数字量存入内存 数字量存入内存 ; 恢复某通道地址 ; CX-1→CX, CX≠0:循环采样24次 CXCX≠0:循环采样24 ≠0:循环采样24次 ;取下一通道地址 取下一通道地址 ;修改大循环计数值 修改大循环计数值 ; BL≠0:循环采样取下一通道 BL≠0:循环采样取下一通道
二、8位A/D转换器ADC0809的工作原理 A/D转换器ADC0809的工作原理 转换器ADC0809
1、 ADC0809的内部组成 ADC0809的内部组成
⑴8路模拟开关及地址 锁存与译码电路—— 锁存与译码电路 选择8 选择8个模拟输入通道 信号之一完成A/D转换； A/D转换 信号之一完成A/D转换； ⑵8位A/D转换器（逐次 A/D转换器（ 转换器 逼近型） 逼近型）——完成所选 完成所选 通道的模拟信号的A/D 通道的模拟信号的A/D 转换； 转换； 三态输出锁存缓冲— ⑶三态输出锁存缓冲 锁存A/D A/D转换后的数字 锁存A/D转换后的数字 结果； 结果； ⑷控制逻辑与时序— 控制逻辑与时序 控制芯片的工作并提供转换所需的时序。 控制芯片的工作并提供转换所需的时序。
主程序: 主程序: DATA1 SEGMENT ORG 2000H AREA DB 200 DUP（?） （ ） … DATA1 ENDS ;定义堆栈段 定义堆栈段 DB 50 DUP（?） （ ） … STACK1 ENDS ;定义数据段 定义数据段
AD转换器原理
虽说理论值是如此，但真正在应用时，最好是接近10倍才会有不错的还原效 果(因取样点越多)。若针对多信道的 Aபைடு நூலகம்D 转换器来说，就必须乘上信道数，这样 平均下去，每一个通道才不会有失真的情况产生。 量化与编码
量化与编码 电路是 A/D 转换器的核心组成的部分，一般对取样值的量化方 式有下列两种：
只舍去不进位：首先取一最小量化单位Δ=U/2n，U 是输入模拟电压的最大值， n 是输出数字数值的位数。当输入模拟电压 U 在0~Δ之间，则归入0Δ，当 U 在 Δ~2Δ之间，则归入1Δ。透过这样的量化方法产生的最大量化误差为Δ/2，而 且量化误差总是为正，+1/2LSB。
相对精确度是指实际输出值与一理想理论之满刻输出值之接近程度，其相关 的关系是如下式子所列： 相对精准度＝
基本上，一个 n-bit 的转换器就有 n 个数字输出位。这种所产生的位数值是 等效于在 A/D 转换器的输入端的模拟大小特性值。
如果外部所要输入电压或是电流量较大的话，所转换后的的位数值也就较 大。透过并列端口接口或是微处理机连接 A/D 转换器时，必须了解如何去控制或 是驱动这颗 A/D 转换器的问题。因此需要了解到 A/D 转换器上的控制信号有哪些。
ADDA工作原理和应用
理想A/D 关系直线
理想转换 曲线
1234567 8888888
VI VREF
(b)理想转换曲线， 量化误差: ±(1/2)LSB
资料仅供参考
编码
❖ 量化得到的数值通常用二进制表示。 ❖ 对有正负极性（双极性）的模拟量一般采用偏移
码表示。 例如，8位二进制偏移码10000000代表数
值0， 00000000代表负电压满量程， 11111111代表正电压满量程
端口1用来向0809输出模拟通道号并锁存； 端口2用于启动转换； 端口3读取转换后的数据结果。 ➢（2） 占用二个I/O端口： 端口1输出模拟通道号并锁存，同时启动转换 ； 端口2读取转换后的数据结果。 ➢（3） 通过并行接口芯片（例如8255A）连接。
资料R IOW
资料仅供参考
➢ ∑-△型模数转换器以串行数据流方式输出结果； ➢ 转换精度为1LSB； ➢ 转换完成后，比较器输出0/1相间的数字流； ➢ 输入模拟量Vin发生变化，输出数字流随之变化。 ➢ 模拟量输入端接有多路开关时，通道切换后要等
待足够长的时间，才能读取转换结果。 ➢ ∑-△型模数转换器抗干扰能力强，转换精度高，常 用于高分辨率（常见为16、18、24位）的中、低频 信号测量。
EOC
N位寄存器
VREF
D7
锁
D6
存 缓 存
D5 D4
D3 D2
器
D1
D0
OE
资料仅供参考
逐次逼近式的A/D转换器的特点
➢ 转换速度较快，转换时间在1～100μs以内， 分辨率可达18位，适用于高精度、高频信号 的A/D转换；
➢ 转换时间固定，不随输入信号的大小而变化； ➢ 抗干扰能力较双积分型弱。采样时，干扰信号会造
实验六 ADC0809AD转换实验
实验六 ADC0809AD转换实验一、实验目的1、掌握ADC0809AD芯片的工作原理和使用方法。
2、掌握如何使用51单片机配合ADC0809AD芯片实现模拟量转换。
二、实验原理ADC0809AD是一种8位分辨率、并行输出、单通道，3MHz 工作速率的A/D转换器。
ADC 有两个输入电压端子，IN+和IN-，它们之间加入了一个内部参考电压源（RE），所以在输入模拟信号时常在IN+端连接信号输入，而IN-端接地。
当选用RE = +2.5 V时，IN+的输入范围约为0-VREF，在本实验中选用的是RE = +5 V，所以IN+的输入范围约为0-5V。
当外部触发信号TRIGGER开启后，ADC执行转换操作。
在转换时，电压采样保持时间通常为 100 ns，最长转换时间为 200 us，当转换结束时，ADC将数字输出置在低电平并发出一个中断请求（INTR）信号。
转换结果可以通过 8个输出线路（DB0-DB7）获得。
三、实验器材2、*1 9针座（1x9 Pin Socket）。
3、*1 51单片机学习板。
4、*1 电阻10KΩ。
5、*1 电压源。
6、*1 面包板。
7、*5 条杜邦线。
四、实验步骤1、根据下表将ADC0809AD芯片插入到面包板中。
ADC0809AD引脚码ADC0809AD引脚名称功能1 A0- A/D输入（低、多路）引脚17 AGND 模拟地18 VREF/2 参考电压输出19 VCC 数字电源2、将9脚座插入面包板的横向边缘上。
3、使用杜邦线将ADC0809AD转换器连接到学习板上，并根据原理部分对芯片引脚进行接线。
4、将一个10KΩ的电阻连接到ADC0809AD芯片的IN+引脚和GND之间。
6、使用杜邦线将ADC0809AD芯片的DB0-DB7引脚连接到学习板的P0.0-P0.7引脚上。
7、将学习板的P0.0-P0.7引脚转为输出模式。
五、实验代码#include <reg52.h>// SFR位定义sfr ADC_CONTR = 0xBC; // ADC控制寄存器sfr ADC_RES = 0xBD; // ADC结果寄存器sfr ADC_RESL = 0xBE; // ADC结果低字节寄存器sfr P0 = 0x80; // P0口// 公用函数void delay(int time) // 延时函数{int i, j;for (i = 0; i < time; i++) {for (j = 0; j < 125; j++);}}while (1) {ADC_CONTR |= 0x08; // 开始转换while (!(ADC_CONTR & 0x10)); // 等待转换结束P0 = ADC_RES; // 将结果输出到P0口delay(1000); // 延时1000ms}}根据程序分析，程序采用了循环语句控制ADC的转换、输出，程序中实现的是ADC的一次转换。
8-ADC
A1 A0
ADC0809转换程序
START: MOV AL, 98H ; 10011000 ; 8255A方式字：方式0，A口输入，B口输出 MOV DX, 0FFH ; 8255A控制端口地址 OUT DX, AL ; 送8255A方式字 MOV AL, 0BH ; 通道号3、ALE信号 MOV DL, 0FDH ; 8255A的B口地址 OUT DX, AL ; 送通道号3及ALE信号 MOV AL, 1BH ; 增加启动信号START OUT DX, AL ; 启动A/D转换
12位A/D转换芯片与CPU的接口
+5V AD7～AD0 AD7 74LS 245 U1 AD0 74LS 244 U2
1G 2G 12/8 D1 1 D1 0 D9 D8 VCC VEE REF IN REF OUT D7 D6 BIP OFF
+15V -15V
...
...
AD574A与CPU的接口
（4） CPU在查询式I/O程序或中断服务程序中：
执行输入指令（读ADC0809数据端口）； 该指令经地址译码电路产生OE信号， 0809内三态缓冲器被打开， 转换结果通过数据总线进入CPU。
图8-11
3. ADC0809芯片应用
ADC0809与系统连接方法 （1） 占用三个I/O端口： 端口1用来向0809输出模拟通道号并锁存； 端口2用于启动转换； 端口3读取转换后的数据结果。 （2） 占用二个I/O端口： 端口1输出模拟通道号并锁存，同时启动转换； 端口2读取转换后的数据结果。 （3） 通过并行接口芯片（例如8255A）连接。
反映A/D转换器对输入微小变化的响应能力，用数字量最低 位（LSB）所对应的模拟输入电平值(Δ)表示。 与转换器的位数有关，常用数字量的位数来表示分辨率。 注意：分辨率与精度是两个不同的概念。 分辨率高的转换器，精度不一定高。
AD转换
模拟电压输入 1LSB
模拟电压输入 1/2LSB
5
3、偏移误差
偏移误差是指输入信号为零时，输出信号不为零的 值，所以有时又称为零值误差。假定ADC没有非线 性误差，则其转换特性曲线各阶梯中点的连线必定 是直线，这条直线与横轴相交点所对应的输入电压 值就是偏移误差。
积分器输出
VIN
时钟
T1 T T2
t
3
三、A/D转换器的主要技术指标 1、分辨率 ADC的分辨率是指使输出数字量变化一个 相邻数码所需输入模拟电压的变化量。常用 二进制的位数表示。例如12位ADC的分辨率 就是12位，或者说分辨率为满刻度FS的 1/2 1 2 。一个10V满刻度的12位ADC能分辨输 入电压变化最小值是10V×1/ 2 1 2 =2.4mV。
ADC_CONTR寄存器
ADC_RES、 ADC_RESL寄存器
ADC中断控制寄存器
ADC典型应用电路
电压基准源
ADC实现按键输入功能
10VIN 20VIN AG
CE STS
-5V～+5V -10V～+10V
23
采用双极性输入方式，可对±5V或±10V的模拟信号
进行转换。当AD574A与80C31单片机配置时，由于 AD574A输出12位数据，所以当单片机读取转换结果 时，应分两次进行：当Ａ0=0时，读取高8位；当Ａ 0=1时，读取低4位。
需三组电源：＋5V、VCC（＋12V～＋15V）、
VEE（－12V～－15V）。由于转换精度高，所 提供电源必须有良好的稳定性，并进行充分滤波， 以防止高频噪声的干扰。 低功耗：典型功耗为390mW。
几款模数转换器芯片电路原理
模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。
通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。
本文介绍几款模数转换器芯片电路原理。
1、AD9280AD9280器件是一款单芯片、8位、32 MSPS模数转换器（ADC），主要介绍了AD9280特性、应用范围、参考设计电路以及电路分析，帮助大家缩短设计时间。
AD9280介绍：AD9280是一款单芯片、8位、32 MSPS模数转换器（ADC），采用单电源供电，内置一个片内采样保持放大器和基准电压源。
它采用多级差分流水线架构，数据速率达32 MSPS，在整个工作温度范围内保证无失码。
AD9280特点：与AD876-8引脚兼容功耗：95 mW（3 V电源）工作电压范围：+2.7V至+5.5V微分非线性（DNL）误差：0.2 LSB省电（休眠）模式AD9280内部结构框图：图1 AD9280的内部结构框图，展示了内部的构成AD9280参考设计电路：图2 AD9280典型应用电路2、AD7541AD7541器件是一款低成本、高性能12位单芯片乘法数模转换器，主要介绍了AD7541特性、应用范围、参考设计电路以及电路分析，帮助大家缩短设计时间。
AD7541介绍：AD7541A是一款低成本、高性能12位单芯片乘法数模转换器。
该器件采用先进的低噪声薄膜CMOS技术制造，并提供标准18引脚DIP和20引脚表贴两种封装。
AD7541A与业界标准器件AD7541在功能和引脚上均相兼容，并且规格和性能都有所改进。
此外，器件设计得到改进，可确保不会发生闩锁，因此无需输出保护肖特基二极管。
AD7541特点：AD7541的改进版本完整的四象限乘法12位线性度（端点）所有器件均保证单调性TTL/CMOS 兼容型低成本无需保护肖特基二极管低逻辑输入泄漏AD7541内部结构框图：图3 AD7541的内部结构框图，展示了内部的构成AD7541参考设计电路：图4 AD7541典型应用电路3、AD7694AD7694器件是一款3通道、低噪声、低功耗、24位Σ-Δ型ADC，内置片内仪表放大器，主要介绍了AD7694特性、应用范围、参考设计电路以及电路分析，帮助大家缩短设计时间。
单片机ad转换原理
单片机ad转换原理单片机AD转换原理。
单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器、存储器和各种输入输出设备的微型计算机系统。
在很多电子设备中，单片机都扮演着至关重要的角色。
而AD转换（Analog to Digital Conversion）则是单片机中非常重要的功能之一，它可以将模拟信号转换为数字信号，使得单片机可以对外部的模拟信号进行采集和处理。
本文将介绍单片机AD转换的原理及相关知识。
AD转换的原理是利用单片机内部的模数转换器（ADC）来实现的。
模数转换器是一种将模拟信号转换为数字信号的电路，它可以将模拟信号的大小转换为相应的数字值。
在单片机中，模数转换器可以通过一定的采样和量化过程，将模拟信号转换为数字信号，并输出到单片机的数据总线上，以便单片机进行进一步的处理。
在进行AD转换时，首先需要对模拟信号进行采样。
采样是指在一定时间间隔内对模拟信号进行取样，获取其大小。
这样可以将连续的模拟信号转换为离散的信号。
然后，对采样后的信号进行量化。
量化是指将连续的模拟信号转换为一系列离散的数字值。
在单片机中，量化通常是按照一定的精度和分辨率进行的，精度越高，分辨率越大，转换后的数字值越接近原模拟信号的真实数值。
单片机中的ADC模块通常由输入端、采样保持电路、比较器、计数器、数字转换器和控制逻辑等部分组成。
当单片机需要进行AD转换时，首先需要将模拟信号输入到ADC的输入端，然后ADC会对输入信号进行采样和量化，最终输出转换后的数字信号。
在这个过程中，ADC的控制逻辑会根据预设的转换精度和采样频率等参数，控制ADC的工作状态，以保证转换的准确性和稳定性。
在实际应用中，单片机的AD转换功能被广泛应用于各种测控系统、仪器仪表、传感器等领域。
通过AD转换，单片机可以对外部的模拟信号进行采集和处理，实现数据的数字化和处理，为系统的控制和监测提供了重要的支持。
同时，单片机的AD转换功能也为各种信号处理算法和数字信号处理提供了基础，为系统的功能和性能提升提供了可能。
AD转换及其原理
双积分型ADC原理
• 第二阶段称为定速率积分过程，将UO1转换为成比 例的时间间隔。采样阶段结束时，一方面因参考
电压-VREF的极性与UI相反，积分器向相反方向积 分。计数器由0开始计数，经过T2时间，积分器输 出电压回升为零，过零比较器输出低电平，关闭
常用 ADC 的类型
直接型 A/D 转 换 器
间接型
并联比较型 双积分型 逐次渐进型
电压时间变换型积分型(V-T) (双积分型) 电压频率变换型(V-F)
逐次逼近式A/D转换器工作特点
•逐次逼近式A/D转换器的工作特点为： ➢二分搜索 ➢反馈比较 ➢逐次逼近
其工作过程与天平称重物重量的过程十分相似。
通常取fs ＝（2.5～3）fmax
A/D转换的一般步骤
由于A/D转换需要一定的时间，在每次采样以后， 需要把采样电压保持一段时间。
s(t)有效期间，开关管VT导通，uI向C充电，uO (=uc)跟随uI 的变化而变化；
s(t)无效期间，开关管VT截止，uO (=uc)保持不变，直到下 次采样。（由于集成运放A具有很高的输入阻抗，在保持阶段， 电容C上所存电荷不易泄放。）
ADC0809的引脚功能
• IN0～IN7：8路模拟输入。 • START：启动A/D转换信号。 • ALE：地址锁存允许信号。 • EOC：转换结束信号。 • ADDA、ADDB、ADDC：8路模拟通道选择。 • V（R＋EF（）＋=＋）5、V，VRVERFE（F（－－））：=基0V准。电压输入，典型值为VREF • D0～D7：8位数字数据输出。 • CLOCK：时钟输入。 • VCC 、GND：电源和地。 • OE：输出允许。
单片机中模拟量输入与AD转换原理和技术研究
单片机中模拟量输入与AD转换原理和技术研究单片机是一种集成电路芯片，具有处理和控制电子设备的能力。
在单片机的应用中，模拟量输入和AD转换是非常重要的技术，它们主要用于将模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理和控制。
模拟量输入是指将实际的物理量信号（如温度、压力、湿度等）转换为电压或电流信号，并通过模拟输入接口输入到单片机中。
为了实现模拟量输入，通常使用传感器来感知和采集环境中的实际物理量。
传感器将物理量转换为与其相对应的电信号，然后通过电路放大和滤波等处理，将模拟信号送入单片机的模拟输入引脚。
而AD转换则是将模拟信号转换为数字信号的过程。
在单片机中，通常使用的是一种叫作模拟数字转换器（ADC）的器件。
ADC会对模拟信号进行离散化处理，将其分成若干个等幅度的区间，然后通过采样和量化的方式，将每个区间分别表示为一个数字码。
这个数字码可以被单片机读取和处理，从而实现对模拟信号的测量和控制。
在进行AD转换之前，我们需要对模拟信号进行采样。
采样是将连续的模拟信号转换为一系列离散的样本点的过程。
采样率是指每秒钟采集的样本点个数，决定了采集到的离散样本点的准确性和还原性。
在采样之后，我们需要进行量化。
量化是将采样得到的连续模拟信号转换为离散的数值的过程。
在量化过程中，会将模拟信号的幅度转换为一个预定的量化规则，通常是将其映射为一系列离散的数字值。
量化的精度常用位数来表示，例如8位、10位、12位等。
位数越高，量化的精度越高，但同时也会占用更多的存储空间和处理能力。
采样和量化完成后，就可以进行AD转换了。
在单片机中，通常使用的AD转换器是一种叫作逐次逼近型ADC的器件。
逐次逼近型ADC通过逐渐逼近模拟信号的真实值，从而得到一个尽可能准确的数字输出。
它的工作原理是通过比较待转换的模拟信号和一个内部的参考电压的大小关系，然后根据比较结果进行多次逼近，最终得到所要转换的数字结果。
除了逐次逼近型ADC，还有一种常用的ADC是成功逼近型ADC。