ADC0809接口电路
计算机接口与微机原理-第9周-模拟数字转换器ADC0809
模拟数字转换器ADC0809n模/数转换器n模/数转换器的性能参数n模/数转换原理n ADC 0809的内部结构图n ADC 0809的工作方式n ADC 0809芯片的接口电路中山大学信息科学与技术学院陈任数/模和模/数转换v当用计算机来构成数据采集或过程控制等系统时，所要采集的外部信号或被控制对象的参数，往往是温度、压力、流量、声音和位移等连续变化的模拟量。
v计算机只能处理不连续的数字量，即离散的有限值。
v因此，必须用模数转换器即A/D转换器，将模拟信号变成数字量后，才能送入计算机进行处理。
v计算机处理后的结果，也要经过数模转换器即D/A转换器，转换成模拟量后，在示波器上显示结果波形和在记录仪上描记下来，或驱动执行部件，达到控制的目的。
模/数转换器v我们时常需要把模拟信号转化为数字信号, 以便进行数据的存储，处理和传输，如：把电压，电流，光，声音等模拟信号转化为数字信号。
v模/数转换器可以把模拟信号转换为数字信号，也称为ADC(Analog-to-Digital Converter)。
模数转换器ADC模拟信号数字信号模拟信号8位模数转换器ADC8位二进制数X 参考电压: V refv输入模拟信号(如，电压值0~+5V) ，启动模数转换，产生8位二进制数输出。
start模/数转换器原理v实现A/D转换的基本方法有十几种，常用的有计数法，逐次逼近法，双斜积分法和并行转换法。
v逐次逼近式A/D转换具有速度快，分辨率高等优点，且采用这种方法的ADC芯片成本较低，因此在计算机数据采集系统中获得了广泛的应用。
v逐次逼近式A/D转换器的转换原理是建立在逐次逼近的基础上，把输入电压V i和一组从参考电压分层得到的量化电压进行比较，比较从最大的量化电压开始，由粗到细逐次进行，由每次比较的结果来确定相应的位是1还是0。
不断比较和逼近到两者差别小于某一误差范围时即完成了一次转换。
逐次逼近型ADC逐次逼近型ADC 由逐次逼近寄存器SAR ，D/A 转换器，比较器A 和缓冲器等组成。
ADC0809与AT89C51的一种接口方法
ADC0809与AT89C51的一种接口方法一、本文概述本文将详细介绍ADC0809与AT89C51之间的一种接口方法。
ADC0809是一种常用的8位模数转换器，广泛应用于数据采集和处理系统中。
AT89C51则是一款经典的8位微控制器，以其稳定的性能和广泛的应用场景而受到工程师的青睐。
通过合理的接口设计，可以实现ADC0809与AT89C51之间的有效通信，从而实现对模拟信号的精确采集和控制。
本文将详细阐述接口电路的设计原理、连接方式、信号传输过程以及可能遇到的问题和解决方案，旨在为工程师提供一套实用的参考方案，促进ADC0809与AT89C51在各类应用中的高效集成。
二、ADC0809与AT89C51简介ADC0809是一种8位逐次逼近型模拟数字转换器（ADC）。
它可以将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，以便于数字系统进行处理。
ADC0809具有8路模拟输入通道，可以独立地选择其中的一路进行模数转换。
转换结束后，转换结果会通过三态输出锁存器输出到数据总线上。
ADC0809还具有转换启动、转换结束以及清零等控制功能，可以通过相应的控制引脚实现。
由于其转换速度快、精度高等特点，ADC0809在嵌入式系统、工业自动化等领域有着广泛的应用。
AT89C51是Atmel公司生产的一种基于8051内核的低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。
它采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，与工业标准的80C51指令集和引脚兼容。
AT89C51具有4K字节的可在系统编程（ISP）Flash存储器，这意味着用户可以在不将芯片从系统中取出的情况下，对其进行重新编程。
AT89C51还集成了多种功能强大的外设，如两个16位定时/计数器、一个5向量两级中断结构、一个全双工串行通信口、一个片内振荡器和时钟电路等。
由于其强大的功能和灵活的编程能力，AT89C51在嵌入式系统、智能仪表、工业控制等领域得到了广泛的应用。
将ADC0809与AT89C51进行接口设计，可以实现模拟信号的数字化处理和控制功能。
第五章 5.7节 模拟电路接口技术ADC0809
2、主要性能指标 （1）、分辨率
分辨率反映A/D 转换器对输入微小变化响应的能力，通常用数字输
出最低位(LSB)所对应的模拟输入的电平值表示。n 位A/D 能反应 1/2^n 满量程的模拟输入电平。
由于分辨率直接与转换器的位数有关，所以一般也可简单地用数字
量的位数来表示分辨率，即n 位二进制数，最低位所具有的权值，就 是它的分辨率。
值得注意的是，分辨率与精度是两个不同的概念，不要把两者相混
淆。即使分辨率很高，也可能由于温度漂移、线性度等原因，而使其 精度不够高。
例如，ADC输出为八位二进制数， 输入信号最大值为 5V，其分辨率为： U m 19 .61mV 8
2 1
（2）、转换时间
转换时间是指完成一次A/D 转换所需的时间，即由发出启动转换
/**********(C) ADC0809.C**************/ #include <reg51.h> #include "1602.h" #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit ADC_START=P2^0; //四个控制引脚的定义 sbit ADC_ALE =P2^1; sbit ADC_EOC =P2^2; sbit ADC_OE =P2^3; sbit D0=P0^0; //八盏灯的定义 sbit D1=P0^1; sbit D2=P0^2; sbit D3=P0^3; sbit D4=P0^4; sbit D5=P0^5; sbit D6=P0^6; sbit D7=P0^7;
AD转换速度： 500K频率：130us 640K频率：100us 分辨率：8位
4、ADC0809接口电路
ADC0809与单片机的接口电路
ADC0809是一种CMOS单片型逐次比较式8路模拟输入、8位数字量输出的A/D转换器。
在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。
1．主要特性如下：1）8路8位A/D转换器，即分辨率8位。
2）具有转换起停控制端。
3）转换时间为100μs4）单个＋5V电源供电5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。
6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度7）低功耗，约15mW。
2．外部特性（引脚功能）ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。
下面说明各引脚功能IN0～IN7：8路模拟量输入端。
2-1～2-8：8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。
ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
START：A/D转换启动信号，输入，高电平有效。
EOC：A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。
当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
CLK：时钟脉冲输入端。
要求时钟频率不高于640KHZ。
REF（+）、REF（-）：基准电压。
VCC：电源，单一＋5V。
GND：地。
ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。
此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。
START上升沿将逐次逼近寄存器复位。
下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。
直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。
当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。
单片机与ADC0809的接口电路图。
ADC0809引脚图与接口电路
ADC0809引脚图与接口电路A/D转换器芯片ADC0809简介 8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道抵制锁存用译码电路，其转换时间为100μs左右。
图9.8 《ADC0809引脚图》1. ADC0809的内部结构ADC0809的内部逻辑结构图如图9-7所示。
图9.7 《ADC0809内部逻辑结构》图中多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。
地址锁存与译码电路完成对A、B、C 3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连，表9-1为通道选择表。
表9-1 通道选择表2．信号引脚ADC0809芯片为28引脚为双列直插式封装，其引脚排列见图9.8。
对ADC0809主要信号引脚的功能说明如下：IN7～IN0——模拟量输入通道ALE——地址锁存允许信号。
对应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上升沿时，复位ADC0809；START下降沿时启动芯片，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。
本信号有时简写为ST.A、B、C——地址线。
通道端口选择线，A为低地址，C为高地址，引脚图中为ADDA，ADDB和ADDC。
其地址状态与通道对应关系见表9-1。
CLK——时钟信号。
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。
通常使用频率为500KHz的时钟信号EOC——转换结束信号。
EOC=0,正在进行转换；EOC=1,转换结束。
使用中该状态信号即可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。
D7～D0——数据输出线。
为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。
D0为最低位，D7为最高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。
FPGA与ADC0809接口电路详解
FPGA与ADC0809接口电路详解注：（1）本程序基于FPGA和vhdl编写有详尽的程序解释和原理分析以及原理图，状态图（2）对于adc0809具体资料可上网查在此不累述一．FPGA与ADC0809的接口电路图原理二．关于ADC0809的说明（重点）（1）ale信号（引脚）：高电平时把三个地址信号送入地址锁存器，并经译码器得到地址数据，以选择相应的模拟输入通道。
（2）oe信号（引脚）en使能信号：电平由低变高时，打开数据输出锁存器，将转换数据送到数据总线上（3）eoc信号（引脚）：eoc为高电平时完成转换，为低电平时正在转换。
（4）start信号（引脚）：要给start线送一个100ns宽的启动正脉冲，start下跳沿时，开始进行A/D转换，在转换期间start以保持低电平。
三．转换状态图对于状态图的真值表未列出 注意对应的注释为vhdl 语句ale<='1';start<='0';en<='0';----eoc='1' ale<='0';start<='0';en<='0';--再次检测数据是否转换完 if eoc='0' then next_state<=st4;else next_state<=st5;器，将数据送入数据总线存器四．ADC0809采样接口电路程序--*********ADC0809采样控制*************--******因为FPGA 的时钟频率为50MHz ，则256分频后，即ADC0809输入时钟为195KHz****** --******对ADC0809进行简单的采样控制，得到的数据进FPGA 送到8个并排的数码管显示***** library ieee;use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; use ieee.std_logic_arith.all; entity PL_AD isport ( d : in std_logic_vector(7 downto 0); --ADC0809输出的采样数据输入FPGA clk,eoc: in std_logic; --clk 为系统时钟，eoc 为ADC0809转换结束信号输入FPGA lock1,start, ale,en: out std_logic; --ADC0809控制信号FPGA 输出信号 abc_in :in std_logic_vector(2 downto 0); --模拟选通信号abc_out :std_logic_vector(2 downto 0);--ADC0809模拟信号选通信号q : out std_logic_vector(7 downto 0));送至8个并排数码管信号FPGA 输出数字信号 end pl_AD;architecture behav of PL_AD istype states is ( st0,st1, st2, st3, st4,st5,st6);--定义状态类型枚举类型signal current_state, next_state:states:=st0;--定义总体两个状态现态和次态并且初值为st0态signal regl :std_logic_vector(7 downto 0);--定义中间寄存器signal lock : std_logic;signal qq:std_logic_vector(7 downto 0);--定义计数器用于分频begincom:process(current_state,eoc) –此进程主要是驱动ADC0809工作即数据转换过程begincase current_state iswhen st0=>next_state<=st1;ale<='0';start<='0';en<='0';--准备when st1=>next_state<=st2;ale<='1';start<='0';en<='0';--三个地址信号送入地址锁存器when st2=>next_state<=st3;ale<='0';start<='1';en<='0';--开始数据转换when st3=> ale<='0';start<='0';en<='0';--检测数据是否转换完if eoc='1' then next_state<=st3;else next_state<=st4;end if;when st4=> ale<='0';start<='0';en<='0';--再次检测数据是否转换完if eoc='0' then next_state<=st4;else next_state<=st5;end if;when st5=>next_state<=st6;ale<='0';start<='0';en<='1'; --打开输出数据锁存器，将数据送入数据总线when st6=>next_state<=st0;ale<='0';start<='0';en<='1';regl<=d;--打开输出数据锁存器,将数据送入寄存器regl when others=> next_state<=st0;ale<='0';start<='0';en<='0';end case;end process;clock:process(clk) --对系统时钟进行分频，得到驱动ADC0809的时钟信号beginif clk'event and clk='1' then qq<=qq+1;if QQ="01111111" THEN lock<='1';--实现分频current_state <=next_state;--在lock上升沿，转换至下一状态elsif qq<="01111111" then lock<='0';end if;end if;end process;q<=regl;--寄存器数据输出即FPGA输出lock1<=lock;abc_out<=abc_in;--模拟选通信号送往ADC0809end behav;注：有错when st3=> ale<='0';start<='0';en<='0';--检测数据是否转换完if eoc='1' then next_state<=st3;else next_state<=st4;end if;when st4=> ale<='0';start<='0';en<='0';--再次检测数据是否转换完if eoc='0' then next_state<=st4;else next_state<=st5;end if;不过我这里的注释好像错了，这两个when合起来才是检测数据是否转换完的。
常用ADDA芯片的使用：并行ADC0809、串行ADC0832、串行PCF8591
⑶ 延时等待方式
工作在延时等待方式时,0809 EOC端可不必与80C51相连 端可不必与80C51相连, 工作在延时等待方式时,0809 EOC端可不必与80C51相连,是根 据时钟频率计算出A/D转换时间,略微延长后直接读A/D转换值。 A/D转换时间 A/D转换值 据时钟频率计算出A/D转换时间,略微延长后直接读A/D转换值。 14】 20中 EOC端开路 fosc=6MHz， 端开路， 【例9-14】 图9-20中，0809 EOC端开路，fosc=6MHz，试用延 时等待方式编制程序， 路模拟信号依次A/D转换一次， A/D转换一次 时等待方式编制程序，对8路模拟信号依次A/D转换一次，并把 结果存入以50H为首址的内RAM 50H为首址的内RAM中 结果存入以50H为首址的内RAM中。 编程如下： 解：编程如下：
ORG LJMP ORG LJMP ORG STAT: MOV MOV SETB SETB SETB MOV MOVX LJMP 0000H STAT 0013H PINT1 0100H R1,#30H R7,#8 IT1 EX1 EA DPTR,#0FEF8H @DPTR,A MAIN ;复位地址 ;转初始化程序 ;中断服务子程序入口地址 中断,转中断服务子程序; ;中断,转中断服务子程序; ;初始化程序首地址 ;置数据区首址 ;置通道数 ;置边沿触发方式 ;开中 ;CPU开中 ;CPU开中 0809通道 通道0 ;置0809通道0地址 启动0通道A/D ;启动0通道A/D 转主程序,并等待A/D A/D中断 ;转主程序,并等待A/D中断
⑵ 查询方式
工作在查询方式时,0809 EOC端可不必通过反相器与或相连 端可不必通过反相器与或相连， 工作在查询方式时,0809 EOC端可不必通过反相器与或相连， 直接与80C51 P1口或P3口中任一端线相连 口或P3口中任一端线相连。 直接与80C51 P1口或P3口中任一端线相连。 13】 20中 P1.0直接与 直接与0809 EOC端相连 端相连， 【例9-13】 图9-20中，用P1.0直接与0809 EOC端相连，试用查 询方式编制程序， 路模拟信号依次A/D转换一次， A/D转换一次 询方式编制程序，对8路模拟信号依次A/D转换一次，并把结果 存入以40H为首址的内RAM 40H为首址的内RAM中 存入以40H为首址的内RAM中。 解：
实验四 ADC0809的采样控制电路实现
实验四 ADC0809的采样控制电路实现一、实验目的1、学习和理解状态机的设计和工作原理。
2、学习用状态机对A/D转换器ADC0809的采样控制电路的实现。
二、实验仪器PC机，操作系统为Windows2000/XP，本课程所用系统均为WindowsXP（下同），Quartus II 5.1设计平台，GW48系列SOPC/EDA实验开发系统。
三、实验原理ADC0809是CMOS的8位A/D转换器，片内有8路模拟开关，可控制8个模拟量中的一个进入转换器中。
ADC0809的分辨率为8位，转换时间约100us，含锁存控制的8路多路开关，输出有三态缓冲器控制，单5V电源供电。
主要控制信号说明：如图4-1所示，START是转换启动信号，高电平有效；ALE是3位通道选择地址（ADDC、ADDB、ADDA）信号的锁存信号。
当模拟量送至某一输入端（如IN1或IN2等），由3位地址信号选择，而地址信号由ALE锁存；EOC是转换情况状态信号（类似于AD574的STATUS），当启动转换约100us后，EOC产生一个负脉冲，以示转换结束；在EOC的上升沿后，若使输出使能信号OE为高电平，则控制打开三态缓冲器，把转换好的8位数据结果输至数据总线。
至此ADC0809的一次转换结束了。
图4-1 波形仿真图四、实验步骤1、利用Quartus II 5.1对附录4-1的程序进行文本编辑输入和仿真测试；给出仿真波形。
最后进行引脚锁定并进行测试，硬件验证附录4-1电路对ADC0809的控制功能。
2、测试步骤：根据图4-2，建议引脚锁定为：START接PIO34，OE接PIO35，EOC接PIO8，ALE接PIO33，状态机时钟CLK接clock0（PIN2，可选“65536Hz”或更高），ADDA接PIO32（ADDB和ADDC都接GND），ADC0809的8位输出数据线接PIO23～PIO16，锁存输出Q显示于数码8/数码7（PIO47～PIO40），具体查EDA/SOPC技术实验讲义附录第三节（P55）。
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8位A/D转换器芯片ADC0809
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，ADC0809的主要特性：
● 它是具有8路模拟量输入、8位数字量输出功能的A/D转换器。
● 转换时间为100μs。
● 模拟输入电压范围为0V～+5V，不需零点和满刻度校准。
● 低功耗，约15mW。
(1)ADC0809结构框图及引脚说明
图4.24 ADC0809的结构框图和引脚
通道选择开关
通道地址锁存和译码
逐次逼近A/D转换器
8位锁存器和三态门
(2)ADC0809的工作过程
对ADC0809的控制过程是：
① 首先确定ADDA、ADDB、ADDC三位地址，决定选择哪一路模拟信号;
② 使ALE端接受一正脉冲信号，使该路模拟信号经选择开关到达比较器的输入端;
③ 使START端接受一正脉冲信号，START的上升沿将逐次逼近寄存器复位，下降沿启动A/D转换;
④ EOC输出信号变低，指示转换正在进行。
⑤ A/D转换结束，EOC变为高电平，指示A/D转换结束。
此时，数据已保存到8位三态输出锁存器中。
此时CPU就可以通过使OE信号为高电平，打开ADC0809三态输出，由ADC0809输出的数字量传送到CPU。
(3)CPU读取A/D转换器数据的方法
① 查询法
优点:接口电路设计简单。
缺点：A/D转换期间独占CPU，致使CPU运行效率降低。
② 定时法：
优点:接口电路设计比查询法简单，不必读取EOC的状态。
缺点：A/D转换期间独占CPU，致使CPU运行效率降低;另外还必须知道A/D转换器的转换时间。
CPU读取A/D转换器数据的方法
③ 中断法
优点：A/D转换期间CPU可以处理其它的程序，提高CPU的运行效率。
图4.25 ADC0809接口电路
缺点：接口电路复杂。
(4)ADC0809接口电路
图 4. 25 ADC0809接口电路
[例4.1]利用图4.25，采用无条件传送方式，编写一段轮流从IN0～IN7采集8路模拟信号，并把采集到的数字量存入0100H开始的8个单元内的程序。
程序如下：
MOV DI, 0100H;设置存放数据的首址
MOV BL,08H;采集8次计数器
MOV AH,00H;选0通道
AA1∶MOV AL，AH
MOV DX，ADPORT;设置ADC0809芯片地址
OUT DX，AL;使ALE、START有效，选择模拟通道，见图10.18
MOV CX, 0050H
WAIT∶LOOP WAIT;延时，等待A/D转换
IN AL,DX;使OUTPUTENABLE有效，输入数据，见图10.18
MOV[DI],AL;保存数据
INC AH;换下一个模拟通道
INC DI;修改数据区指针
DEC BL
JNZ AA1
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