AD转换电路进行设计

摘要本课题的任务是对A/D转换电路进行设计，了解A/D转换与单片机的接口方法，掌握AD0809转换性能及编程方法。把模拟量转换成数字量的器件，称为模数转换器，简称为A/D(AnologtoDigit)。一般的A/D转换过程是通过采样、保持、量化和编码4个步骤完成的，这些步骤往往是合并进行的。当A/D转换结束，ADC输出一个转换结束信号数据。CPU可有多种方法读取转换结果：①查询方式；②中断方式；③DMA方式。通道8位A/D转换器,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。ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。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A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。一个实际的系统中需用传感器把各种物理参数(如压力和温度等)测量出来，并转换为电信号，再经过A/D转换器，传送给微型计算机；微型计算机加工处理后，通过D/A转换器去控制各种参数量。关键词：80c51单片机；74LS164芯片；数码管显示目录一系统设计原理································································3二设计方案及其流程图························································4三整个系统实现功能··························································7四收获与心得体会·····························································9五参考书目······································································10第1页一系统设计原理1引脚定义：D7-D0：8位数字量输出引脚。IN0-IN7：8位模拟量输入引脚，由地址锁存及译码控制单元的3位地址A、B、C进行选通切换。VCC：+5V工作电压。GND：地。REF（+）：参考电压正端。REF（-）：参考电压负端。START：A/D转换启动控制信号输入端。ALE：地址锁存允许信号输入端。（START和ALE两种信号用于启动A/D转换）.EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平，因此EOC可作为CPU的中断或查询信号。OE：输出允许控制信号输入端，A/D转换后的数据进入三态输出数据锁存器，并在OE的作用下（OE为高电平），通过D0～D7将锁存器的数据送出。CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）。A、B、C：地址输入线。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。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，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址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。CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2第2页011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7数字量输出及控制线：1ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。2芯片内部结构：ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。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A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换第3页完的数据。其内部结构如图1-1所示。图1-1ADC8090内部结构38090的工作时序图：ADC0809工作时序图，如图1－2所示。图1-2ADC8090工作时序图第4页4ADC0809与MCS-51单片机的硬件接口方式：ADC0809与MCS-51单片机的硬件接口有三种最常用的方式，即定时传送方式、查询方式和中断方式，本次课程设计使用的是查询传送方式。二设计方案及其流程图A/D转换就是把模拟量转换成二进制码表示的数字量，一般的A/D转换过程是通过采样，保持，量化和编码4个步骤完成的，这些步骤往往是合并运行的。本设计用ADC0809实现A/D转换。按查询方式采样三路A/D转换数据，用简单输入口（74LS244）查询EOC信号，每循环一次，0、1、2通道各采样一次，采样结果为：0通道数据放入AX中，1通道数据放入BX中，2通道数据放入CX中，三个寄存器均是低8位有效。第5页2A/D转换程序流程如下：AD0809XDATA8000HORG0000HAJMPMAIN********************************************************************/*采用查寻方式AD转换程序*/********************************************************************ORG0030HMAIN:MOVDPTR,#AD0809MOVA,#00HMOVX@DPTR,A;启动AD转换CALLDELAY;延时MOVXA,@DPTR;转换结束读取结果MOVR0,ACALLDISPCALLDELAYCALLDELAYCALLDELAYAJMPMAIN*******************************************************************/*显示子程序*/********************************************************************DISP:MOVA,R0;低位ANLA,#0FHACALLDSEND;显示MOVA,R0SWAPAANLA,#0FH;高位ACALLDSEND;显示RETDSEND:MOVDPTR,#SGTB1MOVCA,@A+DPTR;取字符MOVSBUF,A;发送字符JNBTI,$;等待串口发送完CLRTIRET********************************************************************/*延时程序*/********************************************************************第6页DELAY:MOVR4,#250;延时DELAY1:MOVR5,#250DJNZR5,$DJNZR4,DELAY1RET********************************************************************/*字符编码*/********************************************************************SGTB1:DB03H;0DB9FH;1DB25H;2DB0DH;3DB99H;4DB49H;5DB41H;6DB1FH;7DB01H;8DB09H;9DB11H;ADB0C1H;BDB63H;CDB85H;DDB61H;EDB71H;FDB00HEND三整个系统实现功能1.实验连线与步骤电位器电压输出端（VOUT）——0809通道0（IN0）选通信号CS——译码电路8000HCLK——振荡电路的脉冲输出端串并转换的DIN接P3.0，CLK——P3.1SWR——P3.6,SRD——P3.7数据线与仿真单片机的数据线相连，地址高8位、低8位分别与单片机部分地第7页址线相连。其中ADC8090的接线路图如1-3所示：图1-3ADC8090的接线图2A/D转换模拟软件仿真电路:仿真电路图1-4所示。图1-4A/D转换仿真电路图3模拟电路运行结果：通过调试运行得出运行结果如图1-5所。第8页图1-5运行结果4得出结论：当从一个方向调节电位器时，显示结果从减小，反之，显示结果增大。四收获与心得体会通过这次单片机课程设计，我加深了对单片机理论的理解，巩固了课堂上的理论知识，将理论和实践进行了完美的结合，从而开始了本次课程设计。我在这次的A/D转换设计过程中，收获颇多。刚开始，我们一点思路没有，但是大家很积极，很快找到了A/D转换这个切入点。由此入手，我们进入了硬件连接阶段，由于对实验箱不是很熟悉，我们连线时也不是很顺利。我们请教了实验室老师，顺利连好了电路。并且了解到，连电路前要关闭电源并且检查线是否是完好的。接着，我们进入了程序编写阶段。光是这个A/D转换的接口问题我们就研究了很久，到最后换了几个试验箱才完成了对A/D转换功能的验证。模块程序的编写并不是特别难，但是各个模块间的衔接需要仔细思考才能做好。通过对自己在单片机课堂上所学知识的回顾，结合模拟电子和数字电技术的知识，与组员共同商量，完成了设计。为自己今后进一步深化学习，积累了一定的宝贵经验，还对电路、电子元件等方面知识进一步加深认识，同时在软件编程、调试、相关仪器的使用等方面得到较全面的锻炼和提高。学以致用，培养了我运用所学知识解决实际问题的能力。这次课程设计我发现，只有理论水平提高了;才能将课本知识与实践相结合。另外，小组成员之间的合作也至为重要，遇到不懂的问题，或相互讨论，或请教老师，大家分工明确，有条不紊地完成了设计。在此，感谢老师的细心指导和他各组同学的无私帮助！第9页五参考书目[1]李建忠，单片机原理及应用，西安电子科技大学出版社，2008年。[2]启东单片机仿真试验系统使用说明书。[3]李珍，单片机原理与应用技术，清华大学出版社，2003年。[4]严洁，单片机原理及接口技术，机械工业出版社，2010年1月。[5]QTH－2008XS_系列单片机教学实验仪。[6]刘瑞新等,单片机原理及应用教程.机械工业出版社,2003年7月。[7]张毅刚等,MCS-51单片机应用设计(第二版).哈工大出版社,2004年