ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用實(shí)例

實(shí)驗(yàn)要求： 應(yīng)用A/D轉(zhuǎn)換器將滑動(dòng)電阻輸出的模擬電壓量轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓量，將數(shù)字電壓量輸出到四位數(shù)碼管，并通過(guò)電壓表給出模擬電壓量的讀數(shù)。下圖是實(shí)驗(yàn)截圖。

實(shí)驗(yàn)方案： 應(yīng)用proteus設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)用模擬電路，A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0804模擬器件，滑動(dòng)電阻采用proteus支持的POT-HG，四位數(shù)碼管采用7SEG-MPX4CA。

ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換器

有20個(gè)引腳，分辨率為8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs，輸入電壓范圍為0~5V。

分辨率：A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入模擬信號(hào)的分辨能力，ADC0804分辨率為8位，即輸出位數(shù)為8個(gè)二進(jìn)制位，可以區(qū)分2^8（256）不同等級(jí)的輸入模擬電壓，能區(qū)分輸入的電壓最小值為滿量程輸入的1/2^8（1/256），若需要區(qū)分更小的輸入電壓。就需要增加輸出位數(shù)，提高A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率。

轉(zhuǎn)換時(shí)間：A/D轉(zhuǎn)換器從接收到模擬電壓到輸出數(shù)字電壓需要的時(shí)間，不同類型的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間不同，并行比較的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間可達(dá)50ns以內(nèi)，逐次比較的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間一般在10~100μs之間，雙積分A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間一般在幾十毫秒到幾百毫秒之間。

CS引腳：芯片的片選信號(hào)，低電平有效。若該引腳為低電平，芯片開(kāi)始工作，若該引腳為高電平，芯片停止工作。當(dāng)外接多個(gè)ADC0804芯片時(shí)，該引腳可作為芯片的選擇地址，通過(guò)不同的地址信號(hào)使用不同的ADC0804芯片，從而可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)ADC通道的分時(shí)復(fù)用。

WR引腳：采樣觸發(fā)信號(hào)，低電平有效。若該引腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行一次采樣，并進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。

RD引腳：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)完成信號(hào)，低電平有效。若檢測(cè)到該引腳為低電平，說(shuō)明一次轉(zhuǎn)換完成，轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)從DB0~DB7引腳讀取。

VIN+和VIN-引腳：模擬電壓輸入端，用以接收單極性、雙極性和差模輸入信號(hào)。雙極性輸入信號(hào)有正負(fù)電壓、零電壓，單極性輸入信號(hào)僅有正電壓。若為單極性輸入信號(hào)，VIN+接模擬電壓的輸入，VIN-接地；若為雙極性輸入信號(hào)，VIN+和VIN-分別接模擬輸入電壓的正極和負(fù)極。

VREF/2引腳：參考電壓接入引腳。該引腳可外接電壓，也可懸空。

CLKIN引腳：引入外部時(shí)鐘脈沖，用于芯片的時(shí)鐘信號(hào)。

CLKR引腳：內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器外接電阻端，與CLKIN端配合可由芯片自身產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，時(shí)鐘脈沖頻率范圍一般為100KHz~1460KHz。

INTR引腳：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)，低電平有效，當(dāng)一次A/D轉(zhuǎn)換完成后，該引腳被設(shè)置為0。在實(shí)際應(yīng)用中，該引腳可與外部中斷輸入引腳相連（如51單片機(jī)的INT0,INT1腳），觸發(fā)中斷請(qǐng)求，中斷發(fā)生后，還需等待RD=0才能正確讀出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。若不使用中斷，該引腳可以懸空。

AGAND和DGAND引腳：模擬接地和數(shù)字接地，兩個(gè)引腳可以直接接地。

VCC引腳：接+5V電源。

DB0~DB7引腳：輸出A/D轉(zhuǎn)換后的8位二進(jìn)制結(jié)果。

四位數(shù)碼管7SEG-MPX4CA

實(shí)驗(yàn)用顯示器件采用四位數(shù)碼管7SEG-MPX4CA，該器件共有12個(gè)引腳。其中1、2、3、4引腳為位選信號(hào)，用于控制幾個(gè)數(shù)碼管亮，A~G引腳為顯示數(shù)字的段選信號(hào)，DP引腳為小數(shù)點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)

ADC0804中的VCC接入5V電源，REF/2引腳懸空（懸空則相當(dāng)于與VCC共接5V電源）,因此ADC轉(zhuǎn)換的參考電壓為VCC的值，即5V。DB0DB7引腳連接單片機(jī)的P1.0P1.7，RD和WR引腳連接單片機(jī)的P3.6和P3.7，VIN+引腳接滑動(dòng)變阻器的可調(diào)節(jié)端，VIN-引腳接地，在VIN+和VIN-引腳之間接入電壓表，CLKIN引腳和CLKR引腳連接的電容和電阻構(gòu)成外部時(shí)鐘脈沖。單片機(jī)P0.0~P0.7接四位數(shù)碼管的段選線。

單片機(jī)內(nèi)運(yùn)行的完整C程序如下：

#include
#include
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit wr=P3^6;
sbit rd=P3^7;
uchar code dis[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
void delay(uint x) 
{
   uchar i;
   while(x--)
     for(i=0;i< 120;i++);       
}
void display(uchar db)
{
    uchar bw,sw,gw;
         float value;
         int voltage;
         value = (float)db * 5 / 256 * 100;
         voltage = (int)value;
         bw=voltage/100;
         sw=voltage%100/10;
         gw=voltage%10;
      P2=0x01;
         P0=dis[bw]&0x7f;
         delay(5);
         P2=0x02; 
         P0=dis[sw];
         delay(5);
         P2=0x04;
         P0=dis[gw];
         delay(5);  
         P2=0x08;
         P0=dis[0];
         delay(5);
}  
void main()
{
       uchar i;
       while(1)
       {
              wr=0;
              _nop_();
              wr=1;
              delay(1);       
              P1=0xff;
              rd=0;
              _nop_();
              for(i=0;i< 10;i++)
                      display(P1); 
       } 
}

位變量wr和rd用于操作P3.6和P3.7，P3.6和P3.7連接到了ADC0804的WR和RD引腳，用于控制信號(hào)采樣和讀取采樣信號(hào)。數(shù)組變量dis[]定義了數(shù)碼管顯示的數(shù)字編碼。

delay(uint x)是延遲函數(shù)，參數(shù)x為延時(shí)的毫秒數(shù)。

display(uchar db)是數(shù)碼管顯示函數(shù)，參數(shù)db為P1口，P1口存儲(chǔ)了采集到的電壓數(shù)字量。ADC0804的分辨率為8位，可以區(qū)分2^8（256）不同等級(jí)的輸入模擬電壓，且輸入電壓量程為0 ~ 5V，ADC0804輸出的數(shù)值范圍為0~256，轉(zhuǎn)換為電壓（單位V）的公式為：

輸出的數(shù)值*輸入最大量程 / 256

下面的代碼將輸出的數(shù)值轉(zhuǎn)換為電壓的數(shù)字量（單位V），并分別計(jì)算出數(shù)字量的各個(gè)位數(shù)。

value = (float)db * 5 / 256 * 100;  
// 輸出數(shù)值轉(zhuǎn)換為電壓，乘以1000方便計(jì)算出數(shù)值的各個(gè)位數(shù)
voltage = (int)value;  
bw=voltage/100;     // 計(jì)算出百位數(shù)
sw=voltage%100/10;  // 計(jì)算出十位數(shù)
gw=voltage%10;      // 計(jì)算出個(gè)位數(shù)

語(yǔ)句P2=0x01選擇數(shù)碼管的第1位顯示數(shù)字，語(yǔ)句P0=dis[bw]&0x7f用于顯示數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)，dis[bw]指定的數(shù)字的編碼，再和0x7f做與操作，顯示小數(shù)點(diǎn)。

main()函數(shù)是主控函數(shù)，應(yīng)用while結(jié)構(gòu)循環(huán)采集和轉(zhuǎn)換可變電阻輸出的電壓，并將采集的電壓輸出到數(shù)碼管顯示。語(yǔ)句wr=0將ADC0804的wr引腳設(shè)為低電平，通知ADC0804進(jìn)行采樣，語(yǔ)句_nop_()執(zhí)行_nop_()函數(shù)， nop ()函數(shù)不是C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的函數(shù)，它是51單片機(jī)提供的指令，它執(zhí)行一個(gè)機(jī)器周期的空操作，讓ADC0804完成數(shù)據(jù)采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，其后執(zhí)行語(yǔ)句wr=1，將ADC0804的wr引腳設(shè)為高電平。語(yǔ)句P1=0xff將P1各端口都設(shè)置為高電平，準(zhǔn)備接收采集的數(shù)據(jù)，語(yǔ)句rd=0將ADC0804的rd引腳設(shè)為低電平，從DB0~DB7引腳讀取數(shù)據(jù)到P1口。