ADC0809

ADC0809簡介

　　ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。目前僅在單片機(jī)初學(xué)應(yīng)用設(shè)計(jì)中較為常見。

　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。

ADC0809百科

　　ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。目前僅在單片機(jī)初學(xué)應(yīng)用設(shè)計(jì)中較為常見。

　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。

　　外部特性（引腳功能）

　　ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。

　　下面說明各引腳功能：

　　IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端。

　　2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端。

　　ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。

　　ALE：地址鎖存允許信號，輸入端，產(chǎn)生一個正脈沖以鎖存地址。

　　START： A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。

　　EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出端，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。

　　OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入端，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。

　　CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHz。

　　REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。

　　Vcc：電源，單一+5V。

　　GND：地。

　　工作過程

　　首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動 A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。

　　轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。

　?。?）定時傳送方式

　　對于一種A/D轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128μs，相當(dāng)于6MHz的MCS-51單片機(jī)共64個機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

　　（2）查詢方式

　　A/D轉(zhuǎn)換芯片有表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測試EOC的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

　?。?）中斷方式

　　把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

　　不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號有效時，OE信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。

　　常見用途

　　ADC0809與MCS-51單片機(jī)的連接主要涉及兩個問題。一是8路模擬信號通道的選擇，二是A/D轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送有定時傳送方式、查詢方式、中斷方式這三種方式。A、B、C的值與被選擇的通道之間的關(guān)系

　　ADC0809引腳圖與接口電路

　　A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809簡介 8路模擬信號的分時采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時間為100μs左右。

　　圖9.8 ADC0809引腳圖

　　1. ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖9-7所示。

　　圖9.7 ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)

　　圖中多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用一個A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對A、B、C 3個地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，表9-1為通道選擇表。

　　表9-1 通道選擇表

　　2．信號引腳

　　ADC0809芯片為28引腳為雙列直插式封裝，其引腳排列見圖9.8。

　　對ADC0809主要信號引腳的功能說明如下：

　　IN7～I(xiàn)N0——模擬量輸入通道

　　ALE——地址鎖存允許信號。對應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。

　　START——轉(zhuǎn)換啟動信號。START上升沿時，復(fù)位ADC0809；START下降沿時啟動芯片，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持 低電平。本信號有時簡寫為ST.

　　A、B、C——地址線。 通道端口選擇線，A為低地址，C為高地址，引腳圖中為ADDA，ADDB和ADDC。其地址狀態(tài)與通道對應(yīng)關(guān)系見表9-1。

　　CLK——時鐘信號。ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。通常使用頻率為500KHz的時鐘信號

　　EOC——轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。EOC=0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請求信號使用。

　　D7～D0——數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位，D7為最高

　　OE——輸出允許信號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。

　　Vcc—— +5V電源。

　　Vref——參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5V（Vref（+）=+5V， Vref（-）=-5V）。

　　9.2.2 MCS-51單片機(jī)與ADC0809的接口

　　ADC0809與MCS-51單片機(jī)的連接如圖9.10所示。

　　電路連接主要涉及兩個問題。一是8路模擬信號通道的選擇，二是A/D轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。

　　1. 8路模擬通道選擇

　　圖9.10 ADC0809與MCS-51的連接

　　如圖9.11所示模擬通道選擇信號A、B、C分別接最低三位地址A0、A1、A2即（P0.0、P0.1、P0.2），而地址鎖存允許信號ALE由P2.0控制，則8路模擬通道的地址為0FEF8H～0FEFFH.此外，通道地址選擇以作寫選通信號，這一部分電路連接如圖9.12所示。

　　圖9.11 ADC0809的部分信號連接

　　圖9.12 信號的時間配合

　　從圖中可以看到，把ALE信號與START信號接在一起了，這樣連接使得在信號的前沿寫入（鎖存）通道地址，緊接著在其后沿就啟動轉(zhuǎn)換。圖9.19是有關(guān)信號的時間配合示意圖。

　　啟動A/D轉(zhuǎn)換只需要一條MOVX指令。在此之前，要將P2.0清零并將最低三位與所選擇的通道好像對應(yīng)的口地址送入數(shù)據(jù)指針DPTR中。例如要選擇IN0通道時，可采用如下兩條指令，即可啟動A/D轉(zhuǎn)換：

　　MOV DPTR ， #FE00H ；送入0809的口地址

　　MOVX @DPTR ， A ；啟動A/D轉(zhuǎn)換（IN0）

　　注意：此處的A與A/D轉(zhuǎn)換無關(guān)，可為任意值。

　　2. 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送

　　A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。

　?。?）定時傳送方式

　　對于一種A/D轉(zhuǎn)換其來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128μs，相當(dāng)于6MHz的MCS-51單片機(jī)共64個機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

　?。?）查詢方式

　　A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測試EOC的狀態(tài)，即可卻只轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

　?。?）中斷方式

　　把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

　　不管使用上述那種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號有效時，OE信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。

　　不管使用上述那種方式，只要一旦確認(rèn)轉(zhuǎn)換結(jié)束，便可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。所用的指令為MOVX 讀指令，仍以圖9-17所示為例，則有

　　MOV DPTR ， #FE00H

　　MOVX A ， @DPTR

　　該指令在送出有效口地址的同時，發(fā)出

　　有效信號，使0809的輸出允許信號OE有

　　效，從而打開三態(tài)門輸出，是轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送入A累加器中。

　　這里需要說明的示，ADC0809的三個地址端A、B、C即可如前所述與地址線相連，也可與數(shù)據(jù)線相連，例如與D0～D2相連。這是啟動A/D轉(zhuǎn)換的指令與上述類似，只不過A的內(nèi)容不能為任意數(shù)，而必須和所選輸入通道號IN0～I(xiàn)N7相一致。例如當(dāng)A、B、C分別與D0、D1、D2相連時，啟動IN7的A/D轉(zhuǎn)換指令如下：

　　MOV DPTR， #FE00H ；送入0809的口地址

　　MOV A ，#07H ；D2D1D0=111選擇IN7通道

　　MOVX @DPTR， A ；啟動A/D轉(zhuǎn)換

　　9.2.3 A/D轉(zhuǎn)換應(yīng)用舉例

　　設(shè)有一個8路模擬量輸入的巡回監(jiān)測系統(tǒng)，采樣數(shù)據(jù)依次存放在外部RAM 0A0H～0A7H單元中，按圖9.10所示的接口電路，ADC0809的8個通道地址為0FEF8H～0FEFFH.其數(shù)據(jù)采樣的初始化程序和中斷服務(wù)程序（假定只采樣一次）如下：

　　初始化程序：

　　MOVR0， #0A0H；數(shù)據(jù)存儲區(qū)首地址

　　MOVR2， #08H；8路計(jì)數(shù)器

　　SETBIT1；邊沿觸發(fā)方式

　　SETBEA；中斷允許

　　SETBEX1；允許外部中斷1中斷

　　MOVDPTR， #0FEF8H；D/A轉(zhuǎn)換器地址

　　LOOP:MOVX@DPTR， A；啟動A/D轉(zhuǎn)換

　　HERE:SJMPHERE；等待中斷

　　中斷服務(wù)程序：

　　DJNZR2， ADEND

　　MOVXA， @DPTR；數(shù)據(jù)采樣

　　MOVX@R0， A；存數(shù)

　　INCDPTR；指向下一模擬通道

　　INCR0；指向數(shù)據(jù)存儲器下一單元

　　MOVX@DPTR， A

　　ADEND:RETI