ADC0809芯片的原理及应用Word文件下载.docx
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选择的通道
IN0
1
IN4
IN1
IN5
IN2
IN6
IN3
IN7
（3）数字量输出及控制线共11条：
START（6脚）为“启动脉冲”输入线，上升沿清零，下降沿启动ADC0809工作，最小脉冲宽度与ALE信号相同。
EOC（7脚）为转换结束输出线，该线高电平表示A/D转换已结束，数字量已锁入“三态输出锁存器”，常用来作为中断请求信号。
D0-D7（17、14、15、18-20脚）为数字量输出线，D7为最高位，D0为最低位。
OE为“输出允许”线，高电平有效。
ADC0809接到此信号时，其三态输出端与CPU数据总线接通，后者可将数据取走。
（4）电源线及其它共5条：
CLOCK（10脚）为时钟输入线，用于为ADC0809提供逐次比较所需，一般为640kHz时钟脉冲。
VCC（11脚）为电源输入线，典型的输入电压为+5V。
GND（13脚）为地线。
和
（12、16脚）为参考电压输入线，用于给电阻网络供给标准电压。
常接+5V，
常接地或-5V。
两个参考电压的选择必须满足以下条件：
从输入的模拟电压
转换成数字量的公式为
例如
=+5V，
=0V，
输入的模拟电压为
=2.5V，则N=128=80H。
[1]
1.2ADC0809的主要性能指标
分辨率：
8位。
模拟量电压输入围：
0-5V。
线性误差：
±
1LSB。
其中LSB为数字输出最低位，LSB=|
|/256。
若使用+5V电压，那么线性误差为0.019V。
[4]
外接时钟频率：
10kHz到1.2MHz。
一般为640kHz。
转换时间：
100µ
s。
功耗：
15mW。
1.3ADC0809的部逻辑结构
ADC0809的部逻辑结构如图1.2所示，它主要由三部分组成。
第一部分：
模拟输入选择部分，包括一个8路模拟开关、一个地址锁存译码电路。
输入的3位通道地址信号由锁存器锁存，经译码电路后控制模拟开关选择相应的模拟输入。
第二部分：
转换器部分，主要包括比较器，8位A/D转换器，逐次逼近寄存器SAR，电阻网络以及控制逻辑电路等。
第三部分：
输出部分，包括一个8位三态输出缓冲器，可直接与CPU数据总线接口。
图1.2ADC0809部逻辑结构图
由于芯片性能特点是一个逐次逼近型的A/D转换器，外部供给基准电压；
分辨率为8位，带有三态输出锁存器，转换结束时，可由CPU打开三态门，读出8位的转换结果；
有8个模拟量的输入端，可引入8路待转换的模拟量。
ADC0809的数据输出结构是部有可控的三态缓冲器，所以它的数字量输出信号线可以与系统的数据总线直接相连。
部的三态缓冲器由OE控制，当OE为高电平时，三态缓冲器打开，将转换结果送出；
当OE为低电平时，三态缓冲器处于阻断状态，部数据对外部的数据总线没有影响。
因此，在实际应用中，如果转换结束，要读取转换结果则只要在OE引脚上加一个正脉冲，ADC0809就会将转换结果送到数据总线上。
1.4ADC0809的时序[2]
ADC0809的时序图如图1.3所示。
从时序图可以看出ADC0809的启动信号START是脉冲信号，也即此芯片是靠脉冲启动的。
当模拟量送至某一通道后，由三位地址信号译码选择，地址信号由地址锁存允许信号ALE锁存。
启动脉冲START到来后，ADC0809就开始进行转换。
启动正脉冲的宽度应大于200ns,其上升沿复位逐次逼近SAR，其下降沿才正真开始转换。
START在上升沿后2us在加上8个时钟周期的时间，EOC才变为低电平。
当转换完成后，输出转换信号EOC由低电平变为高电平有效信号。
输出允许信号OE打开输出三态缓冲器的门，把转换结果送到数据总线上。
使用时可利用EOC信号短接到OE端，也可利用
EOC信号向CPU申请中断。
图1.3ADC0809的时序图
2ADC0809与MCS-51单片机的接口电路
ADC0809与MCS-51单片机的接口电路主要涉及两个问题:
一是8路模拟信号通道的选择，二是A/D转换完成后转换数据的传送。
在讨论此接口设计之前，应先了解单片机是如何控制ADC的问题。
由于MCS-51单片机受到引脚数目的限制数据线和低8位地址线是复用的，由P0口线兼用。
为了将它们分离出来，需要在单片机外部增加地址锁存器，从而构成与一般CPU相类似的片外三总线：
地址总线（AB）、数据总线（DB）、控制总线（CB），如图2.1所示。
目前常用的地址锁存器芯片有：
74LS373、8282、74LS573等。
在实际应用中，先把低8位的地址送锁存器暂存，地址锁存器的输出给系统提供低8位的地址，而把P0口作为数据线使用。
以P2口的口线作为高位地址线，如使用P2口的全部8位口线，在加上P0口提供的低8位地址，便形成了完整的16位地址总线，使单片机系统的寻址围达到64KB。
图2.1MCS-51扩展的三总线
在扩展系统中还需要一些控制信号线，以构成扩展系统的控制总线。
这些信号有的是引脚的第一功能，有的是P3口的第二功能信号，主要包括：
使用ALE信号作为低8位地址的锁存控制信号；
以
信号作为外程序存储器的选择控制信号，
时，访问片程序存储器，
时，访问片外程序存储器；
由
信号作为扩展数据存储器和I/O的读选通和写选通信号；
信号作为扩展程序存储器的读选通信号用来接外扩EPROM的
引脚。
总的来说，单片机控制ADC0809的工作过程是：
首先用指令选择0809的一个模拟输入通道，当执行MOVXDPTR，A时，单片机的
信号有效，因此产生一个启动信号，给START引脚送入脉冲，开始对已选中的通道进行转换。
这就是前面所说的第一个问题：
8路模拟通道的选择问题。
转换结束后，0809发出转换结束EOC信号，即通过检查EOC引脚的电平即可，高电平时转换结束。
此信号供单片机查询，也可以反向后作为向单片机发出的中断请求信号。
当在执行MOVXA，DPTR时，单片机发出读控制信号
，OE端为高电平，允许输出，把转换完的数字量读到累加器A中。
A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。
由上述可知，单片机控制ADC时，可采用查询和中断控制两种方式。
查询方式时，A/D转换芯片有表明转换完成的状态信号，即0809的EOC端。
启动A/D转换后，执行别的程序，同时对EOC引脚的状态进行查询，以检查转换是否完成，若查询到变换已经完成就接着进行数据传送。
中断方式是在启动信号送到ADC后，单片机执行别的程序。
0809转换结束并向单片机发出中断请求信号时，单片机响应此中断请求，进入中断服务程序，读入转换数据。
此方式效率高，特别适合于变换时间较长的ADC。
还可采用定时传送方式进行数据的传送。
因为对于一种A/D转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。
ADC0809转换时间为128µ
s，相当于6MHz的MCS-51单片机的64个机器周期。
可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。
不管使用上述那种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。
首先送出口地址并以
信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接收。
这里需要说明的是，ADC0809的三个地址端A、B、C可如前所述与地址线相连，也可与数据线相连，例如与D0～D2相连。
这时启动A/D转换的指令与上述类似，只不过A的容不能为任意数，而必须和所选输入通道号IN0～IN7相一致。
例如当A、B、C分别与D0、D1、D2相连时，启动IN7的A/D转换指令如下：
MOVDPTR，#FE00H；
送入0809的口地址
MOVA，#07H；
D2D1D0=111选择IN7通道
MOVXDPTR，A；
启动A/D转换[5]
模数转换器定位为单片机的外部RAM单元，因此与单片机的连接就有很多种。
大体上说ADC0809在整个单片机系统中是作为外部RAM的一个单元定位的。
具体到某一个连接方式，定位又有区别。
0809与单片机典型的连接有以下三种：
2.10809与51单片机的第一种连接方式
这是数据线对数据线、地址线对地址线的标准连接方式，如图2.2所示。
由于ADC0809片没有时钟，可利用单片机提供的地址锁存信号ALE经D触发器2分频后获得，ALE引脚的频率是单片机时钟频率的1/6，如果单片机时钟频率采用6MHz，则ALE引脚的输出频率为1MHz，再经过2分频后为500kHz,恰好符合0809对时钟的要求。
图2.2
由于ADC0809具有输出三态锁存器，其8位数据输出引脚可直接与数据总线连接。
地址译码引脚C、B、A分别与地址总线的低3位A2、A1、A0相连，以选通INO-IN7中的一个通路。
P2.7（地址线A15）作为片选信号端，在启动A/D转换时，由单片机的写信号
和P2.7引脚信号控制ADC的地址锁存和转换启动，由于ALE信号与START信号接在一起，这样连接使得在信号的前沿写入（锁存）通道地址，紧接着在其后沿就启动转换。
图2.3是有关信号的时间配合示意图。
图2.3信号的时间配合
在读取转换结果时，用低电平的读信号
和P2.7引脚经1级或非门后，产生的正脉冲作为OE信号，用以打开输出三态锁存器。
ADC0809的转换结果寄存器在概念上定位为单片机外部RAM单元的一个只读寄存器，与通道号无关。
因此读取转换结果时不必关心DPTR中的通道号如何。
编程概要:
MOVDPTR，#7FF8H；
DPTR指向0809通道0
MOVXDPTR，A；
端口地址送DPTR，P2.7=0,锁定通道0并启动转换
--------
MOVXA，DPTR；
读取转换结果
此方式下单片机采用的是查询方式来控制ADC。
还可以采用中断方式的接口电路，只要把图2.2中的EOC引脚经过一非门接到单片机的
引脚上即可。
采用中断方式可大大节省CPU的时间，当转换结束，EOC发出一个信号向单片机提出中断请求，单片机响应中断请求，由外部中断1的中断服务程序读A/D转换结果，并启动ADC0809的下一次转换，外部中断1采用跳沿触发方式。
程序如下：
INT1:
SETBINT1；
外部中断1初始化编程
SETBEA；
CPU开中断
SETBEX1；
选择外中断为跳沿触发方式
MOVDPTR,#7FF8H；
端口地址送DPTR
MOVA,#00H
MOVXDPTR,A；
启动0809对IN0通道转换
…；
完成其他工作
中断服务程序：
PINT1：
MOVDPTR,#7FF8H；
读取A/D结果送部RAM单元30H
MOVXA,DPTR
MOV30H,A
MOVA,#00H；
启动对IN0的转换
MOVXDPTR,A
RETI
2.20809与51单片机的第二种连接方式[6]
ADC0809的数据线有一特点：
只能出不能进。
通常芯片的地址线只能进不能出。
因此可以在把51单片机的8位数据线接到ADC0809的8位数据线的同时,又把其中的3位直接接到ADC0809的3根地址线以确定通道号。
如图2.4所示。
通常把51单片机的8位数据线中的低3位D2、D1、D0直接接到ADC0809的3根地址线A2、A1、A0以确定通道号。
采用这种连接方式明显可以省去一片74LS373。
编程概要：
MOVA,#0F8H；
ADC0809通道0地址送到A
MOVDPTR,#7FFFH；
DPTR指向ADC0809
MOVXDPTR,A；
锁定通道0并启动转换
⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
MOVXA,DPTR；
读取转换结果
图2.4
2.30809与51单片机的第三种连接方式[5]
在很多应用场合，51单片机部的硬件资源，例如AT89S51单片机部有4kB闪存，128B部RAM，一个串行口和4个8位并行口等，已经够用。
从而不需要外扩RAM或I/O口。
当51单片机没有外扩RAM和I/O口时，ADC0809就可以在概念上作为一个特殊的唯一的外扩RAM单元。
因此也就没有地址编号，也就不需要任何地址线或者地址译码线。
只要单片机往外部RAM写入，就写到ADC0809的地址寄存器中。
单片机从外部RAM读取数据，就是读ADC0809的转换结果。
基于这种外部RAM的唯一单元概念设计的AT89S51与ADC0809的连接电路如图2.5所示。
MOVA，#0F8H；
MOVXR0，A；
-----
MOVXA，R0；
图2.5
三种接口电路各有特点，第一种和第二种接口电路允许多片ADC0809与单片机连接。
一般1片0809就能满足控制工程需要，在单片机没有外扩RAM和I/O接口时,第三种接口电路是优选方案。
用2片或者更多ADC0809时，第二种接口电路是优选方案。
第一种接口电路是在单片机系统有74LS373锁存器的基础上使用比较方便可行。
3ADC0809与单片机制作的数字电压表
从ADC0809的通道IN3输入0－5V之间的模拟量，通过ADC0809转换成数字量在数码管上以十进制形式显示出来，如下图3.1所示。
ADC0809的
接＋5V电压。
[7]
图3.1数字电压表电路图
其中CD4013由两个相同的、相互独立的触发器构成。
每个触发器有独立的数据、置位、复位、时钟输入和Q及
输出。
此器件可用作移位寄存器，且通过将
输出连接到数据输入，可用作计数器和触发器。
如前所述，使用CD4013目的就是对单片机ALE引脚输出的时钟频率2MHz进行4分频，以提供0809合适的时钟信号。
引脚图及具体单元电路图如图3.2所示。
图3.2CD4013引脚图
硬件连线是：
把单片机系统区域中的P1.0－P1.7与动态数码显示区域中的A、B、C、D、E、F、G、H端口用8芯排线连接。
P2.0－P2.7与动态数码显示区域中的S1——S8端口用8芯排线连接。
P3.0与模数转换模块区域中的ST端子用导线相连接。
P3.1与模数转换模块区域中的OE端子用导线相连接。
P3.2与模数转换模块区域中的EOC端子用导线相连接。
IN3端用导线连接到三路可调电压模块区域中的VR1端子上。
P0.0－P0.7用8芯排线连接到模数转换模块区域中的D0——D7端上。
因为ADC0809的参考电压
＝
，所以转换之后的数据要经过数据处理，在数码管上显示出电压值。
实际显示的电压值（D/256
），其中D为转换成的数字量。
[8]
程序设计时注意，进行A/D转换时，采用查询EOC标志信号来检测A/D转换是否完毕，若完毕则把数据通过P0口读入，经数据处理后在数码管上显示。
进行A/D转换之前，要启动转化的方法：
ABC=110选择第三通道。
ST=0，ST=1，ST=0产生启动转换的正脉冲信号。
汇编源程序如下：
CHEQU30H
DPCNTEQU31H
DPBUFEQU33H
GDATAEQU32H
STBITP3.0
OEBITP3.1
EOCBITP3.2
ORG00H
LJMPSTART
ORG0BH
LJMPT0X
ORG30H
START:
MOVCH，#0BCH
MOVDPCNT，#00H
MOVR1，#DPCNT
MOVR7，#5
MOVA，#10
MOVR0，#DPBUF
LOP:
MOVR0，A
INCR0
DJNZR7，LOP
MOVR0，#00H
MOVTMOD，#01H
MOVTH0，#（65536-4000）/256
MOVTL0，#（65536-4000）MOD256
SETBTR0
SETBET0
SETBEA
WT:
CLRST
SETBST
CLRST
WAIT:
JNBEOC，WAIT
SETBOE
MOVGDATA，P0
CLROE
MOVA，GDATA
MOVB，#100
DIVAB
MOV33H，A
MOVA，B
MOVB，#10
MOV34H，A
MOV35H，B
SJMPWT
T0X:
NOP
MOVA，DPCNT
ADDA，#DPBUF
MOVR0，A
MOVA，R0
MOVCA，A+DPTR
MOVP1，A
MOVDPTR，#DPBT
MOVP2，A
INCDPCNT
CJNEA，#8，NEXT
NEXT:
DPCD:
DB3FH，06H，5BH，4FH，66H
DB6DH，7DH，07H，7FH，6FH，00H
DPBT:
DB0FEH，0FDH，0FBH，0F7H
DB0EFH，0DFH，0BFH，07FH
END[9]
结束语
ADC0809作为逐次比较型A/D转换器，在精度、速度和价格上都适中，是最常用的A/D转换器件。
在与单片机的接口电路中，关键是要明确0809转换的原理及单片机控制0809的工作过程，并且对软件编程还有一定的要求。
以上三种接口电路所用器件都很常见,电路连接简单，能实现对数据的采集和A/D转换。
在应用此接口电路时，主要根据场合的应用要求以及ADC0809芯片的性能指标来选择合适的应用电路。
ADC0809和单片机制作的数字电压表，是基于0809工作原理以及0809与单片机接口电路的基础上设计的，由于实际电路中模拟量变化较快，因此对软件编程要求相对高些。
此应用电路理论上能基本实现对输入模拟电压的显示。
目前，由各种单片A/D转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测量系统等智能化测量领域，展示出强大的生命力。
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ADC0809chip’sprinciplesandapplications
DepartmentofElectronic0504StudentWuLixing
TutorWangAizhen
Abstract:
ADC0809isan8-bitsuccessiveapproximationtypeA/DconverterandatypicalA/Dconversionchip,havingamuchwiderapplication.ThispapermainlyintroducestheADC0809chip'
sinternallogicstructure,andpindetailesdistribution,itsbasicworkingprinciple.Onthisbasicthedesignofthetwocircuit-relatedapplications--ADC0809connectedwiththesingle-chipmeetingcircuitsystemanddigitalvoltagemeter,bothofthefe
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