51單片機與A/D接口設計詳解

A/D轉換器用于實現模擬量→數字量的轉換，按轉換原理可分為4種，即：計數式A/D轉換器、雙積分式A/D轉換器、逐次逼近式A/D轉換器和并行式A/D轉換器。

目前最常用的是雙積分式A/D轉換器和逐次逼近式A/D轉換器。雙積分式A/D轉換器的主要優點是轉換精度高，抗干擾性能好，價格便宜。其缺點是轉換速度較慢，因此，這種轉換器主要用于速度要求不高的場合。

另一種常用的A/D轉換器是逐次逼近式的，逐次逼近式A/D轉換器是一種速度較快，精度較高的轉換器，其轉換時間大約在幾μs到幾百μs之間。通常使用的逐次逼近式典型A/D轉換器芯片有：

(1)ADC0801~ADC0805型8位MOS型A/D轉換器(美國國家半導體公司產品)。

(2)ADC0808 / 0809型8位MOS型A/D轉換器。

(3) ADC0816 / 0817。這類產品除輸入通道數增加至16個以外，其它性能與ADC0808 /0809型基本相同。

典型A/D轉換器芯片ADC0809

ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D轉換器，CMOS工藝。

1. ADC0809的內部邏輯結構

ADC0809內部邏輯結構如圖所示。

圖中，多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用一個A/D轉換器進行轉換。地址鎖存與譯碼電路完成對A、B、C三個地址位進行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇。

對ADC0809主要信號引腳的功能說明如下：

(1) IN7～IN0：模擬量輸入通道。ADC0809對輸入模擬量的要求主要有：信號單極性，電壓范圍0～5 V，若信號過小還需進行放大。另外，在A/D轉換過程中，模擬量輸入的值不應變化太快，因此，對變化速度快的模擬量，在輸入前應增加采樣保持電路。

(2) A、B、C：地址線。A為低位地址，C為高位地址，用于對模擬通道進行選擇。圖中為ADDA、ADDB和ADDC。

(3) ALE：地址鎖存允許信號。在對應ALE上跳沿，A、B、C地址狀態送入地址鎖存器中。

(4)START：轉換啟動信號。START上跳沿時，所有內部寄存器清0;START下跳沿時，開始進行A/D轉換;在A/D轉換期間，START應保持低電平。

(5)D7~D0：數據輸出線。其為三態緩沖輸出形式，可以和單片機的數據線直接相連。

(6)OE：輸出允許信號。其用于控制三態輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數據。OE=0，輸出數據線呈高電阻;OE=1，輸出轉換得到的數據。

(7)CLK：時鐘信號。ADC0809的內部沒有時鐘電路，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。

(8)EOC：轉換結束狀態信號。EOC=0，正在進行轉換;EOC=1，轉換結束。該狀態信號既可作為查詢的狀態標志，又可以作為中斷請求信號使用。

(9)VCC：+5 V電源。

(10)Vref：參考電源。參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準。其典型值為+5 V(Vref (+) =+5 V，Vref(-) =0 V)