ADC0804工作原理及其在單片機中的應用(基于Proteus仿真)

EASTCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGYluoyongl99092@163.comADC0804工作原理及其在單片機中的應用基于Proteus仿真前言：本文詳細說明了ADC0804I作原理及過程，還附有一個ADC0804在單片機中的典型應用，包含原理圖，源程序，程序注釋詳細清楚，這有助于更好地理解與應用ADC0804芯片。1、A/D轉換概念：即模數(shù)轉換（AnalogtoDigitalConversion）,輸入模擬量（比如電壓信號），輸出一個與模擬量相對應的數(shù)字量（常為二進制形式）。例如參考電壓VREF為5V,采用8位的模數(shù)轉換器時，當輸入電壓為0V時，輸出的數(shù)字量為00000000,當輸入的電壓為5V時，輸出的數(shù)字量為1111llllo當輸入的電壓從從0V到5V變化時，輸出的數(shù)字量從00000000到11111111變化。這樣每個輸入電壓值對應一個輸出數(shù)字量，即實現(xiàn)了模數(shù)轉換。2、分辨率概念：分辨率是指使輸出數(shù)字量變化1時的輸入模擬量，也就是使輸岀數(shù)字量變化一個相鄰數(shù)碼所需輸入模擬量的變化值。分辨率與A/D轉換器的位數(shù)有確定的關系，可以表示成FS/2noFS表示滿屋程輸入值，n為A/D轉換器的位數(shù)。例如，對于5V的滿量程，采用4位的ADC時，分辨率為5V/16=0.3125V就是說當輸入的電壓值每增加0.3125V,輸出的數(shù)字量增加1）;采用8位的ADC時，分辨率為5V/256=19.5mV（也就是說當輸入的電壓值每增加19.5mV,則輸出的數(shù)字量増加1）;當采用12位的ADC時，分辨率則為5V/4096=1.22mV（也就是說當輸入的電壓值每增加122mV,則輸出的數(shù)字量增加1）。顯然，位數(shù)越多，分辨率就越高。1CS麗WRCLKININTRAGNDDGNDVREF/2CLKRvccDBO(LSB)202183174UD1DB2DB3n口d16515?8?1410UD4DB5DB6DB7(MSB)13912116VIN+VIN-ADC08043、ADC0804引腳功能：ADC0804厲：芯片片選信號，低電平有效。即厲=0時，該芯片才能正常工作，高電平時芯片不工作。在外接多個ADC0804芯片時，該信號可以作為選擇地址使用，通過不同的地址信號使能不同的ADC0804芯片，從而可以實現(xiàn)多個ADC通道的分時復用。WR：啟動ADC0804進行ADC采樣，該1/72012年2012年8月6日星期一#/7ElectricalSpecifications(Notes1,7)(Continued)PARAMETERTESTCONDITIONSMINTYPMAXUNITSCONVERTERSPECIFICATIONSV+=5V?.55°Cto125°Candfcu=640kH乙UnlessOtherwiseSpecifiedTotalUnadjustedErrorADC0802Vref/2=2.500V±1LSBADC0803Vref/2AdjustedforCorrectFullScaleReading--±1LSBVref/2InputResistanceInputResistanceatPin9-0?3■AnalogInputVoltageRange(Note2)GND-0.05■(V+)+0.05DCComn-xjn-ModeRejectionOverAnalogInputVoltageRange-±1/8±1/4LSBPowerSupplySeneitvityV*=5V±10%OverAllowedInputVoltageRange-LSBACTIMINGSPECIFICATIONSV+=5V,and=25°C?UnlessOtherwiseSpecifiedClockFrequency,QkV+=6V(Note3)1006401280kHzV+=5V100640800kHzClockPeriodsperConversion(Note4),tCONV62■73Clock^ConvConversionRateInFree-RunningMode,CRHTTITtiectoWRwithUS=0V,fdK=6^0kHz--8B88Conv/sWidthofWRInput(StartPulseCS=0V(Note5)100■■ns/AccessTime(DelayfromFallingEdgeofRUtoOutpulDataValid),tACCCL=100pF(UseBusDriverICforLargerCL)135200nsThree-StateControlDelayfromRisingEdgeofRDtoHl-ZState),CL=10pF.Rl=10K(SeeThree-StateTestCircuits)125250nsDe!ayfromFalingEdgeofWRtoResetofINTR.tm,0-300450ns圖7：ADC0804手冊給出的電器特性表對采樣值進行運算變換，換算出實際的滑動變阻器輸入電壓值。對于任何一個AZD采樣器而言，其轉換公式如下：Vout=(Dsample)xVrefDmax其中：Vout「輸入adc的模擬電壓值。Dsample：ADC轉換后的二進制值。本試驗的ADC0804為八位。Dmax:ADC能夠表示的刻度總數(shù)。ADC0804為八位ADC,因此Omax=2s=256ADC參考電壓值，本試驗ADC0804的燈"被設置為5V因此，對于本試驗，轉換公式為Vout=5、ADC0804在單片機中的簡單應用舉例如下圖所示，本例ADC0804中的VCC=5V,VREF/2引腳懸空(懸空則相當于與VCC共接5V電源)，因此ADC轉換的參考電壓為VCC的值，即5V。VIN-接地，而VIN+連接滑動變阻器RV1的輸出，因此VIN+的電壓輸入范闈為0V?5V,正好處于參考電壓范闈內(nèi)。引腳厲接地，麗和而分別連接單片機的P3A6和P3A7引腳，而DB4DB7連接單片機的PlII.P0II接數(shù)碼管的段選線，P2II低四位接數(shù)碼管的位選線。U1?AO??伸4U2!>?10k39BO4芻?&"T??XTAL1PO.OWDOP0.1/jAD1P0.2ZAD2XTAL2P0.3WD3PO.5ZAD5PO.6ZAD8ksiPQ.OJAfiP2/1JAOP2.2/A1OPSENU1?AO??伸4U2!>?10k39BO4芻?&"T??XTAL1PO.OWDOP0.1/jAD1P0.2ZAD2XTAL2P0.3WD3PO.5ZAD5PO.6ZAD8ksiPQ.OJAfiP2/1JAOP2.2/A1OPSENP2.3/A11ALEP2.4ZA12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1.0F3.0/RXDP1.1P3.1/TXDP1.ZP3.Z/INT0F1.3P3.3/INT1P1.4P3.紹TOP1.5P1.6P3BAVRP-1.7P3.7j^D101S-9-ATB9C51?29-30757"G9-?&*1??M?17?07-?&2.?A2.18?28-?&3??A3?佔?35-?B4???14?34?B5??A5?13?33-?的??A8?12-32-?B7??A7?"?AO佃21-1OWRORDvccDBC(L$B)DB1DB2FLQOcsRDwCLKININIKDBSA6NDDB5DOHDDD6VREFZ2ULKHVIN+UN?ADCC604-C.1150pFVGC109-19RV1程序主要實現(xiàn)以下功能：控制ADC0804芯片對VIN(+)引腳輸入的電壓值進行正確采樣，讀取采樣結果。對采樣值進行模數(shù)變換，將轉換后數(shù)字量后顯示在4段數(shù)碼管上。C程序如下：#include<reg51.h>#includeVintrins.h〉#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitwi-P3A6,sbitrd=P3A7;ucharcodedis[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x920x92,0x8：0xf8,0x80,0x90},//共陽顯示代碼voiddelay(uintx)//延時函數(shù)delay(1)延時0.992ms,纟勺為1ms{uchar1；while(xfor(i=0,i<120,i++),}voiddisplay(uchardb)〃數(shù)碼管顯示函數(shù)，用于顯示模數(shù)轉換后得到的數(shù)字量{ucharbw,sw,gw;//bw,sw,gw分別等于db百位，十位，個位上的數(shù)bw=db/100;sv/=db%100/10,gv/=db%10;P2=0x01,//點亮第一只數(shù)碼管P0=dis[bv/]&0x7f,〃最高位置0,點亮第一只數(shù)碼管的小數(shù)點，delay(5);P2=0x02,〃點亮第二只數(shù)碼管P0=dis[sv/];delay(5);P2=0x04,〃點亮第三只數(shù)碼管P0=dis[gv/];delay(5);P2=0x08,〃點亮第四只數(shù)碼管P0=dis[0],〃第四只數(shù)碼管一直顯示0delay(5);}voidmainO{uchar1,while(l){wi-0,〃在片選信號CS為低電平情況卞(由于CS接地，所以始終為低電平),_nop_0,//WR由低電平到高電平時，即上升沿時，AD開始采樣轉換V71—1,delay(l),〃延時1ms,等待采樣轉換結束Pl=Oxff,〃這條語句不能少，我也還不知道為什么rd=O,〃將RD腳置低電平后，再延時人于135ns左右(這里延時lus),_nop_0,〃即可從DB腳讀出有效的采樣結果,傳送到P1「Ifor(i=0,iV10,i++)〃刷新顯示一段時間display(Pl),//顯示從DB得到的數(shù)字量}}Proteus仿真運行結果如下：U2U1C.1??*ig-XTAL1?1&XTAL2?-ICOpF?VCC??-QRO-OWRB2H009<RSTP0.0/^00P0.1/jAD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/^04P0.5WD5P0.6/jA06P0.7/AD7■38D1At17"■37-?&2?A2?伯■■30-?B3?2?他?■35--B4?■34-?B5?A5?43??B8?AB?42?■32-?B7?A7-?11?■3￡?BOJAO.佗.?29??<3O??PSENALEEAP2.0海P2.1?舶P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12F2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15■2i?4?■22?2■23-3口244■2$■2&■27-■2QVCCDBO(LSB)CSprTnUWRCLXINIUTDUU1l/tfcDB4IN1nA0NDr\AkinUDOf\attUvNul/QEC^UtJDDB7(MSB)VrStr/Zp|izDULKnVIN+l/IMVIN-ADCD8O4P1.0P1.1P1.2P1.3P14P1