在單片集成a/d轉(zhuǎn)換器中,逐次比較型使用較多,下面我們以adc0804介紹集成a/d轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用。
1. adc0804引腳及使用說明
adc0804是用cmos集成工藝制成的逐次比較型摸數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。分辨率8位,轉(zhuǎn)換時間100μs,輸入電壓范圍為0~5v,增加某些外部電路后,輸入模擬電壓可為 5v。該芯片內(nèi)有輸出數(shù)據(jù)鎖存器,當與計算機連接時,轉(zhuǎn)換電路的輸出可以直接連接在cpu數(shù)據(jù)總線
上,無須附加邏輯接口電路。adc0804芯片外引腳圖如1所示。引腳名稱及意義如下:
:adc0804的兩模擬信號輸出端,用以接受單極性、雙極性和差摸輸入信號。
:a/d轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)輸出端,該輸出端具有三態(tài)特性,能與微機總線相接。
agnd:模擬信號地。
dgnd:數(shù)字信號地。
clkin:外電路提供時鐘脈沖輸入端。
clkr:內(nèi)部時鐘發(fā)生器外接電阻端,與clkin端配合可由芯片自身產(chǎn)生時鐘脈沖,其頻率為1/1.1rc。
圖1 adc0804引腳圖
cs:片選信號輸入端,低電平有效,一旦cs有效,表明a/d轉(zhuǎn)換器被選中,可啟動工作。wr:寫信號輸入,接受微機系統(tǒng)或其它數(shù)字系統(tǒng)控制芯片的啟動輸入端,低電平有效,當cs、wr同時為低電平時,啟動轉(zhuǎn)換。。
rd:讀信號輸入,低電平有效,當cs、rd同時為低電平時,可讀取轉(zhuǎn)換輸出數(shù)據(jù)。
intr:轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號,低電平有效。輸出低電平表示本次轉(zhuǎn)換已完成。該信號常作為向微機系統(tǒng)發(fā)出的中斷請求信號。
在使用時應(yīng)注意以下幾點:
(1)轉(zhuǎn)換時序
adc0804控制信號的時序圖如2所示,由圖可見各控制信號時序關(guān)系為:當cs
圖2 adc0804控制信號的時序圖
與wr同時為低電平a/d轉(zhuǎn)換器被啟動切在wr上升沿后100 模數(shù)完成轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器,同時,intr自動變?yōu)榈碗娖剑硎颈敬无D(zhuǎn)換已結(jié)束。如cs、rd同時來低電平,則數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)門打開,數(shù)字信號送出,而在rd高電平到來后三態(tài)門處于高阻狀態(tài)。
(2)零點和滿刻度調(diào)節(jié)。
adc0804的零點無須調(diào)整。滿刻度調(diào)整時,先給輸入端加入電壓 ,使?jié)M刻度所對應(yīng)的電壓值是 ,其中 是輸入電壓的最大值, 是輸入電壓的最小值。當輸入電壓與 值相當時,調(diào)整 端電壓值使輸出碼為feh或ffh。
(3)參考電壓的調(diào)節(jié)
在使用a/d轉(zhuǎn)換器時,為保證其轉(zhuǎn)換精度,要求輸入電壓滿量程使用。如輸入電壓動態(tài)范圍較小,則可調(diào)節(jié)參考電壓 ,以保證小信號輸入時adc0804芯片8位的轉(zhuǎn)換精度。
(4)接地
模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中要特別注意到地線的正確連接,否則干擾很嚴重,以至影響轉(zhuǎn)換結(jié)果的準確性。a/d、d/a及取樣保持芯片上都提供了獨立的模擬地(agnd)和數(shù)字地(dgnd)的引腳。在線路設(shè)計中,必須將所有的器件的模擬地和數(shù)字地分別連接,然后將模擬地與數(shù)字地僅在一點上相連。地線的正確連接方法如圖3所示。
圖3 正確的地線連接
2. adc0804的典型應(yīng)用
下面以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為例介紹adx0804的典型應(yīng)用。
在現(xiàn)代過程控制及各種智能儀器和儀表中,為采集被控(被測)對象數(shù)據(jù)以達到由計算機進行實時控制、檢測的目的,常用微處理器和a/d轉(zhuǎn)換器組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。單通道微機化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的示意圖如圖4所示。
圖4單通道微機化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖
系統(tǒng)由微機處理器、存儲器和a/d轉(zhuǎn)換器組成,它們之間通過數(shù)據(jù)總線(dbus)和控制總線(cbus)連接,系統(tǒng)信號采用總線傳送方式。
現(xiàn)在以程序查詢?yōu)槔?,說明adc0804在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用。采集數(shù)據(jù)時,首先微處理器執(zhí)行一條傳送指令,在該指令執(zhí)行過程中,微處理器在控制總線的同時產(chǎn)生c 低電平信號,啟動a/d轉(zhuǎn)換器工作,adc0804經(jīng)100 后將輸入模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號存于輸出鎖存器,并intr端產(chǎn)生低電平表示轉(zhuǎn)換結(jié)束,并通知微處理器可來取數(shù)。當微處理器通過總線查詢到intr為低電平時。立即執(zhí)行輸入指令,以產(chǎn)生cs, 低電平信號到adc0804相應(yīng)引腳,將數(shù)據(jù)取出并存入存儲器中。整個數(shù)據(jù)采集過程中,由微處理器有序的執(zhí)行若干指令完成。