文档介绍：A/D转换器与单片机的接口技术
从物理信号到电信号的转换
A/D转换器的作用是将模拟的电信号转换成数字信号。在将物理量转换成数字量之前,必须先将物理量转换成电模拟量,这种转换是靠传感器完成的。传感器的种类繁多,如温度传感器,压力传感器、光传感器、气敏传感器等。
温度传感器:典型的温度传感器有热电偶和热敏电阻。热电偶是利用热点效应来工作的,室温下的输出电压为毫伏级的。热敏电阻是一种半导体新型感温元件,具有负的电阻温度系数,当温度升高时,其电阻减小。
湿度传感器:是利用湿度变化引起其电阻值或电容量变化原理制成的,即将湿度变化转换成电量变化。
气敏传感器:半导体气敏传感器是利用半导体于某种气体接触式电阻机功率函数变化这一效应来检测气体的成分或浓度的传感器。
压电式或压阻式传感器:某些电解质(石英晶体压电陶瓷),在沿一定的方向受外力的作用而变形时,内部会产生极化的现象,同时在其表面产生电荷。而当外力撤销时又重新回到不带电的状态。利用这些介质可以做成压电式传感器。
固体受到作用力后,电阻率(或电阻)就要发生变化,这种效应称压阻式效应,利用它可做成压阻式传感器。
主要参数:
分辨率:表示A/D对模拟输入的分辨能力,由它确定能被A/D辨别的最小模拟量,通常也用二进制位来表示。
量化误差:是在A/D转换中由于整量化所产生的固有误差。对于舍入(四舍五入)量化误差在1/2LSB之间。
转换时间:是A/D转换完成一次所需要的时间。
绝对精度:是A/D转换器输出端所产生的数字代码中,分别对应于实际需要的模拟输入值与理论上要求的模拟输入值之差。
相对误差:是满刻度校准以后,任意数字输出所对应的实际模拟输入值(中间值)与理论值(中间值)之差。
漏码:如果模拟输入连续增加(或减小)时,数字输出不是连续增加(或减小)而是越过某一个数字,即出现漏码。
A/D转换器的性能参数与术语
A/D转换器的选取原则:
A/D转换器用于什么系统?输出数据的位数是多少?系统应该达到多高的精度和线性度?
提供给A/D转换器的输入信号范围多大?是单极性的还是双极性的?信号的驱动能力怎样?是否要经过缓冲滤波和采样/保持?
对A/D转换器输出的数字代码及逻辑电平的要求如何?是二进制码还是BCD码,是串行还是并行?
系统是在静态下工作还是在动态下工作?带宽多少?采样速率为多少?
参考电压是内部的还是外部的?是固定的还是变化的?
A/D转换器的工作环境如何?噪声、温度、振动等条件如何?
电源电压、功耗、几何尺寸等其它因素。
A/D转换器的选取原则:
分辨率为8位,精度为8位。
转换时间:100微秒
8个模拟输入通道,有通道地址锁存。
数据有三态输出能力。
输入电压范围为0~+5v
零偏差和满量程误差均小于1/2LSB,不需要校准
单一+5v电源供电工作温度范围为-40~+85℃
功耗为15mw
ADC0809的原理框图和引脚说明
D0~D7:8位数字量输出引脚。
IN0~IN7:8路模拟量输入引脚。
Vcc:+5V工作电源。
GND:地。
VREF(+):参考电压正端。
VREF(-):参考电压负端。
START:A/D转换启动信号输入端。
ALE:地址锁存允许信号输入端。
EOC:转换结束输出引脚。
OE:输出允许控制端。
CLK:转换时钟信号。500kHz左右。
ADDA、ADDB、ADDC:地址输入线。
VCC 11
VREF(+) 12
D1 14
GND 13
IN3 1
EOC 7
IN4 2
START 6
IN6 4
IN7 5
IN5 3
CLK 10
OE 9
D3 8
28 IN2
22 ALE
27 IN1
23 ADDC
25 ADDA
24 ADDB
26 IN0
19 D5
20 D6
21 D7
18 D4
17 D0
15 D2
16 VREF(-)
ADC
0809
ADC0809的通道选择:
被选通的通道
ADDC ADDB ADDA
被选通的通道
ADDC ADDB ADDA
IN0
0 0 0
IN4
1 0 0
IN1
0 0 1
IN5
1 0 1
IN2
0 1 0
IN6
1 1 0
IN3
0 1 1
IN7
1 1 1
工作时序如图所示。转换由START为高电平来启动( START和CLOCK可不同步), START的上升沿将SAR复位,真正转换是从START的下降沿开始。在START的上升沿之后的2微妙加8个时钟周期,EOC状态输出信号将变低,以指示转换操作正在进行中。EOC保持低电平直至转换完成后再变为高电平。当OUTPUT ENABLE(允许数据输出)被置为高电平时,三态门打开,数据锁存器的内容