ADC0804的详细控制程序和仿真图.docx

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1、模拟电路：设计模拟电路的原因主要有以下两点1 .由于外界信号的复杂性，使得传感器直接输出的电信号可能会存在一些问题（如不稳定），这些不稳定信号如果直接送到A/D芯片进行采样，则最终结果可能使得最后的显示值来回乱跳，而无法确定待测的外界信号到底是多少。因此，可能需要设计一套模拟电路对传感器输出的不稳定电信号进行滤波等处理，去除干扰，使得进入A/D转换芯片的电压值为一个稳定的信号。2 .每一个A/D转换芯片都有一个参考电压，只有输入的模拟电压值在这个参考电压的范围内才能进行正确的转换，例如：本试验将ADCO804芯片的参考电压设置成0V5V,因此如果输入的电压值大于5V,则转换出的结果永远为OxF

2、F,若输入的电压值小于0V,则转换出的结果永远为0,这样便无法正确的还原出被测信号的大小。基于上述原因，我们可能需要设计一套模拟电路，传感器的输出电压值进行一些变换（放大，缩小），使得送到A/D转换芯片的电压值在转换芯片的参考电压范围内。A/D转换芯片：即模拟/数字转换芯片，它将输入的模拟电压信号转换成单片机等控制处理器能够识别的数字二进制形式。处理器芯片：显示：显示的作用是将计算出的待测外界信号的值展示给测量人员，显示的形式有很多种，如1CD,八段数码管,上位机软件等。通过上面的介绍，大家一定对这种基于A/D芯片的嵌入式设计模式有了一个大致的了解，其实现时中很多应用都是遵循了这种设计模式，比

3、如常用的数字万用表，数字温度测量仪，血糖测量仪等。本试验也遵循了这种设计模式，只不过它省略了传感器和模拟电路部分，首先通过滑动变阻器调节输入到ADC0804芯片的电压值（ADC0804芯片的参考电压调节成0V5V,而滑动变阻器产生的电压范围也为0V5V,因此没有必要设计额外的模拟电路），然后通过51单片机进行运算处理得到这个输入电压值，最后再控制八段数码管将这个电压值显示出来,实际上是实现了一个简易的数字电压测量表。图2是试验框图。图2：本试验示意图接下来我们首先介绍实现本试验的电路设计，然后介绍软件实现方法。硬件设计本部分，我们首先介绍ADC0804芯片的一些相关知识，然后介绍基于ADC08

4、04和51单片机实现A/D转换的电路设计。ADCo804芯片介绍图3：ADCO804规格及引脚分配图本试验采用的A/D芯片为ADC0804,它是CMOS8位单通道逐次渐近型的模/数转换器，其规格及引脚图如图3所示，根据手册我们可以得到各个引脚的大致功能如下：/CS：芯片片选信号，低电平有效，即/CS=O,该芯片才能正常工作，在外接多个ADCO804芯片时，该信号可以作为选择地址使用，通过不同的地址信号使能不同的ADC0804芯片，从而可以实现多个ADC通道的分时复用。/WR:启动ADCO804进行ADC采样，该信号低电平有效，即/WR信号由高电平变成低电平时，触发一次ADC转换。/RD:低电平

5、有效，即/RD=O时，可以通过数据端口DBODB7读出本次的采样结果。UIN(+)和UIN(-)：模拟电压输入端，模拟电压输入接U1N(+)端，UIN(-)端接地。双边输入时UIN(+)、UIN(-)分别接模拟电压信号的正端和负端。当输入的模拟电压信号存在“零点漂移电压”时，可在UIN()接一等值的零点补偿电压，变换时将自动从U1N(+)中减去这一电压。VREF/2：参考电压接入引脚，该引脚可外接电压也可悬空，若外界电压，则ADC的参考电压为该外界电压的两倍，如不外接，则Vref与VCC共用电源电压，此时ADC的参考电压即为电源电压VCC的值。C1KR和C1KIN：外接RC电路AGND和DGN

6、D:分别接模拟地和数字地。/INT:中断请求信号输出引脚，该引脚低电平有效，当一次A/D转换完成后，将引起/INT=O,实际应用时，该引脚应与微处理器的外部中断输入引脚相连(如51单片机的INToJNT1脚)，当产生/INT信号有效时，还需等待/RD=O才能正确读出A/D转换结果，若ADCO804单独使用，则可以将/INT引脚悬空。DB0DB7:输出A/D转换后的8位二进制结果。外围电路设计图4：ADCO804的外围电路图4为ADCO804外围电路原理图，其中，AVCC=5V,引脚VREF/2悬空，因此ADC转换的参考电压为AVCC的值，即5V。VIN-接地，而VIN+连接滑动变阻器VR1的输

7、出，因此VIN+的电压输入范围为0V5V,正好处于参考电压范围内。引脚CS_1,WR_1和RD-I分别连接单片机的P3_5,P3_6以及P3_7脚，而DB0DB7连接单片机的P2脚.下面介绍一些电路设计方面的知识初学者看到这里可能会有这样的疑问，就是“图4的外围电路为什么是这样设计？C1KR引脚为什么要外接一个电阻R36和一个电容C15?引脚C1KIN为什么要外接一个电容C15?)o其实这里并没有任何神秘的地方，我们仔细看看ADC0804的手册就知道答案了，手册(本试验所属的文件夹中包含了这个Pdf文件)的第12页有一段内容为TestingtheA/DConveterw,该段介绍了一个简易的芯

8、片测试方法，其中的“FIGURE18”就给出了进行这个简易试验的原理图，以及计算公式。如图5所示图5：ADCO804手册给出的参考电路图大家仔细看看，图5给出中的手册中的参考电路图是不是和图4的原理图如出一辙？的确，我们就是参考了手册的推荐电路从而确定了ADC0804的外围电路的设计。手册中甚至连RC电路的电容和电阻的取值都给出来了，照搬就是了！真的是没有任何神秘之处！下面介绍一下datasheet对电路设计以及软件编写的重要作用。根据我们多年的设计经验，当我们的电路中需要用到某一块芯片的时候，往往首先去下载它的手册，也就是datasheet,有很多专门提供datasheet下载的网站，推荐一

9、个我们常用的网址进入该页面后输入我们所要查询的芯片名称（如这里的DC0804）即可得到该芯片的datasheeto芯片的datasheet会介绍你所需要的芯片信息，从典型外围电路的搭建，到芯片的封装，电气特性以及软件编程模型。一般来说，直接CoPy手册中给出的推荐外围电路即可。当然，若是阅读完手册后还是无法确定外围电路的搭建，则可以直接联系生产这块芯片的公司的技术服务部门（这里可以联系AD公司），他们肯定给你提供一套完整详尽的电路解决方案的（包括外围电路的设计以及甚至是软件的示例代码这也就是现在比较流行的单芯片解决方案的含义所在，芯片提供商提供一块芯片后往往会提供一套基于该芯片的完整解决方案，

10、该解决方案包括基于这块芯片的电路设计，软件设计。产品制造厂商只要根据这个解决方案做及少的改动，即可以设计出满足自身需要的产品来！软件设计下面我们介绍软件的编写。本试验的软件需要实现一下几个步骤1 .控制ADeO804芯片进行正确采样，读取采样结果。2 .对采样值进行运算变换，换算出实际的滑动变阻器输入电压值。3 .将该电压值通过八段数码管显示出来，从而实现一个简易的数字电压测量表功能。其中第三个步骤涉及到八段数码管显示相关知识，其内容在本套学习板的“”试验中有详细的介绍。下面我们主要介绍实现前两个步骤的方法。步骤一：控制ADC进行正确采样，读取正确的采样值。前面我们已经提到了芯片的datash

11、eet对于硬件设计以及软件编程的重要性。同样，要使得ADCO804正常工作，我们依然首先需要仔细的阅读其使用手册。仔细阅读手册后，我1门发现了在手册的第7页给出了一个时序图（TinIingDiagrams）,如图6所示图6，ADCO804手册给出的ADC转换时序图图6给出的其实就是使ADCo804正确工作的软件编程模型。由图可见，实现一次ADC转换主要包含下面三个步骤：1启动转换：由图6中的上部“FIGURE10A可知，在/CS信号为低电平的情况下，将/WR引脚先由高电平变成低电平，经过至少t（延时后，再将/WR引脚拉成高电平，即启动了一次AD转换。注：手册中给出了要正常启动AD转换/WR的低

12、电平保持时间tg的最小值为IOOns,(见手册第4页的E1ectrica1Specification,如图7红圈所示)即/WR拉低后延时大于IOOns即可以，具体做法可通过插入NOP指令或者调用de1ay()延时函数实现，不用太精确，只要估计插入的延时大于IoOnS即可。2 .延时等待转换结束：依然由图6中的上部“FIGUREIOA”可知，由拉低/WR信号启动AD采样后，经过1到8个Tc1k+INTERNA1Tc延时后，AD转换结束，因此，启动转换后必须加入一个延时以等待AD采样结束。注：手册中给出了内部转换时间“INTERNA1Tc”的时间范围为6273个始终周期(见手册第4页的EIeCtr

13、iCa1SPeCifiCation,如图7兰圈所示)，因此延时等待时间应该至少为8+73=81个时钟周期。本试验时钟频率约为F36C15=606KHz,其中入约为150K,量约为150pF3 .读取转换结果：由图6的下部“FIGURE10B”可知，采样转换完毕后，再/CS信号为低的前提下，将/RD脚由高电平拉成低电平后，经过tAB的延时即可从DB脚读出有效的采样结果。注：手册中给出了t的典型值和最大值分别为135ns和20OnS(见手册第4页的E1ectrica1Specification,如图7绿圈所示),因此将/RD引脚拉低后,等待大于200ns后即可从DB读出有效的转换结果。具体做法可通

14、过插入NOP指令或者调用de1ay()延时函数实现，不用太精确，只要估计插入的延时大于200ns即可。图7：ADeo804手册给出的电器特性表步骤二：对采样值进行运算变换，换算出实际的滑动变阻器输入电压值。对于任何一个A/D采样器而言，其转换公式如下：其中：%加输入ADC的模拟电压值。Dsamp1e：ADC转换后的二进制值。本试验的ADCO804为八位,Dmax：ADC能够表示的刻度总数。ADC0804为八位ADC,因此OmaX=28=256Vref-ADC参考电压值，本试验ADCO804的必守被设置为5V因此，对于本试验，转换公式为步骤三：将该电压值通过八段数码管显示出来，从而实现一个简易的

15、数字电压测量表功能。涉及到八段数码管显示相关知识，其内容在本套学习板的“试验中有详细的介绍。综上所述，我们给出了完成单次采样的详细流程图，如图8所示图8：ADeO804完成单次采样的软件控制流程图下面给出程序的主程序代码详细的代码见本试验文件夹中的源程序部分，代码中有非常详细的注释。/名称:单片机控制ADC0804模数转换实现电压测量(05V)芯片:AT89S52晶振:12M/编译器:伟福6000/BM0：2OO7-O8-23/控制定义/#defineuchrunsignedchar#defincuintunsignedintintad_data;#definesbitsbitsbitsbitad.7cs=P10;rd=P11;wr=P12;intr=P13;P3/AD数据口芯片选择信号,控制芯片的启动和结果读取,低电平有效读数据控制,低电平有效/AD转换起动控制,上升沿有效/AD转换结束输出低电平uchar1ed10=OxcO,0xf9,0xa4,OxbO,0x99,0x9