1.6 单片机与A/D器转换接口的控制

1.6.1 A/D转换器概述

 A/D转换器的品种繁多，不同厂商以不同原理实现的单片集成A/D转换器的性能也不尽相同。在使用和选取A/D转换器时，主要考虑A/D转换器的分辨率和输出特性，A/D转换器的分辨率主要决定了测试系统的精度，而A/D转换器的输出特性决定了它与单片机的接口形式。 

1.量化误差与分辨率  

 A/D转换器的分辨率习惯上以输出的二进制数的位数或BCD码的位数来表示。如一个8位二进制的A/D转换器的分辨率为：  

             

一个4位半BCD码A/D转换器的分辨率为：1/19999×100%=0.005%

量化误差和分辨率是统一的。量化误差是由于有限数字对模拟量进行离散取值而引起的误差。因此，量化误差理论上为一个单位分辨率，即±1/2LSB。提高分辨率可减少量化误差。

2. A/D转换器的分类

A/D转换器的分类标准很多，根据A/D转换器的输出形式大致可分为并行、串并行和串行3种；根据A/D转换器的工作原理又可分为逐次逼近式、双积分式及电压频率转换式等。

1.6.2  8位并行输出A/D转换器ADC0808介绍

 1  ADC0808的结构

ADC0808是一种8路模拟输入、8位数字并行输出的A/D转换器，ADC0808和ADC0809是一对姊妹芯片，可以互相代换。ADC0808结构框图如图1-14所示。

ADC0808由单一+5V电源供电，内部由八通道多路开关及地址锁存器、8路模/数（A/D）转换器和三态输出锁存器三大部分组成。八通道多路开关及地址锁存器可对8路输入模拟电压分时进行转换，三个地址信号ADDA、ADDB和ADDC决定是哪一路模拟信号被选中并送到内部A/D转换器中进行转换，完成一次转换约需100μs时间，每个通道均能转换出8位数字量。输出具有一个八位三态输出锁存器，可直接接到单片机数据总线上。

                          图1-14 ADC0808结构框图

2. ADC0808的引脚ADC0808是28脚双列直插式封装，引脚图如图1-15所示。

 

图1-15 ADC0808引脚图

各引脚功能如下：

l IN-0~IN-7：模拟量输入通道。ADC0808对输入模拟量的要求主要有：信号单极性，电压范围0～5 V，若信号过小还需进行放大。另外，在A/D转换过程中，模拟量输入的值不应变化太快，因此，对变化速度快的模拟量，在输入前应增加采样保持电路。

l D7~D0：转换结果八位数据输出线。其为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。

l ADD-A~ADD-C：多路开关地址选择输入端。用于选择8路模拟量输入信号之一和内部A/D转换器接通并进行转换。ADDA、ADDB、ADDC的输入与被选通的通道的关系如表所示。

表11-16  ADDA、ADDB、ADDC输入与被选通的通道对应关系

多路开关地址线			被选中的输入通道
ADDC	ADDB	ADDA
0	0	0	IN0
0	0	1	IN1
0	1	0	IN2
0	1	1	IN3
1	0	0	IN4
1	0	1	IN5
1	1	0	IN6
1	1	1	IN7

l ALE：地址锁存允许信号。在对应ALE上跳沿，ADDA、ADDB、ADDC地址状态送入地址锁存器中。

l START：启动脉冲输入端，其上升沿用以清除ADC内部寄存器；其下降沿用以启动内部控制逻辑，使之A/D转换器工作；在A/D转换期间，START应保持低电平。

l EOC：A/D转换结束状态信号，其上跳沿表示A/D转换器内部已转换完毕。EOC=0，正在进行转换；EOC=1，转换结束。该状态信号既可作为查询的状态标志，又可以作为中断请求信号使用。

l OE：允许输出控制端，高电平有效。有效时能打开三态门，将八位转换后的数据送到单片机的数据总线上。OE=0，输出数据线呈高电阻；OE=1，输出转换得到的数据。

l CLOCK：转换定时时钟脉冲输入端。它的频率决定了A/D转换器的转换速度。在此，其典型值为640kHz，其对应转换速度为100μS。

l ref（+）：参考电压正端。一般接+5V高精度参考电源。

l ref（-）：参考电压输入负端。一般接模拟地。

l VCC为+5V，GND为地。

3. ADC0808的工作时序

ADC0808的工作时序如图1-17所示。

图1-17  ADC0808的工作时序图