来自传感器的模拟信号经过适当放大后,需要进行模拟量/数字量的转换(简称模/数转换或A/D转换),才能进入单片机处理。 一、A/D转换的基本概念： A/D转换就是将连续的模拟电压转换成对应的二进制数字量,输入模拟量与输出数字量的大小完全成比例。A/D转换器的输入模拟电压与输出的数字量之间有严格的比例关系。 图2-11给出了简单的3位A/D转换关系。由于2的3次方=8,输入模拟电压从总电压的0/8~7/8被分成八个等级,对应八个输出数字000~111,相邻两个数字之间对应电压为输入电压总量的1/8。由图2-11可见这种转换是有一定误差的,转换精度与数字位数有关。
显然,A/D转换器的位数越多,其分辨率就越高,不过价格也越贵。一般在工业控制场合多使用8位的AD转换器,10位及以上的A/D转换器多用于仪表或精密测量方面。
A/D转换器按工作原理可以分为计数比较型、逐次逼近型和双积分型等。不同类型的A/D转换器在硬件电路、工作原理以及转换速度等方面都不相同。由于逐次逼近型A/D转换器在精度、转换速度和价格等方面都比较适中,所以应用很普遍。下面以常用的芯片ADC0809为例,介绍逐次逼近型A/D转换器的基本工作原理以及与单片机的接口方法。
二、逐次逼近法A/D转换的基本原理：
逐次逼近型A/D转换器的基本工作原理如图2-12所示。它主要由逐次逼近寄存器SAR( Successive Approximation Register,一般也叫N位寄存器)、D/A转换器、比较器、时序与控制逻辑电路以及三态缓冲器等组成。其中,D/A转换的作用与A/D转换的作用相反,是将数字量转化为模拟量。在模拟量输入端输入被转换的模拟量,经转换的数字量经三态缓冲器输出。
三、A/D转换器ADC0809结构：
ADC0809是典型的8位逐次逼近型A/D转换器,其内部结构如图2-13所示。其中框中是它的内部结构,框外是芯片的引脚符号。借助于三位的地址锁存与译码电路,多路模拟开关可以选通多个输入模拟量中的一个,最多可允许8路模拟量信号分时输入,共用一个
A/D转换器。某一路模拟信号经过A/D转换器转换成数字量后,通过三态输出缓冲器输出。
ADC0809有28个引脚,各引脚功能说明如下。
IN0～IN7:为8个通道的模拟量输入端,要求模拟量电压在0~5V范围内。
D0~D7:为8位数字量输出端。
START:启动脉冲输入引脚。当 START加上正脉冲后,在脉冲上升沿所有内部寄存器清零;在脉冲下降沿则启动A/D转换操作。
EOC:转换结束信号。转换开始后,EOC信号变低,转换结束时,EOC返回高电平。
此信号也可作为A/D转换状态的查询信号。
OE:输出允许控制端。当此信号为高电平时,三态输出缓冲器被打开,转换结果被送到数字输出端。
