ADC0804工作原理及过程-Toy模板网

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ADC0804

前言：本文详细说明了ADC0804工作原理及过程，还附有一个ADC0804在单片机中的典型应用，包含原理图，源程序，程序注释详细清楚，这有助于更好地理解与应用ADC0804芯片。

本文引用了百度文库一篇文章，原文链接：
https://wenku.baidu.com/view/823c5913964bcf84b9d57b78.html?wkts=1672974785358

A/D转换概念

即模数转换（Analog to DigitalConversion），输入模拟量（比如电压信号），输出一个与模拟量相对应的数字量（常为二进制形式）。例如参考电压VREF为5V，采用8位的模数转换器时，当输入电压为0V时，输出的数字量为0000 0000，当输入的电压为5V时，输出的数字量为1111 1111。当输入的电压从从0V到5V变化时，输出的数字量从0000 0000到1111 1111变化。这样每个输入电压值对应一个输出数字量，即实现了模数转换。

分辨率概念

分辨率是指使输出数字量变化1时的输入模拟量，也就是使输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟量的变化值。

分辨率与A/D转换器的位数有确定的关系，可以表示成FS / 2 n 。FS表示满量程输入值，n为A/D转换器的位数。

例如，对于5V的满量程，采用4位的ADC时，分辨率为5V/16=0.3125V (也就是说当输入的电压值每增0.3125V，输出的数字量增加1)；采用8位的ADC时，分辨率为5V/256＝19.5mV（也就是说当输入的电压值每增加19.5mV，则输出的数字量增加1）；当采用12位的ADC时，分辨率则为5V/4096＝1.22mV（也就是说当输入的电压值每增加1.22mV ，则输出的数字量增加1）。显然，位数越多,分辨率就越高。

ADC0804引脚功能

ADC0804工作原理及过程
CS: 芯片片选信号，低电平有效。即=0时,该芯片才能正常工作，高电平时芯片不工作。在外接多个ADC0804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ADC0804进行ADC采样，该信号低电平有效，即信号由低电平变成高电平时，触发一次ADC转换。

RD：低电平有效，即=0时，DAC0804把转换完成的数据加载到DB口，可以通过数据端口DB0～DB7读出本次的采样结果。

VIN（+）和VIN（-）：模拟电压输入端，单边输入时模拟电压输入接VIN（+）端，VIN（-）端接地。双边输入时VIN（+）、VIN（-）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VIN（-）接一等值的零点补偿电压，变换时将自动从VIN（+）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，若外接电压，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。

CLKIN和CLKR：外接RC振荡电路产生模数转换器所需的时钟信号，时钟频率CLK = 1/1.1RC，一般要求频率范围100KHz～1460KHz。

AGND和DGND：分别接模拟地和数字地。

INTR：转换结束输出信号，低电平有效，当一次A/D转换完成后，将引起=0，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，中断脚），当产生信号有效时，还需等待=0才能正确读出A/D转换结果，若ADC0804单独使用，则可以将引脚悬空。

DB0~DB7：输出A/D转换后的8位二进制结果。
补充说明：ADC0804片内有时钟电路，只要在外部“CLKIN（引脚4）”和“CLKR（引脚19）”两端外接一对电阻电容即可产生A/D转换所要求的时钟，其振荡频率为fCLK≈1/1.1RC。其典型应用参数为：R=10KΩ，C=150PF，fCLK≈640KHz，转换速度为100μｓ。若采用外部时钟，则外部fCLK可从CLKIN端送入，此时不接R、C。允许的时钟频率范围为100KHz～1460KHz。

ADC0804工作过程

时序：
ADC0804手册给出的ADC转换时序图
ADC0804工作原理及过程

ADC0804手册给出的电器特性表
ADC0804工作原理及过程
实现一次ADC转换主要包含下面三个过程：

1.启动转换：由时序图中的上部“FIGURE 10A”可知，在信号为低电平的情况下，将引脚先由高电平变成低电平，经过至少tW(WR)I 延时后，再将引脚拉成高电平，即启动了一次AD转换。

注：ADC0804使用手册中给出了要正常启动AD转换的低电平保持时间tW(WR)I的最小值为100ns,即拉低后延时大于100ns即可以，具体做法可通过插入NOP指令或者调用delay()延时函数实现，不用太精确，只要估计插入的延时大于100ns即可。

2．延时等待转换结束：依然由时序图中的上部“FIGURE 10A”可知，由拉低信号启动AD采样后，经过1到8个Tclk+INTERNAL Tc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“INTERNAL Tc”的时间范围为62～73个始终周期，因此延时等待时间应该至少为8+73=81个时钟周期。比如，若R为150K, C为150pF，则时钟频率为Fclk=1/1.1RC=606KHz,因此时钟周期约为Tclk=1/Fclk=1.65us。所以该步骤至少应延时81*Tclk=133.65us. 具体做法可通过插入NOP指令或者调用delay()延时函数实现，不用太精确，只要估计插入的延时大于133.65us即可。

3.读取转换结果：由时序图的下部“FIGURE 10B”可知，采样转换完毕后，在信号为低的前提下，将脚由高电平拉成低电平后，经过tACC的延时即可从DB脚读出有效的采样结果。

注：手册中给出了tACC的典型值和最大值分别为135ns和200ns，因此将引脚拉低后，等待大于200ns后即可从DB读出有效的转换结果。具体做法可通过插入NOP指令或者调用delay()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。

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：
ADC0804工作原理及过程

其中:
Vout: 输入ADC的模拟电压值。
Dsample：ADC转换后的二进制值。本试验的ADC0804为八位。
Dmax：ADC能够表示的刻度总数。ADC0804为八位ADC,因此Dmax=2⁸=256
Vref：ADC参考电压值，本试验ADC0804的Vref被设置为5V
因此，对于本试验，转换公式为
ADC0804工作原理及过程

ADC0804在单片机中的简单应用举例

如下图所示，本例ADC0804中的VCC=5V， VREF/2引脚悬空（悬空则相当于与VCC共接5V电源），因此ADC转换的参考电压为VCC的值，即5V。VIN-接地，而VIN+连接滑动变阻器RV1的输出，因此VIN+的电压输入范围为0V～5V，正好处于参考电压范围内。
引脚接地, 和分别连接单片机的P3^6和P3^7引脚，而DB0~DB7连接单片机的P1口.
P0口接数码管的段选线，P2口低四位接数码管的位选线。
ADC0804工作原理及过程
程序主要实现以下功能：
（1）控制ADC0804芯片对VIN(+)引脚输入的电压值进行正确采样，读取采样结果。
（2）对采样值进行模数变换，将转换后数字量后显示在4段数码管上。
C程序如下：

#include <reg51.h>
#include <intrins.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit wr=P3^6;
sbit rd=P3^7;
uchar code dis[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//共阳显示代码
void delay(uint x) //延时函数 delay(1)延时0.992ms,大约为1ms
{
 uchar i;
 while(x--)
 for(i=0;i<120;i++);	
}
void display(uchar db)	//数码管显示函数，用于显示模数转换后得到的数字量
{
    uchar bw,sw,gw;	//bw,sw,gw分别等于db百位，十位，个位上的数
	bw=db/100;
	sw=db%100/10;
	gw=db%10;
P2=0x01; //点亮第一只数码管
	P0=dis[bw]&0x7f; //最高位置0，点亮第一只数码管的小数点，
	delay(5);
	P2=0x02; //点亮第二只数码管
	P0=dis[sw];
	delay(5);
	P2=0x04;  //点亮第三只数码管
	P0=dis[gw];
	delay(5);  
	P2=0x08;   //点亮第四只数码管
	P0=dis[0]; //第四只数码管一直显示0	
	delay(5);
}  

void main()
{
	uchar i;
	while(1)
	{
		wr=0;	//在片选信号CS为低电平情况下（由于CS接地，所以始终为低电平），
		_nop_(); //WR由低电平到高电平时，即上升沿时，AD开始采样转换
		wr=1;
		delay(1); //延时1ms,等待采样转换结束		
		P1=0xff;   //这条语句不能少，我也还不知道为什么
		rd=0;	//将RD脚置低电平后，再延时大于135ns左右（这里延时1us），
		_nop_(); //即可从DB脚读出有效的采样结果,传送到P1口
		for(i=0;i<10;i++) //刷新显示一段时间
		display(P1); //显示从DB得到的数字量	
	} 
}