一、概述
在單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要將檢測(cè)到的連續(xù)變化的模擬量如溫度、壓力、流量、速度等轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量，才能輸入到單片機(jī)中進(jìn)行處理，即信號(hào)首先要經(jīng)過(guò)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。這一過(guò)程稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換(或A/D轉(zhuǎn)換) 。實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的設(shè)備稱為A/D轉(zhuǎn)換器或ADC(Analog to Digit Converter)。
ADC的功能是將輸入模擬量轉(zhuǎn)與其成比例的數(shù)字量，它是智能化測(cè)量控制儀表的一種重要組成器件。按其工作原理，有比較式ADC、積分式ADC以及電荷平衡(電壓——頻率轉(zhuǎn)換)式ADC等。在實(shí)際使用中，應(yīng)根據(jù)具體情況選用合適的ADC芯片。
二、ADC0808功能特性介紹
ADC0808是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的與微處理器兼容的8路8位逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器，目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用較多。ADC0808的應(yīng)用特性如下：
(1)分辨率為8位；
(2)電流穩(wěn)定時(shí)間1μs；
(3)可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；
(4)只需在滿量程下調(diào)整其線性度；
(5)單一電源供電(+5V～+15V)；
(6)低功耗200mW；
(7)總的不可調(diào)誤差：ADC0808為±1/2LSB；
(8)轉(zhuǎn)換時(shí)間：取決于芯片時(shí)鐘頻率，如CLK=500kHz時(shí)，TCONV=128μs；
(9)模擬輸入電壓范圍：?jiǎn)螛O性0～5V；雙極性±5V，±10V；
(10)具有可控三態(tài)輸出緩存器；
(11)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制為脈沖式(正脈沖)，上升沿使所有內(nèi)部寄存器清零，下降沿使A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始。
(12)使用時(shí)不需進(jìn)行零點(diǎn)和滿刻度調(diào)節(jié)。
ADC0808芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖1所示。各引腳功能如下：
1～5和26～28(IN0～I(xiàn)N7)：8路模擬量輸入端。
8、14、15和17～21：8位數(shù)字量輸出端。
22(ALE)：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。
6(START)：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖(至少100ns寬)使其啟動(dòng)(脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換)。
7(EOC)：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平(轉(zhuǎn)換期間一直為低電平)。
9(OE)：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。
10(CLK)：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。
圖1 ADC0808引腳圖
12(VREF(+))和16(VREF(-))：參考電壓輸入端
11(Vcc)：主電源輸入端。
13(GND)：地。
23～25(ADDA、ADDB、ADDC)：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。地址信號(hào)與選中通道的關(guān)系如表1所示。
表1 ADC0808地址信號(hào)與選中通道的關(guān)系
ADC0808的原理框圖如圖2所示。8路模擬開(kāi)關(guān)用于選擇進(jìn)入ADC0808 的模擬通道信號(hào)。模擬開(kāi)關(guān)的切換由地址鎖存和譯碼電路控制，模擬通道地址選擇端（A、B、C）通過(guò)ALE鎖存。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)三態(tài)輸出鎖存器輸出，可直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)線相連。
圖2 ADC0808原理結(jié)構(gòu)圖
三、Proteus電路圖設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的Proteus仿真電路圖如圖3所示。其中，ADC0808的ADDA、ADDB、ADDC接地，即選中通道0，ADC0808的OUT0-OUT7與MCS-51的P0.0-P0.7相連用來(lái)輸出A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果值，ADC0808的EOC、START、CLOCK、OE端分別與MCS-51的P3.4-P3.7相連，ADC0808的通道0接滑動(dòng)變阻器，通過(guò)改變阻值來(lái)改變輸入的模擬量大小； MCS-51的P3.0與虛擬示波器相連，用來(lái)顯示脈沖變化的情況。
圖3 Proteus仿真電路圖
四、程序設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的程序分主要有主函數(shù)、延時(shí)函數(shù)、定時(shí)器中斷處理函數(shù)：主函數(shù)用來(lái)控制讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，延時(shí)函數(shù)實(shí)現(xiàn)延時(shí)效果以便觀察波形，定時(shí)器中斷處理函數(shù)用來(lái)產(chǎn)生使ADC088工作的脈沖。C51程序代碼如下：
五、仿真效果及結(jié)論
圖4 為80%滿電壓時(shí)的仿真效果
圖5 為50%滿電壓時(shí)的仿真效果
圖6 為30%滿電壓時(shí)的仿真效果
本文通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)控制ADC0808輸入的模擬量，圖4為輸入值為80%滿電壓時(shí)的仿真效果，圖5為輸入值為50%滿電壓時(shí)的仿真效果，圖6為輸入值為30%滿電壓時(shí)的仿真效果。如圖對(duì)比所示可清晰地展現(xiàn)輸入模擬量對(duì)輸出數(shù)字量的影響，較好地完成了仿真目的。由于ADC0808精度較高、使用起來(lái)簡(jiǎn)單靈活，可以直接和單片機(jī)接口，所以廣泛應(yīng)用于單片機(jī)控制系統(tǒng)中。在大規(guī)模集成電路技術(shù)迅速發(fā)展的今天，對(duì)于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，根據(jù)應(yīng)用需求合理地選用商品化的A/D集成電路芯片，了解它們的引腳、功能以及與單片機(jī)的接口技術(shù),能起到事半功倍的效果，對(duì)設(shè)計(jì)出穩(wěn)定可靠的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)起到至關(guān)重要的作用。
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本文標(biāo)題：2013PLM征文：基于Proteus的ADC0808 A/D轉(zhuǎn)換仿真
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