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如何来看单片机外设A/D转换器ADC0804时序图

来源:CSDN 关键字:单片机    AD转换器    时序图   

如图,为单片机AD转换器的一种:

ADC0804单片集成A/D转换器。它采用CMOS工艺20引脚集成芯片,分辩率为8位,转换时间为100µs,输入电压范围为0~5V。芯片内具有三态输出数据锁存器,可直接接在数据总线上。

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各引脚名称及作用如下:

VIN(+),VIN(-)——两模拟信号输入端,用以接收单极性、双极性和差模输入信号。

DB7~DB0——具有三态特性数字信号输出口。

AGND——模拟信号地。

DGND——数字信号地。

CLK——时钟信号输入端。

CLKR——内部时钟发生器的外接电阻端,与CLK端配合可由芯片自身产生时钟脉冲,其频率为1/(1.1RC)。

CS#---片选信号输入端,低电平有效,一旦CS#有效,表明A/D转换器被选中,可启动工作。

WR#---写信号输入,低电平启动A/D转换。

RD#---读信号输入,低电平输出端有效。

INTR#---A/D转换结束信号,低电平有效表示本次转换已完成。

VREF/2---参考电平输入,决定量化单位。

VCC---芯片电源5V输入。

打开ADC0804的数据手册,我们可以看到以下典型的电路接法:

 

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我们可以用仿真软件画出来:

 

接下来,我们分析一下上图的工作原理:

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ADC0804的片选端CS连接U2锁存哭的Q7输出端,我们可通过控制锁存器来控制CS,这样接的原因是TX-1C实验板扩展的外围太多,没有多余的I/O口独立控制ADC0804的CS端,所以选择U2。

VIN(+)接电位器的中间滑动端,VIN(-)接地,因为这两端可以输入差分电压,即它可测量VIN(+)与VIN(-)之间的电压,当VIN(-)接地时,VIN(+)端的电压即为ADC0804的模拟输入电压。VIN(+)与电位器之间串联一个10kΩ电阻,目的是限制流入VIN(+)端的电流,防止电流过大而烧坏A/D芯片,当用短路帽短接插针ADIN后,电位器的中间滑动端便通过电阻R12与VIN(+)连接,此时调节电位器的旋钮,其中间滑动端的电压便在0~VCC变化,进而ADC0804的数字输出端也在0x00~0xFF变化。

CLKR,CLR,GND之间用电阻和电容组成RC振荡电路,用来给ADC0804提供工作所需的脉冲,其脉冲的频率为1/(1.1RC),按芯片手册上说明,R取10kΩ,C取150pF,TX-1C实验板上为了减少元件种类和焊接方便,C选用的是104磁片电容。大家在设计自己的电路时,可选择150pF电容,否则会影响A/D的转换速率。

VREF/2端用两个1kΩ的电阻分压得到VCC/2电压,即2.5V,将该电压作为A/D芯片工作时内部的参考电压。

WR#、 RD#分别接单片机的P3.6和P3.7引脚,数字输出端接单片机的P1口。

⑥ 将AGNDDGND同时连接到实验板的GND上。我们在设计产品时,若用到A/D和D/A,一般这些芯片都提供独立的模拟地(AGND)和数字地(DGND)引脚,为了达到精度高,稳定性好的目的,最好将所有器件的模拟地和数字地分别连接,最后将模拟地与数字地仅在一点连接。

INTR#引脚未连接,TX-1C实验板上读取A/D数据未用中断法,因此可不接该引脚。数字芯片在操作时首先要分析它的操作时序图,图4.4.6是ADC0804的启动转换时序图。

ADC0804转换时序图:

分析图4.4.6可知,CS先为低电平,WR#随后置低,经过至少tW(WR#)L时间后,WR#拉高,随后A/D转换器被启动,并且在经过(1~8个A/D时钟周期+内部TC)时间后,模/数完成转换,转换结果存入数据锁存器,同时INTR自动变为低电平,通知单片机本次转换已结束。关于几个时间的大小在芯片手册中都有说明。

我在写单片机程序启动A/D转换时就要遵循上面的时序,由于TX-1C实验板未用中断读取A/D数据,因此我们在启动A/D转换后,稍等一会儿时间,然后直接读取A/D的数字输出口即可。读取结束启动一次A/D转换,如此循环下去。4.4.7是ADC0804读取数据时序图。

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分析上图可知,CS先为低电平,WR#随后置低,经过至少tW(WR#)L时间后,WR#拉高,随后A/D转换器被启动,并且在经过(1~8个A/D时钟周期+内部TC)时间后,模/数完成转换,转换结果存入数据锁存器,同时INTR自动变为低电平,通知单片机本次转换已结束。关于几个时间的大小在芯片手册中都有说明。

我在写单片机程序启动A/D转换时就要遵循上面的时序,由于TX-1C实验板未用中断读取A/D数据,因此我们在启动A/D转换后,稍等一会儿时间,然后直接读取A/D的数字输出口即可。读取结束启动一次A/D转换,如此循环下去。下图是ADC0804读取数据时序图。

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分析上图可知,当INTR#变为低电平后,将CS#先置低,在RD#置低至少经过tACC时间后,数字输出口上的数据达到稳定状态,此时直接读取数字输出端口数据便可得的数字信号,读走数据后,马上将RD#拉高,然后再将CS#拉高,INTR#是自动变化的,当RD#置低tR1时间后,INTR#自动拉高,我们不必人为去干涉。

图4.4.6和图4.4.7是ADC0804启动转换和读取数据的时序图,这是启动一次和读取一次数据的时序图,当我们要连续转换并且连续读取数据时,有没有必要每次都把CS#置低再位高,因为CS#是片选信号,置低表示该芯片可被操作或处于能够正常工作状态,所以在写程序时,只要一开始将CS#置低,以后当要启动转换和读取数据时只需操作WR#和RD#即可。

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