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[导读]单片机是一种数字器件,只能处理数字量,在工业生产和日常生活中,常用于电流、电压、温度、湿度和压力等信号的监测或处理。而这些信号都是连续变化的模拟量,被单片机处理之前必须转成数字量,而单片机处理后得到的数字量也要根据需要转换为对应的模拟量。

单片机是一种数字器件,只能处理数字量,在工业生产和日常生活中,常用于电流、电压、温度、湿度和压力等信号的监测或处理。而这些信号都是连续变化的模拟量,被单片机处理之前必须转成数字量,而单片机处理后得到的数字量也要根据需要转换为对应的模拟量。

模拟量到数字量的转换被称为模-数转换,或简称A-D转换(Analog to Digital Convertion),实现A-D转换的电路被称为A-D转换器,简称为ADC(Analog to Digital Converter)。类似地,数字量到模拟量的转换被称为数-模转换,或简称D-A转换(Digital to Analog Convertion),实现D-A转换的电路被称为D-A转换器,简称为DAC(Digital to Analog Converter)。

图5-41为一个典型单片机应用系统的结构框图,其中:①传感器可将温度、湿度和压力等非电信号转换成电信号;②信号调理环节对信号进行放大和滤波等处理;③功率放大环节将D-A转换后的信号进行功率放大,以满足执行机构对驱动能力的要求;④显示器和键盘属于人机交互环节,可向用户反馈系统工作状态信息或接收用户的指令;⑤开关量控制的执行机构(如继电器等)可以被单片机的数字量控制。

图5-41单片机应用系统结构框图

ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道,8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关,它可以根据地址码锁存译码后的信号,只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。仅在单片机初学应用设计中较为常见。

ADC0809是一种8位的逐次逼近式A-D转换器,其引脚和功能结构如图5-52所示。

ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器,它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。

图5-52 ADC0809的功能结构和引脚

a)功能结构图b)引脚图

1.ADC0809的功能结构

ADC0809内部由8路模拟量开关、8位A-D转换器和三态输出锁存缓冲器组成(如图5-52a所示),可以将由IN7~IN0输入的8路(通道)模拟量转成数字量并由D7~D0引脚输出。

因为8路模拟量输入共用一个8位A-D转换器和一组数字量输出引脚,所以必须利用8路模拟量开关进行模拟量通道选择,以实现多通道的分时转换。被选中的模拟输入通道由3位地址信号ADDA、ADDB和ADDC的值确定,具体对应关系见表5-14。

2.ADC0809的引脚

ADC0809的28根引脚(见图5-52b)根据功能可以分为模拟量输入引脚、数字量输出引脚、电源引脚和A-D转换相关引脚。

(1)模拟量输入引脚

8路模拟量信号输入引脚IN7~IN0,输入0~+5V的电压信号。

(2)数字量输出引脚

8位数字量输出引脚D7~D0,扩展时与单片机的数据线相连,其中D7是最高位(MSB),D0是最低位(LSB)。

(3)电源引脚

VCC是电源引脚,单电源供电,电压为+5V。GND为接地引脚。

(4)A-D转换相关引脚

1)地址引脚ADDC、ADDB和ADDA,用于模拟输入通道的选择,见表5-14。

2)ALE引脚,地址锁存允许信号,高电平有效。该引脚出现上升沿时,引脚ADDC、ADDB和ADDA上的地址信号被锁存和译码,以确定被转换的输入通道。

3)START引脚,启动转换脉冲。该引脚出现上升沿时,ADC0809内部的寄存器复位(清0);该引脚出现下降沿时,开始进行A-D转换。另外,如果转换过程中START引脚出现了新的启动脉冲,则当前的转换过程结束,并开始新的转换。

4)EOC引脚,转换结束信号。转换过程中,该引脚为低电平,转换结束后该引脚输出高电平。可以通过该引脚的状态,判断转换是否结束;还可以利用转换结束时该引脚出现的上升沿作中断请求信号,通过中断方式实现连续转换。

5)CLK引脚,时钟脉冲输入。CLK引脚输入时钟脉冲的典型频率为640kHz,其允许频率范围为10~1280kHz。

6)VREF(+)和VREF(−)引脚,为参考电压输入引脚,VREF(+)接+5V,VREF(−)接地。

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