一、概述

    在單片機測控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要將檢測到的連續(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，才能輸入到單片機中進行處理，即信號首先要經(jīng)過模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。這一過程稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換(或A/D轉(zhuǎn)換) 。實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的設備稱為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。在實際使用中，應根據(jù)具體情況選用合適的ADC芯片。

二、ADC0808功能特性介紹

    ADC0808是美國國家半導體公司生產(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，目前在國內(nèi)市場應用較多。ADC0808的應用特性如下：

    (1)分辨率為8位；

    (2)電流穩(wěn)定時間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)換時間：取決于芯片時鐘頻率，如CLK=500kHz時，TCONV=128μs；

    (9)模擬輸入電壓范圍：單極性0～5V；雙極性±5V，±10V；

    (10)具有可控三態(tài)輸出緩存器；

    (11)啟動轉(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)換開始。

    (12)使用時不需進行零點和滿刻度調(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～IN7)：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，輸入，高電平有效。

    6(START)：A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖(至少100ns寬)使其啟動(脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換)。

    7(EOC)：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平(轉(zhuǎn)換期間一直為低電平)。

    9(OE)：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。

    10(CLK)：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于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。地址信號與選中通道的關(guān)系如表1所示。

表1 ADC0808地址信號與選中通道的關(guān)系

    ADC0808的原理框圖如圖2所示。8路模擬開關(guān)用于選擇進入ADC0808 的模擬通道信號。模擬開關(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ALE鎖存。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)輸出鎖存器輸出，可直接與單片機的數(shù)據(jù)線相連。

圖2 ADC0808原理結(jié)構(gòu)圖

三、Proteus電路圖設計

    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接滑動變阻器，通過改變阻值來改變輸入的模擬量大�。� MCS-51的P3.0與虛擬示波器相連，用來顯示脈沖變化的情況。

圖3 Proteus仿真電路圖

四、程序設計

    本系統(tǒng)的程序分主要有主函數(shù)、延時函數(shù)、定時器中斷處理函數(shù)：主函數(shù)用來控制讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，延時函數(shù)實現(xiàn)延時效果以便觀察波形，定時器中斷處理函數(shù)用來產(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%滿電壓時的仿真效果

圖5 為50%滿電壓時的仿真效果

圖6 為30%滿電壓時的仿真效果

    本文通過改變滑動變阻器的阻值來控制ADC0808輸入的模擬量，圖4為輸入值為80%滿電壓時的仿真效果，圖5為輸入值為50%滿電壓時的仿真效果，圖6為輸入值為30%滿電壓時的仿真效果。如圖對比所示可清晰地展現(xiàn)輸入模擬量對輸出數(shù)字量的影響，較好地完成了仿真目的。由于ADC0808精度較高、使用起來簡單靈活，可以直接和單片機接口，所以廣泛應用于單片機控制系統(tǒng)中。在大規(guī)模集成電路技術(shù)迅速發(fā)展的今天，對于單片機應用系統(tǒng)的設計人員來說，根據(jù)應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、功能以及與單片機的接口技術(shù),能起到事半功倍的效果，對設計出穩(wěn)定可靠的單片機測控系統(tǒng)起到至關(guān)重要的作用。

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本文標題：2013PLM征文：基于Proteus的ADC0808 A/D轉(zhuǎn)換仿真

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