adc0804工作原理

　　集成A/D转换器品种繁多，选用时应综合考虑各种因素选取集成芯片。一般逐次比较型A/D转换器用的比较多，ADC0804就是这类单片集成A/D转换器。ADC0804是一款8位、单通道、低价格A/D转换器。工作电压：+5V，属于连续渐进式（Successive Approximation Method）的A/D转换器。

　　1、ADC0804的管脚图及说明

　　Vin（+）、Vin（-）：两个模拟信号输入端，可以接收单极性、双极性和差模输入信号。

　　DB0-DB7：具有三态特性数字信号输出端，输出结果为八位二进制结果。

　　CLKIN：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，其频率计算方式是：fck=1/（1.1RC）。

　　CS：片选信号输入端，低电平有效。

　　WR：写信号输入端，低电平启动AD转换。

　　RD：读信号输入端，低电平输出端有效。

　　INTR：转换完毕中断提供端，AD转换结束后，低电平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。

　　AGND：模拟电源地线。

　　DGND：数字电源地线。

　　二、adc0804芯片参数

　　工作电压：+5V，即VCC=+5V。

　　模拟输入电压范围：0～+5V，即0≤Vin≤+5V。

　　分辨率：8位，即分辨率为1/2=1/256，转换值介于0～255之间。

　　转换时间：100us（fCK=640KHz时）。

　　转换误差：±1LSB。

　　参考电压：2.5V，即Vref=2.5V。

　　三、ADC0804的转换原理

　　ADC0804是属于连续渐进式（Successive Approximation Method）的A/D转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）、分辨率高外，还有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上。

　　以输出8位的ADC0804动作来说明“连续渐进式A/D转换器”的转换原理，动作步骤如下表示（原则上先从左侧最高位寻找起）。

　　第一次寻找结果：10000000 （若假设值≤输入值，则寻找位=假设位=1）

　　第二次寻找结果：11000000 （若假设值≤输入值，则寻找位=假设位=1）

　　第三次寻找结果：11000000 （若假设值》输入值，则寻找位=该假设位=0）

　　第四次寻找结果：11010000 （若假设值≤输入值，则寻找位=假设位=1）

　　第五次寻找结果：11010000 （若假设值》输入值，则寻找位=该假设位=0）

　　第六次寻找结果：11010100 （若假设值≤输入值，则寻找位=假设位=1）

　　第七次寻找结果：11010110 （若假设值≤输入值，则寻找位=假设位=1）

　　第八次寻找结果：11010110 （若假设值》输入值，则寻找位=该假设位=0）

　　这样使用二分法的寻找方式，8位的A/D转换器只要8次寻找，12位的A/D转换器只要12次寻找，就能完成转换的动作，其中的输入值代表图1的模拟输入电压Vin

　　ADC0804工作过程如下图所示，ADC0804的工作时序图（Timing Diagrams）： （欲详细了解工作过程，可以结合ADC0804使用手册）

　　四、ADC0804工作过程及原理

　　图6给出的其实就是使ADC0804正确工作的软件编程模型。由图可见，实现一次ADC转换主要包含下面三个过程：

　　1.启动转换：由图6中的上部“FIGURE 10A”可知，在CS信号为低电平的情况下，将WR引脚先由高电平变成低电平，经过至少tW（WR）I 延时后，再将WR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WR的低电平保持时间tW（WR）I的最小值为100ns，即WR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：依然由图6中的上部“FIGURE 10A”可知，由拉低WR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：由图6的下部“FIGURE 10B”可知，采样转换完毕后，在CS信号为低的前提下，将RD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RD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。

　　ADC0804手册给出的ADC转换时序图

　　图7：ADC0804手册给出的电器特性表

　　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：

　　五、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CS接地， WR和RD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。

　　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

　　}

　　}

　　Proteus仿真运行结果如下：