基于AT89C51单片机A_D转换电路的研究

基于 AT89C51 单片机 A /D转换电路的研究 朱彩霞 (淮安信息职业技术学院 电子工程系，江苏 淮安 223003) 摘 要:研究 A/D转换接口电路， 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ADC0809 与 AT89C51 为核心的接口电路，编写了相应的 A/D 转换程序，且与 ADC0809与 8031 为核心的连接电路进行比较。研究 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明:改进的接口电路具有提高测量精度、并可用串行 A/D芯片扩展 多通道 A/D转换电路、电路具有简单实用等特点。 关键词:A/D转换;单片机;接口 中图分类号:TP311． 1 文献标识码:A 文章编号:1006 － 7961(2011)01 － 0024 － 03 A /D Conversion Interface Circuit Improvement ZHU Cai － xia (Huai＇an College of Information Technology，Huai＇an Jiangsu 223003，China) Abstract:This paper makes a study of A /D conversion interface circuits，designs the interface circuit based on ADC0809 and AT89C51，compiles the corresponding A /D conversion process． Comparison is made between the core circuits of 8031 and ADC0809． Studies show that the improved interface circuit has improved accuracy， and can expand multi － channel A /D converter circuit by using a serial A /D chip． The circuit has simple and practical characteristics． Key words:ADC;SCM;interface 收稿日期:2011 － 01 － 05 作者简介:朱彩霞(1973 －) ，女，江苏涟水人，讲师，主要从事电子技术应用研究。 0 引言 A /D 转换在自动测量和控制系统中的应用非 常广泛，主要用单片机或计算机控制 A /D 转换芯 片工作，许多教材和专业类书籍上都有很多接口 电路和相应的程序介绍，本文介绍一种实用的 A / D转换芯片与单片机的接口电路，以常用的 8 位逐 次逼近式 A /D转换芯片 ADC0809 为例，通过对两 种接口电路的设计方法的比较，可以很容易地区 分出哪一种设计方法的优劣，为我们以后设计其 他类型接口提供一点思路。 1 两种接口电路的比较 图 1 是我们经常见到的 ADC0809 接口电路。 图 2 是通过实践证明了的 ADC0809 实用接口电 路，采用与 8051 系列单片机兼容的 AT89C51 单片 机，内部有 4KB FLASH 程序存储器空间。现将两 个电路对比如下: (1)图 1 的电路比较复杂，用到地址锁存器和 门电路，电路制作难度较大，成本比较高，这与目 前单片机使用的实际情况不符，现在为了降低成 本，单片机应用中更多使用本身资源，图 2 的电路 则简单多了，便于分析和理解。 图 1 ADC0809 与 8031 的连接电路 第 20 卷第 1 期 淮 阴 工 学 院 学 报 Vol． 20 No． 1 2011 年 2 月 Journal of Huaiyin Institute of Technology Feb． 2011 (2)图 1 单片机与 ADC0809 的连接是通过总 线方式连接的，还需要确定每个模拟通道的地址， 根据图 1，模拟通道的地址为 FEF8H ～ FEFFH。图 2 所示电路则无须分析其模拟通道地址，它是直接 用单片机的 I /O 口与 ADC0809 有关端口相连，P0 口作为 A /D转换结束数据输入口，同时 P0 口的低 3 位作为选择模拟通道的输出线，低 3 位输出不同 的值配合 P1． 0 输出的锁存信号就可选择转换的 通道，注意:因 P0 口作为输出口使用，要接上拉电 阻。 (3)两种电路所用的操作指令也不同，图 1 使 用外部 RAM 的操作指令，图 2 使用内部 RAM 的 操作指令和位操作指令，相对前者，内部 RAM 的 操作指令和位操作指令我们更熟悉、更方便使用。 图 2 ADC0809 与 AT89C51 实用连接电路 从以上分析可以看出，图 2 电路比图 1 电路更 有优势。依照上面的思路还可以设计其他实用的 A /D转换接口电路，如 ADC0816、AD574 等。 2 程序设计 对于图 2 所示电路如何编写具体的程序呢? 根据 ADC0809 的工作时序，ADC0809 工作过程分 为如下几步:首先，地址线(A、B、C)上加通道编 码，在地址锁存信号 ALE 上升沿作用下锁存该地 址编码，即选择好通道;其次，启动 A /D转换，只要 在 START加一正脉冲就启动一次转换;再次，等待 转换结束，在启动转换 10μS 后转换结束标志端 EOC自动变为低电平，直到转换结束才恢复为高 电平，对于这一点编程时要考虑;最后，读取转换 结果，在输出允许控制端 OE 高电平期间，将 8 位 数据读入单片机内部即可。根据上述工作过程可 以设计某一通道转换的框图，如图 3 所示。结合该 框图设计了 8 个通道转换程序 ATOD。 图 3 一个通道转换过程框图 ATOD:CLR P1． 0 ;转换前条件 CLR P1． 1 ; CLR P1． 3 ; MOV R0，#30H ;转换结果存放首地址 MOV R2，#0 ;初始通道号 MOV R3，#8 ;总的通道数 GOON:MOV P0，R2 ;输出通道号 SETB P1． 0 ;锁存通道号 CLR P1． 0 ; SETB P1． 1 ;启动转换 CLR P1． 1 ; LCALL DEL ;调延时 10μS延时子程序 SETB P1． 2 ;准备读转换结束标志 JNB P1． 2，$ ;等待转换结束 SETB P1． 3 ;输出允许 MOV P0，#0FFH;将 P0 口置为输入口 MOV @ R0，P0 ;读入并保存数据 CLR P1． 3 ;恢复转换前条件 INC R0 ;修改数据区地址 INC R2 ;修改通道号 DJNZ R3，GOON;判 8 路转换完否?未完继续 RET ;8 路转换完，返回退出 3 提高测量精度 在实际的测量中我们经常测量缓慢变化的信 号，并且传感器变换出来的信号电压值变化的范 围较小，在这种情况下我们可以通过调整加到芯 第 1 期 朱彩霞:基于 AT89C51 单片机 A/D转换电路的研究 25 片上的基准电压来提高测量的精度。假设 A /D输 入电压范围是 1． 6 ～ 2． 9V，我们可以将 VREF +调 整为 3V，VREF －调整为 1． 5V，略大于输入信号范 围，这时A / D转换器能分辨(3 － 1 ． 5)/ 2 5 6 ≈5． 9mV 的电压变化。图 1 中所加基准电压为 5V，A /D 转换器能分辨 5 /256≈20mV 的电压变 化，显然，调整基准电压后能分辨更小的电压变 化，测量的精度提高。调整基准电压的简单方法 是用二极管，如图 2 中虚框中所示。二极管的压降 约为 0． 7V，可以根据实际情况增减二极管的个数。 4 用串行 A /D芯片扩展多通道 A /D 转换电路 串行接口 A /D芯片由于引脚少，接口简单，占 用单片机的系统资源较少，所以在单片机应用系 统中正逐步成为流行趋势。但串行 A /D芯片模拟 通道也少，在通道要求较多的场合有局限性。图 4 为用 CD4051、TLC1549 等器件扩展的 8 通道 10 位 A /D接口电路。 (a)电子开关与跟随器电路 (b)A/D接口电路 图 4 串行 A/D扩展 8 通道 10 位 A/D接口电路 CD4051 是八选一电子开关，CD4051 的电子 开关导通时有 100Ω左右的电阻，为消除开关电阻 对输入信号的影响，选通的信号通过跟随器再送 给后面的电路，同时提高输入通道的输入阻抗。 820kΩ电阻(如图 4a 所示)起到消除通道悬空时 跟随器不稳定输出的作用。通过跟随器的模拟信 号送至如图 4b所示的 TLC1549 信号输入端，单片 机控制 TLC1549 转换，读取测量结果。可见，通过 单片机控制 CD4051 和 TLC1549，可以对 8 路模拟 信号中的任一路进行测量。 5 结束语 以上是在实践中使用 A /D 转换器的一些体 会。类似的，其他类型的芯片与单片机或计算机 接口电路也有相似的方法，只要充分了解芯片功 能和工作时序，就可以设计出简单的接口电路，编 写易懂的程序。如:微型打印机与单片机的接口 电路，一般也是在扩展基础上设计的，我们也可用 本文的方法设计接口电路和编写程序。 参考文献: ［1］王晓银．电压 /频率变换电路实现 A/D 转换［J］． 西安 航空技术高等专科学校学报，2008(1) :8 － 10． ［2］柴宝玉，林晓鹏，郭东辉．模数转换(A/D)集成电路设 计原理及其应用技术［J］．西安石油大学学报:自然科 学版，2006(3) :9 － 11． ［3］樊廷忠． 一款低成本高分辨率 A/D 转换电路的设计 ［J］．黑龙江科技信息，2008(28) :11 － 13． ［4］曹玉珍，陈敏．高速 A/D转换器 AD7654 与单片机接口 电路设计［J］．国外电子元器件，2006 (10) :21 － 23． ［5］牛余朋，成曙．基于单片机的高精度 A/D 与 D/A 转换 ［J］．兵工自动化，2005(3) :25 － 27． ［6］邢景富，张广洁． 智能化仪器的设计［J］． 中国科技信 息，2005(22) :11 － 13． ［7］顾洪军，薛顶柱．基于 STC89C51 单片机的微打系统设 计［J］．吉林师范大学学报:自然科学版，2009(4) :15 － 17． ［8］吴晓燕．一种基于 AT89C51 智能化温度监控系统的设 计［J］．科技信息，2009(32) :26 － 28． ［9］李丽华，黄秋野，王琦． 基于单片机的酒精浓度 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 仪 设计［J］．科技广场，2009(3) :22 － 24． ［10］陈乾定．基于单片机的恒温控制系统的设计与实现 ［J］．科技资讯，2008(13) :21 － 23． ( 责任 安全质量包保责任状安全管理目标责任状8安全事故责任追究制幼儿园安全责任状占有损害赔偿请求权 编辑:尹晓琦) 26 淮 阴 工 学 院 学 报 2011 年