如何來看單片機(jī)外設(shè)A/D轉(zhuǎn)換器ADC0804時(shí)序圖

如圖，為單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換器的一種：

ADC0804單片集成A/D轉(zhuǎn)換器。它采用CMOS工藝20引腳集成芯片，分辯率為8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100µs，輸入電壓范圍為0～5V。芯片內(nèi)具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，可直接接在數(shù)據(jù)總線上。

各引腳名稱及作用如下：

VIN(+)，VIN(-)——兩模擬信號(hào)輸入端，用以接收單極性、雙極性和差模輸入信號(hào)。

DB7～DB0——具有三態(tài)特性數(shù)字信號(hào)輸出口。

AGND——模擬信號(hào)地。

DGND——數(shù)字信號(hào)地。

CLK——時(shí)鐘信號(hào)輸入端。

CLKR——內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的外接電阻端，與CLK端配合可由芯片自身產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，其頻率為1/(1.1RC)。

CS#---片選信號(hào)輸入端，低電平有效，一旦CS#有效，表明A/D轉(zhuǎn)換器被選中，可啟動(dòng)工作。

WR#---寫信號(hào)輸入，低電平啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。

RD#---讀信號(hào)輸入，低電平輸出端有效。

INTR#---A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，低電平有效表示本次轉(zhuǎn)換已完成。

VREF/2---參考電平輸入，決定量化單位。

VCC---芯片電源5V輸入。

打開ADC0804的數(shù)據(jù)手冊(cè)，我們可以看到以下典型的電路接法:

我們可以用仿真軟件畫出來：

接下來，我們分析一下上圖的工作原理:

①ADC0804的片選端CS連接U2鎖存哭的Q7輸出端，我們可通過控制鎖存器來控制CS，這樣接的原因是TX-1C實(shí)驗(yàn)板擴(kuò)展的外圍太多，沒有多余的I/O口獨(dú)立控制ADC0804的CS端，所以選擇U2。

② VIN(+)接電位器的中間滑動(dòng)端，VIN(-)接地，因?yàn)檫@兩端可以輸入差分電壓，即它可測(cè)量VIN(+)與VIN(-)之間的電壓，當(dāng)VIN(-)接地時(shí)，VIN(+)端的電壓即為ADC0804的模擬輸入電壓。VIN(+)與電位器之間串聯(lián)一個(gè)10kΩ電阻，目的是限制流入VIN(+)端的電流，防止電流過大而燒壞A/D芯片，當(dāng)用短路帽短接插針ADIN后，電位器的中間滑動(dòng)端便通過電阻R12與VIN(+)連接，此時(shí)調(diào)節(jié)電位器的旋鈕，其中間滑動(dòng)端的電壓便在0～VCC變化，進(jìn)而ADC0804的數(shù)字輸出端也在0x00~0xFF變化。

③ CLKR，CLR，GND之間用電阻和電容組成RC振蕩電路，用來給ADC0804提供工作所需的脈沖，其脈沖的頻率為1/(1.1RC)，按芯片手冊(cè)上說明，R取10kΩ,C取150pF,TX-1C實(shí)驗(yàn)板上為了減少元件種類和焊接方便，C選用的是104磁片電容。大家在設(shè)計(jì)自己的電路時(shí)，可選擇150pF電容，否則會(huì)影響A/D的轉(zhuǎn)換速率。

④ VREF/2端用兩個(gè)1kΩ的電阻分壓得到VCC/2電壓，即2.5V，將該電壓作為A/D芯片工作時(shí)內(nèi)部的參考電壓。

⑤WR#、 RD#分別接單片機(jī)的P3.6和P3.7引腳，數(shù)字輸出端接單片機(jī)的P1口。

⑥ 將AGND和DGND同時(shí)連接到實(shí)驗(yàn)板的GND上。我們?cè)谠O(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，若用到A/D和D/A，一般這些芯片都提供獨(dú)立的模擬地(AGND)和數(shù)字地(DGND)引腳，為了達(dá)到精度高，穩(wěn)定性好的目的，最好將所有器件的模擬地和數(shù)字地分別連接，最后將模擬地與數(shù)字地僅在一點(diǎn)連接。

⑦ INTR#引腳未連接，TX-1C實(shí)驗(yàn)板上讀取A/D數(shù)據(jù)未用中斷法，因此可不接該引腳。數(shù)字芯片在操作時(shí)首先要分析它的操作時(shí)序圖，圖4.4.6是ADC0804的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)序圖。

ADC0804轉(zhuǎn)換時(shí)序圖:

分析圖4.4.6可知，CS先為低電平，WR#隨后置低，經(jīng)過至少tW(WR#)L時(shí)間后，WR#拉高，隨后A/D轉(zhuǎn)換器被啟動(dòng)，并且在經(jīng)過(1～8個(gè)A/D時(shí)鐘周期+內(nèi)部TC)時(shí)間后，模/數(shù)完成轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器，同時(shí)INTR自動(dòng)變?yōu)榈碗娖?，通知單片機(jī)本次轉(zhuǎn)換已結(jié)束。關(guān)于幾個(gè)時(shí)間的大小在芯片手冊(cè)中都有說明。

我在寫單片機(jī)程序啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)就要遵循上面的時(shí)序，由于TX-1C實(shí)驗(yàn)板未用中斷讀取A/D數(shù)據(jù)，因此我們?cè)趩?dòng)A/D轉(zhuǎn)換后，稍等一會(huì)兒時(shí)間，然后直接讀取A/D的數(shù)字輸出口即可。讀取結(jié)束啟動(dòng)一次A/D轉(zhuǎn)換，如此循環(huán)下去。4.4.7是ADC0804讀取數(shù)據(jù)時(shí)序圖。

分析上圖可知，CS先為低電平，WR#隨后置低，經(jīng)過至少tW(WR#)L時(shí)間后，WR#拉高，隨后A/D轉(zhuǎn)換器被啟動(dòng)，并且在經(jīng)過(1～8個(gè)A/D時(shí)鐘周期+內(nèi)部TC)時(shí)間后，模/數(shù)完成轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器，同時(shí)INTR自動(dòng)變?yōu)榈碗娖?，通知單片機(jī)本次轉(zhuǎn)換已結(jié)束。關(guān)于幾個(gè)時(shí)間的大小在芯片手冊(cè)中都有說明。

我在寫單片機(jī)程序啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)就要遵循上面的時(shí)序，由于TX-1C實(shí)驗(yàn)板未用中斷讀取A/D數(shù)據(jù)，因此我們?cè)趩?dòng)A/D轉(zhuǎn)換后，稍等一會(huì)兒時(shí)間，然后直接讀取A/D的數(shù)字輸出口即可。讀取結(jié)束啟動(dòng)一次A/D轉(zhuǎn)換，如此循環(huán)下去。下圖是ADC0804讀取數(shù)據(jù)時(shí)序圖。

分析上圖可知，當(dāng)INTR#變?yōu)榈碗娖胶?，將CS#先置低，在RD#置低至少經(jīng)過tACC時(shí)間后，數(shù)字輸出口上的數(shù)據(jù)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)直接讀取數(shù)字輸出端口數(shù)據(jù)便可得的數(shù)字信號(hào)，讀走數(shù)據(jù)后，馬上將RD#拉高，然后再將CS#拉高，INTR#是自動(dòng)變化的，當(dāng)RD#置低tR1時(shí)間后，INTR#自動(dòng)拉高，我們不必人為去干涉。

圖4.4.6和圖4.4.7是ADC0804啟動(dòng)轉(zhuǎn)換和讀取數(shù)據(jù)的時(shí)序圖，這是啟動(dòng)一次和讀取一次數(shù)據(jù)的時(shí)序圖，當(dāng)我們要連續(xù)轉(zhuǎn)換并且連續(xù)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，有沒有必要每次都把CS#置低再位高，因?yàn)镃S#是片選信號(hào)，置低表示該芯片可被操作或處于能夠正常工作狀態(tài)，所以在寫程序時(shí)，只要一開始將CS#置低，以后當(dāng)要啟動(dòng)轉(zhuǎn)換和讀取數(shù)據(jù)時(shí)只需操作WR#和RD#即可。