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12位A/D轉(zhuǎn)換器ADS7804與51單片機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)

12位A/D轉(zhuǎn)換器ADS7804與51單片機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)

作者:佚名來(lái)源:不詳錄入:Admin 更新時(shí)間：2008-7-26 20:00:02 點(diǎn)擊數(shù)：2

【字體：

】

摘要：ADS7804是美國(guó)BURR-BROWN公司推出的一種新型12位A/D轉(zhuǎn)換器。文中介紹了它的特性與功能，
給出了一種簡(jiǎn)潔而新穎的與51單片機(jī)的接口方法，同時(shí)給出了用C語(yǔ)言編寫的數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用程序。
關(guān)鍵詞：模/數(shù)轉(zhuǎn)換單片機(jī) 接口 C語(yǔ)言 ADS7804
1 基本特點(diǎn)
在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及各類用單片機(jī)（或微處理器）構(gòu)成的智能儀器儀表中，外部的各種模擬信號(hào)必須通過
A/D轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字信號(hào)后才能送入計(jì)算機(jī)。與8位和16位的A/D轉(zhuǎn)換器相比，12位A/D轉(zhuǎn)換器以其較
高的性能價(jià)格比而在儀器儀表中得到廣泛的應(yīng)用。ADS7804芯片采用28腳0.3英寸PDIP（塑料雙列直
插式）封裝，兩列管腳間距為0.3英寸，比一般DIP28封裝窄一倍，所以俗稱瘦型DIP；ADS7804采用
單5V電源供電；芯片內(nèi)部含有采樣保持、電壓基準(zhǔn)和時(shí)鐘等電路，可極大簡(jiǎn)化用戶的電路設(shè)計(jì)和硬件開鎖
，并可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。ADS7804采用CMOS工藝制造，轉(zhuǎn)換速度快、功耗低（最大功耗為100mW）
。該A/D轉(zhuǎn)換器采用逐次逼近式工作原理，單通道輸入，模擬輸入電壓的范圍為±10V，采樣速率為100kHz。
2 引腳及功能
ADS7804共有28個(gè)引腳，圖1為基引腳圖。這些引腳大體上可以劃分為3類。
a.電源類
數(shù)字電源VDIG和模擬電源VANA通常一起接到5V電源上。數(shù)字地DGND和模擬地AGND1、AGND2通常共
地。REF為參考電壓端，通常對(duì)地接2.2μF鉭電容，芯片內(nèi)部可產(chǎn)生2.5V基準(zhǔn)電壓。CAP為參考電壓所需電
容，對(duì)地接2.2μF鉭電容。
b.模數(shù)信號(hào)類
VIN為輸入的模擬信號(hào)。D11～D0為數(shù)字量并行輸出口，DZ（19～22腳）是為了使管腳與16位A/D轉(zhuǎn)換
器ADS7805兼容而設(shè)的，可懸空。
c.控制信號(hào)類
CS（輸入）為片選信號(hào)，R/C（輸入）為讀取結(jié)果/模數(shù)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)，BUSY（輸出）用于指示轉(zhuǎn)換是否
完成，BYTE（輸入）信號(hào)用來(lái)控制從總線讀出的數(shù)據(jù)是轉(zhuǎn)換結(jié)果的高字節(jié)還是低字節(jié)。
3 啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換和讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果
ADS7804啟動(dòng)轉(zhuǎn)換和讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的時(shí)序比較特點(diǎn)，參見圖2。首先將R/C腳電平變低；然后在CS腳輸入
一個(gè)脈沖并在其下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，此脈沖的寬度要求在40ns～6μs之間；這時(shí)BUSY腳電平拉低表示正
在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；在經(jīng)過大約8μs以后，轉(zhuǎn)換完成，BUSY腳電平相應(yīng)變高；再把R/C腳電平拉高，這樣，CS腳
脈沖的下降沿即把轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)總線上。因?yàn)檗D(zhuǎn)換結(jié)果為12位，所以對(duì)8位單片機(jī)而言，必須分兩次
讀入，這個(gè)功能由BYTE腳實(shí)現(xiàn)。當(dāng)BYTE腳為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)總線上輸出高字節(jié)，反之，輸出低字節(jié)。ADS
7804轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字結(jié)果是以補(bǔ)碼形式給出的，現(xiàn)給出幾組有特定含義的值，表1所列即為ADS7804的模
擬電壓與其補(bǔ)碼形式的數(shù)字輸出關(guān)系，-10V～9.99512V為量程，4.88mV為電壓分辨率。
表1 模擬電壓和數(shù)字輸出的關(guān)系
模擬輸入初碼形式的數(shù)字輸出
二進(jìn)制十六進(jìn)制
9.99512V0111 1111 11117FF
4.88mV0000 0000 0001001
0V0000 0000 0000000
-4.88mV1111 1111 1111FFF
-10V1000 0000 0000800
4 與51單片機(jī)的接口
因?yàn)锳DS7804的CS信號(hào)脈沖寬度要求為40ns～6μs之間，而對(duì)于單片機(jī)而言，只要對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行讀操作，
即會(huì)產(chǎn)生RD脈沖，其寬度為6個(gè)振蕩周期，如采用12MHz的晶振，其脈沖寬度為500ns，所以將ADS7804
的CS腳接單片機(jī)的RD信號(hào)是再合適不過了。至于R/C、BUSY和BYTE信號(hào)，只需連接到普通的鎖存功能的端
口即可，如單片機(jī)的PI口、并行口擴(kuò)展芯片8155或8255等的端口。圖3是一個(gè)ADS7804與51單片機(jī)的典型
接口電路。
5 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)
Franklin C51交叉編譯器是專為51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的一種高效的C語(yǔ)言編譯器，使用它可以縮短開發(fā)周期，
降低開發(fā)成本，而且開發(fā)出的系統(tǒng)易于維護(hù)，可靠性高，可移植性好。下面介紹用C語(yǔ)言編寫的單點(diǎn)和定長(zhǎng)數(shù)
據(jù)采集子程序，假設(shè)所用的晶振頻率為12MHz。單點(diǎn)采樣子程序ADS7804（）用來(lái)返回一個(gè)有符號(hào)整數(shù)形式
的轉(zhuǎn)換結(jié)果。定長(zhǎng)采樣子程序DAQ（）根據(jù)入口參數(shù)interval（單位為μs）給定的采樣間隔采樣N點(diǎn)，并采用

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