電子發(fā)燒友App
模擬信號只有通過A/D轉化為數(shù)字信號后才能用軟件進行處理，這一切都是通過A/D轉換器（ADC）來實現(xiàn)的。與模數(shù)轉換相對應的是數(shù)模轉換，數(shù)模轉換是模數(shù)轉換的逆過程，在一般的工業(yè)應用系統(tǒng)中傳感器把非電量的模擬信號變成與之對應的模擬信號，然后經(jīng)模擬（Analog）到數(shù)字（Digital）轉換電路將模擬信號轉成對應的數(shù)字信號送微機處理。這就是一個完整的信號鏈，模擬到數(shù)字的轉換過程就是我們經(jīng)常接觸到的ADC電路。
模數(shù)轉換原理：
ADC的轉換原理根據(jù)ADC的電路形式有所不同。 ADC電路通常由兩部分組成，它們是：采樣、保持電路和量化、編碼電路。其中量化、編碼電路是最核心的部件，任何ADC轉換電路都必須包含這種電路。 ADC電路的形式很多，通?？梢圆閮深悾?/p>
間接法：它是將采樣-保持的模擬信號先轉換成與模擬量成正比的時間或頻率，然后再把它轉換為數(shù)字量。這種通常是采用時鐘脈沖計數(shù)器，它又被稱為計數(shù)器式。它的工作特點是：工作速度低，轉換精度高，抗干擾能力強。
直接法：通過基準電壓與采樣-保持信號進行比較，從而轉換為數(shù)字量。它的工作特點是：工作速度高，轉換精度容易保證。
模數(shù)轉換的過程：
有四個階段，即采樣、保持、量化和編碼。
采樣是將連續(xù)時間信號變成離散時間信號的過程。經(jīng)過采樣，時間連續(xù)、數(shù)值連續(xù)的模擬信號就變成了時間離散、數(shù)值連續(xù)的信號，稱為采樣信號。采樣電路相當于一個模擬開關，模擬開關周期性地工作。理論上，每個周期內(nèi)，模擬開關的閉合時間趨近于0。在模擬開關閉合的時刻（采樣時刻），我們就“采”到模擬信號的一個“樣本”。
量化是將連續(xù)數(shù)值信號變成離散數(shù)值信號的過程。理論上，經(jīng)過量化，我們就可以將時間離散、數(shù)值連續(xù)的采樣信號變成時間離散、數(shù)值離散的數(shù)字信號。
我們知道，在電路中，數(shù)字量通常用二進制代碼表示。因此，量化電路的后面有一個編碼電路，將數(shù)字信號的數(shù)值轉換成二進制代碼。
然而，量化和編碼總是需要一定時間才能完成，所以，量化電路的前面還要有一個保持電路。保持是將時間離散、數(shù)值連續(xù)的信號變成時間連續(xù)、數(shù)值離散信號的過程。在量化和編碼期間，保持電路相當于一個恒壓源，它將采樣時刻的信號電壓“保持”在量化器的輸入端。雖然邏輯上保持器是一個獨立的單元，但是，工程上保持器總是與采樣器做在一起。兩者合稱采樣保持器。
八位串行A/D轉換器ADC0832簡介：
ADC0832 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉換芯片。由于它體積小，兼容性強，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。ADC083X是市面上常見的串行?！獢?shù)轉換器件系列。ADC0831、ADC0832、ADC0834、ADC0838是具有多路轉換開關的8位串行I/O模—數(shù)轉換器，轉換速度較高（轉換時間32uS），單電源供電，功耗低（15mW），適用于各種便攜式智能儀表。本章以ADC0832為例，介紹其使用方法。
ADC0832是8腳雙列直插式雙通道A/D轉換器，能分別對兩路模擬信號實現(xiàn)?！獢?shù)轉換，可以用在單端輸入方式和差分方式下工作。ADC0832采用串行通信方式，通過DI 數(shù)據(jù)輸入端進行通道選擇、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳送。8位的分辨率（較高分辨可達256級），可以適應一般的模擬量轉換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。
ADC0832特點：
· 8位分辨率；
· 雙通道A/D轉換；
· 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；
· 5V電源供電時輸入電壓在0~5V之間；
· 工作頻率為250KHZ，轉換時間為32μS；
· 一般功耗僅為15mW；
· 8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC 多種封裝；
· 商用級芯片溫寬為0°C to +70°C，工業(yè)級芯片溫寬為-40°C to +85°C；
ADC0832引腳圖
芯片接口說明：
· CS_ 片選使能，低電平芯片使能。
· CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。
· CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。
· GND 芯片參考零電位（地）。
· DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。
· DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉換數(shù)據(jù)輸出。
· CLK 芯片時鐘輸入。
· Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復用）
ADC0832的工作原理：
正常情況下ADC0832 與單片機的接口應為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時使用并與單片機的接口是雙向的，所以在I/O口資源緊張時可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當ADC0832未工作時其CS輸入端應為高電平，此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當要進行A/D轉換時，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉換完全結束。此時芯片開始轉換工作，同時由處理器向芯片時鐘（CLK）輸入端輸入時鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在一個時鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號。在第二、三個脈沖下沉之前DI端應輸入兩位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。
表1：通道地址設置表
如表1所示，當此兩位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時，只對CH0 進行單通道轉換。當2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時，只對CH1進行單通道轉換。當兩位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負輸入端IN-進行輸入。當兩位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時，將CH0作為負輸入端IN-，CH1 作為正輸入端IN+進行輸入。到第三個脈沖的下降之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出DO進行轉換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個脈沖下降沿開始由DO端輸出轉換數(shù)據(jù)最高位Data7，隨后每一個脈沖的下降沿DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù)Data0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個字節(jié)的下降沿輸出Data0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19 個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標志著一次A/D轉換的結束。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉換后的數(shù)據(jù)進行處理就可以了。時序說明請參照圖4。
作為單通道模擬信號輸入時ADC0832的輸入電壓是0—5V且8位分辨率時的電壓精度為19.53mV，即（5/256）V。如果作為由IN+與IN-輸入的輸入時，可是將電壓值設定在某一個較大范圍之內(nèi)，從而提高轉換的寬度。但值得注意的是，在進行IN+與IN-的輸入時，如果IN-的電壓大于IN+的電壓則轉換后的數(shù)據(jù)結果始終為00H。
ADC0832的工作時序
ADC0832軟硬件設計實例
通過以上的理論學習之后，對?！獢?shù)轉換應該有了一定的了解，接下來就根據(jù)上文的指導，對ADC0832進行實際應用，以加深印象。本實例功能是將通道1上采樣到的電壓顯示在LED數(shù)碼管上，通過改變通道1的輸入電壓變化，觀察輸出讀數(shù)。
硬件原理圖
軟件流程圖
STC單片機的相關程序：
#include //定義的 系統(tǒng)頭文件和全局變量
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define DogReset（） WDT_CONTR=0x35
// T1 定時 0.1ms.作為系統(tǒng)計時用，
#define vT01ms 2
#define vT10ms 10
#define vT100ms 10
#define vT01S 100 // 1 s = 10 ms * 100
#define vT0HVal 0xfe //0xff //0xfe //0xf6
#define vT0LVal 0x33 //0x9c //0x0c //0x4c
uchar code display_AD_channel_ID［2］ = {0x00，0x01};
static unsigned char data CS;
uchar data AD_channel_result［2］［5］; //各通道A/D轉換結果。前是通道號；后是轉換的值
uint cT01ms;
uchar cT10ms;
uchar cT100ms;
uchar cT01s;
uchar THTL;
bit OutFlag;
void delay_ms（register uint Count）{
register uchar T;
for（;Count》0;Count--）{
for（T=0;T《80;T++）{
_nop_（）; _nop_（）; _nop_（）; _nop_（）; _nop_（）;
_nop_（）; _nop_（）; _nop_（）; _nop_（）; _nop_（）;
}
DogReset（）;
}
}
void send_char_com（unsigned char OutData）{
SBUF = OutData; //輸出字符
while（！TI）; //空語句判斷字符是否發(fā)完
TI = 0; //清TI
}
void send_string_com（uchar *str，uchar strlen）{
uchar i;
for（i=strlen; i》0; i--）{
send_char_com（*str）;
str++;
DogReset（）;
}
}
uchar Ad_Change（uchar channel）{
uint AD_Result_Temp = 0 ;
//---------------------將P1.0--P1.1設置成適合AD轉換的模式
/// P1 = 0xff; //將P1口置高，為A/D轉換作準備
ADC_CONTR = ADC_CONTR|0x80; //1000，0000打開A/D轉換電源
P1M0 = 0x03; //0000，0011用于A/D轉換的P1.x口，先設為開漏
P1M1 = 0x03; //0000，0011P1.0--P1.1先設為開漏。斷開內(nèi)部上拉電阻
delay_ms（20）; //20
ADC_CONTR = ADC_CONTR&0xE0; //1110，0000 清ADC_FLAG，ADC_START位和低3位
ADC_CONTR = ADC_CONTR|（display_AD_channel_ID［channel］&0x07）; //設置當前通道號
delay_ms（1）; //延時使輸入電壓達到穩(wěn)定
ADC_DATA = 0; //清A/D轉換結果寄存器
ADC_LOW2 = 0;
ADC_CONTR = ADC_CONTR|0x08; //0000，1000ADCS ＝ 1，啟動轉換
do { DogReset（）;}
while（（ADC_CONTR & 0x10）==0）; //0001，0000等待A/D轉換結束
ADC_CONTR = ADC_CONTR&0xE7; //1110，0111清ADC_FLAG位，停止A/D轉換
AD_Result_Temp = （（AD_Result_Temp|ADC_DATA）《《2）|（ADC_LOW2&0x03）;
//保存返回AD轉換的 結果
//----------------------------轉換成可由串口顯示的字符
AD_channel_result［channel］［0］ = AD_Result_Temp/1000+0x30;
AD_channel_result［channel］［1］ = （AD_Result_Temp%1000）/100+0x30;
AD_channel_result［channel］［2］ = （AD_Result_Temp%100）/10+0x30;
AD_channel_result［channel］［3］ = AD_Result_Temp%10+0x30;
//------------------------串口監(jiān)視
// send_char_com（ADC_DATA）; //////發(fā)送轉換 的 到的 值，這里只是 高8位，值的轉換需要考慮
// send_char_com（ADC_LOW2）; //////發(fā)送轉換 的 到的 值，這里只是 低2位，值的轉換需要考慮
// send_string_com（AD_channel_result［channel］，4）;
delay_ms（10）; //
return（ADC_DATA）;
}
uchar AD_Filter（void）{
uchar i;
uchar cTemp［32］;
uchar cAverage;
for（i=32;i》0;i--）{
cTemp［i］=Ad_Change（0）;
cAverage=（（cAverage+cTemp［i］）》》1）;
}
return（cAverage）;
}
void InitCom（unsigned char BaudRate）{
switch （BaudRate）{
case 1： THTL = 64; break; //波特率300
case 2： THTL = 160; break; //600
case 3： THTL = 208; break; //1200
case 4： THTL = 232; break; //2400
case 5： THTL = 244; break; //4800
case 6： THTL = 250; break; //9600
case 7： THTL = 253; break; //19200
case 8： THTL = 255; break; //57600
default： THTL = 208; break; //1200
}
}
void Chip_initial（void）{
IE=0;
// 定時器控制字初始化
TMOD=0x21; // 定時器1為方式2，定時器0為方式1
TCON=0x50; // 設置外部中斷類型
T2CON=0x0d; // 選擇定時器1為波特率發(fā)生器，T2為捕獲工作方式
// ET2=1;
ET0=1; // 允許定時器0、定時器2中斷
// 外部中斷設置
EX0=0; // FFSK中斷初始時關閉，有載波時再開啟
EX1=0;
IT1=1; // 外部中斷0、1均為下降沿觸發(fā)
IT0=1;
// 啟動定時器0
TH0=vT0HVal; // 啟動定時器0
TL0=vT0LVal;
TR0=1;
InitCom（6）; //設置波特率為9600 1-7波特率300－19200
SCON = 0x50; //串口方式1，允許接收
TH1 = THTL;
TL1 = THTL;
PCON = 0x80; //波特率加倍控制，SMOD位
RI = 0; //清收發(fā)標志
TI = 0;
TR1 = 1; //啟動定時器
IP=0x02; //PT2=1
IPH=0x02; //PT2H=1，PT0H=1
EA=1;
delay_ms（10）; // 延時是為了避免定時器0無法產(chǎn)生中斷的問題
}
void Para_initial（void）{
OutFlag=0;
cT01ms = vT01ms;
cT10ms = vT10ms;
// cT100ms = vT100ms;
cT01s = vT01S;
CS = 0; //設置CS為0不選任何的音源，如為1則選第1路
}
void system_initial（void）{
Chip_initial（）;
Para_initial（）;
DogReset（）; // 已針對 STC89C58RD+ 作修改.06-04-06
}
void main（void）{
system_initial（）;
while（1）{
DogReset（）;
if（OutFlag）{
OutFlag=0;
send_char_com（AD_Filter（））;
}
}
}
void Trint0（void） interrupt 1 using 1{
TR0=0; // 時基1mS
TH0=vT0HVal;
TL0=vT0LVal;
TR0=1;
TF0=0;
if（?。?-cT01ms））{
cT01ms=vT01ms;
if（！（--cT10ms））{
cT10ms=vT10ms;
if（?。?-cT01s））{
cT01s=vT01S;
OutFlag=1;
}
}
}
}
void ComInINT（void） interrupt 4 {
if （RI）{ //判斷是不收完字符
switch（SBUF）{
case 0x61： CS = 1; break; //根據(jù)SBUF設置CS 接收‘a(chǎn)bcde’調(diào)試方便
case 0x62： CS = 2; break;
case 0x63： CS = 3; break;
case 0x64： CS = 4; break;
case 0x65： CS = 0; break;
}
P1 = 255; //P1口全為高電平，4-7通過反相為低不選任何音源，0-3為高用于讀取按鍵
RI = 0; //RI清零
}
}
小編推薦閱讀：
工商網(wǎng)監(jiān)
評論