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ADC0804的工作原理资料下载
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2021-04-28
彭友旺
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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。
一、主要特点
(1)模数转换时间大约100us;
(2)方便TTL或CMOS标准接口;可以满足差分电压输入;
(3)具有参考电压输入端;
(4)内含时钟发生器;
(5)单电源工作时(0～5)V输入电压范围是0～5V;
(6)不需要调零。
ADC0804引脚图
二、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)
三、工作过程及原理
图2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2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2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2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。
图2 ADC0804手册给出的ADC转换时序图
图3 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：
总结
本文总结了ADC0804的特点、转换原理、工作过程以及原理。总而言之，ADC0804是一款早期的AD转换器，并且因其价格低廉而在要求不高的场合得到广泛应用。
(mbbeetchina)
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