单片机和ADC0832的AD模数转化

在工业操控和智能化外表中，一般由微型计算机进行实时操控及实时数据处理。计算机所加工的信息总是数字量，而被操控或被丈量的有关参量往往是接连改动的模仿量，如温度、速度、压力等等，与此对应的电信号是模仿信号。模仿量的存储和处理比较困难，不适合作为远距离传输且易受搅扰。在一般的工业运用体系中传感器把非电量的模仿信号变成与之对应的模仿信号，然后经模仿（Analog）到数字（Digital）转化电路将模仿信号转成对应的数字信号送微机处理。这便是一个完好的信号链，模仿到数字的转化进程便是咱们常常接触到的ADC（Analog to Digital Convert）电路。

模-数转化（ADC）简介

模-数转化原理

ADC的转化原理依据ADC的电路方法有所不同。ADC电路一般由两部分组成，它们是：采样、坚持电路和量化、编码电路。其间量化、编码电路是最中心的部件，任何ADC转化电路都有必要包括这种电路。ADC电路的方法许多，一般能够并为两类：

间接法：它是将采样-坚持的模仿信号先转化成与模仿量成正比的时刻或频率，然后再把它转化为数字量。这种一般是选用时钟脉冲计数器，它又被称为计数器式。它的作业特色是：作业速度低，转化精度高，抗搅扰能力强。

直接法：经过基准电压与采样-坚持信号进行比较，然后转化为数字量。它的作业特色是：作业速度高，转化精度简单确保。

模—数转化的进程有四个阶段，即采样、坚持、量化和编码。

采样是将接连时刻信号变成离散时刻信号的进程。经过采样，时刻接连、数值接连的模仿信号就变成了时刻离散、数值接连的信号，称为采样信号。采样电路相当于一个模仿开关,模仿开关周期性地作业。理论上，每个周期内，模仿开关的闭合时刻趋近于0。在模仿开关闭合的时刻（采样时刻），咱们就“采”到模仿信号的一个“样本”。

量化是将接连数值信号变成离散数值信号的进程。理论上，经过量化，咱们就能够将时刻离散、数值接连的采样信号变成时刻离散、数值离散的数字信号。

咱们知道，在电路中，数字量一般用二进制代码表明。因而，量化电路的后边有一个编码电路，将数字信号的数值转化成二进制代码。

但是，量化和编码总是需求必定时刻才干完结，所以，量化电路的前面还要有一个坚持电路。坚持是将时刻离散、数值接连的信号变成时刻接连、数值离散信号的进程。在量化和编码期间，坚持电路相当于一个恒压源，它将采样时刻的信号电压“坚持”在量化器的输入端。尽管逻辑上坚持器是一个独立的单元，但是，工程上坚持器总是与采样器做在一同。两者合称采样坚持器。

八位串行A/D转化器ADC0832简介

ADC0832 是美国国家半导体公司出产的一种8 位分辩率、双通道A/D转化芯片。因为它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其现在已经有很高的普及率。ADC083X是市面上常见的串行模—数转化器材系列。ADC0831、ADC0832、ADC0834、ADC0838是具有多路转化开关的8位串行I/O模—数转化器，转化速度较高（转化时刻32uS），单电源供电，功耗低（15mW），适用于各种便携式智能外表。本章以ADC0832为例，介绍其运用方法。

ADC0832是8脚双列直插式双通道A/D转化器，能分别对两路模仿信号完结模—数转化，能够用在单端输入方法和差分方法下作业。ADC0832选用串行通讯方法，经过DI 数据输入端进行通道挑选、数据收集及数据传送。8位的分辩率（最高分辩可达256级），能够习惯一般的模仿量转化要求。其内部电源输入与参阅电压的复用，使得芯片的模仿电压输入在0~5V之间。具有双数据输出可作为数据校验，以削减数据误差，转化速度快且安稳功用强。独立的芯片使能输入，使多器材挂接和处理器操控变的愈加便利。

ADC0832 具有以下特色：

· 8位分辩率；

· 双通道A/D转化；

· 输入输出电平与TTL/CMOS相兼容；

· 5V电源供电时输入电压在0~5V之间；

· 作业频率为250KHZ，转化时刻为32μS；

· 一般功耗仅为15mW；

· 8P、14P—DIP（双列直插）、PICC 多种封装；

· 商用级芯片温宽为0°C to +70°C，工业级芯片温宽为-40°C to +85°C；

图3 ADC0832引脚图

芯片接口阐明：

· CS_ 片选使能，低电平芯片使能。

· CH0 模仿输入通道0，或作为IN+/-运用。

· CH1 模仿输入通道1，或作为IN+/-运用。

· GND 芯片参阅零电位（地）。

· DI 数据信号输入，挑选通道操控。

· DO 数据信号输出，转化数据输出。

· CLK 芯片时钟输入。

· Vcc/REF 电源输入及参阅电压输入（复用）

ADC0832的作业原理：

正常情况下ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但因为DO端与DI端在通讯时并未一同运用并与单片机的接口是双向的，所以在I/O口资源严重时能够将DO和DI并联在一根数据线上运用。当ADC0832未作业时其CS输入端应为高电平，此刻芯片禁用，CLK 和DO/DI 的电平可任意。当要进行A/D转化时，须先将CS使能端置于低电平而且坚持低电平直到转化彻底完毕。此刻芯片开端转化作业，一同由处理器向芯片时钟（CLK）输入端输入时钟脉冲，DO/DI端则运用DI端输入通道功用挑选的数据信号。在第一个时钟脉冲的下沉之前DI端有必要是高电平，表明启始信号。在第二、三个脉冲下沉之前DI端应输入两位数据用于挑选通道功用。

表1：通道地址设置表

如表1所示，当此两位数据为“1”、“0”时，只对CH0 进行单通道转化。当2位数据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转化。当两位数据为“0”、“0”时，将CH0作为正输入端IN+，CH1作为负输入端IN-进行输入。当两位数据为“0”、“1”时，将CH0作为负输入端IN-，CH1 作为正输入端IN+进行输入。到第三个脉冲的下降之后DI端的输入电平就失掉输入效果，尔后DO/DI端则开端使用数据输出DO进行转化数据的读取。从第4个脉冲下降沿开端由DO端输出转化数据最高位Data7，随后每一个脉冲的下降沿DO端输出下一位数据。直到第11个脉冲时宣布最低位数据Data0，一个字节的数据输出完结。也正是从此位开端输出下一个相反字节的数据，即从第11个字节的下降沿输出Data0。随后输出8位数据，到第19 个脉冲时数据输出完结，也标志着一次A/D转化的完毕。最终将CS置高电平禁用芯片，直接将转化后的数据进行处理就能够了。时序阐明请参照图4。

作为单通道模仿信号输入时ADC0832的输入电压是0—5V且8位分辩率时的电压精度为19.53mV，即（5/256）V。假如作为由IN+与IN-输入的输入时，但是将电压值设定在某一个较大规模之内，然后进步转化的宽度。但值得注意的是，在进行IN+与IN-的输入时，假如IN-的电压大于IN+的电压则转化后的数据成果一直为00H。

ADC0832的作业时序

图4 ADC0832作业时序

ADC0832软硬件规划实例

经过以上的理论学习之后，对模—数转化应该有了必定的了解，接下来就依据上文的辅导，对ADC0832进行实践运用，以加深形象。本实例功用是将通道1上采样到的电压显现在LED数码管上，经过改动通道1的输入电压改动，调查输出读数。

硬件原理图

图7 硬件原理图

程序流程图

图8 软件流程图

信任看到这儿，你应该能够了解咱们是怎么使用单片机来进行模数转化的处理了，你也能够依据自己的需求来写些AD模数转化相关的运用程序，如数字温度计，湿度传感运用，压力传感运用等等。因为篇幅有限，读者朋友能够经过网站或电子邮件一同沟通与学习。鄙人几期中，咱们将连续介绍51单片机归纳学习体系的其它功用原理与运用。