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摘要：A/D转换是指将模拟信号转换为数字信号，这在信号处理、信号传输等领域具有重要的意义。常用的A/D转换电路有专用A/D集成电路、单片机ADC模块，前者精度高、电路复杂，后者成本低、设计简单。基于单片机的A/D转换电路在实际电路中获得了广泛的应用，论文对这一电路结构进行了详细的研究。
关键词：单片机；AD转换器；电路
（二）前言：在设计一个控制系统时，首先要对系统进行分析明确设计任务和设计要求，作为系统方案设计的依据。合理选着系统的构成方案，合理规划分硬件和软件的功能，以有利于兼顾性能、价格比和缩短开发周期。硬件设计应以在充分满足系统功能的前提下最简单为原则，在系统的运用中，单片机被广泛运用。A/D转换的方法是由传输信号与接收信号图解方法，借助这种方法可以在已知发，接收点和存储的条件下，制造出各式各样的电器产品。
（三）目的要求：一．要求
利用实验台上的ADC0809做A/D转换器，实验箱上的电位器提供模拟电压信号输入，编制程序，将模拟量转换成数字量，用数码管显示模拟量转换的结果。
二．目的
1．掌握A/D转换与单片机的接口方法。
2．了解A/D芯片ADC0809转换性能及编程方法。
3．通过设计了解单片机如何进行数据采集。
三．原理
1. ADC0809读写原理
A/D转换器大致有三类：一是双积分A/D转换器，优点是精度高，抗干扰性好，价格便宜，但速度慢；二是逐次逼近法A/D转换器，精度、速度、价格适中；三是并行A/D转换器，速度快，价格也昂贵。
ADC0809属第二类，是八位A/D转换器。每采集一次需100us。
ADC0809 START端为A/D转换启动信号，ALE端为通道选择地址的锁存信号。实验电路中将其相连，以便同时锁存通道地址并开始A/D采样转换，故启动A/D转换只需如下两条指令： MOV DPTR，#PORT
MOVX @DPTR,A
A中为何内容并不重要，这是一次虚拟写。
在中断方式下，A/D转换结束后会自动产生EOC信号，将其与8031CPU板上的INT0相
连接。在中断处理程序中，使用如下指令即可读取A/D转换的结果：
MOV DPTR，#PORT
MOVX A，@DPTR
2.电路原理
实验板连接：将ADC0809的片选信号CS0809接CS0；电位器的输出信号AN0接0809的ADIN0；EOC接CPU板的INT0.
四．编程要点
学习ADC0809原理（参考教材第8章内容），了解本实验电路原理，数码管显示模拟量参照题目5。
五．基本任务
1.利用实验设备正确接线。画出整体原理图。
2.编制采集模拟电压信号及显示程序，并调试运行正确。
3.画出程序流程图。
（四）总体设计
数据采集，主要由三大模块组成：A/D转换模块，8051单片机模块和七段译码显示模块。
首先，通过实验箱产生0---5V可调电压；然后，将0---5V可调电压输入A/D转换进行数模转换，将0---5V的模拟量转换成00H-----FFH的数字信号，出入到单片机中，作为输入量进行倍率变换，并经软件编程实现动态扫描，最终在七段译码显示管上显示出温度变化。
该方案的前面部分本应用温度传感器，但试验设备不足，便用0---5V电压代替，之后的过程理论上皆可由实验箱和编程实现，所以具有较高的可行性。
开始
A/D转
换启动
延时
取A/D
延时
输出
倍率转
换
BCD码
转换
动态扫
描显示
（五）硬件电路
5.1总体硬件电路图
基于ADC0809的模数转换电路主要由两部分电路组成：单片机最小系统和ADC0809的电路。如图所示ADC0809电路完成模拟量到数字量的转换，单片机完成接收、存储并处理数据的任务。
5.2单片机最小系统电路
5.2.1最小系统电路图
单片机最小系统电路图主要由主要由8051单片机、复位电路和晶振电路组成。
5.2.2 8051单片机简介
●8位CPU。
●布尔代数处理器，具有位寻址能力。
●128B内部RAM数据存储器，21个专用寄存器。
●4KB内部掩膜ROM程序存储器。
●两个16位可编程定时器/计数器。
●32个（4*8位）双向可独立寻址的I/O接口。
●一个全双工UART(异步串行通信口)。
●5个中断源，两级中断优先级的中断控制器。
●时钟电路，外接晶振和电容可产生1.2~12MHz的时钟频率。
●外部程序存储器寻址空间为64KB,外部数据存储器寻址空间为64KB。
●111条指令，大部分为单字节指令。
●单一+5V电源供电，双列直插40引脚DIP封装。
5.2.3 复位电路
复位电路有两种：上电自动复位和上电/按键手动复位。在这里我们采用上电/按键手动复位，如图所示按下按键SW，电源对电容C充电，使RESET端快速达到高电平。松开按键，电容向芯片的内阻放电，恢复为低电平，从而使单片机可靠复位。既可上电复位，又可按键复位。一般R1选470欧姆，R2选8.2K欧姆，C选22uF。
5.2.4 晶振电路
晶振电路的两端接到单片机的18（XTAL2）和19(XTAL1)引脚,晶振采用12MHZ，两端各接一个30pF的电容。如图所示
5.3 模数转换电路
5.3.1 模数转换电路图
模数转换电路主要由ADC0809模数转换芯片、74LS02或非门、CC4013D触发器（ALE引脚4分频）
5.3.2 ADC0809芯片简介
●分辨率为8位
●误差正负1LSB,无漏码。
●转换时间为100us（当外部时钟输入频率Fc=640kHz时）。
●很容易与微处理器连接。
●单一电源+5V，采用单一电源+5V供电时，量程为0~5V。
●无须零位或满量程调整。
●带有锁存控制逻辑的8通道多路转换开关，便于选择8路中的任一路进行转
换。
●DIP28封装
●使用5V或采用经调整模拟间距的电压基准工作。
●带锁存器的三态数据输出。
5.3.3 ADC0809 CLK信号产生电路
ADC0809的CLK(10号引脚)所需的时钟输入信号的典型值为640kHz，鉴于
640kHz频率的获取比较复杂，我们采用在8051的ALE信号的基础上分频的方法。单片机的晶振频率为12MHz时，ALE引脚上的频率大约为2MHz，经4分频后能达到500kHz，4分频是由CC4013两个D触发器实现的，如图所示，在D触发器中，
当Q与D相接时，输出是输入的二分频。所以采用两个D触发器就能实现4分
频。
5.3.4 ADC0809的8路通道的地址锁存电路
地址锁存采用74LS373芯片，如图所示，OE（1号引脚）端接低电平，锁存控制端LE（11号引脚）可以直接与CPU的地址锁存控制信号ALE相连，当LE 为高电平时，Q端等于D端，当LE端从高电平下降到低电平时，输入端D的数据锁入锁存器中。D0~D7与8051的P0.0~P0.7相连。A0，A1，A2分别接ADC0809的A，B，C端，当A0A1A2=000~111时，就实现了对ADC0809的8路通道的选择。
5.3.5 读写控制信号电路
读写控制电路由或非门实现的。74LS02是4输入或非门，其中A，B为输入，
W经或非门后的信号YSA与ADC0809的ALE Y为输出。8051的P2.7（A15）和R
端和START端相连，平时START因译码器输入端P2.7上的高电平而封锁，当单片机执行如下程序后
MOV DPTR,#7FF8H
MOV @DPTR,A
就启动了AD转换。
R经或非门后的信号YOE与ADC0809的OE端相连，但单8051的P2.7(A15)和D
片机执行如下程序后，
MOV DPTR,#7FF8H
MOV A,@DPTR
就可以获取AD的转换结果。
转换数据的传送可以有定时传送方式，查询方式和中断方式，在这里我们采用中断方式。因为ADC0809的转换时间为100us，而单片机执行一条指令的时间为1us，它们之间相差两个数量级。而且采用中断方式的好处在于可以不占用CPU 硬件资源，使CPU可以在转换的过程中完成其他的工作。将ADC0809的EOC引脚经或非门后与8051的INT0相连，这样就能在外部中断子程序中实现对采集来的数据进行存储。
（六）软件设计
6.1 Keil uVison 3 集成开发环境简介
Keil uVison 3 是一套在windows环境下8051单片机整合性开发接口（Intergrated Development Environment,IDE ）软件，它具备完善的项目管理系统，提供编译器以编写程序及说明文件，可以协助编写，翻译（包含C语言的编译器C51 Compiler以及A51组译器）除错和测试嵌入式系统程序。其中C51compiler是C语言软件开发系统。与汇编相比，C语言在功能，结构性，可读性和可维护性等方面有明显的优势，而且易学易用，Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外，重要的一点是只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码的效率是非常高的。
6.2 主程序
主程序主要是设置数据区的起始地址为60H，模拟路数为8路，设置外部中断方式是下降沿触发，开总中断，向ADC0809写数据启动AD转换。
开始
设数据区的起始地址，模拟路数
设外部中断方式，开总中断
启动AD转换
转换数据结束，触发中断
响应中断服务子程序T0
中断返回
结束
图1 主流程图的设计框架
6.3中断服务程序
中断服务程序主要完成取AD转换结果存储，模拟路数自增1，存储区自增1，判断8路是否转换完毕，若完毕则返回。
T0中断服务程序
取AD转换结果，存储
DPTR,R0自增。R2自减
否
R2=0？
是
中断返回
图2 T0中断服务程序流程图
汇编语言代码
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0003H
LJMP INT_T0
ORG 0010H
MAIN:
MOV R0,#60H ;数据区起始地址送R0
MOV R2,#08H ;模拟量路数8路
SETB EA
SETB IT0
MOV DPTR,#7FF8H
MOVX @DPTR,A ;启动AD转换
SJMP $ ;等待中断
INT_T0:
MOVX A,@DPTR
MOV @R0,A
INC DPTR
INC R0
DJNZ R2,LOOP
CLR EA
CLR EX0
RETI
LOOP:
MOVX @DPTR,A ;再次启动
RETI
END
C语言代码
#include
#include
#define uchar unsigned char
#define ADC0809 XBYTE[0x7FF8]//ADC0809的地址
#define STO0809 PBYTE[0x60]//将采集来的8路数据存到内存0x60~0x67中去
uchar data R_data[8]={0};
uchar i=0;
uchar idata *p,*q;
void Init()
{
EA=1; CPU开总中断
EX0=1;
IT0=1;
*p=ADC0809;
*q=STO0809;
ADC0809=0x00; //启动ADC0809
}
void main()
{
Init()
while(1)
{;}
}
void Int_t0 interrupt 0 using 1
{
ACC=*p;
R_data[i]=ACC;
*q=ACC; //存入数据区
p++; //模拟路数加1
q++; //存储区指针加1
i++; //数据区指针加1
if(i==8) //判断是否转换完毕。转换完毕关总中断
{
EA=0;
EX0=0
}
}
（七）操作说明
（八）结束语：
刚开始，我们一点思路没有，但是大家很积极，很快找到了A/D转换这个切入
点。由此入手，我们进入了硬件连接阶段，由于对实验箱不是很熟悉，我们连线时也不是很顺利。我们请教了实验室老师，顺利连好了电路。并且了解到，连电路前要关闭电源并且检查线是否是完好的。
接着，我们进入了程序编写阶段。光是这个A/D转换的接口问题我们就研究了很久，到最后换了几个试验箱才完成了对A/D转换功能的验证。模块程序的编写并不是特别难，但是各个模块间的衔接需要仔细思考才能做好。
（九）参考文献