A/D转换器_02在线视频

首先我们看上面左上方这个图

这个叫8路模拟开关

这个这个开关这个部件

大家看有8个模拟量的输入端

IN0到IN7

但是它只有一个输出

这个就是我们俗称的8选1开关

或者说是专业的说法叫

选8路选通控制器

也就是当你的这个任意一个时刻

它的8个输入端中

只有一个端的状态可以通过这个输出

进入到里面

那么到底是哪一个端

输出到里面昵

我们刚才说通过

ADDC到ADDA

这样的一个通道地址的选择来确定

那么这个通道地址是由谁来选择了

当然是由你来控制的

你这个时候准备转IN0

那么你这个C到ADDC到ADDA

就选择就设成000

如果你要想送IN7这一路

那么你这三位就选择111

这3位的111也好000也好

都是由系统这样送出来的

就说所以你通过送通道地址

确定了这个8位的模拟量开关

到底是哪一路被打开

通道地址送进来的这个地方

就是右下方这个地方

叫地址锁存以及它的地址移码电路

大家可以简单的

想象成相当于一个D触发器一样

也就是当你的这个通道地址

送到门口的时候

它其实进不去

怎么样进去昵我们D触发器

都知道要触发导通

所以这个导通信号就是这个ALE

也就是说你把ALE送上

一个有效信号的时候

这个通道地址就进去了

也就是我们通过锁存器的原理

也是当你这个有输入的一旦导通以后

输入端的状态就到了输出

它的输出到哪里了昵

就是到了这个8路模拟开关的控制端

在这个控制端上

控制到底现在是IN0这个门打开

还是IN7这个门打开等等

一旦打开以后

那么现在你选通的这一

你选中的这个某一路模拟量

就通过这个8位的模拟量开关

它的输出端就进去了

进去以后那么现在就要

准备开始变换了

那么开始变换我们要

给它一个启动信号

这个启动信号就是START

一旦启动了之后

现在它就开始按照我们刚才

前面说的那个逐位反馈或者逐位比较

AD转换器的原理

就是一次一次的经过比

比按照我们现在0809它是作为8位的

这种AD转换器所以它就比8次

比完了以后这个结果

在比的这个过程中

EOC端就会呈现一个低电平的状态

一旦比较结束

EOC端就会呈现一个高电平的状态

表示现在我已经比较结束

比较完了以后

现在SAR里面的值就是我们这个

刚才输入的这一路模拟量

它所对应的数字信号

这一路数字信号

通过SAR大家看

底下有一个通道

就走到了我们这个三态门的输入

三态门不打开你刚才

比较的结果是出不去的

那么这个时候若

为了让它出去我们必须要让

OE端要有一个有效的开门信号

这个开门信号上面没有横杠

是高电平有效的

它一旦有效

好了我们比较结果

通过这8个三态门就输出了

可就可以直接进入到系统

这个就是它的基本的工作过程

它的内部结构

还有它的主要的引脚

当然这里还有底下有什么正电压

负电压之类还有模拟电压这些

我们就不在这里

去一一给大家解释了

这个里头大家可以看到

从它的总个那个虚线框框起来

总个这个虚线框框起来就是我们

ADC0809的内部的结构

在这内部里头大家可以看到

包括了我们8路选通控制器

也就是我们所谓的多路开关

以及采样保持

也就是左下方的这一块电路

还有AD转换

以及最后的输出控制

这样4个部分

这个就是我们

ADC0809的工作时序图

这个是时序图的怎么样看时序图

我们在很早以前就给大家解释过

以及它的横坐标我们说它是时间轴

纵坐标那么我们就是各个

各路信号它的一个赋值

时序图描述了或者反映了

总个芯片它的基本的工作原理

我们现在也来看一下

按照我们刚才的描述

或者说它的总个工作过程

首先有效的是通道地址

那就送上了通道地址

你就决定了要转换哪一路

通道地址一旦送出去

为了让这个通道地址

确定的去控制刚才那个8路模拟开关

所以我们紧接着就要送地址锁存

地址锁存ALE

我们刚才看到它上面没有横杠

但是我们刚才没有跟大家说

它是不是高电平有效

它实际上不是高电平有效

而是上升沿有效

这个和我们D触发器的那个

触发信号是非常一致的

也就说它是边沿触发的

有了上升沿之后

好了现在就

我们要选择哪一路模拟量

就行转换就确定了

确定以后昵

下边我们就要开始启动变换

启动变换

那么下面我们就要启动变换

启动变换信号大家看非常有趣

它恰好是下降沿有效

所以ALE信号是上升沿有效

而START信号是下降沿有效

所以这两个信号引脚上

经常把它们并联连接在一起

在这个引脚上

输出送上低电平

再送上高电频就是不是具有上升沿

然后接着再送上低电平

就有了下降沿

这就实现了一个启动变换

和就实现了一个地址锁存

和启动变换这样的功能

好了启动变换了以后这个

一旦启动

它在它就开始转换

转换的过程中EOC端会始终为低电平

直到转换结束

EOC会呈现一个高电平

一旦呈现高电平了

表示它转换结束了

如果你这个时候知道它转换结束的话

为了要得到转换结果

你必须要让它刚才内部的

8个三态门开门

也就说送上OE信号

OE一旦有效

数据就通过8个三态门出来

进入到系统

进入到数据总线上

这个就是从时序的角度

来描述了它的工作原理

我们也可以通过流程图的方式

再进行描述一遍

所以这个描这个控制流程就是这样

首先送上通道地址

然后要送地址锁存

然后是启动变换

然后要判断它转

然后就是它开始就转换了

转换需要一点时间

如果没有转换结束

那么你是读不到结果的

如果转换结束了之后昵

那么你就可以打通或打开三态门

然后获得转换结果

这个控制流程有点

类似于我们查询工作方式下的

控制流程

那么这里头

这个到底它转换结束

还是没有结束昵

我们怎么知道昵

实际上我们可以有3种办法

首先我们通过计数手册

我们可以看得到它的转换时间

是100个微秒

但是请大家注意这个100个微秒

并不是严谨的100个微秒

它只是一个平均参数值

所以对于具体的芯片

这一片某一片芯片来讲

它可能有一些微小的误差

所以从工程应用的角度来讲

为了保证它的可靠性

我们可以在每一次启动变换之后

我们可以定时一段时间再去读取结果

定时多长时间昵

我们通常要在它手册上的参数的

基础上

有百分之二十的余量

所以它这个参数平均的转换时间

是100个微秒

所以通常我们需要定时120个微秒

来再去读取它的转换结果

这是第一种方式

第二种方式刚才我们看到

它转换的过程中

EOC端会是低电平

转换结束它会是高电平

也就说它有一个对外的

状态的一个发布

那么这就和我们前面查询

工作方式一种控制

流程就结合起来

我们可以去读取EOC端的状态

查询看它是高还是低

如果一旦查询到高电平

那么我们就可以去读转换结果

这样的话相对这种定时的方式

它的实时性就要好的多

但是这样的不好就是

CPU要不断的去问始终关注

这个EOC端的状态

那么还有一种方式昵

我们显然很快的想到了中断

因为EOC它在转换结束之后

EOC端正好呈现高电平

而这个高电平正好满足了我们

外部可屏蔽中断请求

信号这个ANTR是高电平的这样一个需求

所以它也可以通过中断请求的方式

来反映它到底这会是不是转换结束

因此转换结束的判断

可以通过这样3种方法来获取

对ADC0809

或者说总个AD转换器它的应用

刚才我们说了首先关注

它这个芯片和系统的连接

以及它的软件程序的设计

软件程序昵对于这个具体的芯片来讲

就主要指它的数据采集程序的设计

下面我们先来看一下它的应连的线路

这个通过数字接口和系统连接在

连接的原则上

有这么几点希望大家注意

首先昵我们要

如果采用查询工作方式

其实采用中断方式一样的

就说我们要去获取EOC端的状态

中断方式无非是EOC端一旦变高电平

它主动通知系统

而查询方式是我们CPU主动去

看EOC端的状态

但是从应连线路来讲

它们毕竟要能够连接在一起

而EOC昵

它是一个外部设备

也就是ADC AD转换器

它的一个状态信息

所以它是必须通过输入

数字接口进入到系统的

这是第一

第二昵

我们说它要有这个

起通道地址的选择

还有这个地址锁存信号的输出

还有启动变换的这种控制信号

这些信号昵都是要由系统来

输出来给这个AD转换器的

也就说我要送出通道地址

告诉你下面要转换哪一路

然后昵我要送地址锁存

然后我要启动你开始变换

所以这些信号都是通过

数据数字的输出接口

来连接到AD转换器

当然启动以后它就开始转

转完了以后结果是不是要读回来

当然这里还有OE信号要输出了

所以最后还有一个读取转换接口

也需要通过输入数字接口来实现

在这里要注意的一点

是ALE和START信号

刚才我们通过它的时序

我们可以看出来它们的

波形上有这样的特点

一个是上升沿一个是下降沿

因此在连接的时候

经常将这两个引脚并联在一起连接

比如用这个图来描述

假设我们初始情况下

可以在这一端送上低电平

那么也就是送上0

然后昵我们在这一边

在这一位上送上高电平

因为送上了高电平

所以它就有了一个由0到1的跳变

这个上升沿就可以作为地址锁存信号

然后昵我们再给它

送上低电平

这样的话就是有存在

就出现了一个由高电平到低电平的跳变

这样也就有了下降沿

这个下降沿就是作为START信号

因此昵在我们真正使用过程中

这两个引脚都是并联连接在一起的

ADC0809本身具有

连接8路模拟量

采集点的这样的功能也就是它可以

循环的或者分时的去采集

不同的现场信息

可以不同不停的去采集8路现场信息

分时的去采集

当然它也可以只连接一路模拟量

所以当连接单路模拟量信息输入的时候

实现单路模拟量输入的时候

那么这个时候

我们的硬件线路上

到底是哪一路模拟量

硬件就接死了

因此这个时候在应连线路设计的时候

有一些地方就可以省略了

当你循环采集多路模拟量的时候

你就要需要不停地

改变这个通道地址

那么它的控制就要相对的复杂

我现在先来看一下对于

单路模拟量输入的时候

它的线路的设计

在这样设计的时候

假设我们这个要

采集的这个模拟现场信息

也就说这个模拟量信息

是通过IN0路进入这个AD转换器的话

那么我们这个时候的通道地址

就直接把ADDC

ADDB和ADDA都接地

接地以后它当然

这三位就是000了对吧

那么这个IN0路

就始终是连接到这个点的

那么因为这个通道地址都确定的

那么地址锁存信号就不需要了

因此昵当你这个

因此昵当你的

线路按照这样子连接的话

那么这个

刚才我们的那个8路模拟开关

就始终处于IN0路与输出端

直通的状态

但是你连接上了

它即使模拟量直通进来了

但是没有启动变换

它还是不可能转换成数字信号

所以下面一定要有

相应的启动变换信号

然后它才能开始转换

所以这个START信号

还是要通过系统来进行控制的

那么当然如果是连接多路模拟量

信号的话那么这个通道地址也好

地址锁存也好

这就一定要需要了

这个时候就按照我们刚才说的这个

地址锁存和启动变换信号

这样子并联在一起

由统一的进行控制

这就是它的应连的电路的设计

它的设计的原则也就说我们用

这样的示意图

帮助大家来描述一下

下面是它的作为一个循环

采集的一个控制程序的工作流程

这个流程实际上是我们

前面刚刚讲的它的那个

时序图的一个流程图画

从它的工作时序上来讲

除了初始化以外

就是首先要送通道地址

按照我们多路模拟量的话

然后地址锁存启动变换

然后去判断

到底EOC端是不是高电平

当然如果用查询工作方式的话

我们是通过CPU去判断

如果是中断方式的话

就是EOC端主动推送给我们

它只要是高电平了

它就发出中断请求

那么如果这个转换结束

那么我们就可以读取转换结果

那么如果我们是要连续

不停地去采集

多路模拟量信号的话

那么我们就要去判断到底

我这个采集还要不要继续进行

如果继续进行

那么就重来刚才这样一个过程

如果不继续进行就结束了

这个就是它的总体的一个控制流程

我们在这一讲里

我们就介绍到这里

在下一讲里头

我们会通过一段到两段视频

来分别给大家通过事例

介绍一下数字接口

模拟接口

数字接口和模拟接口的结合

来实现总个输入输出

接口控制电路软硬件的一种设计

也就是综合设计

虽然我们在之前就在

上一周里头我们已经

在课程小结里头

给了大家一个安防系统

的一个设计事例

但是那个只是在数字接口

直接控制的这种情况下

真实的环境下

有可能我们还需要通过模拟量

接口来采集这样的一个监控信息

就说如果你的监控设备

输出的是模拟信号的话

或者是我们的监控信息

实际上就是传感器输出的话

那么我们需要通过模拟量的通道

到了下一讲里头我们会

给大家一个完整的系统的展示

好我们今天这一讲就到这里