好的，ADC0809 A/D转换实验的核心原理可以分解为以下几个关键部分：
-
芯片概述：
- ADC0809 是一款8位分辨率（输出数据范围 0-255）的模数转换器(ADC)。
- 它采用逐次逼近寄存器型(Successive Approximation Register, SAR) 转换技术。
- 内置一个8通道多路模拟开关，可以选择8路模拟输入(IN0-IN7)中的一路进行转换。
- 输出数据具有三态锁存缓冲器，便于与微处理器或总线连接。
- 通常采用单一 +5V供电，转换时间约100μs。
-
核心转换原理 - 逐次逼近(SAR)：
- 这是ADC0809工作的核心算法。其原理类似于二分查找法。
- 关键组件：
- 逐次逼近寄存器(SAR)： 一个8位的移位寄存器，存储当前猜测的二进制数值。
- 数模转换器(DAC)： 将SAR中的当前数字“猜测值”转换回对应的模拟电压(Vguess)。
- 电压比较器： 比较输入模拟电压(Vin)和DAC输出的猜测电压(Vguess)。
- 转换过程（以8位为例）：
- 启动转换： 当
START引脚收到有效的触发信号（通常是一个下降沿脉冲）时，转换开始。EOC（转换结束）信号随之变为低电平。 - 最高位(MSB)试探： SAR首先将其最高位(MSB, D7) 置为
1（相当于128），其余位为0。DAC将此数字量(128)转换为对应的模拟电压 Vguess (约 Vref * 128 / 256)。 - 比较： 比较器比较Vin和Vguess。
- 如果 Vin >= Vguess，说明实际输入电压大于或等于当前猜测值，则MSB位保持为
1。 - 如果 Vin < Vguess，说明实际输入电压小于当前猜测值，则MSB位清零为
0。
- 如果 Vin >= Vguess，说明实际输入电压大于或等于当前猜测值，则MSB位保持为
- 次高位试探： SAR接下来将其次高位(D6) 置为
1。DAC根据SAR当前的数值（例如，D7=1, D6=1 -> 192 或 D7=0, D6=1 -> 64）生成新的Vguess。 - 再次比较： 比较器再次比较Vin和新生成的Vguess，决定D6位保留
1还是清除为0。 - 逐位逼近： 重复步骤4和5，依次对D5, D4, D3, D2, D1, D0进行试探、比较和判决。
- 完成转换： 当最低位(LSB, D0)判决完成后，SAR中存储的8位二进制数就是Vin对应的最接近的数字量。此时，
EOC信号变为高电平，表示转换完成。 - 输出数据： 当
OE（输出使能）引脚被置为有效电平（高电平）时，ADC0809内部的三态输出锁存器将SAR的最终结果送到数据总线(D0-D7)上，供外部电路读取。
- 启动转换： 当
-
通道选择原理：
- ADC0809内部有一个8选1模拟多路开关（模拟多路复用器）。
- 通过地址线
ADD A,ADD B,ADD C(对应于地址总线的低三位，如A0, A1, A2)输入一个3位二进制代码来选择要转换的输入通道(IN0-IN7)。 - 通道地址需要在
ALE（地址锁存使能）信号有效（通常是上升沿）时被锁存到内部的地址锁存器中。例如：- ADD C=0, ADD B=0, ADD A=0 -> 选择 IN0
- ADD C=0, ADD B=0, ADD A=1 -> 选择 IN1
- ...
- ADD C=1, ADD B=1, ADD A=1 -> 选择 IN7
- 锁存后的地址在转换期间保持不变，确保对指定通道进行转换。
-
参考电压原理：
- ADC0809需要参考电压(+Vref 和 -Vref/GND) 来定义模拟输入电压范围及其对应的数字量范围。
- 典型接法：
+Vref接一个稳定的正电压（例如+5V）。-Vref或GND接模拟地(0V)。
- 量化关系：
- 模拟输入电压范围： 0V 至 +Vref。
- 数字量输出范围： 0 (00000000) 至 255 (11111111)。
- 量化单位： LSB = Vref / 256。
- 输出数字量(Dout)与输入电压(Vin)的关系： *Dout ≈ (Vin / Vref) 256**。
- 参考电压的精度和稳定性直接影响转换结果的精度。
-
实验中的关键时序与控制信号：
- 启动转换(
START)： 需要一个负脉冲（下降沿）来启动一次新的转换。 - 转换结束(
EOC)： 转换开始时变低，转换完成时变高。常作为转换完成的标志或用于向CPU申请中断。 - 输出使能(
OE)： 为高电平时，ADC0809将转换结果的数字量输出到数据总线(D0-D7)。读取数据前必须置高。 - 时钟(
CLK)： 提供转换过程所需的时序基准。典型工作频率范围是10kHz 到 1280kHz。常用频率约为500-640kHz（对应约100μs转换时间）。时钟信号质量影响转换精度。 - 地址锁存使能(
ALE)： 上升沿锁存通道选择地址(ADD A/B/C)。
- 启动转换(
总结实验原理流程：
- 选择通道： 设置 ADD A/B/C 选择所需模拟输入通道(INX)，发出ALE上升沿锁存地址。
- 启动转换： 给START引脚一个下降沿脉冲启动转换。EOC立即变低。
- 等待转换： ADC0809内部SAR、DAC、比较器协同工作，进行逐次逼近转换（约100μs）。
- 转换完成： EOC由低变高，指示转换结束。
- 读取结果： 置OE为高电平，从数据总线D0-D7读取转换得到的8位数字量。
理解要点：
- 逐次逼近(SAR) 是核心转换算法，借助DAC和比较器一步步确定每一位的值。
- 通道选择 通过地址线和ALE实现。
- 参考电压(Vref) 定义了输入范围和量化精度。
- 控制信号(
START,EOC,OE,CLK) 的时序是实验成功的关键，需要严格按照芯片手册操作。 - 量化原理 决定了数字输出与模拟输入的比例关系 (Dout ≈ (Vin / Vref) * 256)。
在实验中，通常需要编写程序（或搭建逻辑电路）来精确地产生这些控制信号序列（启动->等待EOC->读数据），并处理读取到的数字量。
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