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基于Proteus的单片机AD转换仿真实验

基于Proteus的单片机A/D转换仿真实验

作者：杨欢杜少华袁国锋陈晓

来源：《教育教学论坛》2019年第30期

????????摘要：A/D转换器是一种能把输入模拟电压或电流变成与其成正比的数字量的电路芯片，它广泛应用在单片机的前向输入通道中。文章采用ADC0804单通道8位并行接口芯片作为A/D转换器完成数据转换，控制器使用美国ATMEL公司的增强型AT89C52单片机，对转换完成后得到的数字量经过单片机P1口输出到8个LED发光二极管上显示。使用KeilC51编程软件，编译成功后，用Proteus仿真软件设计电路原理图，实现A/D转换过程并显示转换结果。

????????关键词：Proteus；单片机；A/D转换；仿真

????????中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2019）30-0278-03

????????在单片测控系统中，对非电物理量如温度、压力、流量等的测量，需经传感器先转换成连续变化的模拟电信号（电压或电流），然后再将模拟电信号转换成数字量后才能在单片机中进行处理。实现模拟量转换成数字量的器件称为ADC（A/D转换器）。单片机处理完毕的数字量，有时根据控制需求转换为模拟信号输出。数字量转换成模拟量的器件称为DAC（D/A转换器）[1]。本文将介绍一种基于Proteus的A/D转换仿真实现过程，A/D转换器使用ADC0804单通道8位并行接口芯片完成数据转换，控制器使用美国ATMEL公司的增强型AT89C52单片机，转换结果经过单片机P1口送到8个LED发光二极管上显示输出。通过该仿真实验可以清楚地了解A/D转换的原理，直观地看到A/D转换的对比结果。

????????一、A/D转换芯片ADC0804简介

????????A/D转换器（ADC）把模拟量转换成数字量，单片机才能进行数据处理。随着超大规模集成电路技术的飞速发展，大量结构不同、性能各异的A/D转换芯片应运而生。对设计者来说，只需合理地选择芯片即可。現在部分单片机片内也集成了A/D转换器，位数为8位、10位或12位，且转换速度也很快，但是在片内A/D转换器不能满足需要的情况下，还是需要扩充。因此，外部扩展A/D转换器的基本方法，还是应当掌握[1]。本文采用的是ADC0804作为A/D转换芯片进行A/D转换仿真实验。ADC0804是单通道8并行接口芯片，是一种8位逐次比较式并行AD转换器，采用CMOS工艺的20引脚芯片。其转换时间为100μs，输入电压范围为0—5V。芯片具有三态输出数据锁存器，可直接连接在单片机或微处理器的数据总线上[2]。

基于Proteus的单片机AD转换仿真实验全文共1页，当前为第1页。????????芯片的引脚如图，各引脚功能如下：

基于Proteus的单片机AD转换仿真实验全文共1页，当前为第1页。

????????CS：芯片选择信号。当CS=0时，器件才能工作。

????????RD：外部读取转换结果的控制输出信号。RD=1时输出为高阻态不输出转换结果，RD=0时才输出转换结果。

????????WR：用来启动转换的控制输入，WR=0时清除上一次转换结果，WR=1时当前的输入电压进行转换。

????????CLKIN，CLKR：外部时钟输入或接振荡元件（R，C）频率在100—1460KHz。

????????INTR：中断请求信号输出，转换完成后输出低电平。

????????VIN（+）、VIN（-）：差动模拟电压输入。输入端正电压时，VIN（-）接地。

????????AGND、DGND：分别为模拟信号地和数字信号地。

????????VREF/2：接辅助参考电压。注意参考电压为此端连接电压的2倍。D0-D7：8位转换结果的数字输出，此8个引脚为三态输出。VCC：电源电压。ADC0804是8位A/D转换器，8位A/D转换器的输入电压值与采样值的关系如表1所示。

????????二、ADC0804的工作原理

????????CS是片选端，当CS=0时，器件才能工作。WR是控制芯片启动的输入端，WR=0时清除上一次转换结果，WR=1时当前的输入电压进行转换。INTR是转换结束信号输出端，输出变低电平表示本次转换已经完成，可作为中断或查询信号。RD为转换结果输出控制端，当它和CS同时为低电平时，输出数据锁存器DB0—DB7各口线上出现8位并行二进制编码，这就是AD转换结果[2]。ADC0804的启动转换时序图如图2所示，CS先为低电平，WR随后置低，经过至少tw（WR）L时间后，WR拉高，随后A/D转换器被启动，并且在经过一定（1—8个A/D时钟周期+内部Tc）时间后，A/D转换完成，转换结果存入数据锁存器，同时INTR自动变为低