模擬信號的幅度一般隨時間變化而連續(xù)變化。以下就是不同性質模擬量的波形

而單片機中一般運算用的是數(shù)字量（0/1的組合），這就涉及到了外圍電路需要有一個模數(shù)轉換的過程。顧名思義是把輸入的模擬信號盡可能無失真地轉化為數(shù)字量。

如果把數(shù)字量形容成是一個個分塊儲存信息的模塊，那模擬量這種連續(xù)的信息在轉換過程中要盡可能避免信息的喪失。處不來講轉換的思路就是把數(shù)字量分塊，以數(shù)字的形式轉換至數(shù)字量中。如數(shù)字量為有六位（000000-111111），那么就可以把模擬量均等分為64份，每份中儲存著轉換過來的相應信息。

但是這個只是我們的初步思路，從原理上講，一般的A/D轉換分為采樣保持，量化和編碼三個過程。采樣的量一般是電壓（電流不好?。?，通過一定的采樣保持時間過后把采樣的電壓量轉換為數(shù)字量，并按一定形式的0/1編碼順序給出轉換結果，這就是得到了相應的數(shù)字信號?？驁D如下：

下面分別介紹相應的理論知識。

1.采樣定理：（信號里面基本接觸過，還可以參考無失真系統(tǒng)需要具備的條件等知識）

采樣定理反映了采樣信號頻率與輸入信號頻率之間的制約關系，可理解為采樣信號的頻譜（低通濾波器）一定要包含輸入信號頻譜的全部內容。

因為每次將采樣電壓轉化為數(shù)字量需要一定的時間，所以采樣后也必須把采樣電壓保持一段時間，故在采樣過程中最后反應出的Vi都是采樣結束時候的值。

2.量化與編碼

數(shù)字信號一定是在數(shù)值上離散的。且任何一個數(shù)字量都會是一個基礎數(shù)字量的整數(shù)倍。

故選取一個最小的變量作為單位變量。將模擬電壓與之相除后就能得出相應的數(shù)字二進制代碼，經(jīng)推算也可以得出對應的模擬電平。

上圖的單位變量就為1/8V，量化誤差（每兩個單位間隔中可能出現(xiàn)的最大誤差）也是1/8.

這其中有一個小知識點。怎么設計電路使其有采樣和保持的功能。

簡單的采樣保持電路如下圖所示，其將MOS管作為啟動和停止的開關，將信號通過反相放大器后得出輸出電壓。

這里的場效應管也有反相截止的功能。即當輸入由高轉低時，電流無法通過場效應管。

對于這種采樣速度低的電路，可以有以下改進

VL引腳控制著開關的閉合，當為高電平時開關打開。模擬電壓可經(jīng)過兩級跟隨器傳至Vo

當VL由高變低時，還有電容Ch放電提供相應電壓，電平得以維持。

當輸入的電壓比較大，超出了開關所能承受的最大電壓時，引入一個二極管電路，通過單向導通的性質可以起到分壓的作用，且當電壓合適時該電路不起分壓作用。

常用的A/D轉換器有直接A/D轉換器（并行型/反饋比較型）以及間接A/D（需要轉成T，f等中間變量后再轉換）

1.直接

（1）并行A/D：由電壓比較器，寄存器以及編碼器三部分組成

電壓比較器是對輸入電壓進行分類，如圖所示，運放的負極接模擬電平大小為2n-1/15（n=1，2，……7）的端口，分壓電阻每兩個電阻之間的節(jié)點都接在VI引出的這條總線上。進行電壓比較后將比較結果數(shù)據(jù)傳到寄存器。寄存器設置的目的是因為比較結果可能會有變化，待穩(wěn)定后通過譯碼器部分對相應的結果轉化為二進制數(shù)字變量。各種變量之間的對應關系如下

這種電路特點是傳輸速度較快，但缺點是隨著二進制數(shù)字量位數(shù)的增加，需要比較器的數(shù)量呈指數(shù)型增長（2^n-1），且自帶采樣保持功能

（2）反饋比較型A/D

引入一個D/A轉換器和一個計數(shù)器，計數(shù)器傳送數(shù)字信號至D/A，轉為模擬信號后在電壓比較器這里與VI按位做比較，若一致就直接傳送至計數(shù)器，不一致通過比較器后也會變?yōu)檎_的那一項，按位比較重復多次后，計數(shù)器將數(shù)據(jù)傳送至輸出寄存器。因為在比較過程中數(shù)字不斷變化，故設置了輸出寄存器。這樣就可以起到逐步逼近模擬量的功能。

（3）逐次比較器

為了進一步提升比較的速度，設計了逐次比較器。下圖是三位逐次比較器的原理圖

引入了具有鎖存功能的d觸發(fā)器，三位得出比較結果分別上接三個RS觸發(fā)器，在比較器C的正極輸入前又加入了累加器，減去了半個量化誤差。當要輸出的位數(shù)越小時，時鐘端的頻率就越高，處理速度就會越快

2.間接比較器

一般使用的是V-T比較和V-F比較兩類

剩下一個問題是關于A/D轉換的參數(shù)指標。

大致有分辨率（轉換器對輸入信號的分辨能力），轉換誤差（實際輸出與理論輸出之間的差別）轉換精度及轉換時間四類。主要介紹分辨率及轉換時間

1.分辨率：輸入位數(shù)越多，轉換位數(shù)越多，分辨率就越高。

eg：5V是一個轉換器的輸入最大值，若要輸入8位二進制數(shù)，則有分辨率5/2^8V=19.53mV

2.轉換時間：

即在實際運用中，需要綜合考慮選用哪一種轉換器最為合適

eg：

每個熱電偶平均1/16s的轉換時間，上述比較器都能用。

從0.1°C可知該轉換器要求的分辨率為1/4500 通過最大電壓范圍0.025/2^n《=1/4500就可得出位數(shù)。

接著介紹集成A/D轉換器的工作原理及實現(xiàn)方法。

因為不同的集成方式下對接口可以有不同的處理方式，一般逐次性轉換器用的比較多，常用型號是ADC0804，實物圖如下

需要注意的端口如下：

因為本人使用的是郭天祥老師的TX-1C增強版，現(xiàn)給出該開發(fā)板上ADC0804的接口方法

引入了74HC573鎖存器，他的Q7端（12引腳）接了AD芯片的片選端口，則可通過控制鎖存器來控制AD

ADIN與AD芯片之間連接要加限流電阻，以免因為電流過大燒毀芯片

而引入R和C，在CLK，CLKR以及GND之間構建振蕩電路，是為芯片提供工作所需的脈沖

也要記住WRˉˉˉˉˉˉ\overline{WR}

WR

與RDˉˉˉˉˉ\overline{RD}

RD

分別接了單片機的P3.6和P3.7接口，這個在編程中定義端口時要用到

在這里十分重要的是芯片啟動的時序圖，在編程中需要對圖中的先后次序以及涉及到機器周期方面的細節(jié)有所體現(xiàn)，這才算告訴編譯器一個時序變化的全過程

下圖是寫入數(shù)據(jù)時的過程

我們在寫單片機程序啟動AD時應該遵循上面的時序

下面是讀取數(shù)據(jù)的過程

具體代碼如下

#include《reg52.h》

#include《intrins.h》

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit dula=P2^6;

sbit wela=P2^7;

sbit adwr=P3^6; //讀寫的端口定義

sbit adrd=P3^7;

uchar code table［］=

{0x3f，0x06，0x5b，0x4f，

0x66，0x6d，0x7d，0x77，

0x7f，0x6f，0x77，0x7c，

0x39，0x5e，0x79，0x71

};

void delayms（uint xms）

{

uint i，j;

for（i=xms;i》0;i--）

for（j=110;j》0;j--）;

}

void display（uchar bai，uchar shi，uchar ge）

{

dula=1;

P0=table［bai］;

dula=0;

wela=1;

P0=0x7e;//從右到左，為0的位是所選中位

wela=0;

delayms（5）;

dula=1;

P0=table［ge］;

dula=0;

wela=1;

P0=0x7d;

wela=0;

delayms（5）;

dula=1;

P0=table［ge］;

dula=0;

wela=1;

P0=0x7b;

wela=0;

delayms（5）;//記得加延時

}

void main（）

{

uchar a，A1，A2，A3，adval;//A1-A3為三位顯示在主函數(shù)中的變量名

//adval是中間變量

wela=1;

P0=0x7f;//初值

wela=0;

while（1）

{

adwr=1;//寫的全過程（類似于波形）

_nop_（）;

adwr=0;

_nop_（）;

adwr=1;

for（a=10;a》0;a--）//由于開發(fā)板頻率較低，搞出點延時來

{

display（A1，A2，A3）;

}

P1=0xff;//初始化

adrd=1;//讀過程

_nop_（）;//機器周期延時

adrd=0;

_nop_（）;

adval=P1;//把P1的值讀入

adrd=1;//高電平抬起

A1=adval/100;

A2=adval%100/10;

A3=adval%10;

}

}

l=P1;//把P1的值讀入

adrd=1;//高電平抬起

A1=adval/100;

A2=adval%100/10;

A3=adval%10;

}

}

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