单片机原理及应用 任务八 煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 地面中心站 甲国 井下分站 智能传感器 单片机主板及单片机芯片 上1 ”1 煤矿安全监控系统配置示意图 配平项山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 单片机原理及应用 任务八 地面中心站 井下分站 智能传感器 通 信 通 信 煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测
任务八煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 一、任务描述 二、任务分析 三、相关知迟 四、任务布置 ②平项山工业职业法术学院www.pzxY.edu.cn
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务八 煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 2 一、任务描述 二、任务分析 三、相关知识 四、任务布置
任务八煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 一、任务描述 (一)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AD转换器，速度快，价格 也昂贵。 (二)四矿用的ADC0809属第二类，是八位A/D转换器。每采集 次一般需100us。中断方式下，A/D转换结束后会自动产生E0C信 号，将其与8051的INT0相接。 返回 园年项山工业聪业技术学院www.pzxy.ecn
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务八 煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 3 一、任务描述 （一）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。 （二）四矿用的ADC0809属第二类，是八位A/D转换器。每采集 一次一般需100us。中断方式下，A/D转换结束后会自动产生EOC信 号，将其与8051的INT0相接。 返回
任务八煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 二、任务分析 瓦斯传感器输出的模拟电信号经放大后，必须由A/D转换器将 其转换为数字信号，才能由单片机进行数据处理。尤其是在煤矿监 控系统中，使用单片机构成的测控分站，对模拟量输入、开关量输 入进行控制，不仅提高采集速度，还可对数据进行预处理，可实现 就地报警、断电控制输出功能；使用单片机提供的串行接口，很容 易组成分布式监控系统。 返回 ②平项山三业职业技术学院www.pzxy.edu.cn
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务八 煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 4 瓦斯传感器输出的模拟电信号经放大后，必须由A／D转换器将 其转换为数字信号，才能由单片机进行数据处理。尤其是在煤矿监 控系统中，使用单片机构成的测控分站，对模拟量输入、开关量输 入进行控制，不仅提高采集速度，还可对数据进行预处理，可实现 就地报警、断电控制输出功能；使用单片机提供的串行接口，很容 易组成分布式监控系统。 二、任务分析 返回
任务八煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 三、相关知识 (一)A/D转换器接口 1、典型A/D转换器芯片ADC0809 ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器，CMOS工艺。 ADC0809的内部逻辑结构如图图8-1所示： ST CLK 八路 八位 7 A/D 输出 地址 转换器 九存器 (-)限(+) 图8-1ADC0809内部逻辑结构 返回 ②平项山工业职业法术学院www.pzxY.edu.cn
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务八 煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 5 （一）A/D转换器接口 1、典型A/D转换器芯片ADC0809 ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器，CMOS工艺。 ADC0809的内部逻辑结构如图图8-1所示： 图8-1 ADC0809内部逻辑结构 三、相关知识 返回
任务八煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 图8-1中多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时 输入，共用一个A/D转换器进行转换。地址锁存与译码电路完成 对A、B、C三个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选 择，如表8-1所示。 八位A/D转换器是逐次逼近式，由控制与时序电路、逐次逼 近寄存器、树状开关以及256R电阻阶梯网络等组成。 输出锁存器用于存放和输出转换得到的数字量。 平项山三业职业达术学院www.pzxy.edc
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务八 煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 6 图8-1中多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时 输入，共用一个A/D转换器进行转换。地址锁存与译码电路完成 对A、B、C三个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选 择，如表8-1所示。 八位A/D转换器是逐次逼近式，由控制与时序电路、逐次逼 近寄存器、树状开关以及256R电阻阶梯网络等组成。 输出锁存器用于存放和输出转换得到的数字量
任务八煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 (1)A/D转换器概述 A/D转换器用于实现模拟量→数字量的转换，按转换原理可分为 四种，即：计数式A/D转换器、双积分式A/D转换器、逐次逼近式A/D 转换器和并行式A/D转换器。 目前最常用的是双积分式A/D转换器和逐次逼近式A/D转换器。双 积分式A/D转换器的主要优点是转换精度高，抗干扰性能好，价格便 宜；但转换速度较慢。因此这种转换器主要用于速度要求不高的场合。 另一种常用的A/D转换器是逐次逼近式的，逐次逼近式A/D转换器是一 种速度较快精度较高的转换器。其转换时间大约在几微秒到几百微秒 之间。通常使用的逐次逼近式典型A/D转换器芯片有： 巴平项山三业职业达术学院w.pzxy.edu.c
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务八 煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 7 (1)A/D转换器概述 A/D转换器用于实现模拟量→数字量的转换，按转换原理可分为 四种，即：计数式A/D转换器、双积分式A/D转换器、逐次逼近式A/D 转换器和并行式A/D转换器。 目前最常用的是双积分式A/D转换器和逐次逼近式A/D转换器。双 积分式A/D转换器的主要优点是转换精度高，抗干扰性能好，价格便 宜；但转换速度较慢。因此这种转换器主要用于速度要求不高的场合。 另一种常用的A/D转换器是逐次逼近式的，逐次逼近式A/D转换器是一 种速度较快精度较高的转换器。其转换时间大约在几微秒到几百微秒 之间。通常使用的逐次逼近式典型A/D转换器芯片有：
任务八煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 ADC0801-ADC0805型8位MOS型A/D转换器，美国国家半导体公司 产品。它是目前最流行的中速廉价型产品。片内有三态数据输出锁 存器，单通道输入，转换时间约100微秒左右。 ADC08O8/O809型8位MOS型A/D转换器。可实现8路模拟信号的 分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道地址锁存用译 码电路，其转换时间为100微秒左右。在本书附录的实训电路板中采 用了ADCO8O9芯片，实现模拟信号到数字信号的转换。下面将重点介 绍该芯片的结构及使用。 ADC0816/0817。这类产品除输入通道数增加至16个以外，其 它性能与ADC0808/0809型基本相同。 配平项山工业职业技术学院www.pzxy.edu.cn
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务八 煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 8 ADC0801-ADC0805型8位MOS型A/D转换器，美国国家半导体公司 产品。它是目前最流行的中速廉价型产品。片内有三态数据输出锁 存器，单通道输入，转换时间约100微秒左右。 ADC0808 / 0809型8位MOS型A/D转换器。可实现8路模拟信号的 分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道地址锁存用译 码电路，其转换时间为100微秒左右。在本书附录的实训电路板中采 用了ADC0809芯片，实现模拟信号到数字信号的转换。下面将重点介 绍该芯片的结构及使用。 ADC0816 / 0817。这类产品除输入通道数增加至16个以外，其 它性能与ADC0808 /0809型基本相同
任务八煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 (2)信号引脚 ADC0809芯片为28引脚双列直插式封装，其引脚排列见图8-2 IN3 IN2 CB A 选择的通道 IN4 AINI INS ADC0809INO 26 000 INO ADDA 0 01 IN1 ADDE 4 START 2 ADDO 0 1 0 IN2 C ALE 22 0 D: D7 21 0 11 IN3 D6 1 10 0 0 IN4 CLOCK 11 18 1 0 1 IN5 12 Vee D4 17 Vref(+) do 0 IN6 13 14 GND Vref() 2 的 IN7 图8-2ADC0809引脚图 平项山工业职业术学院 www.pzxy.edu.cn
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务八 煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 9 （2）信号引脚 ADC0809芯片为28引脚双列直插式封装，其引脚排列见图8-2 C B A 选择的通道 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 图8-2 ADC0809 引脚图
任务八煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 对ADCO8O9主要信号引脚的功能说明如下： IN7一INO:模拟量输入通道 ADC0809对输入模拟量的要求主要有：信号单极性，电压范围0~5V 若信号过小还需进行放大。另外，模拟量输入在A/D转换过程中其值不 应变化太快，因此对变化速度快的模拟量，在输入前应增加采样保持电 路。 A、B、C:地址线 A为低位地址，C为高位地址，用于对模拟通道进行选择，引脚图8 2中为ADDA、ADDB和ADDC,其地址状态与通道相对应关系见表8-1 ALE:地址锁存允许信号 对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。 START:转换启动信号 START_上跳沿时，所有内部寄存器清O;START下跳沿时，开始进行 A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。 配平项山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn
平顶山工业职业技术学院 www.pzxy.edu.cn 任务八 煤矿监测系统A/D、D/A转换电路及检测 10 对ADC0809主要信号引脚的功能说明如下： IN7〜IN0：模拟量输入通道 ADC0809对输入模拟量的要求主要有：信号单极性，电压范围0〜5V 若信号过小还需进行放大。另外，模拟量输入在A/D转换过程中其值不 应变化太快，因此对变化速度快的模拟量，在输入前应增加采样保持电 路。 A、B、C：地址线 A为低位地址，C为高位地址，用于对模拟通道进行选择，引脚图8- 2中为ADDA、ADDB和ADDC，其地址状态与通道相对应关系见表8-1 ALE：地址锁存允许信号 对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。 START：转换启动信号 START上跳沿时，所有内部寄存器清0；START下跳沿时，开始进行 A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平