【文章內(nèi)容簡介】 成一次 A/D 轉(zhuǎn)換所需時(shí)間的倒數(shù)，是一個(gè)很重要的指標(biāo)。 A/D轉(zhuǎn)換器型號不同，轉(zhuǎn)換速度差別很大。通常， 8 位逐次比較式 ADC 的轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us 左右。由于本系統(tǒng)的控制時(shí)間允許，可選 8 位逐次比較式 A/D 轉(zhuǎn)換器。 位數(shù)的選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)決定著信號采集的精度和分辨率。要求精度為 %。對于該 8個(gè)通道的輸入信號， 8位 A/D轉(zhuǎn)換器，其精度為 % 8 ?? (41) 輸入為 0～ 5V 時(shí)，分辨率為 VvN Fs 512 8 ???? (42) Fsv — A/D 轉(zhuǎn)換器的滿量程值 N — ADC 的二進(jìn)制位 數(shù) 量化誤差為 VvQ N Fs )12( 52)12( 8 ??????? (43) ADC0809 是 TI 公司生產(chǎn)的 8 位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括一個(gè) 8 位的逼近型的 ADC 部分，并提供一個(gè) 8 通道的模擬多路開關(guān)和聯(lián)合尋址邏輯，為模擬通道的設(shè)計(jì)提供了很大的方便。用它可直接將 8 個(gè)單端模擬信號輸入，分時(shí)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回監(jiān)測、過程控制等領(lǐng)域中使用非常廣泛 ,所以本設(shè)計(jì)中選用該芯片作為 A/D 轉(zhuǎn)換電路的核心。 ADC0809 內(nèi)部功能與引腳介紹 把連 續(xù)變化量變成離散量的過程稱為量化，也可理解為信號的采樣。把以一 定時(shí)間間隔 T逐點(diǎn)采集連續(xù)的模擬信號，并保持一個(gè)時(shí)間 t，使被采集的信號變成時(shí)間上離散、幅值等于采樣時(shí)刻該信號瞬時(shí)值的一組方波序列信號，即采樣信號。 采樣 保持為了能不失真的恢復(fù)原模擬信號，采樣頻率應(yīng)不小于輸入模擬信號的頻譜中最高頻率的兩倍，這就是采樣定理，即 Fs2Fimax （ 1）由于 A/D 轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，所以在每次采樣結(jié)束后，應(yīng)保持采樣電壓在一段時(shí)間內(nèi)不變，直到下一次采樣的開始。實(shí)際中采樣 保持是做成一個(gè)電路。 （ 2）量化與編碼 模擬信 號經(jīng)采樣 保持電路后，得到了連續(xù)模擬信號的樣值脈沖，他們是連續(xù)模擬信號在給定時(shí)刻上的瞬時(shí)值，并不是數(shù)字信號。還要把每個(gè)樣值脈沖轉(zhuǎn)換成與它幅值成正比的數(shù)字量。以上為 A/D 轉(zhuǎn)換的一般步驟，在本電路中由 ADC0809 芯片完成 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及主要性能 ADC0809 八位逐次逼近式 A／ D 轉(zhuǎn)換器是一種單片 CMOS 器件，包括 8 位模擬轉(zhuǎn)換器、 8 通道轉(zhuǎn)換開關(guān)和與微處理器兼容的控制邏輯。 8 路轉(zhuǎn)換開關(guān)能直接連通 8個(gè)單端模擬信號中的任何一個(gè)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 26所示 。 8路模擬開關(guān)控 制 電 路S A R樹 狀 開 關(guān)2 5 6 電 阻 階 梯三態(tài)輸出鎖存器比 較 器地 址 鎖 存與 譯 碼 器2 62 72 8123452 52 42 32 271 791 1 1 3 1 2 1 6I N 0I N 1I N 2I N 3I N 4I N 5I N 6I N 7A D D AA D D BA D D CA L EV C CG N D V R E F ( + )V R E F ( )O EE O C2 _ 12 _ 22 _ 32 _ 42 _ 52 _ 62 _ 72 _ 86 1 0S T A R TC L O C KV i nV s t1 41 581 81 92 02 1 圖 36 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ADC0809 主要性能： （ 1）逐次比較型 （ 2） CMOS 工藝制造 （ 3）單電源供電 （ 4）無需零點(diǎn)和滿刻度調(diào)整 （ 5）具有三態(tài)鎖存輸出緩沖器，輸出與 TTL兼容 （ 6）易與各種微控制器接口 （ 7）具有鎖存控制的 8路模擬開關(guān) （ 8）分辨率： 8位 （ 9）功耗： 15mW （ 10）最大不可調(diào)誤差小于 177。1LSB （最低有效位） （ 11）轉(zhuǎn)換時(shí)間 128 微秒 （ 12）轉(zhuǎn)換精度： % ADC0809 沒有內(nèi)部時(shí)鐘，必須由外部提供，其范圍為 10～ 1280kHz。典型時(shí)鐘頻率為 640kHz 3. 引腳排列及各引腳的功能，引腳排列如圖 37 所示。 1234567891 01 11 21 32 82 72 62 52 42 32 22 12 01 91 81 71 61 51 4 I N 3 I N 4 I N 5 I N 6 I N 7 S T A R T E O C D 3 O E C L K V c c R E F ( + ) G N D D 1 I N 2 I N 1 I N 0 A B C A L E D 7 D 6 D 5 D 4 D 0 D 2 R E F ( )ADC0809 圖 37 ADC0809引腳圖 IN0～ IN7： 8個(gè)通道的模擬量輸入端，可輸入 0～ 5V待轉(zhuǎn)換的模擬電壓。 D0～ D7： 8位轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出端。三態(tài)輸出， D7 是最高位， D0 是最低位。 A、 B、 C：通道選擇端。當(dāng) CBA=000 時(shí)， IN0 輸入；當(dāng) CBA=111 時(shí)， IN7輸入。 ALE：地址鎖存信號輸入端。該信號在上升沿處把 ABC 的狀態(tài)鎖存到內(nèi)部的多路開關(guān)的地址鎖存器中，從而選通 8路模擬信號中的某一路。 START：啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號輸入端。從 START 端輸入一個(gè)正脈沖，其下降沿啟動(dòng) ADC0809開始轉(zhuǎn)換。脈沖寬度應(yīng)不小于 100～ 200ns。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端。啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)它自動(dòng)變?yōu)榈碗娖健? OE：輸出允許端。 CLK：時(shí)鐘輸入端。 ADC0809 的典型時(shí)鐘頻率為 640kHz，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為 100μs 。 REF()、 REF(+)：參考電壓輸入端。 ADC0809 的參考電壓為＋ 5V。 VCC、 GND：供電電源端。 ADC0809 使用＋ 5V 單一電源供電。 當(dāng) ALE 為高電平時(shí)，通道地址 輸入到地址鎖存器中，下降沿將地址鎖存，并譯碼。在 START 上升沿時(shí)，所有的內(nèi)部寄存器清零，在下降沿時(shí)，開始進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，此期間 START 應(yīng)保持低電平。在 START 下降沿后 10us 左右，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號變?yōu)榈碗娖剑?EOC 為低電平時(shí)，表示正在轉(zhuǎn)換，為高電平時(shí)，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。 OE為低電平時(shí)， D0～ D7 為高阻狀態(tài)， OE為高電平時(shí)，允許轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。 ADC0809 與 8051 單片機(jī)的硬件接口有 3 種形式，分別是查詢方式、中斷方式和延時(shí)等待方式，本設(shè)計(jì)中選用中斷接口方式 。由于 ADC0809 無片內(nèi)時(shí)鐘，時(shí)鐘信號可由單片機(jī)的 ALE 信號經(jīng) D觸發(fā)器二分頻后獲得。 ALE 引腳得脈沖頻率是 8051時(shí)鐘頻率的 1/6。該題目中單片機(jī)時(shí)鐘頻率采用 6MHz, 二分頻后為 500Hz,符合ADC0809 對頻率的要求。由于 ADC0809 內(nèi)部設(shè)通道基本地址為 0000H～ 0007H。其對應(yīng)關(guān)系如下表所示。有地址鎖存器，所以通道地址由 P0 口的低 3 位直接與ADC0809 的 A、 B、 C相連。 表 33 地址通道對應(yīng)關(guān)系 控制信號：將 作為片選信號，在啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，由單片機(jī)的寫信號和 控制 ADC 的地址鎖存和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。由于 ALE和 START 連在一起，因此 ADC0809在鎖存通道地址的同時(shí)也啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用單片機(jī)的讀信號 RD 和 引腳經(jīng)或非門后，產(chǎn)生正脈沖作為 OE信號，用一打開三態(tài)輸出鎖存器。其接口電路如 圖 38 所示。 P 1 . 0 1 R X D P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3 2 3 4 5P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7 T X DI N T 0I N T 1 T 0 6 7 8 R S T 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 T 1 W R R D G N D 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 X T A L 2 X T A L 1P 0 . 03 9V C C4 0P 0 . 13 8P 0 . 23 7P 0 . 33 6P 0 . 43 5P 0 . 53 4P 0 . 63 3P 0 . 73 2E A / V P P3 1A L E / P R O G3 0P E S N2 9P 2 . 72 8P 2 . 62 7P 2 . 52 6P 2 . 42 5P 2 . 32 4P 2 . 22 3P 2 . 12 2P 2 . 02 1m s b 2 _ 12 1 2 _ 22 0 2 _ 31 9 2 _ 41 8 2 _ 58 2 _ 61 5 2 _ 71 41 s b 2 _ 81 7 E O C7 A D D _ B2 4 A D D _ C2 3 A L E2 2E N A B L E9 A D D _ A2 5 S T A R T6 C L O C K1 0I N _ 02 6I N _ 12 7I N _ 22 8I N _ 31I N _ 42I N _ 53I N _ 64I N _ 75R E F ( )1 6R E F ( + )1 21 Q22 Q53 Q64 Q95 Q1 26 Q1 57 Q1 68 Q1 9 8 D1 8 7 D1 7 6 D1 4 5 D1 3 4 D8 3 D7 2 D4 1 D3 C1 1 O C1A 7A 6A 5A 4A 3A 2A 1A 0A 7A 6A 5A 4A 3A 2A 1A 0A 7A 6A 5A 4A 3A 2A 1A 0Q 2Q 1R4S6 D C K 35V C C12U 6 AU 4 A4 0 1 3U 5 B7 4 F 0 2U 5 A7 4 F 0 27 4 F 0 4A T 8 9 S 5 1A D C 0 8 0 9圖 38 ADC0809與 AT89S51單片機(jī)接口電路 地址碼 輸入通道 A B C IN0 0 0 0 IN1 0 0 1 IN2 0 1 0 IN3 0 1 1 IN4 1 0 0 IN5 1 0 1 IN6 1 1 0 IN7 1 1 1 語音報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 語音錄放電路的設(shè)計(jì) SD1420 是美國 ISD 公司出品的新型單片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路，較之以往所有的語音電路，具有專利技術(shù)的 模擬處理存儲方式，使錄放音質(zhì)極佳，沒有常見的的背景噪音，且電路斷電后語音內(nèi)容仍不丟失。電路內(nèi)部由振蕩器、語音存儲單元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。一個(gè)最小的錄放系統(tǒng)僅由一個(gè)麥克風(fēng)、一個(gè)喇叭、兩個(gè)按鈕、一個(gè)電源、少數(shù)電阻電容組成。 特性： （ 1） 使用簡單的單片錄放音電路 （ 2） 高保真語音 /音頻處理 （ 3） 開關(guān)接口放音可以是脈沖觸發(fā)或電平觸發(fā) （ 4） 錄放周期為 16和 20 秒 （ 5） 自動(dòng)功率節(jié)約模式 （ 6） 當(dāng)一個(gè)錄音或放音周期結(jié)束后自動(dòng)進(jìn)入掉電狀態(tài) （ 7） 掉電狀態(tài)的典型電流為 （ 8） 零功率存儲 （ 9） 不需要電池備份電路 （ 10） 處理復(fù)雜信息可使用地址操作 （ 11） 100 年信息保存典型 （ 12） 片上時(shí)鐘 （ 13） 不需要編程器和開發(fā)系統(tǒng) （ 14） +5V 供電 （ 15） 提供裸片 DIP SOIC 封裝 （ 16） 提供工業(yè)級別溫度型號（ 40 到 85） 系統(tǒng)的語 音錄放電路如圖 39 所示。電路中采用 AT89S51 作為 CPU，用它的～ 與 ISD1420 相接。在設(shè)計(jì)電路時(shí) ISD1420 的所有地址端、控制端必須