一、概述
在單片機測控系統中，經常需要將檢測到的連續變化的模擬量如溫度、壓力、流量、速度等轉換成離散的數字量，才能輸入到單片機中進行處理，即信號首先要經過模擬量到數字量的轉換。這一過程稱為模/數轉換(或A/D轉換) 。實現A/D轉換的設備稱為A/D轉換器或ADC(Analog to Digit Converter)。
ADC的功能是將輸入模擬量轉與其成比例的數字量，它是智能化測量控制儀表的一種重要組成器件。按其工作原理，有比較式ADC、積分式ADC以及電荷平衡(電壓——頻率轉換)式ADC等。在實際使用中，應根據具體情況選用合適的ADC芯片。
二、ADC0808功能特性介紹
ADC0808是美國國家半導體公司生產的與微處理器兼容的8路8位逐次比較式A/D轉換器，目前在國內市場應用較多。ADC0808的應用特性如下：
(1)分辨率為8位；
(2)電流穩定時間1μs；
(3)可單緩沖、雙緩沖或直接數字輸入；
(4)只需在滿量程下調整其線性度；
(5)單一電源供電(+5V～+15V)；
(6)低功耗200mW；
(7)總的不可調誤差：ADC0808為±1/2LSB；
(8)轉換時間：取決于芯片時鐘頻率，如CLK=500kHz時，TCONV=128μs；
(9)模擬輸入電壓范圍：單極性0～5V；雙極性±5V，±10V；
(10)具有可控三態輸出緩存器；
(11)啟動轉換控制為脈沖式(正脈沖)，上升沿使所有內部寄存器清零，下降沿使A/D轉換開始。
(12)使用時不需進行零點和滿刻度調節。
ADC0808芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖1所示。各引腳功能如下：
1～5和26～28(IN0～IN7)：8路模擬量輸入端。
8、14、15和17～21：8位數字量輸出端。
22(ALE)：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。
6(START)：A/D轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖(至少100ns寬)使其啟動(脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉換)。
7(EOC)：A/D轉換結束信號，輸出，當A/D轉換結束時，此端輸出一個高電平(轉換期間一直為低電平)。
9(OE)：數據輸出允許信號，輸入，高電平有效。當A/D轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態門，輸出數字量。
10(CLK)：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。
圖1 ADC0808引腳圖
12(VREF(+))和16(VREF(-))：參考電壓輸入端
11(Vcc)：主電源輸入端。
13(GND)：地。
23～25(ADDA、ADDB、ADDC)：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。地址信號與選中通道的關系如表1所示。
表1 ADC0808地址信號與選中通道的關系
ADC0808的原理框圖如圖2所示。8路模擬開關用于選擇進入ADC0808 的模擬通道信號。模擬開關的切換由地址鎖存和譯碼電路控制，模擬通道地址選擇端（A、B、C）通過ALE鎖存。A/D轉換結果通過三態輸出鎖存器輸出，可直接與單片機的數據線相連。
圖2 ADC0808原理結構圖
三、Proteus電路圖設計
本系統的Proteus仿真電路圖如圖3所示。其中，ADC0808的ADDA、ADDB、ADDC接地，即選中通道0，ADC0808的OUT0-OUT7與MCS-51的P0.0-P0.7相連用來輸出A/D轉換的結果值，ADC0808的EOC、START、CLOCK、OE端分別與MCS-51的P3.4-P3.7相連，ADC0808的通道0接滑動變阻器，通過改變阻值來改變輸入的模擬量大小； MCS-51的P3.0與虛擬示波器相連，用來顯示脈沖變化的情況。
圖3 Proteus仿真電路圖
四、程序設計
本系統的程序分主要有主函數、延時函數、定時器中斷處理函數：主函數用來控制讀取A/D轉換結果，延時函數實現延時效果以便觀察波形，定時器中斷處理函數用來產生使ADC088工作的脈沖。C51程序代碼如下：
五、仿真效果及結論
圖4 為80%滿電壓時的仿真效果
圖5 為50%滿電壓時的仿真效果
圖6 為30%滿電壓時的仿真效果
本文通過改變滑動變阻器的阻值來控制ADC0808輸入的模擬量，圖4為輸入值為80%滿電壓時的仿真效果，圖5為輸入值為50%滿電壓時的仿真效果，圖6為輸入值為30%滿電壓時的仿真效果。如圖對比所示可清晰地展現輸入模擬量對輸出數字量的影響，較好地完成了仿真目的。由于ADC0808精度較高、使用起來簡單靈活，可以直接和單片機接口，所以廣泛應用于單片機控制系統中。在大規模集成電路技術迅速發展的今天，對于單片機應用系統的設計人員來說，根據應用需求合理地選用商品化的A/D集成電路芯片，了解它們的引腳、功能以及與單片機的接口技術,能起到事半功倍的效果，對設計出穩定可靠的單片機測控系統起到至關重要的作用。
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本文標題：2013PLM征文：基于Proteus的ADC0808 A/D轉換仿真
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