广州城建职业学院510925
摘要：在单片机控制系统中，传感器和变送器主要用于数据采集，A/D转换器把采集的模拟量转换成数字量，向单片机提供被控对象的各种实时参数，以便单片机对被控对象进行监视；D/A转换器用于把单片机处理完毕的数字量转换成模拟量，作为控制信号的控制值，通过机械或电气手段对被控对象进行调整和控制。本文介绍单片机控制系统，典型的ADC芯片，以及与单片机的硬件接口设计。
关键词：A/D；D/A；ADC0809
0、引言
传感测试技术正朝着多功能化、微型化、智能化、网络化、无线化的方向发展。随着电子产业数字化程度的不断成熟，作为模拟和数字电路的接口的A/D转换器和D/A转换器，越来越受关注。人们对A/D转换器和D/A转换器的要求也越来越高，新型的模拟/数字转换技术不断涌现。
1、单片机控制系统
在单片机控制系统中，经常需要用到D/A和A/D转换器。它们的功能及其在实时控制中的作用，如图1所示。
图1单片机和被控实体间的接口示意图
其中：被控系统的过程信号可以是电量（如电流、电压、功率和开关量等），也可以是非电量（如温度、压力、流速和密度等），其数值是随时间连续变化的。过程信号可以由变送器和各类传感器变换成相应的模拟电量，然后经多路开关，输入到A/D转换器，由A/D转换器将其转换成相应的数字量送给单片机，单片机对过程信息进行相关的运算和处理。
另一方面，单片机还把处理后的数字量送给D/A转换器，变换成相应的模拟量，对被控系统实施控制和调整，使被控系统处于最佳工作状态。
2、ADC0809的内部结构
ADC0809的结构如图2所示。采用逐次比较法完成A/D转换，单一的+5V电源供电。片内带有锁存功能的8选1模拟开关，由C、B、A的编码来决定所选的通道。完成一次转换需100μs左右（在fCLK=640KHz时，转换时间与CLK脚的时钟频率有关），具有输出TTL三态锁存缓冲器，可直接连到单片机数据总线上。通过适当的外接电路，ADC0809可对0～5V的模拟信号进行转换。
图3ADC0809引脚图
共28个引脚，双列直插式封装。引脚功能如下：
IN0～IN7：8路模拟信号输入端。用于输入要转换的模拟电压。
D0～D7：转换完后的8位数字量输出端。
C、B、A：3位地址输入线，C、B、A=000～111分别对应IN0～IN7通道的地址（C为高位，A为低位）。各路模拟输入之间切换由软件改变C、B、A引脚的编码来实现。用于选择8路模拟输入通道的一路。
ALE：地址（C、B、A）锁存允许信号，输入，高电平有效。在ALE的上升沿将C、B、A三条地址线上的地址锁存到内部的地址锁存器中，经译码后控制8路模拟开关。
START：A/D转换启动信号输入线，该线上的正脉冲由CPU送来。正脉冲宽度应大于100ns。下降沿启动ADC工作。
EOC：A/D转换结束信号输出线。
EOC＝0，正在进行转换；
EOC＝1，表示一次转换完成，数字量已经锁入“三态输出锁存器”。
OE：数据输出允许信号输入线，高电平有效。当转换结束后，如果从该引脚输入高电平，则打开输出三态门，输出锁存器中保存的转换后的数据量，可以从D0～D7输出。
CLK：时钟脉冲输入端。用于为AD0809提供逐次比较所需的640KHz时钟脉冲信号。（转换时间为100μs），但实际上AD0809的时钟输入工作频率可以为10kHz~1280kHz，大于1.43MHz将停止工作。
一般可以采用单片机的ALE信号（经过分频后，几分频视振荡频率而定）。
VR（+）、VR（?）：为参考电压输入端。决定输入模拟量的范围。VR（+）通常和VCC相连，VR（?）常接地。【典型值分别为＋5V和0V。】
VCC：电源，接＋5V。
GND：地。
4、AT89S51单片机与ADC0809的接口电路
MCS－51与ADC的接口，必须注意三个问题：
（1）要给START线上送一个100ns宽的启动正脉冲。
（2）获取EOC线上的状态信息，因为它是A/D转换的结束标志。
（3）要给“三态输出锁存器”分配一个端口地址，也就是给OE线上送一个地址译码器输出信号。单片机读取ADC的转换结果时，可以采用查询或中断两种方式。
采用查询方法时，在把启动信号送到ADC之后，对ADC0809的EOC引脚不断进行检测，以查询ADC变换是否已经结束。如果为低电平（EOC＝0），表示A/D转换正在进行，单片机应当继续查询；如查询到变换已经结束（EOC＝1），则给OE线送一个高电平，打开输出三态门，以便从D0～D7线上读取A/D转换后的数字量。
采用中断方式时，是在启动信号送到ADC之后，EOC线作为单片机的中断请求输入线。单片机响应中断后，应在中断服务程序中使OE线变为高电平，以读取A/D转换后的数字量。
中断控制方式效率高，所以特别适合于转换时间较长的ADC。
ADC0809和单片机的连线如下：
结束语
A/D转换器在单片机控制系统中有着重要的作用，本文介绍了单片机控制系统，ADC0809芯片，以及与单片机的硬件接口电路设计。以期能够让读者对A/D转换器有着更深刻的理解，也希望本文起到抛砖引玉的作用。
参考文献
[1]侯建华.基于TLC2543L的A/D转换模板的设计[J]机电产品开发与创新.2007.1.
[2]王晶.AD/DA转换技术的发展历程及其趋势[J]电子产品世界.2007.5.
[3]史永彬叶湘滨.基于MSP430的无线传感器网络设计[J]单片机与嵌入式系统应用.2006.7.
[4]RobertI.Damper.AnnapplicationtomodelingoftheD/AandA/Dinterfaceformixed-modebehavioralsimulation[J]JournalofCircuits,Systems,andComputers.2004.1.