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1、数据采集系统数据采集系统(xtng)设计设计第一页，共137页。数据采集系统是医学数据采集系统是医学数据采集系统是医学数据采集系统是医学(yxu)(yxu)(yxu)(yxu)信号数字化的基信号数字化的基信号数字化的基信号数字化的基础础础础 人体的各种物理量，如生物电位、心音、体温、人体的各种物理量，如生物电位、心音、体温、人体的各种物理量，如生物电位、心音、体温、人体的各种物理量，如生物电位、心音、体温、血压、血流、肌电、脑电、神经传导速度等，采用各血压、血流、肌电、脑电、神经传导速度等，采用各血压、血流、肌电、脑电、神经传导速度等，采用各血压、血流、肌电、脑电、神经传导速度等，采用各种传感
2、器将其变成电信号，经由诸如放大、滤波种传感器将其变成电信号，经由诸如放大、滤波种传感器将其变成电信号，经由诸如放大、滤波种传感器将其变成电信号，经由诸如放大、滤波(lb)(lb)(lb)(lb)、干扰抑制、多路转换等信号检测及预处理电、干扰抑制、多路转换等信号检测及预处理电、干扰抑制、多路转换等信号检测及预处理电、干扰抑制、多路转换等信号检测及预处理电路，将模拟量的电压或电流送模路，将模拟量的电压或电流送模路，将模拟量的电压或电流送模路，将模拟量的电压或电流送模/数转换器（数转换器（数转换器（数转换器（A/DA/DA/DA/D），），），），变成适合于微处理机使用的数字量供系统处理。变成适合于
3、微处理机使用的数字量供系统处理。变成适合于微处理机使用的数字量供系统处理。变成适合于微处理机使用的数字量供系统处理。同样，微处理器处理后的数据往往又需要使用数同样，微处理器处理后的数据往往又需要使用数同样，微处理器处理后的数据往往又需要使用数同样，微处理器处理后的数据往往又需要使用数/模转换器（模转换器（模转换器（模转换器（D/AD/AD/AD/A）及适应的接口将其变换成模拟量送）及适应的接口将其变换成模拟量送）及适应的接口将其变换成模拟量送）及适应的接口将其变换成模拟量送出，如图出，如图出，如图出，如图2-12-12-12-1所示。所示。所示。所示。第1页/共137页第二页，共137页。模拟
4、量输入模拟量输入模拟量输入模拟量输入/输出输出输出输出(shch)(shch)(shch)(shch)通道示通道示通道示通道示意意意意A/D转换器及其接口统称为模拟量输入通道；转换器及其接口统称为模拟量输入通道；D/A转换器及相应转换器及相应(xingyng)接口称为模拟量接口称为模拟量输出通道。输出通道。第2页/共137页第三页，共137页。2.1 2.1 2.1 2.1 模拟量输入通道模拟量输入通道模拟量输入通道模拟量输入通道(tngdo)(tngdo)(tngdo)(tngdo)2.1.1 A/D2.1.1 A/D2.1.1 A/D2.1.1 A/D转换器概述转换器概述转换器概述转换器概
5、述一概述一概述一概述一概述 A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换器器器器是是是是将将将将模模模模拟拟拟拟量量量量转转转转换换换换为为为为数数数数字字字字量量量量的的的的器器器器件件件件，这这这这个个个个模模模模拟拟拟拟量量量量泛泛泛泛指指指指电电电电压压压压、电电电电流流流流、时时时时间间间间等等等等参参参参量量量量(cnling),(cnling),(cnling),(cnling),但但但但通通通通常常常常情情情情况况况况下下下下，模模模模拟拟拟拟量量量量是是是是指指指指电电电电压压压压参参参参量量量量(cnling)(cnling)(cnling)(cnling)。在在在在A/DA/
6、DA/DA/D转转转转换换换换的的的的过过过过程程程程中中中中通通通通常常常常要要要要完完完完成成成成采采采采样样样样、量量量量化化化化和和和和编编编编码码码码三三三三个步骤。个步骤。个步骤。个步骤。第3页/共137页第四页，共137页。1 1 1 1 采样采样采样采样(ci yn)(ci yn)(ci yn)(ci yn)待待待待采采采采样样样样的的的的模模模模拟拟拟拟(mn)(mn)(mn)(mn)信信信信号号号号是是是是连连连连续续续续的的的的，可可可可看看看看成成成成无无无无限限限限多多多多个个个个瞬瞬瞬瞬时时时时值值值值组组组组成成成成，而而而而A/DA/DA/DA/D转转转转换换换
7、换以以以以及及及及计计计计算算算算机机机机处处处处理理理理需需需需要要要要一一一一定定定定的的的的时时时时间间间间，不不不不可可可可能能能能把把把把每每每每一一一一个个个个瞬瞬瞬瞬时时时时值值值值都都都都转转转转换换换换成成成成数数数数字字字字量量量量。必必必必须须须须在在在在连连连连续续续续变变变变化化化化的的的的模模模模拟拟拟拟(mn)(mn)(mn)(mn)量量量量上上上上按按按按周周周周期期期期取取取取样样样样的的的的规规规规律律律律取取取取出出出出某某某某一一一一些些些些瞬瞬瞬瞬时时时时值值值值来来来来代代代代表表表表这这这这个个个个模模模模拟拟拟拟(mn)(mn)(mn)(mn)量
8、，这个过程就是采样。量，这个过程就是采样。量，这个过程就是采样。量，这个过程就是采样。采采采采样样样样是是是是通通通通过过过过采采采采样样样样保保保保持持持持电电电电路路路路实实实实现现现现的的的的，采采采采样样样样器器器器（电电电电子子子子模模模模拟拟拟拟(mn)(mn)(mn)(mn)开开开开关关关关）在在在在控控控控制制制制脉脉脉脉冲冲冲冲s(t)s(t)s(t)s(t)的的的的控控控控制制制制下下下下，周周周周期期期期性性性性地地地地把把把把随随随随时时时时间间间间连连连连续续续续变变变变化化化化的的的的模模模模拟拟拟拟(mn)(mn)(mn)(mn)信信信信号号号号f(t)f(t)f
9、(t)f(t)转转转转变变变变为为为为时时时时间间间间上上上上的的的的离离离离散散散散的的的的模模模模拟拟拟拟(mn)(mn)(mn)(mn)信信信信号号号号fs(t)fs(t)fs(t)fs(t)。第4页/共137页第五页，共137页。仅仅仅仅在在在在采采采采样样样样瞬瞬瞬瞬间间间间 允允允允许许许许输输输输入入入入信信信信号号号号f(t)f(t)通通通通过过过过采采采采样样样样器器器器，其其其其它它它它时时时时间间间间断断断断开开开开。采采采采样样样样器器器器的的的的输输输输出出出出fS(t)fS(t)是是是是一一一一串串串串窄窄窄窄脉脉脉脉冲冲冲冲(michng)(michng)，脉脉脉
10、脉冲冲冲冲(michng)(michng)的包络线是与输入信号相同的。的包络线是与输入信号相同的。的包络线是与输入信号相同的。的包络线是与输入信号相同的。图2-2 采样器输入输出波形(b xn)第5页/共137页第六页，共137页。输出输出输出输出(shch)(shch)(shch)(shch)信号能否如实反映原始输入信信号能否如实反映原始输入信信号能否如实反映原始输入信信号能否如实反映原始输入信号？号？号？号？采样(ci yn)得的信号fs(t)的值和原始输入信号f(t)在相应的瞬时值相同，因此采样(ci yn)后的信号在量值上仍然是连续的。可 以 证 明：当 采 样(ci yn)器的采样(
11、ci yn)频率fs高于或至少等于输入信号最高频率fm的两倍时（即fs 2fm时），采样(ci yn)输出信号fs(t)（采样(ci yn)器脉冲序列）能代表或恢复成输入模拟信号f(t)，这就是采样(ci yn)定理。第6页/共137页第七页，共137页。如何知道输入信号如何知道输入信号如何知道输入信号如何知道输入信号(xnho)f(t)(xnho)f(t)(xnho)f(t)(xnho)f(t)的频率，的频率，的频率，的频率，特别是它的最高频率特别是它的最高频率特别是它的最高频率特别是它的最高频率fm fm fm fm？信信信信号号号号“最最最最高高高高频频频频率率率率”指指指指的的的的是是
12、是是输输输输入入入入信信信信号号号号经经经经频频频频谱谱谱谱分分分分析析析析(fnx)(fnx)(fnx)(fnx)后后后后得得得得到到到到的的的的最最最最高高高高频频频频率率率率分分分分量量量量。“恢恢恢恢复复复复”指指指指的的的的是是是是样样样样品品品品序序序序列列列列fS(t)fS(t)fS(t)fS(t)通通通通过过过过截截截截止止止止频频频频率率率率为为为为fmfmfmfm的的的的理理理理想想想想低低低低通滤波器后，能得到的原始信号通滤波器后，能得到的原始信号通滤波器后，能得到的原始信号通滤波器后，能得到的原始信号f(t)f(t)f(t)f(t)。在在在在应应应应用用用用中中中中，一
13、一一一般般般般取取取取采采采采样样样样频频频频率率率率fsfsfsfs为为为为最最最最高高高高频频频频率率率率fm fm fm fm 的的的的4 4 4 48 8 8 8倍。倍。倍。倍。简简简简单单单单模模模模拟拟拟拟信信信信号号号号的的的的频频频频谱谱谱谱范范范范围围围围是是是是已已已已知知知知的的的的，如如如如温温温温度度度度低低低低于于于于1Hz1Hz1Hz1Hz，声声声声音音音音为为为为20Hz20Hz20Hz20Hz20000Hz20000Hz20000Hz20000Hz。复复复复杂杂杂杂信信信信号号号号要要要要用用用用傅傅傅傅立立立立叶叶叶叶变变变变换换换换算算算算出出出出，或或或
14、或用用用用频频频频谱谱谱谱分分分分析析析析(fnx)(fnx)(fnx)(fnx)仪仪仪仪测测测测得得得得，也可用试验的方法选取最合适的也可用试验的方法选取最合适的也可用试验的方法选取最合适的也可用试验的方法选取最合适的fs fs fs fs。第7页/共137页第八页，共137页。2.2.2.2.量化量化量化量化 所谓量化，就是以一定的量化单位把数值所谓量化，就是以一定的量化单位把数值上连续的模拟量转变为数值上离散的阶跃量上连续的模拟量转变为数值上离散的阶跃量的过程。的过程。量化相当于只取近似整数商的除法运算。量化相当于只取近似整数商的除法运算。量化单位用量化单位用q q表示，对于模拟量小于一
15、个表示，对于模拟量小于一个q q的部分的部分(b fen)(b fen)，可以用舍掉的方法使之整，可以用舍掉的方法使之整量化，通常为了减少误差采用量化，通常为了减少误差采用“四舍五入四舍五入”的方法使之整量化。这种量化方法的输入输的方法使之整量化。这种量化方法的输入输出特性如图出特性如图2-32-3所示，图中虚线表示量化单位所示，图中虚线表示量化单位为为0 0时的特性，实线表示实际特性。时的特性，实线表示实际特性。第8页/共137页第九页，共137页。图2-3 量化特性(txng)和量化误差 量化过程舍入误差(wch)为量化误差(wch)。以=x(t)-y(t)表示量化误差(wch)，量化误差
16、(wch)有正有负（图2-3(c)）,最大为q/2，平均误差(wch)为0。最大误差(wch)随量化单位而改变，q愈小也愈小。第9页/共137页第十页，共137页。3 3 3 3 编码编码编码编码(bin m)(bin m)(bin m)(bin m)编编编编码码码码往往往往往往往往涉涉涉涉及及及及到到到到A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)的的的的具具具具体体体体应应应应用用用用，若若若若考考考考虑虑虑虑为为为为双双双双极极极极性性性性信信信信号号号号，可可可可采采采采用用用用补补补补码方式。码方式。码方式。码方式。
17、第10页/共137页第十一页，共137页。二二二二A/DA/DA/DA/D转换器的技术指标转换器的技术指标转换器的技术指标转换器的技术指标1 1 1 1分辨率分辨率分辨率分辨率 A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换器器器器的的的的分分分分辨辨辨辨率率率率:转转转转换换换换器器器器能能能能分分分分辨辨辨辨最最最最小小小小的的的的量量量量化化化化信号的能力。信号的能力。信号的能力。信号的能力。分分分分 辨辨辨辨 率率率率 取取取取 决决决决 于于于于 A/DA/DA/DA/D转转转转 换换换换 器器器器 的的的的 位位位位 数数数数，习习习习 惯惯惯惯(xgun)(xgun)(xgun)(xg
18、un)上以输出二进制数的位数来表示。上以输出二进制数的位数来表示。上以输出二进制数的位数来表示。上以输出二进制数的位数来表示。如如如如ADC0809ADC0809ADC0809ADC0809转转转转换换换换器器器器的的的的分分分分辨辨辨辨率率率率为为为为8 8 8 8位位位位，表表表表示示示示可可可可以以以以用用用用28282828个个个个二二二二进进进进制制制制数数数数对对对对输输输输入入入入模模模模拟拟拟拟量量量量进进进进行行行行量量量量化化化化，其其其其分分分分辨辨辨辨率率率率为为为为1LSB1LSB1LSB1LSB（最最最最低低低低有有有有效效效效位位位位值值值值），若若若若最最最最大
19、大大大允允允允许许许许输输输输入入入入电电电电压压压压为为为为10V10V10V10V，则，则，则，则1LSB=10V/28=39.06mV1LSB=10V/28=39.06mV1LSB=10V/28=39.06mV1LSB=10V/28=39.06mV。第11页/共137页第十二页，共137页。2.2.2.2.转换转换转换转换(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)精度精度精度精度 转转转转换换换换精精精精度度度度反反反反映映映映实实实实际际际际A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换器器器器与与与与理理理理想想想想A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换器器
20、器器量量量量化化化化值值值值上上上上的的的的差差差差。用用用用绝对或相对误差来表示绝对或相对误差来表示绝对或相对误差来表示绝对或相对误差来表示（1 1 1 1）绝对精度）绝对精度）绝对精度）绝对精度 指指指指的的的的是是是是在在在在A/DA/DA/DA/D输输输输出出出出端端端端产产产产生生生生给给给给定定定定的的的的数数数数字字字字代代代代码码码码，实实实实际际际际需需需需要要要要的的的的模模模模拟拟拟拟输输输输入入入入(shr)(shr)(shr)(shr)值与理论上要求的模拟输入值与理论上要求的模拟输入值与理论上要求的模拟输入值与理论上要求的模拟输入(shr)(shr)(shr)(shr
21、)值之差（中间模拟值）。值之差（中间模拟值）。值之差（中间模拟值）。值之差（中间模拟值）。（2 2 2 2）相对精度）相对精度）相对精度）相对精度 指指指指的的的的是是是是A/DA/DA/DA/D满满满满度度度度值值值值校校校校准准准准以以以以后后后后，任任任任一一一一数数数数字字字字输输输输出出出出所所所所对对对对应应应应的的的的实实实实际际际际模模模模拟拟拟拟输入输入输入输入(shr)(shr)(shr)(shr)值（中间值）与理论值（中间值）之差。值（中间值）与理论值（中间值）之差。值（中间值）与理论值（中间值）之差。值（中间值）与理论值（中间值）之差。第12页/共137页第十三页，共1
22、37页。3 3 3 3转换转换转换转换(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)速率速率速率速率 转转转转换换换换速速速速率率率率:指指指指A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换器器器器在在在在每每每每秒秒秒秒钟钟钟钟内内内内所所所所能能能能完成的转换次数。完成的转换次数。完成的转换次数。完成的转换次数。这这这这个个个个(zh(zh(zh(zh ge)ge)ge)ge)指指指指标标标标也也也也可可可可以以以以表表表表述述述述为为为为转转转转换换换换时时时时间间间间，即即即即A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换从从从从启启启启动动动动到到到到结结结结束束束束所
23、所所所需需需需的的的的时时时时间间间间，两者互为倒数。两者互为倒数。两者互为倒数。两者互为倒数。例例例例如如如如，某某某某A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换器器器器的的的的转转转转换换换换速速速速率率率率为为为为5KHz5KHz5KHz5KHz，则其转换时间是则其转换时间是则其转换时间是则其转换时间是200200200200 s s s s。第13页/共137页第十四页，共137页。4.4.4.4.满刻度满刻度满刻度满刻度(kd)(kd)(kd)(kd)范围范围范围范围 满满满满刻刻刻刻度度度度范范范范围围围围:指指指指A/DA/DA/DA/D所所所所允允允允许许许许输输输输入入入入电电
24、电电压压压压范范范范围围围围。如如如如（0 0 0 05 5 5 5）V V V V，（，（，（，（0 0 0 010101010）V V V V，（，（，（，（-5-5-5-5+5+5+5+5）V V V V等。等。等。等。满满满满刻刻刻刻度度度度只只只只是是是是个个个个名名名名义义义义值值值值，实实实实际际际际(shj)(shj)(shj)(shj)的的的的A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换器器器器的的的的最最最最大大大大输输输输入入入入值值值值总总总总比比比比满满满满刻刻刻刻度度度度小小小小1/2n1/2n1/2n1/2n（n n n n为为为为转转转转换换换换器器器器的的的的位位
25、位位数数数数）。这是因为。这是因为。这是因为。这是因为0 0 0 0值也是值也是值也是值也是2n2n2n2n个转换器状态中的一个。个转换器状态中的一个。个转换器状态中的一个。个转换器状态中的一个。例例例例如如如如12121212位位位位的的的的A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换器器器器，其其其其满满满满刻刻刻刻度度度度值值值值为为为为10V10V10V10V，而而而而实实实实际际际际(shj)(shj)(shj)(shj)允许的最大输入电压值为允许的最大输入电压值为允许的最大输入电压值为允许的最大输入电压值为:10V*212-1/212=9.9976V 10V*212-1/212=9.9
26、976V 10V*212-1/212=9.9976V 10V*212-1/212=9.9976V。第14页/共137页第十五页，共137页。A/DA/DA/DA/D转换器的种类转换器的种类转换器的种类转换器的种类(zhngli)(zhngli)(zhngli)(zhngli)常用的有逐次逼近式、积分式、并行式等三类。常用的有逐次逼近式、积分式、并行式等三类。逐逐次次逼逼近近式式:转转换换时时间间与与转转换换精精度度比比较较适适中中，转转换换时时间间一一般般在在1 1100100s s之之间间，转转换换精精度度一一般般在在0.1%0.1%上下，适用于一般场合。上下，适用于一般场合。积积分分式式:
27、转转换换时时间间一一般般在在msms级级。适适用用于于要要求求精精度高，但转换速度较慢的仪器中使用。度高，但转换速度较慢的仪器中使用。并并行行式式:采采用用(ciyng)(ciyng)并并行行比比较较，转转换换速速率率可可以以很很高高，其其转转换换时时间间可可达达nsns级级，可可用用于于医医学学图图象处理等转换速度较快的仪器中。象处理等转换速度较快的仪器中。第15页/共137页第十六页，共137页。2.1.22.1.22.1.22.1.2 逐次逐次逐次逐次(zh c)(zh c)(zh c)(zh c)逼近式逼近式逼近式逼近式ADCADCADCADC 逐次逐次逐次逐次(zh c)(zh c)
28、(zh c)(zh c)逼近式逼近式逼近式逼近式A/DA/DA/DA/D原理概述原理概述原理概述原理概述 N N位位的的逐逐次次逼逼近近式式A/DA/D转转换换器器（图图2-42-4），由由N N位位寄寄存存器器、N N位位D/AD/A转转换换器器、比比较较(bjio)(bjio)器器、逻逻辑辑控制电路、输出缓冲器等五部分组成。控制电路、输出缓冲器等五部分组成。工工作作原原理理：启启动动信信号号作作用用后后，时时钟钟信信号号先先通通过过逻逻辑辑控控制制电电路路使使N N位位寄寄存存器器的的最最高高位位DN-1DN-1为为1 1，以以下下各各位位为为0 0，这这个个二二进进制制代代码码经经D/A
29、D/A转转换换器器转转换换成成电电压压U0U0（此此时时为为全全量量程程电电压压的的一一半半）送送到到比比较较(bjio)(bjio)器器 与与 输输 入入 模模 拟拟 电电 压压 UXUX比比 较较(bjio)(bjio)。若若UXU0UXU0，则则保保留留这这一一位位；若若UXU0UXU0，则则DN-1DN-1位位置置0 0。第16页/共137页第十七页，共137页。逐次逼近逐次逼近逐次逼近逐次逼近(bjn)(bjn)(bjn)(bjn)式式式式A/DA/DA/DA/D原理概述原理概述原理概述原理概述 DN-1DN-1位位比比较较完完毕毕后后，再再对对下下一一位位即即DN-2DN-2位位进
30、进行行比比较较，控控制制电电路路使使寄寄存存器器DN-2DN-2为为1 1，其其以以下下各各位位仍仍为为0 0，然然 后后 再再 与与 上上 一一 次次 DN-1DN-1结结 果果 一一 起起 经经 过过 D/AD/A转转 换换(zhunhun)(zhunhun)后后再再次次送送到到比比较较器器与与UXUX相相比比较较。如如此此一一位一位地比较下去，直至最后一位位一位地比较下去，直至最后一位D0D0比较完毕为止。比较完毕为止。最最后后，发发出出EOCEOC信信号号表表示示转转换换(zhunhun)(zhunhun)结结束束。这这样样经经过过N N次次比比较较后后，N N位位寄寄存存器器保保留留
31、的的状状态态就就是是转转换换(zhunhun)(zhunhun)后的数字量数据。后的数字量数据。第17页/共137页第十八页，共137页。图图2-4 逐次逼近逐次逼近(bjn)式式A/D转换器的结构转换器的结构 第18页/共137页第十九页，共137页。A/DA/DA/DA/D转换转换转换转换(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)器实际转换器实际转换器实际转换器实际转换(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)过程已不重要过程已不重要过程已不重要过程已不重要 目前，逐次逼近式A/D转换器大都做成单片集成电路的形式，使用时只需发出(
32、fch)A/D转换启动信号，然后在EOC端查知A/D转换过程结束后，取出数据即可。这类芯片有ADC0809、ADC1210、ADC7574、AD574、TLC549、MAX1241等是应用得最多的A/D转换器类型。第19页/共137页第二十页，共137页。ADC0809ADC0809ADC0809ADC0809芯片芯片芯片芯片(xn pin)(xn pin)(xn pin)(xn pin)及其接口及其接口及其接口及其接口 ADC0809是8路8位逐次逼近式A/D转换器。它能分时地对8路模拟量信号进行A/D转换，结果为8位二进制数据，结构如图2-5所示，它由三大部分(bfen)组成：第一部分(b
33、fen)是:8路输入模拟量选择电路；第二部分(bfen)是:一个逐次逼近式A/D转换器；第三部分(bfen)是:三态输出缓冲锁存器。第20页/共137页第二十一页，共137页。ADC0809 ADC0809 ADC0809 ADC0809原理原理原理原理(yunl)(yunl)(yunl)(yunl)结构图结构图结构图结构图 图图2-5 ADC0809原理原理(yunl)结构图结构图 第21页/共137页第二十二页，共137页。8 8 8 8路输入路输入路输入路输入(shr)(shr)(shr)(shr)模拟量选择电路模拟量选择电路模拟量选择电路模拟量选择电路 8 8路路输输入入模模拟拟量量选
34、选择择电电路：路：8 8路路输输入入模模拟拟量量信信号号分分别别(fnbi)(fnbi)接接 到到 IN0IN0到到 IN7IN7端端，究究竟竟选选通通哪哪一一路路去去进进行行A/DA/D转转换换由由地地址址锁锁存存器器与与译译码码器器电路控制，见右表所示。电路控制，见右表所示。A A，B B，C C为为输输入入地地址址选选择择线线，地地址址信信息息由由ALEALE的的上上升升沿打入地址锁存器。沿打入地址锁存器。ALEALEC B AC B A接通信号接通信号1 11 11 11 11 11 11 11 10 00 0 00 0 00 0 10 0 10 1 00 1 00 1 10 1 11
35、 0 01 0 01 0 11 0 11 1 01 1 01 1 11 1 1 ININ0 0ININ1 1ININ2 2ININ3 3ININ4 4ININ5 5ININ6 6ININ7 7均不通均不通表表2-1 ADC0809真值表真值表 第22页/共137页第二十三页，共137页。逐次逐次逐次逐次(zh c)(zh c)(zh c)(zh c)逼近式逼近式逼近式逼近式A/DA/DA/DA/D转换器转换器转换器转换器 STARTSTARTSTARTSTART为为为为启启启启动动动动信信信信号号号号，要要要要求求求求输输输输入入入入正正正正脉脉脉脉冲冲冲冲信信信信号号号号，在在在在上上上上升
36、升升升沿沿沿沿复复复复位位位位内内内内部部部部逐逐逐逐次次次次逼逼逼逼近近近近寄寄寄寄存存存存器器器器，在在在在下下下下降降降降沿沿沿沿启启启启动动动动A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换。EOCEOCEOCEOC为为为为转转转转换换换换结结结结束束束束标标标标志志志志位位位位，“0”“0”“0”“0”表表表表示示示示正正正正在在在在转转转转换换换换，“1”“1”“1”“1”表表表表示示示示一一一一次次次次A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换的的的的结结结结束束束束。CLOCKCLOCKCLOCKCLOCK为为为为外外外外部部部部时时时时钟钟钟钟输输输输入入入入信信信信号号号号，时时时
37、时钟钟钟钟频频频频率率率率(pnl)(pnl)(pnl)(pnl)决决决决定定定定了了了了A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换器器器器的的的的转转转转换换换换速速速速率率率率，ADC0809ADC0809ADC0809ADC0809每每每每一一一一通通通通道道道道的的的的转转转转换换换换约约约约需需需需（6666666673737373）个个个个时时时时钟钟钟钟周周周周期期期期，当当当当时时时时钟钟钟钟频频频频率率率率(pnl)(pnl)(pnl)(pnl)取取取取640KHz640KHz640KHz640KHz时时时时，转转转转换换换换一一一一次次次次约约约约需需需需1001001001
38、00 s s s s时间，这是时间，这是时间，这是时间，这是ADC0809ADC0809ADC0809ADC0809所能允许的最短转换时间。所能允许的最短转换时间。所能允许的最短转换时间。所能允许的最短转换时间。第23页/共137页第二十四页，共137页。三态输出三态输出三态输出三态输出(shch)(shch)(shch)(shch)缓冲锁存器缓冲锁存器缓冲锁存器缓冲锁存器A/D转换的结果就是由EOC信号(xnho)打入三态输出缓冲锁存器。OE为 输 出 允 许 信 号(xnho)，当向OE端输入一个高电平时，三态门电路被选通，这时便可读取结果。否则缓冲锁存器输出为高阻态。第24页/共137页
39、第二十五页，共137页。ADC0809ADC0809ADC0809ADC0809的时序的时序的时序的时序(sh x)(sh x)(sh x)(sh x)图图图图 ADC0809 ADC0809 ADC0809 ADC0809的时序图如图的时序图如图的时序图如图的时序图如图2-62-62-62-6所示。所示。所示。所示。启启启启动动动动(qdng)ADC0809(qdng)ADC0809(qdng)ADC0809(qdng)ADC0809后后后后，EOCEOCEOCEOC约约约约在在在在10101010 s s s s后后后后才才才才变变变变为为为为低低低低电电电电平平平平，因因因因而而而而在在
40、在在用用用用STARTSTARTSTARTSTART启启启启动动动动(qdng)0809(qdng)0809(qdng)0809(qdng)0809转转转转换换换换器器器器后后后后，不不不不能能能能立立立立即即即即通通通通过过过过检检检检测测测测EOCEOCEOCEOC来来来来判判判判断断断断转转转转换换换换是是是是否否否否结结结结束，而应等待约束，而应等待约束，而应等待约束，而应等待约10101010 s s s s再检测，否则会出现错误结果。再检测，否则会出现错误结果。再检测，否则会出现错误结果。再检测，否则会出现错误结果。第25页/共137页第二十六页，共137页。图图2-6 ADC08
41、09时序时序(sh x)图图 第26页/共137页第二十七页，共137页。ADC0809ADC0809ADC0809ADC0809与单片机与单片机与单片机与单片机8031803180318031接口接口接口接口(ji ku)(ji ku)(ji ku)(ji ku)电路电路电路电路 ADC0809ADC0809ADC0809ADC0809输输输输出出出出带带带带有有有有三三三三态态态态输输输输出出出出缓缓缓缓冲冲冲冲锁锁锁锁存存存存器器器器，因因因因而而而而不不不不加加加加I/OI/OI/OI/O接接接接口口口口芯芯芯芯片片片片，可可可可以以以以直直直直接接接接接接接接到到到到微微微微机机机机
42、系系系系统统统统的的的的总线上。总线上。总线上。总线上。ADC0809ADC0809ADC0809ADC0809的的的的时时时时钟钟钟钟信信信信号号号号（CLOCKCLOCKCLOCKCLOCK）由由由由8031803180318031的的的的ALEALEALEALE端端端端的的的的输输输输出出出出脉脉脉脉冲冲冲冲（其其其其频频频频率率率率为为为为8031803180318031时时时时钟钟钟钟频频频频率率率率的的的的1/61/61/61/6）经经经经二二二二分分分分频频频频得得得得到到到到，8031803180318031由由由由地地地地址址址址线线线线P2.0P2.0P2.0P2.0和和和
43、和读读读读写写写写控控控控制制制制线线线线启启启启动动动动ADC0809ADC0809ADC0809ADC0809的的的的STARTSTARTSTARTSTART、地地地地址址址址锁锁锁锁存存存存ALEALEALEALE和和和和输输输输出出出出允允允允许许许许OEOEOEOE信信信信号号号号。A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换结结结结束束束束信信信信号号号号EOCEOCEOCEOC反反反反相相相相后后后后连连连连至至至至8031803180318031的的的的INT1INT1INT1INT1（P3.3P3.3P3.3P3.3）。模模模模拟拟拟拟输输输输入入入入通通通通道道道道地地地地址址
44、址址的的的的译译译译码码码码输输输输入入入入信信信信号号号号A A A A，B B B B，C C C C由由由由P0.0P0.0P0.0P0.0P0.2P0.2P0.2P0.2提提提提供供供供。根根根根据据据据以以以以上上上上(yshng)(yshng)(yshng)(yshng)连接，连接，连接，连接，0809080908090809的地址为的地址为的地址为的地址为FEFFHFEFFHFEFFHFEFFH。第27页/共137页第二十八页，共137页。图图2-7ADC0809与单片机与单片机8031接口接口(jiku)电路电路第28页/共137页第二十九页，共137页。A/DA/DA/DA/
45、D转换转换转换转换(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)常用的软件常用的软件常用的软件常用的软件控制方式控制方式控制方式控制方式 常常常常用用用用的的的的控控控控制制制制方方方方式式式式主主主主要要要要有有有有：程程程程序序序序查查查查询询询询方方方方式式式式、延时等待延时等待延时等待延时等待(dngdi)(dngdi)(dngdi)(dngdi)方式和中断方式。方式和中断方式。方式和中断方式。方式和中断方式。1 1 1 1程序查询方式程序查询方式程序查询方式程序查询方式微微微微处处处处理理理理器器器器向向向向A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换器器器器发
46、发发发出出出出启启启启动动动动信信信信号号号号后后后后，读读读读入入入入转转转转换换换换结结结结束束束束信信信信号号号号，查查查查询询询询转转转转换换换换是是是是否否否否结结结结束束束束；若若若若转转转转换换换换结结结结束束束束，可可可可以以以以读读读读入入入入数数数数据据据据；否否否否则则则则再再再再继继继继续续续续查查查查询询询询，直直直直至至至至转换结束再读入数据。转换结束再读入数据。转换结束再读入数据。转换结束再读入数据。微微微微机机机机“查查查查询询询询”消消消消耗耗耗耗时时时时间间间间，效效效效率率率率低低低低，但但但但比比比比较较较较简单，可靠性高。实际应用还是比较普遍的。简单，
47、可靠性高。实际应用还是比较普遍的。简单，可靠性高。实际应用还是比较普遍的。简单，可靠性高。实际应用还是比较普遍的。第29页/共137页第三十页，共137页。A/DA/DA/DA/D转换常用转换常用转换常用转换常用(chn yn)(chn yn)(chn yn)(chn yn)的软件控制的软件控制的软件控制的软件控制方式方式方式方式2 2 2 2延时等待方式延时等待方式延时等待方式延时等待方式启启启启 动动动动 A/DA/DA/DA/D后后后后，根根根根 据据据据 A/DA/DA/DA/D转转转转 换换换换 所所所所 需需需需 的的的的 时时时时 间间间间（如如如如ADC0809ADC0809A
48、DC0809ADC0809为为为为100100100100 s s s s）软软软软件件件件(run(run(run(run jin)jin)jin)jin)延延延延时时时时等等等等待待待待，延延延延时时时时结结结结束束束束，读读读读入入入入数数数数据据据据。这这这这种种种种方方方方法法法法可可可可靠靠靠靠性性性性高高高高，不不不不占占占占查查查查询询询询端端端端口。口。口。口。3 3 3 3中断方式中断方式中断方式中断方式微微微微处处处处理理理理器器器器启启启启动动动动A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换后后后后可可可可转转转转去去去去处处处处理理理理其其其其他他他他事事事事情情情情，A
49、/DA/DA/DA/D转转转转换换换换结结结结束束束束便便便便向向向向微微微微处处处处理理理理器器器器发发发发出出出出中中中中断断断断申申申申请请请请信信信信号号号号，微微微微处处处处理理理理器器器器响响响响应应应应中中中中断断断断后后后后再再再再来来来来读读读读入入入入数数数数据据据据。微微微微处处处处理理理理器器器器与与与与A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换器并行工作，提高了工作效率。器并行工作，提高了工作效率。器并行工作，提高了工作效率。器并行工作，提高了工作效率。第30页/共137页第三十一页，共137页。ADC0809ADC0809ADC0809ADC0809与单片机与单片机与
50、单片机与单片机8031803180318031接口接口接口接口(ji ku)(ji ku)(ji ku)(ji ku)实实实实例例例例 以下图示的以下图示的以下图示的以下图示的ADC0809ADC0809ADC0809ADC0809与单片机与单片机与单片机与单片机8031803180318031接口电路，接口电路，接口电路，接口电路，给出查询、延时和中断这三种方式下的转换程给出查询、延时和中断这三种方式下的转换程给出查询、延时和中断这三种方式下的转换程给出查询、延时和中断这三种方式下的转换程序。序。序。序。转换程序是将由转换程序是将由转换程序是将由转换程序是将由IN0IN0IN0IN0端输入的