实验二十一 ad转换实验

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1、数字电路实验二十一A/D转换实验一、实验目的1．了解A/D转换器的基本工作原理和基本结构。2．掌握大规模集成A/D转换器的功能及其典型应用。二、实验原理1．关于A/D转换A/D转换是把模拟量信号转换为与其大小成正比的数字量信号。A/D转换的种类很多，根据转换原理可以分为逐次逼近式和双积分式。完成这种转换的线路有很多种，特别是大规模集成电路A/D转换器的问世，为实现上述转换提供了极大的方便。使用者可以借助手册提供的器件性能指标和典型应用电路，即可正确使用这些器件。逐次逼近式转换的基本原理是用一个计量单位使连续量整量化（简称量化

2、），即用计量单位与连续量做比较，把连续量变为计量单位的整数倍，略去小于计量单位的连续量部分，这样得到的整数量即数字量。显然，计量单位越小，量化的误差就越小。实验中用到的A/D转换器是8路模拟输入8路数字输出的逐次逼近式A/D转换器件，转换时间约为100微秒。转换时间与分辨率是A/D转换器的两个主要技术指标。A/D转换器完一次转换所需要的时间即为转换时间，显然它反映了A/D转换的快慢。分辨率指最小的量化单位，这与A/D转换的位数有关，位数越多，分辨率越高。2．A/D转换器ADC0809ADC0809是采用CMOS工艺制成的单片

3、8位8通道逐次渐近型模/数转换器，其引脚排列如图21—1所示。图21—1ADC0809引脚图IN0—IN7：8路模拟信号输入端。A2、A1、A0：地址输入端ALE：地址锁存允许输入信号，在此脚施加正脉冲，上升沿有效，此时锁存地址码，从而选通相应的模拟信号通道，以便进行A/D转换。START：启动信号输入端，应在此脚施加正脉冲，当上升沿到达时，内部逐次逼近寄存器复位，在下降沿到达后，开始A/D转换过程。EOC：输入允许信号，高电平有效。CLOCK（CP）：时钟信号输入端，外接时钟频率一般为640KHz。VREF+接+5V，VR

4、EF-接地。——86——数字电路8路模拟开关由A2、A1、A0三地址输入端选通8路模拟信号中的任何一路进行A/D转换，地址译码与模拟输入通道的选通关系如表21—1所示。A2A1A0选中的通道00000011010201131004101511061117表21—1通道地址表一旦选通通道X（0~7通道之一），其转换关系为：（21-1）实验电路如图21-2所示：图21-2ADC0809实验线路要注意一点的是：若输入有负极性值时需要经过运放把电压转化到有效正电压范围内。三、实验设备及器材1．双踪示波器。2．数字逻辑电路实验箱。3．

5、信号源（可以实验箱中所带信号源）。4．万用表等实验室常备工具。5、PC机一台。四、实验内容1．查阅有关资料，详细了解大规模集成电路ADC0809的原理及使用。2．使用数字逻辑电路实验箱，用手动输入模拟量的方式来进行A/D转换的实验。——86——数字电路3．使用实验箱所附带的程序，观察PC机通过软件处理数字信号，经过A/D转换的结果。4．参考有关资料后，自己设计一个A/D转换电路。5．根据实验步骤，完成实验，并详细填写实验报告。五、实验步骤1．先在PC机安装数模、模数转换程序（软件见附带光盘，安装以默认方式进行，软件运行环境C

6、MOS设置并行口工作模式为EPP方式）。2．将A/D转换所需要的时钟接信号源单元的500KHZ信号，即“CLOCK”接500KHZ，“START”和“ALE”均接单次脉冲源的负脉冲信号。“A0，A1，A2”接逻辑电平输出的任意一个插孔，并都拨成低电平，此时就选择了“通道0”，所以转换所用的模拟量就应该从通道0输入。我们输入4.5V直流电压。将D0至D7分别接电平显示的前八个插孔。然后按下POW701，POW101，使信号源单元和A/D转换实验上电。再按一下S101，产生一个负脉冲，启动A/D转换，这时可以看到在电平显示单元会

7、指示相应的转换数字量。3．用同样的方法测试直流电压4V，3.5V，3V，2.5V，2V，1.5V，1V的转换结果。4．将实验箱所附带的软件装入PC机并做完步骤2和3的实验后，在实验箱的并口1与计算机的并口之间连上25芯电脑线（实验箱所附带），然后开启电源，使A/D转换上电。在软件界面上按下启动A/D转换按钮，进入A/D转换界面，如图22—3所示：5、同样在“CLOCK”端输入信号源单元的500KHZ信号，将“A0，A1，A2”接逻辑电平输出的任意一个插孔，并都拨为低电平，此时就选择了“通道0”，所以转换所用的模拟量就应该从通

8、道0输入。（1）用直流信号源作为信号从通道0输入，启动A/D转换程序，输入为4.5V时按“采样数据”按钮，得到数据跟公式21—1计算的数据比较是否跟实际转换的一致。调节信号源使输入为4.0V、3.5V、3.0V、2.5V、2.0V、1.5V、1V——86——数字电路时记录所转换的数字量，自