ADC0804 là bộ chuyển đổi tương tự – số thuộc họ ADC0800 của hãng National Semiconductor. Chip có điện áp nuôi +5V và độ phân giải 8 bit. Ngoài độ phân giải thì thời gian chuyển đổi cũng là một thông số quang trọng đánh giá bộ ADC. Đó là thời gian cần thiết để bộ ADC chuyển đầu vào tương tự thành số nhị phân. Đối với ADC0804 thời gian chuyển đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ cấp tới chân CLK và CLK IN và không bé hơn 110µs. Hình 5.6.2a mô tả ADC ở chế độ chạy tự do.
Các chân của ADC801 có chức năng như sau:
- CS (Chip Select) - Chọn chip: Đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kích hoạt chip ADC0804.
- RD (Read) – Đọc: Tín hiệu vào tích cực mức thấp. Khi CS = 0 và nếu có một xung từ cao xuống thấp áp đến chân RD thì dữ liệu ra dạng số 8 bit được đưa tới các chân dữ liệu D0 – D7. Chân RD còn được gọi là chân cho phép đầu ra. - WR (Write) – Ghi: Chân này dùng để báo cho ADC0804 bắt đầu quá trình
chuyển đổi. Nếu CS = 0 khi WR tạo ra xung thấp lên cao thì bộ ADC0804 bắt đầu tiến hành chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự Vin về số nhị phân 8 bit. Lượng thời gian cần thiết để chuyển đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số đưa đến chân CLK IN và CLK R. Khi việc chuyển đổi dữ liệu được hoàn tất thì chân INTR được ADC0804 hạ xuống thấp.
- CLK IN và CLK R: CLK IN là chân vào nối tới đồng hồ ngoài khi đồng hồ ngoài được sử dụng để tạo thời gian. Tuy nhiên ADC0804 cũng có một bộ tạo xung đồng hồ trên chip. Để dùng đồng hồ trong thì các chân CLK IN và CLK R được nối tới một tụ điện và một điện trở (hình 5.6.2a). Tần số đồng hồ được xác định như sau: RC f 1 , 1 1 =
Giá trị thông thường của đại lượng trên là R = 10K, C = 150pF và tần số nhận được là f = 606 KHz, thời gian chuyển đổi sẽ là 110µs.
- INTR (Interrupt) – Ngắt: Còn gọi là kết thúc việc chuyển đổi. Đây là chân ra tích cực mức thấp. Bình thường chân này ở mức cao khi chuyển đổi hoàn tất thì nó chuyển xuống mức thấp để báo cho CPU biết là dữ liệu được chuyển đổi đã sẵn sàng để lấy đi. Sau khi INTR xuống thấp cần đặt CS = 0 và gửi một xung cao xuống thấp tới chân RD để đưa dữ liệu ra.
- Vin (+) và Vin (-): Đây là hai đầu vào tương tự vi sai, trong đó
- Vin = Vin (+) – Vin (-). Thông thường Vin (-) được nối xuống đất và Vin (+) được dùng làm đầu vào tương tự và tín hiệu này sẽ được chuyển về dạng số. - VCC: Là chân nguồn nuôi +5V. Chân này còn được dùng làm điện áp tham
chiếu khi đầu vào Vref/2+ (chân 9) để hở.
- Vref/2: Là chân điện áp đầu vào được dùng làm điện áp tham chiếu. Nếu chân này hở (không được nối đất) thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC0804 nằm trong dải 0 đến 5 V (giống như Vcc). Tuy nhiên có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến Vin khác với dải 0 đến 5V. Bảng 5.6.2b biểu diễn quan hệ dải điện áp Vin đối với các đầu vào Vref/2 khác nhau:
VIN+ 6VIN- 7 VIN- 7 VREF/2 9 CLK IN 4 A GND 8 RD 2 WR 3 INTR 5 CS 1 D GND 10 DB7(MSB) 11 DB6 12 DB5 13 DB4 14 DB3 15 DB2 16 DB1 17 DB0(LSB) 18 CLK R 19 VCC 20 U1 ADC0804 TUONG TU - SO
Hình 5.6.2a. Kiểm tra ADC ở chế độ chạy tự do
Vref/ 2 (V) Vin(V) Kích thước bước (mV)
Hở 0 đến 5 5/256 = 19.53 2.0 0 đến 4 4/256 = 15.62 1.5 0 đến 3 3/256 = 11.71 1.28 0 đến 2.56 2.56/256 = 10 1.0 0 đến 2 2/256 = 7.81 0.5 0 đến 1 1/256 = 3.90
Bảng 5.6.2b. Quan hệ điện áp Vref/2 với Vin
Kích thước bước là sự thay đổi nhỏ nhất mà ADC có thể phân biệt được. - D0 – D7: Là các chân dữ liệu số. Các chân này được đệm 3 trạng thái và dữ
liệu đã được chuyển đổi chỉ được truy cập khi chân CS = 0và chân RD đưa xuống mức thấp. Để tính điện áp đầu ra có thể sử dụng công thức sau:
buoc thuoc kich V D in out =
- Dout: Là đầu ra dữ liệu số - Vin: Điện áp đầu vào tương tự
Như vậy ta có thể tóm tắt các bước khi ADC chuyển đổi dữ liệu là: 1. Bật WR = 1 để gửi một xung thấp lên cao để bắt đầu chuyển đổi.
2. Duy trì kiểm tra chân INTR. Nếu INTR xuống thấp thì việc chuyển đổi được hoàn tất và có thể chuyển sang bước tiếp theo.
3. Sau khi chân INTR xuống thấp , bật CS = 0 và gửi một xung cao xuống thấp đến chân RD để nhận dữ liệu từ chip ADC0804. Phân chia thời gian cho quá trình này được trình bày như sau (hình 5.6.2c).
Hình 5.6.2c. Phân chia thời gian đọc và ghi của ADC0804