3.2.3.1 .Khái nim chung
3.2.3.2. Giới thiu Chip ADC0809
Linh kieơn thu thp dữ liu ADC0809 là linh kin CMOS đơn tinh theơ, cĩ mách biên đoơi tương tự sang sơ A/D (analog to digital converter), mách đa hợp 8 keđnh (8 – channel multiplexer) và mách logic đieău khieơn tương thích với b vi xử lý. Mách biên đoơi A/D 8 bit sử dúng phép xâp xư lieđn tiêp làm kỹ thut biên đoơi. Mách biên đoơi được đaịc trưng
baỉng mách so sánh, mách chia đin áp 256 đin trở cĩ cađy chuyeơn mách tương tự (analog swich tree) và thanh ghi xâp xư lieđn tiêp (successive approximation register). Mách đa hợp 8 keđnh cĩ theơ truy cp trực tiêp bât kỳ tín hiu nào trong 8 tín hiu tương tự ở ngõ vào cụa ADC0809.
Linh kin này lối bỏ các nhu caău hiu chưnh zero và tồn giai (full-scale) beđn ngồi. Tính giao din d dàng với các b vi xử lý được cung câp bởi các ngõ vào địa chư mách ghép keđnh được chơt và được giại mã, và các ngõ ra 3-tráng thái TTL được chơt.
Thiêt kê cụa ADC0809 được tơi ưu hĩa baỉng cách kêt hợp chaịt chẽ các khía cánh được ưa chung nhât cụa kỹ thut biên đoơi A/D. ADC0809 cho ta tơc đ cao, đ chính xác cao, phú thuc tơi thieơu vào nhit đ, đ chính xác và tính laịp lái trong thời gian dài rât tơt, cođng suât tieđu thú ít nhât. Với các tính chât này làm cho linh kin phù hợp lý tưởng trong các ứng dúng, từ xử lý và đieău khieơn máy mĩc đên các ứng dúng cụa người tieđu thú và các ứng dúng tự đoơng.
Sơ đoă chađn cụa ADC0809
Lun vn tơt nghieơp Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM
Ý nghĩa các chađn
• IN0 đên IN7 : 8 keđnh ngõ vào tương tự.
• A, B, C : ba chađn giại mã chĩn mt trong 8 ngõ vào IN0 đên IN7.
• 2-1 đên 2-8 : ngõ ra song song 8 bit.
• ALE : cho phép chơt địa chư.
• START : xung cho phép baĩt đaău quá trình chuyeơn đi.
• CLK : xung clock.
• REF (+) : đin thê tham chiêu dương.
• REF ( - ) : đin thê tham chiêu ađm.
• VCC : nguoăn cung câp DC cho chip ADC hốt đng.
Các đaịc đieơm cụa ADC0809
• Chip ADC0809 cĩ đ phađn giại 8 bit.
• Có 8 ngõ thu nhn tín hiu, cho phép ta thu nhn cùng lúc các tín hiu đin tim thun tin cho vic so sánh.
• Sai sơ toơng khođng hiu chưnh là ± 1/2 LSB và ±1 LSB.
• Thời gian chuyeơn đoơi là 100µs ở taăn sơ 640 kHz.
• Nguoăn cung câp VCC = +5V.
• Đin áp ở 8 keđnh ngõ vào bị giới hán trong khạng 0 đên +5V.
• Taăn sơ xung clock 10 kHz đên 1280 kHz.
• Nhit đ hốt đng -40o đên 85o.
• Cođng suât thâp khoạng 15mW.
• Khođng caăn đieău chưnh zero hoaịc tồn giai.
• Hốt đng với chuaơn đin áp 5 VDC hoaịc chuaơn đin áp được hiu chưnh theo khoạng đin áp tương tự ở ngõ vào.
• Các ngõ ra tương thích với các đaịc tính cụa mức đin áp TTL.
Câu táo cụa ADC
Hình 3.24. Sơ đoă khơi cụa ADC 0809
Các tín hiu cụa ba đáo trình chuaơn cụa sĩng đin tim sẽ ở dáng tương tự (analog) được đưa vào 3 keđnh ngõ vào cụa ADC 0809. Tái mt thời đieơm thì b chĩn keđnh chư cho mt tín hiu đi qua ở mt keđnh. Sau khi qua taăng đm và taăng khuêch đái sẽ được lây mău đeơ đưa vào b chuyeơn đoơi A/D. Sau 100µs ở 8 keđnh ngõ ra ta thu được 8 bit nhị phađn là tín hiu sơ (digital).
Nguyeđn lý hốt đng cụa ADC0809
Nguyeđn lý hốt đng chính cụa ADC là dựa tređn phương pháp làm rời rác tín hiu thođng qua vic lây mău theo bieđn đ hoaịc theo thời gian. Sau đĩ các mău này sẽ được cho xâp xư lieđn tiêp. Neđn tín hiu ngõ ra sẽ được lây xâp xư cụa tín hiu ngõ vào.
Lun vn tơt nghip Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM
Hình 3.25. Nguyeđn lý hốt đng cụa ADC0809
Chip ADC0809 cĩ 8 keđnh ngõ vào tương tự cho phép giám sát đoăng thời 8 b cạm biên đưa vào các chađn từ IN0 đên IN7. Ngõ ra 8 bit cĩ theơ chĩn 1 trong 8 ngõ vào tương tự đeơ chuyeơn đoơi sang sơ 8 bit.
Các ngõ vào được chĩn baỉng cách giại mã địa chư nhờ 3 chađn: ADD A, ADD B, ADD C như bạng tráng thái sau :
Sau khi chĩn keđnh thì ta chơt địa chư baỉng cách kích hốt chađn cho phép chơt địa chư ALE (Adress Latch Enable), tức là đưa mt xung thâp leđn cao đeơ chơt địa chư.
Sau khi kích xung START thì b chuyeơn đoơi baĩt đâu hốt đng ở cánh xuơng cụa xung START, quá trình chuyeơn đoơi baĩt đaău được thực hin trong thời gian khoạng 100µs ,
tức là khoạng 8 xung clock (tính từ cánh cuơng cụa xung START) thì q trình chuyeơn đoơi kêt thúc và được báo hiu baỉng ngõ ra EOC xuơng mức thâp. [4]
Thanh ghi xâp xư lieđn tiêp SAR (successive approximation register) thực hin 8 laăn laịp lái đeơ xâp xư đin áp ngõ vào. Đơi với bât kì mách chuyeơn đoơi nào thuc lối SAR, sơ laăn laịp lái là n laăn cho mách biên đoơi n-bit. Hình 3. dưới đađy trình bày mt thí dú đieơn hình cho mách biên đoơi 3-bit. Ở các chip ADC0808 và ADC0809, kỹ thut xâp xư được mở rng đên 8-bit sử dúng máng 256R.
Giạ sử chip ADC biên đoơi 3-bit thì ta cĩ 23 = 8 mức, tức là đin áp mi mức sẽ tương ứng với đin áp ngõ vào chia cho 8, đĩ cũng chính là đoơ phađn giại cụa ADC.
Nhưng với ADC0809 cĩ khạ nng chuyeơn đoơi 8 bit thì ta cĩ 28 = 256 mức, vy đ phađn giại cụa ADC0809 sẽ baỉng đin áp vào chia cho 256.
Các đin áp VREF (+) và VREF (-) sẽ thiêt lp neđn đin áp tham chiêu.
Nêu VREF (-) = GND và VREF (+) = +5V thì đ phađn giại là 5V/256 = 19.53mV≈ 20mV.
Lúc này bit cĩ trĩng sơ lớn nhât (MSB _ ngõ ra ở chađn 2-1) được tích cực, tât cạ các bit cịn lái khođng tích cực, đoăng thời ADC táo ra đin thê cĩ giá trị VREF /2 được đem so sánh với đin thê ngõ vào VIN.
Lun vn tơt nghip Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM
Nêu VIN ≥ VREF /2 thì bit MSB ở mức 1, ngược lái thì bit MSB ở mức 0. Tương tự như vy cho bit kê bit MSB (ngõ ra ở chađn 2-2) được tích cực và ADC táo ra đin thê cĩ giá trị VREF /4 và cũng được so sánh với đin áp ngõ vào VIN. Nêu VIN ≥ VREF /4 thì bit này ở mức 1 và ngược lái ở mức 0. Cứ như vy cho đên bit LSB thì đin áp ADC táo ra là VREF / 256 được đem so sánh với VIN.
Vy nêu ta cĩ đin áp vào là 1V thì ta cĩ 1V/19.53mV ≈ 51 mức, tín hiu ra ở dáng sơ Binary thì 51D = 00110011B.
Trong suơt quá trình chuyeơn đoơi thì chađn OE (Output Enable) được đaịt ở mức 1, muơn đĩc được dữ liu ra thì chađn OE phại xuơng mức 0. Nêu trong quá trình chuyeơn đoơi cĩ mt xung START tác đng thì lp tức ADC sẽ ngưng quá trình chuyeơn đoơi.
Tĩm lái quá trình chuyeơn đoơi cụa ADC baĩt đaău từ vic chĩn keđnh ngõ vào, sau đĩ cho mt xung kích đên chađn START và chơt địa chư baỉng mt xung thâp leđn cao đên chađn ALE, kê đên là cho phép tín hiu ngõ ra OE và cuơi cùng là vic kieơm tra chađn EOC đeơ biêt quá trình chuyeơn đoơi đã kêt thúc hay chưa. Tât cạ những cođng vic đieău khieơn tređn đeău do vi đieău khieơn hĩ 8051 thực hin và đieău này sẽ được trình bày ở phaăn kê tiêp veă vi đieău khieơn).