模拟数字转换器综述.docx
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模拟数字转换器综述
长沙学院
电子技术
课程设计说明书
题目
模拟数字转换器
系（部）
电子信息与电气工程系
专业（班级）
光电一班
姓名
蒋智文
学号
2013041125
指导教师
刘亮龙英陈希张海涛
起止日期
2015.6.1-2015.6.6
电子技术课程设计任务书（30）
系（部）：
电子信息与电气工程系专业：
光电信息工程指导教师：
张海涛
课题名称
模拟数字转换器
设计内容及要求
1．说明模拟数字转换的基本概念和原理；
2．给出A1集成电路的主要技术参数，熟悉IC芯片（ADC）各引脚的功能，逐个说明；
3．通过实际测试，给出A/D转换的对应关系表，并分析计算其转换精度；
4．写出设计心得。
设计工作量
1、系统整体设计；
2、系统设计及仿真；
3、在Multisim或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示；
4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，参考文献、设计总结等。
进度安排
起止日期（或时间量）
设计内容（或预期目标）
备注
第一天
课题介绍，答疑，收集材料
第二天
设计方案论证
第三天
进行具体设计
第四天
进行具体设计
第五天
编写设计说明书
指导老师意见
年月日
教研室
意见
年月日
长沙学院课程设计鉴定表
姓名
蒋智文
学号
2013041125
专业
光电信息工程
班级
1
设计题目
模拟数字转换器
指导教师
张海涛
指导教师意见：
评定成绩：
教师签名：
日期：
答辩小组意见：
评定成绩：
答辩小组长签名：
日期：
教研室意见：
最终评定等级：
教研室主任签名：
日期：
说明
课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五等。
一、前言
《电子技术基础》是一门发展迅速、实践性和应用性很强的电子技术专业基础课程，有数字部分和模拟部分。
为了适应现代电子技术飞跃发展的需要，更好的培养21世纪应用型电子技术人才，需要在加强学生基础理论学习的同时，还要加强实验技能的训练。
将理论知识、课题内容的作业、讨论与技能训练相结合，融为一体，课程设计以此为目的使能力培养贯穿于整个教学过程。
本课程设计通过对数字逻辑电路的性能测试和调整，使学生巩固和加深理解所学的理论知识，熟悉电子电路中常用元器件的性能和常用电子仪器的使用，掌握电子电路测量的基本原理和方法，为制作和调试整机电路打下基础。
二、设计任务与目的
1.了解模拟数字转换
2.的基本概念和原理；
3.了解A1集成电路的主要技术参数，熟悉IC芯片（ADC系列）各引脚的功能；
4.学习AD转换系统整体设计，并学会用仿真软件进行仿真。
5.巩固加深对电子线路的基本知识，提高综合运用专业知识的能力；
6.培养学生查阅参考文献，独立思考、设计、钻研专业知识相关问题的能力；
7.通过实际制作安装电子线路，学会单元电路以及整机电路的调试与分析方法；
8.培养严肃认真的工作作风与科学态度，建立严谨的工程技术观念；培养工程实践能力、创新能力和综合设计能力。
三、设计内容与要求
1.说明模拟数字转换的基本概念和原理；
2.给出A1集成电路的主要技术参数，熟悉IC芯片（ADC）各引脚的功能，逐个说明；
3.通过实际测试，给出A/D转换的对应关系表，并分析计算其转换精度；
4.写出设计心得。
四、总体设计框图
根据设计要求，要将模拟信号如直流电压转换为数字信号，查找资料知道，可以使用集成A/D转换器芯片完成。
A/D转化芯片型号为ADC0808
五、元器件选择
（一）ADC0808芯片
目前国内外各半导体器件生产厂家设计并生产出了多种多样的ADC芯片,常用的两种为ADC0808和ADC00809，在实际使用中，ADC0808更常用于电路仿真，本设计采用ADC0808。
ADC0808是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。
它是逐次逼近式A/D转换器。
1）ADC0808的内部逻辑结构
由下图可知，ADC0808由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。
多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。
三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
2）．ADC0808引脚结构
ADC0808各脚功能如下：
D7-D0：
8位数字量输出引脚。
IN0-IN7：
8位模拟量输入引脚。
VCC：
+5V工作电压。
GND：
地。
REF（+）：
参考电压正端。
REF（-）：
参考电压负端。
START：
A/D转换启动信号输入端。
ALE：
地址锁存允许信号输入端。
（以上两种信号用于启动A/D转换）.
EOC：
转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。
OE：
输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。
CLK：
时钟信号输入端（一般为500KHz）。
A、B、C：
地址输入线。
ADC0808对输入模拟量要求：
信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。
ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。
当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。
ST为转换启动信号。
当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。
EOC为转换结束信号。
当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。
OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。
OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。
D7－D0为数字量输出线。
CLK为时钟输入信号线。
因ADC0808的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ。
（二）时钟脉冲源
采用激励源端子，提供频率为100KHZ的方波脉冲。
（三）LED灯
为获取数字信号，需要对ADC0808输出的数字信号进行显示。
采用LED灯，通过LED灯的亮与暗指示输出的数字信号为1还是0.
六、设计原理
1）输入直流电压：
在电位器上产生0～5V的电压，在将其连接到ADC0808芯片的信号输入端口IN0口，让电压信号能够输入芯片中。
2）脉冲产生电路：
产生一个频率较高的方波信号CP，可选用激励源端子，提供ADC0808芯片工作所需要的时钟信号。
3）地址输入信号控制电路：
ADC0808芯片有三位地址选通输入端,用以选择对应的输入通道，本设计采用信号输入端口IN0口，故将A、B、C3个地址输入线都连接地，固定输入通道为IN0口。
地址信号与选中通道的关系如下：
4）数字信号输出显示电路：
用LED灯分别连接ADC0808的8个输出信号端口，另一端接地，则可以显示输出信号为0还是1.
5）总的电路如下所示：
七、Proteus软件运行仿真
（一）Proteus软件
Proteus软件是英国LabCenterElectronics公司出版的EDA工具软件,它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。
可以仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。
可提供示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表等仿真仪表资源。
本设计是采用它进行电路仿真。
（二）运行仿真结果
ADC0808模拟数字转换器仿真结果图
（三）运行结果分析
如图所示：
ADC0808芯片通过通道IN0采集由电位器产生的电压信号，在ST为转换启动信号时，对电压信号进行A/D转换，在转换期间，ST应保持低电平，转换结束后，EOC变为高电平，OE为输出允许信号，OE＝1，输出转换得到的数据，然后LED灯显示出输出的数据。
如图中，输入电压为0.25V，输出数据为00001101.
结果分析：
对于这个8位的电压模数转换器，如果将参考设为5V，那么输出的信号有64种编码，分别代表输入电压在0V-0.078125V,0.078125V-0.15625V,...........4.291875V-5V。
分为64个等级编码，当一个0.08V的信号输入时，转换器输出的数据为00000001。
部分电压与输出量的关系如下：
电压V
输出数字量
U
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0.01
0
0
0
0
0
0
0
0
0.08
0
0
0
0
0
0
0
0
0.40
0
0
0
0
0
1
0
1
0.80
0
0
1
0
1
0
0
1
1.60
0
1
0
1
0
0
1
0
3.20
1
0
1
0
0
0
1
1
4.00
1
1
0
0
1
1
0
0
4.50
1
1
1
0
0
1
0
1
八、实训心得及体会
通过这次课程设计，我学会了Proteus仿真软件的使用。
利用Proteus对ADC0808模拟数字转换器各个单元电路和整体电路的设计和仿真，只要点击鼠标就能方便、快捷地搭建电路，并且修改电路方便。
在电路设计仿真完成之后再构建实际电路，从而降低了成本，大大提高了教学和专业设计的效率。
在本次课程设计，我掌握了计数式8位A/D转换器的设计原理，了解了ADC0808以及ADC0809的工作原理，对模拟数字转换有了一定的认识。
通过对软件Proteus的学习和使用，进一步加深了我对数字电路的认识，同时加强了我动手、思考和解决问题的能力，并为我以后的毕业设计打下了良好的基础。
做课程设计的同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时有些弄不懂的问题，在做课程设计时就找到了解决的方法；与此同时，还可以记住很多东西。
比如一些芯片的功能，平时看完课本很容易忘，就是因为没有动手实践过，这也说明了“理论联系实际”的重要性。
本次课程设计，培养了我们综合运用理论知识解决实际问题的能力，让我们懂得了理论联系实际的重要，为以后的学习和工作起到了促进作用。
也锻炼了我们的实践动手能力，提高了自己学习的积极性。
参考文献
[1]康华光.电子技术基础数字部分（第五版）.北京：
高等教育出版社，2006.
[2]熊幸明.电工电子实验教程（第2版）.北京：
清华大学出版社，2013.
[3]康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）.北京：
高等教育出版社，2006.
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