单片机ad芯片 51单片机之AD芯片|产品概述|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

51单片机之AD芯片

本文章，提供8、10、12位分辨率的AD芯片，与单片机的连接图，程序。

学生时代，在学校学的stc89c51，算是最简单入门的单片机了。有时候，要读取电压值，但是单片机处理的是数字信号，是不能直接读取模拟信的，这就需要我们在单片机外围接上AD芯片。

工业上，很多传感器的输出是4--20ma电流的。举个例子，电流传感器，测量范围1--100A, 对应输出就是4--20ma电流。那么，我们怎么测出输出电流，从而知道传感器的输入电流多大呢？

很简单，在传感器的输出，接上一个250欧姆的电阻，根据U=IR，就可以把4-20ma的电流，转化为1--5V电压，通过AD芯片，单片机得出电压值，从而得到输出电流值，再根据传感器输入电流和输出电流的对应公式，程序写好，我们就可以得到电流传感器所测到的输入电流了。

好吧，废话少说，与其飞飞在这“长篇大论”，说那么多，有什么用呢，是吧？还不如直接上图、给程序来得痛快。

（1） 8位串行模数转换器：TLC549

TCL549与单片机连接图

驱动程序

假如所测真实电压是1.234V，为什么返回是1234，而不是1.234呢？很简单：

ad_value/1000，可以得到千位数字1；

ad_value/100%10，可以得到百位数字2；

ad_value/10%10，可以得到十位数字3；

ad_value%10，可以得到个位数字4。这样数码管就可以显示出我们所测电压值了。

（2）10位串行模数转换器：TLC1543

看图，这个芯片，可以测11路输入：

TLC1543与单片机连接图

TL1543驱动

（3） 12位串行模数转换器：MAX1241

max1241与单片机连接

max1241驱动

好吧，protues仿真一下（3）

检查一下，lcd显示，与MAX1241所测的模拟量，数据是一致的。

单片机AD转换方法为什么要AD转换？

单片机AD转换方法为什么要AD转换?所有单片机一般只能处理数字信号。可是当单片机需要获取电路上的某一点电压值的时候，就必须使用AD转换。如果你直接把单芯片的引脚连接到电路的点上，单片机只知道这个点的电压是低的或高的，怎样才能得到它的电压值呢?比如数字万用表，它测量电压，先将AD转换电路，将电压值转换为一个值，然后将此值发送到单片机，单片机经过计算处理后，再将电压值显示到屏幕上。但现在有一些强大的单片机，其内部AD转换器已经集成，不需要你连接AD转换芯片。

A是模拟信号的意思，D是数字信号的意思，AD转换就是模数转换，顾名思义，就是把模拟信号转换成数字信号，例如把电压值转化为数字信号。

1、分辨率

举个简单的例子，8位芯片只能转换最小到0.01V的电压，而12位的芯片却能转换最小到0.001V的电压，如果一个电压为3.359V，8位芯片转出来后的数值是3.35V，12位芯片转换出来后是3.359V，精度比8位就高一个档次了。(注：这里数值不是正确的数值，举例用，切勿实际使用)

2、8位16位的ad转换芯片是什么意思

8位，16位就代表了AD转换芯片的转换分辨率，数字越大，分辨率越高，同时也反映了它的精度，数字越大，精度相对也越高。8位算是最低了，有些单片机里集成的AD转换器一般是10位的。12位和16位的芯片价格就比较贵了。

3、精度

精度是AD芯片的一个重要参数，表示采集到的数据和真实值之间的相差的程度。例如单片机转换出来的结果是0.3V，而实际可能是0.31V，这样就相差了0.01V。这种误差是不可避免无法消除的。这和在第3点中提到的位数有关，位数越高，这样的误差越小。

单片机ad转换处理方法

4、采样

采样是AD转换的速度性能指标，通俗的说就是每秒里能采样多少次，采样次数越高芯片性能越好。如果对采样不理解，也可以用另一种方式理解，就是一个AD转换芯把电压值转换成数字值这个过程所需要的时间，时间越短越好。

单片机内集成的A/D转换，一般都有相应的特殊功能寄存器来设置A/D的使能标志，参考电压，转换频率，通道选择，A/D输入口的属性(模拟量输入还是普通的I/O口)，启动，停止控制等。有了这些寄存器，使得我们控制单片机的模拟量采集变得非常方便。

A/D转换的基本原理是：将参考电平按最大的转换值量化，再利用输入模拟电平与参考电平的比例来求得输入电平的测量值(V测=V参*(AD量化值/AD转换的最大值))。有些MCU A/D转换的参考电平可以选择由一个外部引脚输入，这样使得用户可以对A/D转换进行更好的控制。值得注意的一点就是A/D转换的输入电平必须比参考电平低或相等，不然测试的结果就会有很大的偏差。

下面以参考电平为5V，转换的精度为8位为例来说明如何取得实际的测量值是多少。如果AD量化值为128，则V测= 5*128/256=2.5V。因为V测=V参*(AD量化值/AD转换的最大值)=AD量化值*(V参/AD转换的最大值)，而针对具体的硬件电路，“V参/AD转化的最大值”是一个固定的系数。而这个系数，就相当于测试的精度了。对于10位的A/D，5V的参考电压的测试精度约5毫伏，而用2.048伏的参考电压，精度就可以达到2毫伏。当然测试的电压范围相应的也减小了。我曾经就用这种减小测量范围来提高精度，使用PIC16F76做A/D测量，使得正负误差不超过5毫伏的高精度测试电源。当误差超过5毫伏时，电路发出报警声，提示操作员，重新调解电压到规定范围内。

然而，即使使用同样一款MCU，不同的软硬件设计者，使得A/D转换的效果相差也甚远。主要是很多新手在处理上有些不当，不是直接把一次转换后的结果拿来处理并做相应的显示，就是对参考电平不做处理。所以使得显示效果老是变化不定，给人一种不稳定的感觉。

针对参考电平设在单片机内部的MCU，主要是要对A/D的量化值做数字滤波处理，比如多次间隔采样，再求平均等。而针对参考电压可以从外部输入脚引入的，最好单独设置一组高稳定度的参考电压，如TL431等。这样，即使MCU的主电源有些波动也不会导致A/D转换值的漂移。其实在没有高精度参考电压的情况下，或者A/D量化值很不稳定的情况下，

我们依然可以通过软件的方法将与A/D转换有关的显示或其他的驱动做得非常稳定。这就要看程序员的设计经验了。