Tài liệu Ứng dụng KIT 8051 dùng để chuyển đổi A/D-D/A, chương 13 docx

Chương 13
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
I – MẠCH CHUYỂN ĐỔI AD:
1 – Giới thiệu ADC 0809
ADC 0809 là thiết bò biến đổi tương tự số dùng kỹ thuật
CMOS. Tổng cộng người sử dụng có 8 kênh làm việc hoàn toàn
độc lập với nhau để lựa chọn. Ở đây còn chú ý là các điện áp
được đo so với điện thế 0V. Còn một đặc điểm đáng quan tâm
hơn là sự tiêu thụ dòng điện của vi mạch hầu như không đáng
kể (chỉ cỡ 300uA). Thời gian biến đổi khoảng 100 us. Các thông
số kỹ thuật của bộ biến đổi ADC 0809 được kể ra như sau:
 Không cần đòi hỏi điều chỉnh điểm 0.
 Quét động 8 kênh bằng các logic đòa chỉ.
 Giải tín hiệu lối vào Analog khi điện áp nguồn là +5V.
 Tất cả các tín hiệu tương thích TTL.
 Độ phân giải 8 bit.
 Thời gian biến đổi 100us.
 Dòng tiêu thụ (bình thường): 0.3 mA.
 Tần số cung cấp cho chân clock: 10KHz ÷ 1280KHz.
Thông thường vào khoảng 640KHz.
Tín hiệu giữ nhòp dùng cho bộ biến đổi AD cần phải tạo
được ở bên ngoài và được dẫn đến chân clock. Điện áp so sánh
được đưa qua tầng lặp lại điện áp để làm chân REF+.
Chân này có điệntrở lối vào cỡ 2.5K. Mẫu bit ở các lối vào
đòa chỉ A, B, C sẽ xác đònh xem kênh nào phải được lựa chọn.
2 – Nguyên tắc hoạt động
Nguyên tắc làm việc của bộ biến đổi ADC 0809 cũng
không có gì phức tạp. Một xung dương ở chân start kích hoạt sự
biến đổi. Qua đó mẫu bit ở lối vào đòa chỉ A, B, C cũng đồng
thời được chốt và xác đònh kênh cấn biến đổi. Trong quá trình
biến đổi, chân ra EOC (End of Conversion) đứng ở mức Low.

Sau cả 100us mức này sẽ chuyển sang high và báo hiệu kết thúc
quá trình chuyển đổi. Sau đó kết quả của quá trình chuyển đổi
sẽ xếp hàng ở đường dẫn dữ liệu D0 ÷ D7. Khi OE (Output
Enable) = 1, các đường dẫn có thể đọc tiếp.
3 – Mạch tạo dao động cho ADC 0809:
0,7
V0 (f= )
RC
Do tần số làm việc tương đối cao, ta sử dụng bộ đa hài tạo
sóng xuống dùng Trigger Schmitt theo công nghệ TTL. Với
mạch điện như trên ta có tần số dao động:
F
 0,7  700 KHz
RC
4 – Mạch so sánh lặp lại điện áp:
Ta sử dụng OP-AMP LM 358 để lập lại điện áp nhằm phối
hợp tổng trở với ngõ vào REF+ của ADC 0809: đồng thời cung
cấp mức áp chuẩn để đưa vào REF+ để tạo các mức logic ở ngõ
ra tương ứng.
 Các điện trở 1K, 2K. 10K và VR 10K nhằm tạo cầu
phân áp và chọn mức áp chuẩn đưa vào REF+
 VZ = 5,6V ổn áp, giữ điện áp cố đònh
 Ngõ ra bộ so sánh là 5V. Với giá trò này ta có sự thay
đổi AV ở ngõ vào để thay đổi 1 mức logic ở ngõ ra là:
AV = 5/256
 20mV
1K
C2
C
10K

2.2K
10K
VR
13
2
5.6V
+
-
LM358
3
2
1
84
5 – Mạch tạo giao tiếp với KIT 8051:
 8 bit ra của 0809 được nối với PortA của 8255 –1
 3 chân chọn kênh A0, A1, A2 của 0809 được nối PB0 
PB2. Vì vậy khi ghi một dữ liệu vào vùng nhớ của 0809
tức chọn kênh của nó.
 Chân Start nối PC4, ALE nối PC5
 Chân OE được nối lên Vcc. Luôn ở trạng thái cho phép
đọc dữ liệu.
 Chân EOC được nối với PCC. Trong quá trình thực hiện
chuyển đổi vi điều khiển sẽ đọc giá trò EOC tại PCO.
Nếu EOC = 1: hoàn thành quá trình chuyển đổi, vi điều
khiển sẽ đọc dữ liệu lưu trữ vào RAM để xử lý.
 PC1 được nối qua R1K đưa lên +5V (PC1 = 1). Khi có
ấn phím PC1 = 0, được đưa vào vi điều khiển để báo
chọn kênh.
II – MẠCH CHUYỂN ĐỔI DA 0808
DAC 0808 có nhiệm vụ biến đổi mã nhò phân thành dòng

(tín hiệu analog). Dòng này có chiều chạy vào Iout của DAC
0808 và có cường độ thay đổi theo tỉ lệ với data ở ngã vào. Khi
data thay đổi từ 0
 255 Iref, ở mạch dòng mã nhò phân được
đưa từ KIT 8051 qua Port A của 8255-2 để đưa vào DAC 0808.
Tín hiệu DAC 0808 tạo ra dòng nên còn phải có mạch
chuyển dòng thành áp dùng LM324. Ta cần điện áp thay đổi từ
0-5V mà dòng thay đổi từ 0
 2mA nên ta cần điều chỉnh VR 5K
cho phù hợp.