在工業控制和智能化儀表中，通常由微型計算機進行實時控制及實時數據處理。計算機所加工的信息總是數字量，而被控制或被測量的有關參量往往是連續變化的模擬量，如溫度、速度、壓力等等，與此對應的電信號是模擬信號。模擬量的存儲和處理比較困難，不適合作為遠距離傳輸且易受幹擾。在一般的工業應用系統中傳感器把非電量的模擬信號變成與之對應的模擬信號，然後經模擬（Analog）到數字（Digital）轉換電路將模擬信號轉成對應的數位訊號送微機處理。這就是一個完整的信號鏈，模擬到數字的轉換過程就是我們經常接觸到的ADC（Analog to Digital Convert）電路。模-數轉換（ADC）簡介
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201611/322224.htm模-數轉換原理
ADC的轉換原理根據ADC的電路形式有所不同。ADC電路通常由兩部分組成，它們是：採樣、保持電路和量化、編碼電路。其中量化、編碼電路是最核心的部件，任何ADC轉換電路都必須包含這種電路。ADC電路的形式很多，通常可以並為兩類：
間接法：它是將採樣-保持的模擬信號先轉換成與模擬量成正比的時間或頻率，然後再把它轉換為數字量。這種通常是採用時鐘脈衝計數器，它又被稱為計數器式。它的工作特點是：工作速度低，轉換精度高，抗幹擾能力強。
直接法：通過基準電壓與採樣-保持信號進行比較，從而轉換為數字量。它的工作特點是：工作速度高，轉換精度容易保證。
模—數轉換的過程有四個階段，即採樣、保持、量化和編碼。
採樣是將連續時間信號變成離散時間信號的過程。經過採樣，時間連續、數值連續的模擬信號就變成了時間離散、數值連續的信號，稱為採樣信號。採樣電路相當於一個模擬開關,模擬開關周期性地工作。理論上，每個周期內，模擬開關的閉合時間趨近於0。在模擬開關閉合的時刻（採樣時刻），我們就「採」到模擬信號的一個「樣本」。
量化是將連續數值信號變成離散數值信號的過程。理論上，經過量化，我們就可以將時間離散、數值連續的採樣信號變成時間離散、數值離散的數位訊號。
我們知道，在電路中，數字量通常用二進位代碼表示。因此，量化電路的後面有一個編碼電路，將數位訊號的數值轉換成二進位代碼。
然而，量化和編碼總是需要一定時間才能完成，所以，量化電路的前面還要有一個保持電路。保持是將時間離散、數值連續的信號變成時間連續、數值離散信號的過程。在量化和編碼期間，保持電路相當於一個恆壓源，它將採樣時刻的信號電壓「保持」在量化器的輸入端。雖然邏輯上保持器是一個獨立的單元，但是，工程上保持器總是與採樣器做在一起。兩者合稱採樣保持器。
八位串行A/D轉換器ADC0832簡介
ADC0832 是美國國家半導體公司生產的一種8 位解析度、雙通道A/D轉換晶片。由於它體積小，兼容性強，性價比高而深受單片機愛好者及企業歡迎，其目前已經有很高的普及率。ADC083X是市面上常見的串行模—數轉換器件系列。ADC0831、ADC0832、ADC0834、ADC0838是具有多路轉換開關的8位串行I/O模—數轉換器，轉換速度較高（轉換時間32uS），單電源供電，功耗低（15mW），適用於各種可攜式智能儀表。本章以ADC0832為例，介紹其使用方法。
ADC0832是8腳雙列直插式雙通道A/D轉換器，能分別對兩路模擬信號實現模—數轉換，可以用在單端輸入方式和差分方式下工作。ADC0832採用串行通信方式，通過DI 數據輸入端進行通道選擇、數據採集及數據傳送。8位的解析度（最高分辨可達256級），可以適應一般的模擬量轉換要求。其內部電源輸入與參考電壓的復用，使得晶片的模擬電壓輸入在0~5V之間。具有雙數據輸出可作為數據校驗，以減少數據誤差，轉換速度快且穩定性能強。獨立的晶片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。
ADC0832 具有以下特點：
· 8位解析度；
· 雙通道A/D轉換；
· 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；
· 5V電源供電時輸入電壓在0~5V之間；
· 工作頻率為250KHZ，轉換時間為32μS；
· 一般功耗僅為15mW；
· 8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC 多種封裝；
· 商用級晶片溫寬為0°C to +70°C，工業級晶片溫寬為-40°C to +85°C；
圖3 ADC0832引腳圖
晶片接口說明：
· CS_ 片選使能，低電平晶片使能。
· CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。
· CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。
· GND 晶片參考零電位（地）。
· DI 數據信號輸入，選擇通道控制。
· DO 數據信號輸出，轉換數據輸出。
· CLK 晶片時鐘輸入。
· Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復用）
ADC0832的工作原理：
正常情況下ADC0832 與單片機的接口應為4條數據線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由於DO端與DI端在通信時並未同時使用並與單片機的接口是雙向的，所以在I/O口資源緊張時可以將DO和DI並聯在一根數據線上使用。當ADC0832未工作時其CS輸入端應為高電平，此時晶片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當要進行A/D轉換時，須先將CS使能端置於低電平並且保持低電平直到轉換完全結束。此時晶片開始轉換工作，同時由處理器向晶片時鐘（CLK）輸入端輸入時鐘脈衝，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數據信號。在第一個時鐘脈衝的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號。在第二、三個脈衝下沉之前DI端應輸入兩位數據用於選擇通道功能。
通道地址 | 通道 | 工作方式說明 |
SGL/DIF | ODD/SIGN | 0 | 1 |
0 | 0 | + | - | 差分方式 |
0 | 1 | - | + |
1 | 0 | + | | 單端輸入方式 |
1 | 1 | | + |
表1：通道地址設置表
如表1所示，當此兩位數據為「1」、「0」時，只對CH0 進行單通道轉換。當2位數據為「1」、「1」時，只對CH1進行單通道轉換。當兩位數據為「0」、「0」時，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負輸入端IN-進行輸入。當兩位數據為「0」、「1」時，將CH0作為負輸入端IN-，CH1 作為正輸入端IN+進行輸入。到第三個脈衝的下降之後DI端的輸入電平就失去輸入作用，此後DO/DI端則開始利用數據輸出DO進行轉換數據的讀取。從第4個脈衝下降沿開始由DO端輸出轉換數據最高位Data7，隨後每一個脈衝的下降沿DO端輸出下一位數據。直到第11個脈衝時發出最低位數據Data0，一個字節的數據輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節的數據，即從第11個字節的下降沿輸出Data0。隨後輸出8位數據，到第19 個脈衝時數據輸出完成，也標誌著一次A/D轉換的結束。最後將CS置高電平禁用晶片，直接將轉換後的數據進行處理就可以了。時序說明請參照圖4。
作為單通道模擬信號輸入時ADC0832的輸入電壓是0—5V且8位解析度時的電壓精度為19.53mV，即（5/256）V。如果作為由IN+與IN-輸入的輸入時，可是將電壓值設定在某一個較大範圍之內，從而提高轉換的寬度。但值得注意的是，在進行IN+與IN-的輸入時，如果IN-的電壓大於IN+的電壓則轉換後的數據結果始終為00H。
ADC0832的工作時序
圖4 ADC0832工作時序
ADC0832軟硬體設計實例
通過以上的理論學習之後，對模—數轉換應該有了一定的了解，接下來就根據上文的指導，對ADC0832進行實際應用，以加深印象。本實例功能是將通道1上採樣到的電壓顯示在LED數碼管上，通過改變通道1的輸入電壓變化，觀察輸出讀數。
硬體原理圖
圖7 硬體原理圖
程序流程圖
圖8 軟體流程圖
相信看到這裡，你應該可以理解我們是如何利用單片機來進行模數轉換的處理了，你也可以根據自己的需要來寫些AD模數轉換相關的應用程式，如數字溫度計，溼度傳感應用，壓力傳感應用等等。由於篇幅有限，讀者朋友可以通過網站或電子郵件一起交流與學習。在下幾期中，我們將陸續介紹51單片機綜合學習系統的其它功能原理與應用。