第11章 AD轉(zhuǎn)換器

1、ARM嵌入式體系結(jié)構(gòu)與接口技術(shù)嵌入式體系結(jié)構(gòu)與接口技術(shù)第11章 A/D轉(zhuǎn)換器2 第1章 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)第2章 ARM技術(shù)概述第3章 ARM的指令系統(tǒng)第4章 ARM匯編語言程序設(shè)計(jì)第5章 ARM Realview MDK集成開發(fā)環(huán)境第6章 GPIO編程第7章 ARM異常中斷處理及編程第8章 串行通信接口課程安排課程安排：3 第9章 存儲(chǔ)器接口 第10章 定時(shí)器第第11章章 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器第12章 LCD接口設(shè)計(jì)第13章 溫度監(jiān)測儀開發(fā)實(shí)例課程安排課程安排：4 11.1 A/D轉(zhuǎn)換器原理11.2 S3C2410X A/D轉(zhuǎn)換器11.3 A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例11.4 小結(jié)11.5 思考與練習(xí)

2、本章課程：本章課程：5 11.1.1 A/D轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)A/D轉(zhuǎn)換又稱模數(shù)轉(zhuǎn)換，顧名思義，就是把模擬信號(hào)數(shù)字化。完成一個(gè)或多個(gè)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。圖11-1 A/D轉(zhuǎn)換的一般步驟11.1 A/D轉(zhuǎn)換器原理6 11.1.2 A/D轉(zhuǎn)換的技術(shù)指標(biāo)1、分辨率（Resolution）數(shù)字量變化一個(gè)最小量時(shí)模擬信號(hào)的變化量，1/2n2、 轉(zhuǎn)換速率（Conversion Rate）完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間的倒數(shù)3、量化誤差（Quantizing Error）由于A/D的有限分辨率而引起的誤差（1LSB或1/2LSB）4、偏移誤差（Offset Error）輸入信號(hào)為零時(shí)輸出信號(hào)不為

3、零的值5、滿刻度誤差（Full Scale Error）滿度輸出時(shí)對應(yīng)的輸入信號(hào)與理想輸入信號(hào)值之差6、線性度（Linearity）實(shí)際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移11.1 A/D轉(zhuǎn)換器原理7 11.1.3 A/D轉(zhuǎn)換器類型1、 積分型A/D轉(zhuǎn)換器2、 逐次逼近型A/D3、 并行比較/串行比較型A/D4、 電容陣列逐次比較型5、 壓頻變換型11.1 A/D轉(zhuǎn)換器原理8 11.1.4 A/D轉(zhuǎn)換的一般步驟A/D轉(zhuǎn)換過程是通過取樣、保持、量化和編碼這四個(gè)步驟完成的。取樣和保持主要由采樣保持器來完成量化編碼就由A/D轉(zhuǎn)換器完成11.1 A/D轉(zhuǎn)換器原理9 11.2.1 S3C2410X A/

4、D轉(zhuǎn)換器概述S3C2410A 的具有8 通道模擬輸入的10 位CMOS 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC在2.5MHz 的A/D 轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘下， 最大轉(zhuǎn)化速率可達(dá)到500KSPS。圖11-2 S3C2410X ADC控制器接口框圖11.2 S3C2410X A/D轉(zhuǎn)換器10 采用近似比較算法（計(jì)數(shù)式）的8路10位A/D，集成零比較器，內(nèi)部產(chǎn)生比較時(shí)鐘信號(hào)；支持軟件使能休眠模式，以減少電源損耗。其主要特性如下：（1）精度（Resolution）：10-bit。（2）微分線性誤差（Differential Linearity Error）：1.5LSB。（3）積分線性誤差（Integral Linearity E

5、rror）：2.0LSB。（4）最大轉(zhuǎn)換速率（Maximum Conversion Rate）：500KSPS。（5）輸入電壓（Input Voltage Range）：0-3.3V。（6）片上采樣保持電路。（7）正常模式。（8）單獨(dú)X，Y坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模式。（9）自動(dòng)X，Y坐標(biāo)順序轉(zhuǎn)換模式。（10）等待中斷模式。11.2 S3C2410X A/D轉(zhuǎn)換器11 11.2.2 S3C2410X A/D控制器寄存器（1）寄存器組：A/D控制寄存器ADCCON、A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器ADCDAT（2）A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換時(shí)間計(jì)算。例，PCLK為50MHz，PRESCALER = 49；所有10位轉(zhuǎn)換時(shí)間為50 M

6、Hz / (49 + 1) = 1MHz 轉(zhuǎn)換時(shí)間為1/(1M/5 cycles) = 5s。注意：完成一次A/D轉(zhuǎn)換需要5個(gè)時(shí)鐘周期。A/D轉(zhuǎn)換器的最大工作時(shí)鐘為2.5MHz，所以最大的采樣率可以達(dá)到500kbit/s。11.2 S3C2410X A/D轉(zhuǎn)換器12 11.3.1 電路連接電路連接如圖11-3所示，利用一個(gè)電位計(jì)輸出電壓到S3C2410X 的AIN0管腳。輸入的電壓范圍是03.3V。圖11-3 分壓電路11.3 A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例13 11.3.3 調(diào)試與運(yùn)行結(jié)果1串口接收設(shè)置超級(jí)終端：波特率115200, 1位停止位, 無校驗(yàn)位, 無硬件流控制2打開實(shí)驗(yàn)例程（1）運(yùn)行MDK

7、開發(fā)環(huán)境，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)例程目錄adc_test子目錄下的adc_test.Uv2例程，編譯鏈接工程。（2）根據(jù)common目錄下的ReadMeCommon.txt及本工程目錄下的readme.txt文件配置集成開發(fā)環(huán)境，在Option for Target對話框的Linker頁中選擇RuninRAM.sct分散加載文件，單擊MDK的Debug菜單，選擇Start/Stop Debug Session項(xiàng)或單擊，下載程序文件到目標(biāo)板的RAM中調(diào)試運(yùn)行。（3）在Option for Target對話框的Linker頁中選擇RuninFlash.sct分散加載文件，單擊MDK的Flash菜單，選擇Down

8、load燒寫調(diào)試代碼到目標(biāo)系統(tǒng)的Nor Flash中，重啟目標(biāo)板，目標(biāo)板自動(dòng)運(yùn)行燒寫到Nor Flash中的代碼。3觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果11.3 A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例14 1、在PC機(jī)上觀察超級(jí)終端程序主窗口，可以看到如下界面boot success. ADC_IN Test,channel 0ADC conv. freq. = 2500000HzPlease adjust AIN0 value!The results of ADC are:2、本實(shí)驗(yàn)對AIN0輸入信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)電位器R42，可以在超級(jí)終端和數(shù)碼管上觀察到變化的數(shù)據(jù)，本實(shí)驗(yàn)使用start-by-read模式，每1秒鐘對數(shù)據(jù)進(jìn)

9、行一次采樣，共采樣20個(gè)點(diǎn)。超級(jí)終端主窗口和數(shù)碼管顯示出采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的結(jié)果。 ADC_IN Test,channel 0ADC conv. freq. = 2500000HzPlease adjust AIN0 value!The results of ADC are:3.2742 3.2742 2.9097 1.9452 1.6774 1.61611.0871 0.8194 1.2194 1.2806 1.6290 1.6290 1.91612.1065 2.2839 2.2871 1.7032 1.1806 0.7161 0.067711.3 A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例15 11.3.2 程序的編寫11.3 A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例16 了解A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理掌握S3C2410X下A/D控制器的操作方法11.4 小結(jié)17 11-1 A/D轉(zhuǎn)換器選型時(shí)需要考慮那些指標(biāo)？11-2