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文檔簡介
1、D/AD/A和和A/DA/D轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口 A/DA/D及及D/AD/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)分辨率(分辨率(ResolutionResolution) 分辨率是指A/D轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸出模擬增量,取決于輸入數(shù)字量的二進(jìn)制位數(shù)。 轉(zhuǎn)換精度(轉(zhuǎn)換精度(Conversion AccuracyConversion Accuracy) 轉(zhuǎn)換精度指滿量程時ADC的實(shí)際模擬輸出值和理論值的接近程度。 量程量程( (滿刻度范圍滿刻度范圍FULL Scale Range)FULL Scale Range) 量程是指輸入模擬電壓的變化范圍。例如某轉(zhuǎn)換器具有10V的單極性范圍或-5+5V的雙極
2、性范圍。則它們的量程都為10V。滿刻度只是個名義值,實(shí)際的A/D,D/A轉(zhuǎn)換器的最大輸出值總是比滿刻度值小1/2n,n為轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。例如12位的A/D轉(zhuǎn)換器,其滿刻度值為10V,而實(shí)際的最大輸出值為:A/DA/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo))(9976. 9409640951021101012V線性度(線性度(LinearityLinearity) 線性度是指ADC的實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線和理想直線之間的最大偏移差。轉(zhuǎn)換時間(轉(zhuǎn)換時間(Conversion Time) 從發(fā)出啟動轉(zhuǎn)換開始直至獲得穩(wěn)定的二進(jìn)代碼所需的時間稱為轉(zhuǎn)換時間,轉(zhuǎn)換時間與轉(zhuǎn)換器工作原理及其位數(shù)有關(guān),同種工作原理的轉(zhuǎn)
3、換器,通常位數(shù)越多,其轉(zhuǎn)換時間越長。 D/AD/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)與A/D轉(zhuǎn)換器基本相同,只是轉(zhuǎn)換時間的概念略有不同,D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間又叫建立時間,它是指當(dāng)輸入的二進(jìn)制代碼從最小值突然跳變至最大值時,其模擬輸出電壓相應(yīng)的滿度跳躍并達(dá)到穩(wěn)定所需的時間。一般而言,D/A的轉(zhuǎn)換時間比A/D要短得多。DACDAC芯片類型及接口方法芯片類型及接口方法各種類型的DAC芯片都具有數(shù)字量輸入端和模擬量輸出端及基準(zhǔn)電壓端。數(shù)字輸入端有以下幾種類型:無數(shù)據(jù)鎖存器,帶單數(shù)據(jù)鎖存器,帶雙數(shù)據(jù)鎖存器,可接收串行數(shù)字輸入。第1種在與單片機(jī)接口時,要外加鎖存器,第2
4、種和第3種可直接與單片機(jī)接口,第4種與單片機(jī)接口十分簡單,接收數(shù)據(jù)較慢,適用于遠(yuǎn)距離現(xiàn)場控制的場合。模擬量輸出有兩種方式:電壓輸出及電流輸出。電壓輸出的DAC芯片相當(dāng)于一個電壓源,其內(nèi)阻很小,選用這種芯片時,與它匹配的負(fù)載電阻應(yīng)較大。電流輸出的芯片相當(dāng)于電流源,其內(nèi)阻較大,選用這種芯片時,負(fù)載電阻不可太大。 在實(shí)際應(yīng)用中,常選用電流輸出的DAC芯片實(shí)現(xiàn)電壓輸出,如圖所示: 無內(nèi)部數(shù)據(jù)鎖存器的DAC芯片,尤其是分辯率高于8位的DAC芯片,在設(shè)計與8位單片機(jī)接口時,要外加數(shù)據(jù)鎖存器作為緩沖器。下圖是一種單緩沖器接口。在10位DAC芯片與8位單片機(jī)之間接入兩個鎖存器,鎖存器A鎖存10位數(shù)據(jù)中的低8位
5、,鎖存器B鎖存高2位。單片機(jī)分兩次輸出數(shù)據(jù),先輸出低8位數(shù)據(jù)到鎖存器A,后輸出高2位數(shù)據(jù)到鎖存器B。設(shè)鎖存器A和鎖存器B的地址分別為002CH和002DH,則執(zhí)行下列指令后完成一次D/A轉(zhuǎn)換:MOV DPTR,#002CHMOV A,#DATA8MOVX DPTR,A ;輸出低8位INC DPTRMOV A,#DATA2MOVX DPTR,A ;輸出高2位這種接口存在一個問題,就是在輸出低8位數(shù)據(jù)和高2位數(shù)據(jù)之間,會產(chǎn)生“毛剌”現(xiàn)象,如圖3.3(b)所示。假設(shè)兩個鎖存器原來的數(shù)據(jù)為0001111000,現(xiàn)在要求轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)為0100001011,新數(shù)據(jù)分兩次輸出,第一次輸出低8位,這時DAC將把
6、新的8位數(shù)據(jù)的與原來數(shù)據(jù)的高2位一起組成0000001011轉(zhuǎn)換成輸出電壓,而該電壓是不需要的,即所謂“毛刺”。避免產(chǎn)生毛刺的方法之一是采用雙組緩沖器結(jié)構(gòu),如下圖所示。 單片機(jī)先把低8位數(shù)據(jù)選通輸入鎖存器1中,然后將高2位數(shù)據(jù)選通輸入鎖存器3中,并同時選通鎖存器2,使鎖存器2與鎖存器3組成10位鎖存器向DAC同時送入10位數(shù)據(jù)由DAC轉(zhuǎn)換成輸出電壓。當(dāng)?shù)刂啡鐖D中所示時,執(zhí)行以下程序完成一次D/A轉(zhuǎn)換:MOV DPTR,#6000HMOV A,#DATA8MOVX DPTR,A ;輸出低8位數(shù)據(jù)INC DPTRMOV A,#DATA2MOVX DPTR,A ;輸出高2位,并同時輸出10位數(shù)據(jù)D/
7、AD/A轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換器芯片DAC0832DAC0832 DAC0832是一個8位D/A轉(zhuǎn)換器芯片,單電源供電,從+5V+15V均可正常工作,基準(zhǔn)電壓的范圍為10V,電流建立時間為1s,CMOS工藝,低功耗20mm。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)由1個8位輸入寄存器、1個8位DAC寄存器和1個8位D/A轉(zhuǎn)換器組成。DAC0832DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DAC0832是典型的帶內(nèi)部雙數(shù)據(jù)緩沖器的8位D/A芯片。圖中LE是寄存命令,當(dāng)LE =1時,寄存器輸出隨輸入變化,當(dāng)LE =0時,數(shù)據(jù)鎖存在寄存器中。當(dāng)ILE端為高電平,CS與WR1同時為低電平時,使得LE1 =1;當(dāng)WR1變?yōu)楦唠娖綍r,輸入寄存器便將輸
8、入數(shù)據(jù)鎖存。當(dāng)XFER與WR2同時為低電平時,使得LE2 =1,DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入變化,WR2上升沿將輸入寄存器的信息鎖存在該寄存器中。DAC0832DAC0832的工作方式的工作方式 DAC0832利用WR1 、 WR2 、ILE、XFER 控制信號可以構(gòu)成三種不同的工作方式。 直通方式 WR1= WR2 =0時,數(shù)據(jù)可以從輸入端經(jīng)兩個寄存器直接進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器。2)單緩沖方式兩個寄存器之一始終處于直通,即WR1=0或WR2=0,另一個寄存器處于受控狀態(tài)。3)雙緩沖方式 兩個寄存器均處于受控狀態(tài)。這種工作方式適合于多模擬信號同時輸出的應(yīng)用場合。 單緩沖方式的接口與應(yīng)用單緩沖方式
9、的接口與應(yīng)用1 1單緩沖方式連接單緩沖方式連接 所謂單緩沖方式就是使DAC0832的兩個輸入寄存器中有一個處于直通方式,而另一個處于受控鎖存方式。 為使DAC寄存器處于直通方式,應(yīng)使WR2 =0和XFER=0。為此可把這兩個信號固定接地,或如電路中把WR2與WR1相連,把XFER與CS相連。 為使輸入寄存器處于受控鎖存方式,應(yīng)把WR1接8051的WR,ILE接高電平。此外還應(yīng)把CS接高位地址線或地址譯碼輸出,以便于對輸入寄存器進(jìn)行選擇。 DAC0832DAC0832單緩沖方式接口單緩沖方式接口 WR74LS373GDAC0832DI7 0CSXFER1W R2WRVccILEVrefRfbIo
10、ut1Iout2AGNDDGND-+5VP2.7ALEP080C51Vout2 2單緩沖方式應(yīng)用舉例單緩沖方式應(yīng)用舉例-波形發(fā)生器波形發(fā)生器在一些控制應(yīng)用中,需要有一個線性增長的電壓(鋸齒波)來控制檢測過程、移動記錄筆或移動電子束等。對此可通過在DAC0832的輸出端接運(yùn)算放大器,由運(yùn)算放大器產(chǎn)生鋸齒波來實(shí)現(xiàn),其電路連接如圖所示。CSDIODI71WR地址譯碼輸出P0.7 P0.0WRILE VCCVrefRfbIout1Iout22WRXFER-+-+10V-10V10k10k+5V1/2LM324DAC0832圖中的DAC0832工作于單緩沖方式,其中輸入寄存器受控,而DAC寄存器直通。假
11、定輸入寄存器地址為7FFFH,產(chǎn)生鋸齒波的程序清單如下: MOV A, #00H ;取下限值 MOV DPTR,#7FFFH;指向0832口地址MM: MOVX DPTR,A ;輸出 INC A;延時 NOP NOP NOP SJMP MM;反復(fù)執(zhí)行上述程序就可得到如下圖所示的鋸齒波。 幾點(diǎn)說明: (1)程序每循環(huán)一次,A加1,因此實(shí)際上鋸齒波的上升邊是由256個小階梯構(gòu)成的,但由于階梯很小,所以宏觀上看就如圖中所畫的先行增長鋸齒波。 FFHV00HTt(2)可通過循環(huán)程序段的機(jī)器周期數(shù),計算出鋸齒波的周期。并可根據(jù)需要,通過延時的方法來改變波形周期。若要改變鋸齒波的頻率,可在AJMP MM指
12、令前加入延遲程序即可。延時較短時可用NOP指令實(shí)現(xiàn)(本程序就是如此),需要延時較長時,可以使用一個延長子程序。延遲時間不同,波形周期不同,鋸齒波的斜率就不同。(3)通過A加1,可得到正向的鋸齒波,反之A減1可得到負(fù)向的鋸齒波。(4) 程序中A的變化范圍是0255,因此得到的鋸齒波是滿幅度的。如要求得到非滿幅鋸齒波,可通過計算求的數(shù)字量的處置和終值,然后在程序中通過置初值和終值的方法實(shí)現(xiàn)。 產(chǎn)生矩形波電壓的產(chǎn)生矩形波電壓的參考程序:參考程序: ORG 1100HSTART: MOV DPTR , #7FFFH ;送DAC0832口地址LOOP: MOV A , #dataH ;送高電平數(shù)據(jù) MO
13、VX DPTR , A LCALL DELAYH ;調(diào)用延時子程序 MOV A , #dataL ;送低電平數(shù)據(jù) MOVX DPTR , A LCALL DELAYL ;調(diào)用延時子程序 SJMP LCALL 執(zhí)行上述程序就可得到如下圖所示的矩形波執(zhí)行上述程序就可得到如下圖所示的矩形波V#dateH#dateLT/2T/2幾點(diǎn)說明:(1)以上程序產(chǎn)生的是矩形波,其低點(diǎn)平的寬度由延時子程序DELAYL所延時的時間來決定,高電平的寬度則由DELAYH所延時的時間決定。(2) 改變延時子程序DELAYL和的DELAYH延時時間,就可改變矩形波上下沿的寬度。若DELAYL=DELAYH(兩者延時一樣),
14、則輸出的是方波。(3) 改變上限值或下限值便可改變矩形波的幅值;單極性輸出時為0-5V或0+5V;雙極性輸出時為-5V+5V。 雙緩沖方式的接口與應(yīng)用雙緩沖方式的接口與應(yīng)用 在多路D/A轉(zhuǎn)換的情況下,若要求同步轉(zhuǎn)換輸出,必須采用雙緩沖方式。DAC0832采用雙緩沖方式時,數(shù)字量的輸入鎖存和D/A轉(zhuǎn)換輸出是分兩步進(jìn)行的。 第一, CPU分時向各路D/A轉(zhuǎn)換器輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量并鎖存在各自的輸入寄存器中。 第二,CPU對所有的D/A轉(zhuǎn)換器發(fā)出控制信號,使各路輸入寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)入DAC寄存器,實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。 下圖為兩片DAC0832與8031接實(shí)現(xiàn)的雙緩沖方式連接電路,能實(shí)現(xiàn)兩路同步輸出。 8
15、0518051與與DAC0832DAC0832的雙緩沖方式接口的雙緩沖方式接口 CSXFERRfbIout1Iout21WR2WRWRDAC0832DAC0832RfbIout1Iout2CSXFERDI7DI01WR2WRDI7DI0-+-+VxVyP0.7 P0.080C51P2.5P2.6P2.7實(shí)現(xiàn)兩路同步輸出的程序如下:實(shí)現(xiàn)兩路同步輸出的程序如下: MOV DPTR,#0DFFFH;送0832(1)輸入鎖存器地址 MOV A,#data1 ;data1送0832(1)輸入鎖存器 MOVX DPTR,A; MOV DPTR,#0BFFFH;送0832(2)輸入鎖存器地址 MOV A,#
16、data2 ;data2送0832(2)輸入鎖存器 MOVX DPTR,A; MOV DPTR,#7FFFH ;送兩路DAC寄存器地址 MOVX DPTR,A ;兩路數(shù)據(jù)同步轉(zhuǎn)換輸出 80518051與與1212位位DACDAC的接口的接口 DAC1208的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理 與DAC0832相似,DAC1208也是雙緩沖器結(jié)構(gòu),輸入控制線與DAC0832也很相似,和用來控制輸入寄存器,和用來控制DAC寄存器,但增加了一條控制線BYTE1/ BYTE2 ,用來區(qū) 分 輸 入 8 位 寄 存 器 和 4 位 寄 存 器 , 當(dāng)BYTE1/BYTE2= 1時,兩個寄存器都被選中,BYT
17、E1/BYTE2=0時,只選中4位輸入寄存器。 DAC1208DAC1208內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 80518051和和DAC1208DAC1208的連接的連接 MOV 40H,#0FFH ;模擬電壓高8位數(shù)據(jù)MOV 41H,#0FH ;模擬電壓低4位數(shù)據(jù) MOV DPTR,#07FFFH ;選通1208高8位輸入寄存器地址MOV R1,#40H MOV A,R1MOVX DPTR,A ;輸出高8位數(shù)據(jù)MOV DPTR,#07EFFH ;選通1208低4位輸入寄存器地址MOV R1,#41HMOV A,R1MOVX DPTR,A ;輸出低4位地址數(shù)據(jù)MOV DPTR,#0FFFFH ;選通1
18、208DAC寄存器地址MOVX DPTR,A ;完成12位D/A轉(zhuǎn)換SJMP $DAC1208的DAC寄存器地址為FFFFH。DAC1208采用雙緩沖器工作方式,送數(shù)時應(yīng)先送高8位數(shù)據(jù)DI11DI4,再送低4位數(shù)據(jù)DI3DI0,送完12位數(shù)據(jù)后再打開DAC寄存器,設(shè)12位數(shù)據(jù)存放在內(nèi)部RAM區(qū)的40H和41H單元中,高8位存于40H,低4位存于41H,轉(zhuǎn)換程序如下:串行串行DACDAC與與80518051單片機(jī)的接口單片機(jī)的接口 串行接口的DAC芯片MAX517與8051單片機(jī)的接口簡單,與標(biāo)準(zhǔn)I2C總線兼容,具有高達(dá)400kbps的通信速率?;鶞?zhǔn)輸入可為雙極性,輸出放大為雙極性工作方式,8引
19、腳DIP封裝引腳排列如下 : MAX517采用I2C串行總線,大大簡化了與單片機(jī)的接口電路設(shè)計。 I2C總線采用位、雙向串行數(shù)據(jù)傳送方式,標(biāo)準(zhǔn)傳送速率為100kB/s,快速方式下可達(dá)400kB/s;同步時鐘可以作為停止或重新啟動串行口發(fā)送的握手方式;連接到同一總線的集成電路數(shù)目只受400pF的最大總線電容限制。MAX517數(shù)據(jù)傳輸時序如圖所示 。MAX517MAX517與與80518051單片機(jī)的接口電路單片機(jī)的接口電路 8051單片機(jī)的P3.0和P3.1分別定義為I2C串行總線的SCL和SDA信號,采用IO端口模擬方式實(shí)現(xiàn)I2C串行總線工作時序。執(zhí)行驅(qū)動程序后連續(xù)啟動MAX517進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)
20、換,利用示波器可以看到MAX517輸出電壓的變化波形。 ADCADC接口技術(shù)接口技術(shù)階梯波比較式階梯波比較式ADC工作原理:工作原理:轉(zhuǎn)換開始時,計數(shù)器復(fù)0,DAC的輸出為Vd=0。若輸入電壓Vi為正,則比較器輸出Vc為正,與門打開,計數(shù)器對時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù),DAC輸出即隨計數(shù)脈沖的增加而增加,如圖所示,當(dāng)Vd Vi時,比較器輸出變負(fù),與門關(guān)閉,停止計數(shù)。計數(shù)器的計數(shù)值正比于輸入電壓,完成了從輸入模擬量電壓到計數(shù)器的計數(shù)值數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。 ADC0809ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) ADC0809ADC0809引腳圖引腳圖 8位A/D轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出鎖存緩沖器地址鎖存與譯碼8位模擬開關(guān)V
21、ref(+)12Vref(-)16ADC08097EOCMsbD7D01920211881517141113VccGNDOE910CLKSTART6ALE22ADDC23ADDB24ADDA25IN754321282726IN012345678910111213141516171819202122232425262728ADC0809IN3IN4IN5IN6IN7STARTEOCD3OECLOCKVccVref(+)GNDD1IN2IN1IN0ADDAADDBADDCALED7D6D5D4D0D2Vref(-)典型典型A/DA/D轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809ADC0809ADC0809內(nèi)
22、部多路開關(guān)可選通8個模擬通道,允許8路模擬量分時輸入,共用一個A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換,這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對A、B、C 3個地址位進(jìn)行鎖存和譯碼,其譯碼輸出用于通道選擇,其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出,因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。通道選擇表通道選擇表 C B A0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1被選擇的通道IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ADC0809ADC0809的工作時序圖的工作時序圖 ALE地址AD模擬量輸入INSTARTEOCOED0 D7數(shù)字量輸出data ADC0809芯片為2
23、8引腳為雙列直插式封裝,其引腳排列如圖所示。主要信號引腳的功能如下: IN7IN0模擬量輸入通道 A、B、C地址線。 通道端口選擇線,A為低地址,C為 高地址,引腳圖中為ADDA,ADDB和ADDC。其地址狀態(tài)與通道對應(yīng)關(guān)系見表9-1。 ALE地址鎖存允許信號。對應(yīng)ALE上跳沿,A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 START轉(zhuǎn)換啟動信號。START上升沿時,復(fù)位ADC0809;START下降沿時啟動芯片,開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換;在A/D轉(zhuǎn)換期間,START應(yīng)保持低電平。本信號有時簡寫為ST. D7D0數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式,可以和單片 機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位,D7為最高 OE輸
24、出允許信號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0,輸出數(shù)據(jù)線呈高阻;OE=1,輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 CLK 時鐘信號。ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路,所需時鐘信號由外界提供,因此有時鐘信號引腳。通常使用頻率為500KHz的時鐘信號。 EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換;EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài) 標(biāo)志,又可作為中斷請求信號使用。 Vcc +5V電源。 Vref參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較,作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V)。80518051單片機(jī)與單片機(jī)與ADC
25、0809ADC0809的接口的接口 采用線選法規(guī)定其端口地址采用線選法規(guī)定其端口地址用單片機(jī)的P2.7引腳作為片選信號, 因此端口地址為7FFFH。片選信號和信號一起經(jīng)或非門產(chǎn)生ADC0809的啟動信號START和地址鎖存信號ALE;片選信號和信號一起經(jīng)或非門產(chǎn)生ADC0809輸出允許信號OE, OE=1時選通三態(tài)門使輸出鎖存器中的轉(zhuǎn)換結(jié)果送入數(shù)據(jù)總線。ADC0809的EOC信號經(jīng)反相后接到8051的引腳 用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)換完成的中斷請求信號。ADC0809芯片的3位模擬量輸入通道地址碼輸入端A、B、C分別接到8031的P0.0、P0.1和P0.2,故只要向端口地址7FFFH分別寫入數(shù)據(jù)00H07H
26、,即可啟動模擬量輸入通道07進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成,因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后,才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。(1 1)定時傳送方式)定時傳送方式 對于一種A/D轉(zhuǎn)換其來說,轉(zhuǎn)換時間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128s,相當(dāng)于6MHz的MCS-51單片機(jī)共64個機(jī)器周期??蓳?jù)此設(shè)計一個延時子程序,A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序,延遲時間一到,轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了,接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。(2 2)查詢方式)查詢方式 A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀
27、態(tài)信號,例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式,測試EOC的狀態(tài),即可卻只轉(zhuǎn)換是否完成,并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。(3)中斷方式)中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(EOC)作為中斷請求信號,以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 不管使用上述那種方式,只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成,即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以RD信號有效時,OE信號即有效,把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線,供單片機(jī)接受。 不管使用上述那種方式,只要一旦確認(rèn)轉(zhuǎn)換結(jié)束,便可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。所用的指令為: MOV DPTR , #7FFFH MOVX A , DPTR該指令在送出有效口地址的同時,發(fā)出有效信號RD,使0809的輸出允許信
28、號OE有效,從而打開三態(tài)門輸出,使轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送入A累加器中。 需要說明的是,ADC0809的三個地址端A、B、C既可如前所述與數(shù)據(jù)線相連,也可與地址線相連,例如與A0A2相連。這時啟動A/D轉(zhuǎn)換的指令與上述類似,只不過A的內(nèi)容為任意數(shù)。例如當(dāng)A、B、C分別與A0、A1、A2相連時,啟動A/D轉(zhuǎn)換只需要一條MOVX指令。在此之前,要將P2.7清零并將最低三位與所選擇的通道對應(yīng)的口地址送入數(shù)據(jù)指針DPTR中。例如要選擇IN7通道時,可采用如下兩條指令啟動A/D轉(zhuǎn)換: MOV DPTR , #7FFFH ;送入0809的口地址 MOVX DPTR , A ;啟動A/D轉(zhuǎn)換(IN7) 注
29、意:此處A中內(nèi)容與A/D轉(zhuǎn)換無關(guān),可為任意值。 A/DA/D轉(zhuǎn)換應(yīng)用舉例轉(zhuǎn)換應(yīng)用舉例 采用中斷工作方式對8路模擬輸入信號依次進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并把轉(zhuǎn)換結(jié)果存入內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的程序,設(shè)數(shù)據(jù)存儲器的首地址為30H ,采用前面的接口電路。初始化程序:初始化程序:MOV R0,#30H ;數(shù)據(jù)區(qū)首地址MOV R4,#08H ;八路模擬信號MOV R2,#00H ;模擬通道0SETB EA ;開中斷SETB EX1 ;允許外中斷1SETB IT1 ;邊沿觸發(fā)MOV DPTR,#7FFFH ;ADC0809端口地址MOV A,R2MOVX DPTR,A ;啟動ADC0809SJMP $ ;等待中斷服務(wù)程序:中
30、斷服務(wù)程序: MOVX A,DPTR ;輸入轉(zhuǎn)換結(jié)果MOV R0,A ;存入內(nèi)存INC R0 ;數(shù)據(jù)區(qū)地址加1INC R2 ;修改輸入通道MOV A,R2MOVX DPTR,A ;啟動下一路通道DJNZ R4,LOOP ;八路未完,循環(huán)CLR EX1 ;八路完畢,關(guān)中斷LOOP: RETI ;中斷返回 積分型積分型A/D 轉(zhuǎn)換器工作原理轉(zhuǎn)換器工作原理雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器工作原理轉(zhuǎn)換器工作原理 雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換是一種間接轉(zhuǎn)換是一種間接A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)。轉(zhuǎn)換技術(shù)。首先將模擬電壓轉(zhuǎn)換成積分時間,然后用數(shù)首先將模擬電壓轉(zhuǎn)換成積分時間,然后用數(shù)字脈沖計時方法轉(zhuǎn)換成計數(shù)脈沖數(shù),最后將字脈沖
31、計時方法轉(zhuǎn)換成計數(shù)脈沖數(shù),最后將此代表模擬輸入電壓大小的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換成二此代表模擬輸入電壓大小的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制或進(jìn)制或BCD碼輸出。碼輸出。 雙積分雙積分A/D轉(zhuǎn)換電路原理及工作波型圖轉(zhuǎn)換電路原理及工作波型圖1.準(zhǔn)備期:開關(guān)S1、S2、S3斷開,S4接通,積分電容C被短路,輸出為0。2.采樣期:開關(guān)S2、S3、S4斷開,S1閉合,積分器對輸入模擬電壓+Vi進(jìn)行積分,積分時間固定為T1,在采樣期結(jié)束的t2時刻,積分器輸出電壓為: 式中 為被測模擬電壓在T1時間內(nèi)的平均值。itticVRCTdtVRCV1211dtVTVttii21113.比較期:從t2時刻開始,開關(guān)S1、S2、S4斷開,S3閉
32、合,將與被測模擬電壓極性相反的標(biāo)準(zhǔn)電壓-Er接到積分器的輸入端(若被測模擬電壓為-Vi,則S1、S3、S4斷開,S2閉合,將+Er接到積分器的輸入端),使積分器進(jìn)行反向積分。當(dāng)積分器的輸出回到0時,比較器的輸出發(fā)生跳變。設(shè)在t3時刻積分器回0,此時有: 式中T2=t3-t2為比較周期。rcttrcERCTVdtERCV232)(10在T2周期內(nèi)對一個周期為的時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù),得: NT 2irVETTN12由于T1、Er、都是恒定值,從而計數(shù)值N就正比于被測模擬電壓值,實(shí)現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換。雙積分雙積分A/D轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換器芯片ICL7135ICL7135是一種常用的4位半BCD碼雙積分型單片集成
33、ADC芯片, 其分辯率相當(dāng)于14位二進(jìn)制數(shù),它的轉(zhuǎn)換精度高, 轉(zhuǎn)換誤差為1LSB,并且能在單極性參考電壓下對雙極性輸入模擬電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,模擬輸入電壓范圍為01.9999V。 芯片采用了自動校零技術(shù), 可保證零點(diǎn)在常溫下的長期穩(wěn)定性,模擬輸入可以是差動信號, 輸入阻抗極高。ICL7135的輸出時序圖的輸出時序圖B8、B4、B2、B1:BCD碼數(shù)據(jù)輸出,B8為最高位,B1為最低位。D5、D4、D3、D2、D1:BCD碼數(shù)據(jù)的位驅(qū)動信號輸出端,分別選通萬、千、百、 十、個位。ICL7135與單片機(jī)與單片機(jī)8031的接口電路的接口電路 ICL7135轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出是動態(tài)的,因此必須通過并行接口才能
34、與單片機(jī)連接。圖中74LS157為4位2選1 的數(shù)據(jù)多路開關(guān),74LS157的端輸入為低電平時,1A、2A、3A輸入信息在1Y、2Y、3Y輸出; 端為高電平時,1B、2B、3B輸入信息在1Y、2Y、3Y輸出。因此,當(dāng)7135的高位選通信號D5輸出為高電平時,萬位數(shù)據(jù)B1和極性、過量程、欠量程標(biāo)志輸入到8051單片機(jī)的P0.0P0.3,當(dāng)D5為低電平時,7135的B8、B4、B2、B1輸出低位轉(zhuǎn)換結(jié)果的BCD碼,此時BCD碼數(shù)據(jù)線B8、B4、B2、B1輸入到8051單片機(jī)的P0.0P0.3。 ICL7135的時鐘頻率為125kHz,每秒進(jìn)行3次A/D轉(zhuǎn)換。ICL7135的數(shù)據(jù)輸出選通脈沖線接到8051外部中斷INT0端,當(dāng)ICL7135完成一次A/D轉(zhuǎn)換以后,產(chǎn)生5個數(shù)據(jù)選通脈沖,分別將各位的BCD碼結(jié)果和標(biāo)志D1D5打入8051的P0口。由于ICL7135的A/D轉(zhuǎn)換是自動進(jìn)行的, 完成一次A/D轉(zhuǎn)換后, 選通脈沖的產(chǎn)生和8051中斷的開放是不同步的。為了保證讀出數(shù)據(jù)的完整性, 單片機(jī)8051只對最高位(萬位)
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