第08章 模擬量通道接口new

1、昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件模擬量通道接口概述模擬量通道接口概述 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器第八章第八章 模擬量通道接口模擬量通道接口 昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件本章要點：本章要點：掌握掌握模擬量接口的地位和作用模擬量接口的地位和作用;理解理解模擬量轉(zhuǎn)換器的性能指標模擬量轉(zhuǎn)換器的性能指標 ；掌握掌握D/A轉(zhuǎn)換原理、轉(zhuǎn)換原理、DAC0832、D/A轉(zhuǎn)換器的應用轉(zhuǎn)換器的應用 ；掌握掌握A/D轉(zhuǎn)換原理、轉(zhuǎn)換原理、ADC0809、A/D轉(zhuǎn)換器的應用轉(zhuǎn)換器的應用 。昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單

2、片機原理及接口技術教學課件教學課件1.1.模擬量接口的地位和作用模擬量接口的地位和作用 將模擬量轉(zhuǎn)換將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的過程稱為為數(shù)字量的過程稱為A/DA/D轉(zhuǎn)換，完成這一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，完成這一轉(zhuǎn)換的器件稱為換的器件稱為ADCADC轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器；器；將數(shù)字量轉(zhuǎn)換將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的過程稱為為模擬量的過程稱為D/AD/A轉(zhuǎn)換，完成這一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，完成這一轉(zhuǎn)換的器件稱為換的器件稱為DACDAC轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器。器。微型計算機受控對象數(shù)字量物理量模擬量D/A轉(zhuǎn)換器及其接口m執(zhí)行部件m執(zhí)行部件1D/A轉(zhuǎn)換器及其接口1模擬量物理量數(shù)字量.傳感器nA/D轉(zhuǎn)換器及其接口n模擬量物理量數(shù)字量.數(shù)字量物理量模擬量A/D轉(zhuǎn)換器

3、及其接口1傳感器1圖圖8-1 8-1 微機自動測控系統(tǒng)的基本組成微機自動測控系統(tǒng)的基本組成 自動化領域常常采用微型計算機進行實時控制和數(shù)據(jù)處理。自動化領域常常采用微型計算機進行實時控制和數(shù)據(jù)處理。所要采集的信號或被控對象的參數(shù)往往是一些在時間和數(shù)值上所要采集的信號或被控對象的參數(shù)往往是一些在時間和數(shù)值上都是連續(xù)變化的模擬量。而計算機都是連續(xù)變化的模擬量。而計算機CPUCPU只能接收和處理不連續(xù)只能接收和處理不連續(xù)的數(shù)字量。因此，必須實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換，才能實現(xiàn)測量和控制。的數(shù)字量。因此，必須實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換，才能實現(xiàn)測量和控制。昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件1)

4、 1) D/AD/A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標轉(zhuǎn)換器的主要性能指標 分辨率：分辨率：定義：定義：D/AD/A轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸出電壓增量，常為滿量程的轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸出電壓增量，常為滿量程的2 2-n-n倍。倍。例如：例如：10V10V滿量程的滿量程的8 8位位DACDAC芯片，分辨率芯片，分辨率=10=10* *2 2-8-8=39mv=39mv； 轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度 ：定義：定義：D/AD/A轉(zhuǎn)換器實際輸出值和理論值的接近程度。轉(zhuǎn)換器實際輸出值和理論值的接近程度。 例如：若滿量程輸出理論值為例如：若滿量程輸出理論值為10V10V，實際值為，實際值為9.99V-10.01V9.99V-10.0

5、1V，則轉(zhuǎn)換精度則轉(zhuǎn)換精度 。偏移量誤差偏移量誤差 ：定義：輸入數(shù)字量為定義：輸入數(shù)字量為0 0時，輸出模擬量對時，輸出模擬量對0 0的偏移值，?？赏ǖ钠浦?，?？赏ㄟ^過DACDAC的外接的外接VREF和電位計加以調(diào)整。和電位計加以調(diào)整。線性度線性度 ：定義：定義：D/AD/A轉(zhuǎn)換器實際轉(zhuǎn)換特性和理想直線間的最大偏差。轉(zhuǎn)換器實際轉(zhuǎn)換特性和理想直線間的最大偏差。通常，線性度通常，線性度 (LSB(LSB為分辨率）。為分辨率）。 10mV10V0.01V LSB21 昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件2) 2) A/DA/D轉(zhuǎn)換器的主要性能指標轉(zhuǎn)換器的主要性能

6、指標 分辨率：分辨率：定義：使輸出數(shù)字量變化一個相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的定義：使輸出數(shù)字量變化一個相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量。常用二進制的位數(shù)表示。變化量。常用二進制的位數(shù)表示。 例如：例如：1212位位ADCADC的分辨率就是的分辨率就是1212位，或者說分辨率為滿刻度位，或者說分辨率為滿刻度FSFS的的 。一個。一個10V10V滿刻度的滿刻度的1212位位ADCADC能分辨的輸入電壓變化最能分辨的輸入電壓變化最小值是小值是 。 量化誤差量化誤差 ：定義：定義：ADCADC把模擬量變?yōu)閿?shù)字量，用數(shù)字量近似表示模擬量，把模擬量變?yōu)閿?shù)字量，用數(shù)字量近似表示模擬量，這個過程稱為量化。量化誤

7、差是這個過程稱為量化。量化誤差是ADCADC的有限位數(shù)對模擬量進行量的有限位數(shù)對模擬量進行量化而引起的誤差?；鸬恼`差。實際上，要準確表示模擬量，實際上，要準確表示模擬量，ADCADC的位數(shù)需很大甚至無窮大。的位數(shù)需很大甚至無窮大。一個分辨率有限的一個分辨率有限的ADCADC的階梯狀轉(zhuǎn)換特性曲線與具有無限分辨率的階梯狀轉(zhuǎn)換特性曲線與具有無限分辨率的的ADCADC轉(zhuǎn)換特性曲線（直線）之間的最大偏差即是量化誤差。轉(zhuǎn)換特性曲線（直線）之間的最大偏差即是量化誤差。 1221mVV4 . 2211012 昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件偏移誤差偏移誤差 ：定義

8、：當輸入信號為定義：當輸入信號為0 0時，輸出信號不為時，輸出信號不為0 0的值稱為偏移誤差的值稱為偏移誤差（或稱零值誤差）。假定（或稱零值誤差）。假定ADCADC沒有非線性誤差，則其轉(zhuǎn)換特性曲沒有非線性誤差，則其轉(zhuǎn)換特性曲線各階梯中點的連線必定是直線，這條直線與橫軸相交點所對線各階梯中點的連線必定是直線，這條直線與橫軸相交點所對應的輸入電壓值就是偏移誤差。應的輸入電壓值就是偏移誤差。 滿刻度誤差滿刻度誤差 ：定義：滿刻度輸出數(shù)碼所對應的實際輸入電壓與理想輸入電定義：滿刻度輸出數(shù)碼所對應的實際輸入電壓與理想輸入電壓之差稱為滿刻度誤差（又稱增益誤差）。壓之差稱為滿刻度誤差（又稱增益誤差）。 線性

9、度線性度 ：定義：轉(zhuǎn)換器實際的轉(zhuǎn)換特性與理想直線的最大偏差稱為線定義：轉(zhuǎn)換器實際的轉(zhuǎn)換特性與理想直線的最大偏差稱為線性度。性度。 絕對精度絕對精度 ：定義：在一個轉(zhuǎn)換器中，任何數(shù)碼所對應的實際模擬量輸入定義：在一個轉(zhuǎn)換器中，任何數(shù)碼所對應的實際模擬量輸入與理論模擬輸入之差的最大值稱為絕對精度。與理論模擬輸入之差的最大值稱為絕對精度。 轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率 ：定義：定義：ADCADC的轉(zhuǎn)換速率是能夠重復進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度，即的轉(zhuǎn)換速率是能夠重復進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度，即每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)。而完成一次每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)。而完成一次A/DA/D轉(zhuǎn)換所需的時間（包括穩(wěn)定時轉(zhuǎn)換所需的時間（包括穩(wěn)定時間），則是轉(zhuǎn)換速率的

10、倒數(shù)。間），則是轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)。 昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件D/AD/A轉(zhuǎn)換的一般工作原理轉(zhuǎn)換的一般工作原理: :常用電阻分壓常用電阻分壓/ /分流來實現(xiàn)分流來實現(xiàn)D/AD/A轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。D/AD/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成與數(shù)值成正比的電壓轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成與數(shù)值成正比的電壓/ /電流。電流。有權電阻解碼網(wǎng)絡有權電阻解碼網(wǎng)絡與與 T T型解碼網(wǎng)絡型解碼網(wǎng)絡兩種構(gòu)建方法兩種構(gòu)建方法, ,又以又以T T型型解碼網(wǎng)絡解碼網(wǎng)絡最為常用。最為常用。權電阻解碼網(wǎng)絡權電阻解碼網(wǎng)絡簡單。但隨著簡單。但隨著D/AD/A轉(zhuǎn)換的位數(shù)增加，權電阻值跨度增大，在轉(zhuǎn)換的位

11、數(shù)增加，權電阻值跨度增大，在集成電路中難于實現(xiàn)。集成電路中難于實現(xiàn)。T T型解碼網(wǎng)絡型解碼網(wǎng)絡電阻數(shù)量大一倍。但電阻值歸一化程度高電阻數(shù)量大一倍。但電阻值歸一化程度高, ,容易集成，精度容易集成，精度高。應用最為普遍。高。應用最為普遍。1. 1. D/AD/A轉(zhuǎn)換器原理轉(zhuǎn)換器原理 昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件權電阻解碼網(wǎng)絡權電阻解碼網(wǎng)絡D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器RVaIIIIiRniin2121 RVaRVaIRVaRVaIiRiiRiiRR2211111 RfRfniiioutVRRDVRRaV 12RfR1VRIfII-+OAa1運算放大器Vout

12、I1R2a2I2Rn-1an-1In-1RnanIn21R22R2n-1R2nR. . . . . . . . . . .理想運放：開環(huán)增益理想運放：開環(huán)增益=， 輸入電阻輸入電阻=； 輸出電阻輸出電阻=0=0。運放的運放的“虛短特虛短特性性”: :運放的運放的“虛地特虛地特性性”: :昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件 T型電阻解碼網(wǎng)絡型電阻解碼網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器RVIRRVaIaIaIaIiRniinn212211 RVIIRVIIiRiiR2222111 RfRfniiioutVRRDVRRaV12運放的運放的“虛短特虛短特性性”: :整個網(wǎng)絡的

13、等效輸入電阻為整個網(wǎng)絡的等效輸入電阻為R,R,基準電壓基準電壓V VR R供出的總電流為供出的總電流為: :運放的運放的“虛地特性虛地特性”，經(jīng)，經(jīng)2R2R電阻流向開關的各分流為：電阻流向開關的各分流為：Rf2R2R2R2RVRIfI I-+OAa1a2an-1an運運算算放放大大器器V Vo ou ut tS S1 1S S2 2S Sn n- -1 1S Sn n2 2R RII1=2-1II2=2-2IIn-1=2-(n-1)IIn=2-nI2-nIRRR昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件CSCS VCCVCCWR1WR1 ILEILEAGND AG

14、ND WR2WR2D3 D3 XFERXFERD2 D4D2 D4D1 D5 D1 D5 D0 D6D0 D6VrefVref D7 D7RfbRfb Iout2Iout2DGNDDGND Iout1Iout1DAC0832DAC083220 PIN DIP20 PIN DIP封裝封裝8 8位位D/AD/A，分辨率，分辨率=Vref/256=Vref/256轉(zhuǎn)換時間為轉(zhuǎn)換時間為1s1s；數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通；數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通；增益溫度補償為增益溫度補償為0.02%FS/0.02%FS/；每次輸入數(shù)字為每次輸入數(shù)字為8 8位二進數(shù)；位二進數(shù)；參考電壓源，參考電壓源

15、，-10-10+10V+10V功耗為功耗為20mW20mW；邏輯電平與邏輯電平與TTLTTL兼容；兼容；CMOSCMOS低功耗器件，低功耗器件，+5+5+15V+15V。單電源供電；單電源供電；電流輸出型器件電流輸出型器件( (需外接運放需外接運放) )；采用采用T T型電阻解碼網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。型電阻解碼網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。1.DAC0832主要特性主要特性2. D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832 昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件2.DAC08322.DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳DI0DI7：8位數(shù)字量輸入端位數(shù)字量輸入端/CS： 片選端，低有效片選端，低

16、有效ILE： 數(shù)據(jù)鎖存允許數(shù)據(jù)鎖存允許,高有效高有效/WR1： 寫控制信號寫控制信號1,低有效低有效/WR2： 寫控制信號寫控制信號2,低有效低有效/XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號：數(shù)據(jù)傳送控制信號Iout1：電流輸出端：電流輸出端18 8位位輸輸入入鎖鎖存存器器8 8位位D DA AC C鎖鎖存存器器8 8位位D D/ /A A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器LE1LE2ILECSWR1WR2XFERDI0DI7VREFIOUT2IOUT1RfbAGNDIout2：電流輸出端：電流輸出端2 Iout1+ Iout2=常數(shù)常數(shù)Rfb： 內(nèi)置反饋電阻端內(nèi)置反饋電阻端Vref: 參考電壓源參考電壓源,-10+10VDGN

17、D： 數(shù)字量地數(shù)字量地AGND： 模擬量地模擬量地Vcc: +5+15V單電源供電端單電源供電端昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件2) 2) DAC0832DAC0832的工作方式 DAC0832工作方式工作方式直通方式直通方式 雙緩沖器雙緩沖器方式方式 單緩沖器單緩沖器方式方式 134昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件直通方式直通方式DAC0832DAC0832直通工作方式如圖直通工作方式如圖8-58-5所示。所示。將兩個寄存器（輸入寄存器和將兩個寄存器（輸入寄存器和DACDAC寄存器）的寄存器）的5 5個控制信號（

18、個控制信號（ILEILE、 、 、 、 ）均預先置為有效，兩個寄）均預先置為有效，兩個寄存器都開通處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，存器都開通處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，模擬輸出始終跟隨輸入變化。模擬輸出始終跟隨輸入變化。 CS1WR2WRXFER20103DGNDAGNDVcc17118213164719121198DAC0832+5VILE數(shù)字量DI7DI0WR1WR2CSXFERVOUTVREFRfbIOUT1IOUT2+-OA圖圖8-5 DAC0832直通方式的電路直通方式的電路 昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件單緩沖器方式單緩沖器方式DAC0832DAC0832單緩沖器

19、工作方式如圖單緩沖器工作方式如圖8-68-6所示。所示。將兩個寄存器（輸入寄存器和將兩個寄存器（輸入寄存器和DACDAC寄存器）的寄存器）的3 3個控制信號（個控制信號（ILEILE、 、 ）均預先置為有效）均預先置為有效; ; 接單片機的接單片機的 ， 接單片機的接單片機的P2.7P2.7口口 。CS1WR2WRXFERWR圖圖8-6 DAC08328-6 DAC0832單緩沖方式的電路單緩沖方式的電路 103DGNDAGND18247131617119AT89C5120VccP2.7P0.0P0.7WR121198DAC0832+5VILED0D7WR1WR2CSXFERVOUTVREFR

20、fbIOUT1IOUT2+-OA昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件這樣這樣DAC0832DAC0832的地址為的地址為7FFFH7FFFH則執(zhí)行下列三條指令就可以將一個數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量：則執(zhí)行下列三條指令就可以將一個數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量： MOV DPTR,#7FFFH MOV DPTR,#7FFFH ；端口地址送；端口地址送DPTRDPTR MOV A,#DATA MOV A,#DATA ；8 8位數(shù)字量送累加器位數(shù)字量送累加器A A MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A ；向；向08320832寫入數(shù)字量，同時啟動轉(zhuǎn)換寫入數(shù)字量，同時啟動轉(zhuǎn)換

21、昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件雙緩沖器方式雙緩沖器方式雙緩沖方式的轉(zhuǎn)換要有兩個步驟：雙緩沖方式的轉(zhuǎn)換要有兩個步驟： 令令 ，將數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器；，將數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器； 令令 ，將輸入寄存器的內(nèi)容寫入，將輸入寄存器的內(nèi)容寫入DACDAC寄存器。寄存器。 1, 01, 0 ILEWRCS0, 02 XFERWRP2.5P2.6OA-+IOUT2IOUT1RfbVREFVOUTXFERCSW R2W R1D0D7ILE+5VDAC0832(2)891112Vcc2019117131647218AGNDDGND310103DGNDAGND182471316

22、17119AT89C5120VccP2.7P0.0P0.7W R121198DAC0832(1)+5VILED0D7W R1W R2CSXFERVOUTVREFRfbIOUT1IOUT2+-OA圖圖8-8DAC0832雙緩沖方式的電路雙緩沖方式的電路 昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器 第八章第八章 模擬量通道接口模擬量通道接口 圖圖8-8DAC0832雙緩沖方式的電路雙緩沖方式的電路 P2.5P2.6OA-+IOUT2IOUT1RfbVREFVOUTXFERCSWR2WR1D0D7ILE+5VDAC0832(2)891112Vcc20

23、19117131647218AGNDDGND310103DGNDAGND18247131617119AT89C5120VccP2.7P0.0P0.7WR121198DAC0832(1)+5VILED0D7WR1WR2CSXFERVOUTVREFRfbIOUT1IOUT2+-OA昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件例：例：圖圖8-88-8中的兩個模擬輸出分別作為示波器的中的兩個模擬輸出分別作為示波器的X X、Y Y方向方向的位移，則單片機執(zhí)行下面的程序后，可使示波器上的光點根的位移，則單片機執(zhí)行下面的程序后，可使示波器上的光點根據(jù)參數(shù)據(jù)參數(shù)X X、Y Y的值同

24、步移動。假設參數(shù)的值同步移動。假設參數(shù)X X、Y Y已分別存于工作寄存已分別存于工作寄存器器R1R1、R2R2中。中。 解：解：MOV DPTR, #0DFFFH ；指向；指向DAC0832(1)的數(shù)據(jù)輸入寄存器的數(shù)據(jù)輸入寄存器 MOV A, R1；X方向數(shù)據(jù)送入方向數(shù)據(jù)送入A MOVX DPTR,A；將；將X寫入寫入DAC0832(1)的數(shù)據(jù)輸入寄存器的數(shù)據(jù)輸入寄存器 MOV DPTR,#0BFFFH；指向；指向DAC0832(2)的數(shù)據(jù)輸入寄存器的數(shù)據(jù)輸入寄存器 MOV A,R2；Y方向數(shù)據(jù)送入方向數(shù)據(jù)送入A MOVX DPTR,A；將；將Y寫入寫入DAC0832(2)的數(shù)據(jù)輸入寄存器的數(shù)

25、據(jù)輸入寄存器 MOV DPTR,#7FFFH；指向兩片；指向兩片DAC0832的的DAC寄存器寄存器 MOVX DPTR,A；兩片；兩片DAC同時啟動轉(zhuǎn)換，同步輸出同時啟動轉(zhuǎn)換，同步輸出 昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件3. 3. D/AD/A轉(zhuǎn)換應用舉例轉(zhuǎn)換應用舉例 實例實例8-1：根據(jù)如圖根據(jù)如圖8-6所示的單緩沖方式接口電路，請編寫所示的單緩沖方式接口電路，請編寫出產(chǎn)生鋸齒波、三角波和方波的程序。出產(chǎn)生鋸齒波、三角波和方波的程序。c) 方波b) 三角波a) 鋸齒波0V-5V-1V-5V0V-5V0V圖圖8-9 8-9 例例8-18-1產(chǎn)生的波形產(chǎn)生

26、的波形 昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件解：相應程序如下：解：相應程序如下：鋸齒波程序鋸齒波程序ORG1000HSTART: MOVDPTR,#7FFFHMOVX DPTR,AINCASJMPSTARTEND 三角波程序三角波程序ORG1000HSTART:CLRAMOV DPTR,#7FFFHDOWN:MOVXDPTR,A；線性下降段；線性下降段INCAJNZDOWN；若未完，；若未完，DOWNMOVA,#0FEHUP:MOVXDPTR,A；線性上升段；線性上升段DECAJNZUP；若未完，則；若未完，則UPSJMPDOWN；若已完，則循環(huán)；若已完，則

27、循環(huán)END 昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件 方波程序方波程序ORG 1000HSTART:MOV DPTR,#7FFFHLOOP:MOV A,#33HMOVX DPTR,A；置上限電平；置上限電平ACALL DELAY ；形成方波頂寬；形成方波頂寬MOV A,#0FFHMOVX DPTR,A；置下限電平；置下限電平ACALL DELAY ；形成方波底寬；形成方波底寬SJMP LOOP；循環(huán)；循環(huán)DELAY:.END 昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件A/D轉(zhuǎn)換器是一種能把輸入模擬電壓或電流變成與它成正比轉(zhuǎn)換器是一種

28、能把輸入模擬電壓或電流變成與它成正比的數(shù)字量的數(shù)字量 。A/D轉(zhuǎn)換器從原理上通?？煞譃橐韵滤姆N：轉(zhuǎn)換器從原理上通常可分為以下四種： 計數(shù)器式計數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器、 雙積分式雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器、 逐次逼近式逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)換器、 并行并行A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 。本書僅對計算機中廣泛采用的逐次逼近式本書僅對計算機中廣泛采用的逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器進行介轉(zhuǎn)換器進行介紹紹 。昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件D/A轉(zhuǎn)換器的輸出轉(zhuǎn)換器的輸出VF，從二進制數(shù)據(jù)的最高位起，依次逐位置，從二進制數(shù)據(jù)的最高位起，依次逐位置1， VF與待與待轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換的

29、模擬量模擬量Vi比較，若比較，若VFVi，該位清，該位清0；然；然后再照此比較下一位，后再照此比較下一位，直至比完最低位。最后得到的結(jié)果即直至比完最低位。最后得到的結(jié)果即A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換的值。值。試探次序試探次序1234比較結(jié)果比較結(jié)果VinVFVinVFVinVF留或舍留或舍留留舍舍留留留留數(shù)字輸出數(shù)字輸出1011D/A轉(zhuǎn)換器輸出寄存器移位寄存器時鐘控制邏輯Vin模擬輸入-+VREF逐次逼近逐次逼近寄存器(SAR)數(shù)字輸出數(shù)字輸出比較器比較器1/322/164/166/168/1610/1612/1614/1618/1612/1610/1611/16VinVF1.1.逐次逼近式逐次逼近式A/

30、DA/D轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理 昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件 ADC0809主要特性主要特性8 8位位A/D,A/D,量化間隔量化間隔=Vin/(256-1)=Vin/(256-1)CMOS CMOS 低功耗器件低功耗器件8 8通道通道 多路開關輸入切換電路多路開關輸入切換電路單電源單電源 +5V,+5V,參考電壓參考電壓 Vref -0，Vref+Vcc VinVin范圍范圍 單極性單極性0 0+5V+5V逐次逼近結(jié)構(gòu)逐次逼近結(jié)構(gòu)每次轉(zhuǎn)換時間每次轉(zhuǎn)換時間 100100110110 S S時鐘頻率時鐘頻率 500KHz500KHz640KHz640KHz典

31、型典型CLK=500KHzCLK=500KHz轉(zhuǎn)換結(jié)果讀取方式轉(zhuǎn)換結(jié)果讀取方式 延時讀數(shù)延時讀數(shù) 查詢查詢EOC=1 EOC=1 EOCEOC申請中斷申請中斷2. 2. A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809 ADC0809 昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件VREF (-)VREF (+)GNDVCC15121311IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ADDAADDBADDCALE2223242554321282726EOCOE(MSB)-8-7-6-5-4-3-2-12222222291714158181920217106256電阻階梯樹

32、狀 開 關三態(tài)輸出鎖存器CLOCKSTART逐次逼近式寄存器SAR控 制 電 路VSTVIN比較器地址鎖存與譯碼器 8路模擬開關圖圖8-11 ADC08098-11 ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件圖圖8-12 ADC0809ADC0809引腳圖引腳圖 D11112141316151718D4D0VREF(-)D2GNDVREF(+)VCCADC0809IN3IN5IN6IN7STARTEOCD3OECLKD5D6D7ALEADDCADDBADDAIN4IN0IN1IN22827252622212324192091

33、056873421ADC0809ADC0809引腳圖引腳圖: : IN0-IN7IN0-IN7：8 8路模擬信號輸入端；路模擬信號輸入端； ADDAADDA、ADDBADDB、ADDCADDC：模擬通道的地：模擬通道的地址選擇線輸入址選擇線輸入 ； ALE：地址鎖存允許信號輸入；：地址鎖存允許信號輸入；CLK：外部時鐘輸入端：外部時鐘輸入端 ；D0D7：數(shù)字量輸出端：數(shù)字量輸出端 ； OE：輸出允許信號輸入，高電平有效；：輸出允許信號輸入，高電平有效； START：啟動信號輸入，高電平有效：啟動信號輸入，高電平有效 ；EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出，高電平有效：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出，高電平有效 ； 、

34、：正負基準電壓輸入端：正負基準電壓輸入端 ； Vcc:正電源電壓（正電源電壓（+5V）；）；GND：接地端：接地端 。 )( REFV)( REFV昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件被選模擬量路數(shù)和地址的關系被選模擬量路數(shù)和地址的關系 如表如表8-18-1所示所示: : 被選模擬電壓路數(shù)被選模擬電壓路數(shù)ADDCADDBADDAIN0000IN1001IN2010IN3011IN4100IN5101IN6110IN7111昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件ADC0809時序圖時序圖昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片

35、機原理及接口技術教學課件教學課件ADC0809ADC0809與與MCS-51MCS-51單片機的接口單片機的接口 芯片芯片ADC0809ADC0809的的A/DA/D轉(zhuǎn)換程序有轉(zhuǎn)換程序有3 3種編程方式：種編程方式：查詢方式、中斷方式和延時方式。查詢方式、中斷方式和延時方式。 a.a.查詢方式查詢方式ADC0809ADC0809的的EOC EOC 端與單片機的任一位端與單片機的任一位I/OI/O口線相連。啟動口線相連。啟動A/DA/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換信號后，經(jīng)過一小段延時后再不斷查詢此換信號后，經(jīng)過一小段延時后再不斷查詢此I/OI/O腳，直到腳，直到EOCEOC由由低電平變?yōu)楦唠娖?，則轉(zhuǎn)換結(jié)束，再讀低電

36、平變?yōu)楦唠娖?，則轉(zhuǎn)換結(jié)束，再讀A/DA/D的值。的值。b.中斷方式中斷方式使用使用ADC0809的的EOC端通過反相器接到端通過反相器接到MCS51的外中斷申的外中斷申請端，向請端，向CPU申請中斷。在中斷服務程序中讀取申請中斷。在中斷服務程序中讀取A/D的值。的值。c.延時方式延時方式 啟動啟動A/D轉(zhuǎn)換后，不查詢、不中斷，延時一段時間后直接讀轉(zhuǎn)換后，不查詢、不中斷，延時一段時間后直接讀取取A/D轉(zhuǎn)換值，此種方式可節(jié)省單片機硬件資源。但要注意延轉(zhuǎn)換值，此種方式可節(jié)省單片機硬件資源。但要注意延時時間不能小于時時間不能小于A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間，否則轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間，否則A/D轉(zhuǎn)換尚未結(jié)束轉(zhuǎn)換尚未結(jié)束，便得到不正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果。，便得到不正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果。昆明學院昆明學院單片機原理及接口技術單片機原理及接口技術教學課件教學課件圖圖8-13 ADC08098-13 ADC0809與與AT89C51AT89C51的接口電路圖的接口電路圖 ADDCADDBADDAP2.7RDWRINT0ALEP0AT89C51+5VVREF(+)VREF(-)IN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1IN0A