華東交通大學(xué)單片機(jī)微機(jī)原理及應(yīng)用基礎(chǔ)教程第6章接口技術(shù)及其應(yīng)用基礎(chǔ)(第2部分)

6.1常用并行I/O接口芯片

6.2鍵盤(pán)及其接口6.3LED數(shù)碼顯示器及其接口6.5D/A轉(zhuǎn)換器及其接口6.6A/D轉(zhuǎn)換器及其接口第6章接口芯片與接口技術(shù)

數(shù)/模轉(zhuǎn)換器常被稱為D/A轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)稱DAC），它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬量的器件。D/A轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)包括4個(gè)部分：電阻解碼網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器、基準(zhǔn)電源和模擬開(kāi)關(guān)。目前常用D/A轉(zhuǎn)換器其電阻解碼網(wǎng)絡(luò)為T(mén)型電阻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本節(jié)即闡述T型電阻網(wǎng)絡(luò)式D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理。6.5

D/A轉(zhuǎn)換器及其接口6.5.1D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理6.5.1D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理

本節(jié)以4位D/A轉(zhuǎn)換器為例說(shuō)明其工作原理，如下圖。D0～D3為輸入數(shù)字量用作電流控制開(kāi)關(guān)，VREF為外加基準(zhǔn)電源，Rfb為外接運(yùn)算放大器的反饋電阻。6.5

D/A轉(zhuǎn)換器及其接口6.5.1D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理

由于各支路開(kāi)關(guān)的狀態(tài)受要轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)D3、D2、D1、D0控制的，并不一定全是“1”。因此，可以得如下通式：6.5.1D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理6.5.1D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理

D/A轉(zhuǎn)換器性能指標(biāo)是衡量芯片質(zhì)量的重要參數(shù)，也是選用D/A芯片型號(hào)的依據(jù)。主要性能指標(biāo)有：

1.分辨率

2.轉(zhuǎn)換精度

3.非線性誤差

4.穩(wěn)定時(shí)間

5.工作溫度范圍6.5.2D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)6.5

D/A轉(zhuǎn)換器及其接口分辨率=滿刻度值/(2n-1)=VREF/2n

定義：當(dāng)輸入數(shù)字量變化1時(shí)，輸出模擬量變化的大小。對(duì)于一個(gè)N位的D/A轉(zhuǎn)換器其分辨率為：例如：對(duì)于滿刻度值5.12V，單極性輸出，D/A轉(zhuǎn)換器的

分辨率為：8位D/A

5.12V/28＝20mV10位D/A5.12V/210=5.12V/1024＝5mV12位D/A5.12V/212=5.12V/4096＝1.25mV

1.分辨率6.5.2D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)

轉(zhuǎn)換精度是指轉(zhuǎn)換后所得的實(shí)際值和理論值的接近程度。它和分辨率是兩個(gè)不同的概念。例如，滿量程時(shí)的理論輸出值為10V，實(shí)際輸出值是在9.99V~10.01V之間，其轉(zhuǎn)換精度為±10mV。對(duì)于分辨率很高的D/A轉(zhuǎn)換器并不一定具有很高的精度。2.轉(zhuǎn)換精度6.5.2D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)

定義：在滿刻度范圍內(nèi)，偏離理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差。一般用最低有效位LSB的分?jǐn)?shù)來(lái)表示。為±0.01％～0.8％。數(shù)字量輸入模擬量輸出

理想特性實(shí)際特性滿刻度

非線性誤差3.非線性誤差6.5.2D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)4.穩(wěn)定時(shí)間

穩(wěn)定時(shí)間--指從輸入數(shù)字量變化到輸出模擬量達(dá)到終值誤差±1/2LSB時(shí)所需的時(shí)間，是描述D/A轉(zhuǎn)換速度快慢的一個(gè)參數(shù)。顯然，穩(wěn)定時(shí)間越大，轉(zhuǎn)換速度越低。對(duì)于輸出是電流的D/A轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定時(shí)間是很快的，約幾微秒，而輸出是電壓的D/A轉(zhuǎn)換器，其穩(wěn)定時(shí)間主要取決于運(yùn)算放大器的響應(yīng)時(shí)間。

LSB(LeastSignificantBit，最低有效位):

LSB是給這些單元值的一個(gè)二進(jìn)制整數(shù)位位置，決定是否這個(gè)數(shù)字是偶數(shù)或奇數(shù)。它類似于一個(gè)十進(jìn)制整數(shù)的最不重要的數(shù)字，它是在一個(gè)最右邊位置的數(shù)字。6.5.2D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)1.DAC0832的結(jié)構(gòu)2.DAC0832的引腳3.DAC0832的接口4.DAC0832的單極性和雙極性輸出方式5.DAC0832的應(yīng)用6.5.3D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832及其應(yīng)用6.5

D/A轉(zhuǎn)換器及其接口8位輸入寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器DI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7＆++ILECSWR1XFERWR2VREFIOUT1IOUT2DGNDLE1LE2Rfb8位DAC寄存器1.DAC0832的結(jié)構(gòu)

8位輸入寄存器由8個(gè)D鎖存器組成，用來(lái)作為輸入數(shù)據(jù)的緩沖寄存器。它的8個(gè)數(shù)據(jù)輸入可以直接和微機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連。LE1為其控制輸入，LE1=1時(shí)，D觸發(fā)器接收信號(hào)，IE1=0時(shí)，為鎖存狀態(tài)。

8位DAC寄存器它也由8個(gè)D鎖存器組成。8位輸人數(shù)據(jù)只有經(jīng)過(guò)DAC寄存器才能送到D/A轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換。它的控制端為L(zhǎng)E2，當(dāng)LE2=1時(shí)，輸出跟隨輸入，而當(dāng)LE2=0時(shí)為鎖存狀態(tài)。DAC寄存器的輸出直接送到8位D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。

LE1=1的條件：

ILE=1，WR1=0，CS=0LE2=1的條件：

WR2=0，XFER=02.DAC0832的引腳DAC0832是CMOS工藝，雙列直插式20引腳。①VCC電源可以在5-15V內(nèi)變化。典型使用時(shí)用15V電源。②AGND為模擬量地線，DGND為數(shù)字量地線，使用時(shí)，這兩個(gè)接地端應(yīng)始終連在一起。③Vref為參考電壓輸入端，Vref接外部的標(biāo)準(zhǔn)電源，一般在+10V到-10V范圍內(nèi)選用。DAC0832的引腳圖④DAC0832有IOUT1兩和IOUT2個(gè)電流輸出端：

IOUT1的輸出是與數(shù)字量成比例的電流，當(dāng)DAC寄存器中為全1時(shí)輸出電流最大，當(dāng)DAC寄存器中為全0時(shí)輸出電流為0。IOUT2為某一常數(shù)與IOUT1之差，即IOUT1+IOUT2=常數(shù)2.DAC0832的引腳8位輸入寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器DI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7＆++ILECSWR1XFERWR2VREFIOUT1IOUT2DGNDLE1LE2Rfb8位DAC寄存器DAC0832是CMOS工藝，雙列直插式20引腳。2.DAC0832的引腳DAC0832是CMOS工藝，雙列直插式20引腳。8位輸入寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器DI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7＆++ILECSWR1XFERWR2VREFIOUT1IOUT2DGNDLE1LE2Rfb8位DAC寄存器⑤Rfb為運(yùn)算放大器的反饋電阻,引腳Rfb則是這個(gè)反饋電阻瑞，接到運(yùn)算放大器的輸出端。實(shí)際使用時(shí)常將電流轉(zhuǎn)為電壓來(lái)使用，即將IOUT1和IOUT2加到一個(gè)運(yùn)算放大器的輸入。IOUT1IOUT2Rfb2.DAC0832的引腳8位輸入寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器DI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7＆++ILECSWR1XFERWR2VREFIOUT1IOUT2DGNDLE1LE2Rfb8位DAC寄存器DAC0832是CMOS工藝，雙列直插式20引腳。⑥D(zhuǎn)I0-DI7是數(shù)字量輸入信號(hào)線。可以直接和微機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連。⑦ILE：輸入鎖存允許信號(hào)，高電平有效。只有當(dāng)ILE=1時(shí)，輸入數(shù)字量才可能進(jìn)入8位輸入寄存器。⑧CS：片選輸入，低電子有效。只有當(dāng)WR1·CS=0時(shí)，這片0832才被選中工作。2.DAC0832的引腳8位輸入寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器DI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7＆++ILECSWR1XFERWR2VREFIOUT1IOUT2DGNDLE1LE2Rfb8位DAC寄存器DAC0832是CMOS工藝，雙列直插式20引腳。⑨XFER：傳送控制信號(hào)，低電平有效?？刂茢?shù)據(jù)從輸入寄存器到DAC寄存器的傳送。⑩WR1：寫(xiě)信號(hào)1，低電平有效，控制輸入寄存器的寫(xiě)入。

WR2：寫(xiě)信號(hào)2，低電平有效，控制DAC寄存器的寫(xiě)入。DAC0832轉(zhuǎn)換器可以有三種工作方式。

1）直通方式：這時(shí)兩個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器都處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，即LEI和IE2都為1。輸人數(shù)據(jù)直接送到內(nèi)部D／A轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換。

2）單緩沖方式：這時(shí)兩個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器中有一個(gè)處于直通方式(數(shù)據(jù)接收狀態(tài))，而另一個(gè)則受微機(jī)送來(lái)的控制信號(hào)控制。在單緩沖工作方式時(shí)，0832中兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器有一個(gè)處于直通方式，一般都是將8位DAC寄存器置于直通方式。

3）雙緩沖方式：這時(shí)兩個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器都不處于直通方式，單片機(jī)或其他微機(jī)必須送兩次寫(xiě)信號(hào)才能完成一次D/A轉(zhuǎn)換。3.DAC0832的接口1）直通方式

直通方式：兩個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器都處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)。輸入數(shù)據(jù)直接送到內(nèi)部D/A轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換。這種方式可用于一些不帶微機(jī)的控制系統(tǒng)中。DAC0832直通方式電路連接圖

單緩沖方式：有3種形式。最常用的是將DAC寄存器置于直通方式，而輸入寄存器工作于受控狀態(tài)，如下圖。此時(shí)，0832對(duì)于51單片機(jī)來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)外部RAM單元。2）單緩沖方式DAC0832單緩沖方式電路連接圖

雙緩沖方式：兩個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器都不處于直通方式，微機(jī)必須送兩次寫(xiě)信號(hào)才能完成一次D/A轉(zhuǎn)換。若采用雙緩沖方式，則DAC0832應(yīng)被看作是外部RAM的兩個(gè)單元。3）雙緩沖方式DAC0832雙緩沖方式電路連接圖例如，當(dāng)VREF=+5V（或-5V）、數(shù)字量變化范圍為0~255時(shí)，輸出模擬電壓變化范圍為0~-5V（或0~+5V）。4.DAC0832的單極性和雙極性輸出方式

DAC0832的單極性輸出方式DAC0832單極性輸出方式電路

右圖為DAC0832單極性輸出方式，采用一級(jí)運(yùn)算放大器將電流輸出變換為電壓輸出，輸出電壓VOUT與參考電壓VREF極性相反，與輸入數(shù)字量B成前述的比例關(guān)系：設(shè)VREF=+5V，則VOUT1的輸出范圍為0~-5V，VOUT2的輸出范圍為-5V~+5V。

例如：當(dāng)VOUT1=0V時(shí)，VOUT2=-5V；當(dāng)VOUT1=-2.5V時(shí)，VOUT2=0V；當(dāng)VOUT1=-5V時(shí)，VOUT2=+5V。4.DAC0832的單極性和雙極性輸出方式

DAC0832的雙極性輸出方式DAC0832雙極性輸出方式電路

右圖為DAC0832單極性輸出方式，第二級(jí)運(yùn)放將第一級(jí)運(yùn)放的單極性輸出VOUT1變換雙極性輸出VOUT2，有如下關(guān)系式：

D/A轉(zhuǎn)換器是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中常用的接口器件,它可以直接控制被控對(duì)象,例如控制伺服電動(dòng)機(jī)或其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它也可以很方便地產(chǎn)生各種輸出波形,如矩形波、三角波、階梯波、鋸齒波、梯形波、正弦波及余弦波等。這里介紹用D/A轉(zhuǎn)換器來(lái)產(chǎn)生各種波形。

鋸齒波的產(chǎn)生

三角波的產(chǎn)生

梯形波的產(chǎn)生5.DAC0832的應(yīng)用鋸齒波分為正向鋸齒波和負(fù)向鋸齒波。許多控制應(yīng)用中要求有一個(gè)線性增長(zhǎng)的電壓（正向鋸齒）來(lái)控制檢測(cè)過(guò)程，如移動(dòng)記錄筆或移動(dòng)電子束等，因此正向鋸齒波應(yīng)用廣泛，其波形如右圖所示：

鋸齒波的產(chǎn)生

MOVDPTR,#7FFFHMOVA,#00HWW:MOVX@DPTR,A

INCA

NOPNOPNOP

AJMPWW【例6-12】DAC0832與計(jì)算機(jī)的接口電路如下圖，設(shè)0832輸入寄存器的

地址為7FFFH，試編寫(xiě)產(chǎn)生鋸齒波的程序。正向鋸齒波波形圖程序代碼①程序每循環(huán)1次，(A)加1，可見(jiàn)鋸齒波的上升沿是由256個(gè)小階梯構(gòu)成的。②可通過(guò)循環(huán)程序段的機(jī)器周期數(shù)，計(jì)算出鋸齒波的

周期,并可根據(jù)需要通過(guò)延時(shí)的辦法來(lái)改變波形周期。③通過(guò)A加1，可得到正向的鋸齒波；如要得到負(fù)向的

鋸齒波，只要將(A)加1改為(A)減1的指令即可實(shí)現(xiàn)。④程序中(A)的變化范圍為0~255，所得到的鋸齒波為

滿幅度。

鋸齒波的產(chǎn)生鋸齒波發(fā)生程序的幾點(diǎn)說(shuō)明

實(shí)際線性波形仍是一些臺(tái)階很小的階梯波形。為了更逼近線性增長(zhǎng)，應(yīng)使臺(tái)階的幅度盡可能小(1位LSB)，并且整個(gè)波形中臺(tái)階的高度和寬度應(yīng)保持不變。為此，要特別注意轉(zhuǎn)折處的處理，避免出現(xiàn)臺(tái)階的寬度變寬或其他影響波形線性的現(xiàn)象出現(xiàn)。

三角波的產(chǎn)生

三角波由兩段直線組成的，先送出一個(gè)線性增長(zhǎng)的波形，達(dá)到最大值時(shí)，再進(jìn)出一個(gè)線性減少的波形，兩者結(jié)合，就成為三角波。然后使之不斷地重復(fù)，就能得到一個(gè)連續(xù)的波形，如右圖所示。三角波波形圖4.DAC0832的應(yīng)用

START:CLRAUP:MOVP1,A

INCA

JNZUP

MOVA,#254DOWN:MOVP1,A

DECA

JNZDOWN

SJMPUP

三角波的產(chǎn)生【例6-13】DAC0832與計(jì)算機(jī)的接口電路如下圖，設(shè)0832輸入寄存器的

地址為7FFFH，產(chǎn)生三角波的程序如下：程序代碼①本程序所產(chǎn)生的三角波谷值為0，峰值為+5V(或-5V)。

若改變下限值和上限值，那么三角波的谷值和峰值也

隨之改變。②改變延時(shí)時(shí)間可改變?nèi)遣ǖ男甭?。③若在谷值和峰值處延時(shí)較長(zhǎng)時(shí)間的話，則輸出梯形波，延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短取決于梯形波上下邊的寬度。

三角波的產(chǎn)生三角波發(fā)生程序的幾點(diǎn)說(shuō)明

梯形波有多種形式，波形如下圖所示：實(shí)現(xiàn)方法與鋸齒波和三角波相似。

梯形波的產(chǎn)生4.DAC0832的應(yīng)用梯形波波形圖6.6

A/D轉(zhuǎn)換器及其接口

A/D轉(zhuǎn)換器用以實(shí)現(xiàn)模擬量向數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。按轉(zhuǎn)換原理可分為4種：計(jì)數(shù)式、雙積分式、逐次逼近式及并行式A/D轉(zhuǎn)換器。前最常用的是雙積分式和逐次逼近式。雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的主要優(yōu)點(diǎn)為轉(zhuǎn)換精度高、抗干擾性能好、價(jià)格便宜；缺點(diǎn)為轉(zhuǎn)換速度較慢。因此這種轉(zhuǎn)換器主要用于速度要求不高的場(chǎng)合。逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器是一種速度較快、精度較高的轉(zhuǎn)換器,其轉(zhuǎn)換時(shí)間大約在幾微秒到幾百微秒之間。6.6

A/D轉(zhuǎn)換器及其接口6.6.1模擬量數(shù)據(jù)的采樣與保持采樣系統(tǒng)：把連續(xù)變化的量變成離散量再進(jìn)行處理的微機(jī)控制系統(tǒng)。

采樣形式：有周期采樣（應(yīng)用最多）、多階采樣和隨機(jī)采樣。

周期采樣：以相同的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，即把一個(gè)連續(xù)變化的模擬信號(hào)y(t)，按一定的時(shí)間間隔T轉(zhuǎn)變?yōu)樵谒矔r(shí)0,T,2T,…的一連串脈沖序列信號(hào)。y*(t)，如下圖。1.數(shù)據(jù)采樣過(guò)程信號(hào)的采樣過(guò)程

對(duì)一個(gè)具有有限頻譜的連續(xù)信號(hào)f(t)進(jìn)行采樣，設(shè)為原信號(hào)有效頻譜中的最高頻率，為采樣頻率。若采樣頻率滿足，再通過(guò)一個(gè)理想的低通濾波器，則采樣信號(hào)f*(t)能夠不失真地復(fù)現(xiàn)原來(lái)的連續(xù)信號(hào)f(t)。

實(shí)際系統(tǒng)中，一般將采樣頻率選得比大得多。2.采樣定理6.6

A/D轉(zhuǎn)換器及其接口6.6.1模擬量數(shù)據(jù)的采樣與保持采樣時(shí)間或采樣寬度τ--采樣開(kāi)關(guān)每次閉合的時(shí)間。采樣周期T--采樣開(kāi)關(guān)每次通斷的時(shí)間間隔。

實(shí)際系統(tǒng)中，遠(yuǎn)小于T

，即可以近似地認(rèn)為采樣信號(hào)y*(t)是原信號(hào)y(t)在采樣開(kāi)關(guān)閉合時(shí)的瞬時(shí)值。信號(hào)的采樣過(guò)程6.6.1模擬量數(shù)據(jù)的采樣與保持3.采樣常用術(shù)語(yǔ)

采樣信號(hào)f是時(shí)間上離散而幅值上連續(xù)的信號(hào)，需要經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行數(shù)字編碼，才能運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，這個(gè)過(guò)程稱為量化。量化公式如下：4.量化和量化誤差式6-1中：L為整數(shù)；q為量化間隔；()為余數(shù)，對(duì)其有截尾和舍入兩種處理方法。(式6-1)(式6-2)6.6.1模擬量數(shù)據(jù)的采樣與保持

量化間隔和量化誤差是A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)之一。量化間隔可由下式求得：4.量化和量化誤差量化誤差用符號(hào)表示，有兩種：絕對(duì)量化誤差和相對(duì)量化誤差。分別由下式求得：絕對(duì)量化誤差公式相對(duì)量化誤差公式(式6-3)(式6-4)6.6.1模擬量數(shù)據(jù)的采樣與保持

例如，當(dāng)滿量程電壓為5V，采用10位A/D轉(zhuǎn)換器的量化間隔、絕對(duì)量化誤差、相對(duì)量化誤差分別如下。絕對(duì)量化誤差:

相對(duì)量化誤差:

6.6.1模擬量數(shù)據(jù)的采樣與保持4.量化和量化誤差量化間隔:

零階采樣保持器的作用是在兩次采樣的間隔時(shí)間內(nèi)，一直保持采樣值不變，直到下一個(gè)采樣時(shí)刻。其組成原理電路與工作波形如下圖。5.零階采樣保持器6.6.1模擬量數(shù)據(jù)的采樣與保持零階采樣保持器

采樣保持器由輸入輸出緩沖放大器A1、A2和采樣開(kāi)關(guān)S、保持電容CH等組成。

①采樣期間：開(kāi)關(guān)S閉合，輸入電壓VIN通過(guò)A1對(duì)CH快速充電，輸出電壓VOUT跟隨VIN變化；

②保持期間：開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，由于A2的輸入阻抗很高，理想情況下電容CH將保持電壓VC不變，因而輸出電壓VOUT=VC也保持恒定。零階采樣保持器5.零階采樣保持器

保持電容CH的作用十分重要，由于保持電容的漏電流所致，

實(shí)際上保持期間電壓VC在緩慢下降。保持電壓VC的變化率為:

ID------保持期間電容的總泄漏電流，它包括放大器的輸入電流、開(kāi)關(guān)截止時(shí)的漏電流與電容內(nèi)部的漏電流等。

CH-----增大電容CH值可以減小電壓變化率，但同時(shí)又會(huì)增加充電即采樣時(shí)間，因此保持電容的容量大小與采樣精度成正比而與采樣頻率成反比。一般情況下，保持電容CH是外接的，所以要選用聚四氟乙烯、聚苯乙烯等高質(zhì)量的電容器，容量為510～1000pF。(式6-3)5.零階采樣保持器

在A/D通道中，采樣保持器的采樣和保持電平應(yīng)與后級(jí)的A/D轉(zhuǎn)換相配合，該電平信號(hào)既可以由其它控制電路產(chǎn)生，也可以由A/D轉(zhuǎn)換器直接提供。保持器在采樣期間，不啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器，而一旦進(jìn)入保持期間，則立即啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器，從而保證A/D轉(zhuǎn)換時(shí)的模擬輸入電壓恒定，以確保A/D轉(zhuǎn)換精度。5.零階采樣保持器6.6.1模擬量數(shù)據(jù)的采樣與保持

1.分辨率

A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率是指A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)微小輸入信號(hào)變化的敏感程度。分辨率越高，轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)輸入量微小變化的反應(yīng)越靈敏。通常用數(shù)字量的位數(shù)來(lái)表示，如8位、10位、12位等。分辨率為n，表示它可以對(duì)滿刻度的1/2n的變化量作出反應(yīng)。即：分辨率=滿刻度值/2n

6.6.2A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換精度可以用絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差來(lái)表示。

①

絕對(duì)誤差指對(duì)應(yīng)于一個(gè)給定數(shù)字量A/D轉(zhuǎn)換器的誤差，其誤差的大小由實(shí)際模擬量輸入值和理論值之差來(lái)度量。絕對(duì)誤差包括增益誤差，零點(diǎn)誤差和非線性誤差等。

②

相對(duì)誤差指絕對(duì)誤差與滿刻度值之比，一般用百分?jǐn)?shù)表示。A/D轉(zhuǎn)換器常用若干個(gè)LSB來(lái)表示，1LSB=1/

2n

。

例如：一個(gè)8位0~5V的A/D轉(zhuǎn)換器，如其相對(duì)誤差為±

1LSB，則其絕對(duì)誤差為±19.5mV，相對(duì)百分誤差為0.39％。一般來(lái)說(shuō)，位數(shù)n越大，其相對(duì)誤差（或絕對(duì)誤差）越小。2.

轉(zhuǎn)換精度6.6.2A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)

A/D轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換時(shí)間。逐位逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間為微秒級(jí)；雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間為毫秒級(jí)。3.轉(zhuǎn)換時(shí)間6.6.2A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)

ADC0809是一種8路模擬輸入8位數(shù)字輸出的逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，相對(duì)誤差為1/28≈0.39%，模擬電壓轉(zhuǎn)換范圍是0～+5V，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s，采用28腳雙立直插式封裝。6.6.3A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809及其接口1.ADC0809的結(jié)構(gòu)及引腳2.ADC0809的接口3.ADC0809的應(yīng)用1.ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其引腳6.6.3A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809及其接口ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其引腳示意圖1.ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其引腳ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。①VCC為芯片+5V電源輸入端。②GND為芯片電源接地端。③VREF(+)、VREF(-)分別為參考基準(zhǔn)電源的正、負(fù)輸入端。參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為VREF(+)=+5V，VREF(-)=0V。

ADC0809的引腳圖地址鎖存與譯碼8位A/D轉(zhuǎn)換器輸出鎖存與緩沖器IN0IN1IN2IN3IN4IN5D0D1D2D3D4D5D6D7IN6IN7ADDBADDAADDCALEOESTARTEOCVref+Vref-CLOCK1.ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其引腳ADC0809的引腳圖ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。④IN7～I(xiàn)N0：模擬量輸入通道。ADC0809對(duì)輸入模擬量的要求主要有：信號(hào)單極性，電壓范圍0～5V，若信號(hào)過(guò)小還需進(jìn)行放大。另外，在A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中，模擬量輸入的值不應(yīng)變化太快，因此，對(duì)變化速度快的模擬量，在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。地址鎖存與譯碼8位A/D轉(zhuǎn)換器輸出鎖存與緩沖器IN0IN1IN2IN3IN4IN5D0D1D2D3D4D5D6D7IN6IN7ADDBADDAADDCALEOESTARTEOCVref+Vref-CLOCK⑤ADDA,ADDB,ADDC：地址線。ADDA為低位地址,ADDC為高位地址,用于對(duì)模擬通道進(jìn)行選擇。1.ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其引腳ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。地址狀態(tài)與通道相對(duì)應(yīng)關(guān)系表見(jiàn)下頁(yè)地址狀態(tài)與通道相對(duì)應(yīng)的關(guān)系表ADDCADDBADDA選擇的通道000001010011100101110111IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN71.ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其引腳地址鎖存與譯碼8位A/D轉(zhuǎn)換器輸出鎖存與緩沖器IN0IN1IN2IN3IN4IN5D0D1D2D3D4D5D6D7IN6IN7ADDBADDAADDCALEOESTARTEOCVref+Vref-CLOCK⑥ALE：地址鎖存允許信號(hào)。在ALE信號(hào)上跳沿，ADDA、ADDB、ADDC的狀態(tài)送入地址鎖存器中。1.ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其引腳ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。地址鎖存與譯碼8位A/D轉(zhuǎn)換器輸出鎖存與緩沖器IN0IN1IN2IN3IN4IN5D0D1D2D3D4D5D6D7IN6IN7ADDBADDAADDCALEOESTARTEOCVref+Vref-CLOCK⑦START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。START上跳沿時(shí)所有內(nèi)部寄存器清0；START下跳沿時(shí)開(kāi)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。1.ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其引腳ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。地址鎖存與譯碼8位A/D轉(zhuǎn)換器輸出鎖存與緩沖器IN0IN1IN2IN3IN4IN5D0D1D2D3D4D5D6D7IN6IN7ADDBADDAADDCALEOESTARTEOCVref+Vref-CLOCK⑧D7~D0：數(shù)據(jù)輸出線。它們?yōu)槿龖B(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。1.ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其引腳ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。地址鎖存與譯碼8位A/D轉(zhuǎn)換器輸出鎖存與緩沖器IN0IN1IN2IN3IN4IN5D0D1D2D3D4D5D6D7IN6IN7ADDBADDAADDCALEOESTARTEOCVref+Vref-CLOCK1.ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其引腳ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。⑨OE：輸出允許信號(hào)。其用于控制三態(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)線呈高電阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。地址鎖存與譯碼8位A/D轉(zhuǎn)換器輸出鎖存與緩沖器IN0IN1IN2IN3IN4IN5D0D1D2D3D4D5D6D7IN6IN7ADDBADDAADDCALEOESTARTEOCVref+Vref-CLOCK1.ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其引腳ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。⑩CLOCK：時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使用頻率為500kHz的時(shí)鐘信號(hào)。

ADC0809與80C51單片機(jī)的連接方式很多。電路連接主要涉及兩個(gè)問(wèn)題：一是8路模擬通道的選擇，二是A/D轉(zhuǎn)換完成后數(shù)據(jù)的傳送。2.ADC0809的接口

8路模擬信號(hào)通道選擇線的連接方法有兩種：與DB連接和與AB連接。6.6.3A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809及其接口

8路模擬通道的選擇與DB連接

8路模擬通道的選擇與AB連接

8路模擬通道的選擇

A/D轉(zhuǎn)換后得到的是數(shù)字量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)應(yīng)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，才能進(jìn)行傳送。為此，可采用下述三種方式。

A/D轉(zhuǎn)換完成后數(shù)據(jù)的傳送2.ADC0809的接口6.6.3A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809及其接口定時(shí)傳送方式查詢方式中斷方式

轉(zhuǎn)換時(shí)間作為A/D轉(zhuǎn)換器的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知和固定的