第08章 模擬量通道接口

1、模擬量通道接口概述模擬量通道接口概述 D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 A/DA/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 自動化領(lǐng)域常常采用微型計算機進行實時控制自動化領(lǐng)域常常采用微型計算機進行實時控制和數(shù)據(jù)處理。和數(shù)據(jù)處理。所要采集的外部信號或被控對象的參數(shù)往往是所要采集的外部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。一些在時間和數(shù)值上都是連續(xù)變化的模擬量。但是，計算機只能接收和處理不連續(xù)的數(shù)字量。但是，計算機只能接收和處理不連續(xù)的數(shù)字量。因此，因此，A/D和和D/A。第八章 模擬量通道接口 第一節(jié) 模擬量通道接口概述 1.1.模擬量接口的地位和作用模擬量接

2、口的地位和作用 將模擬量轉(zhuǎn)換為將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的過程稱為數(shù)字量的過程稱為A/DA/D轉(zhuǎn)換，完成這轉(zhuǎn)換，完成這一轉(zhuǎn)換的器件稱為一轉(zhuǎn)換的器件稱為ADCADC轉(zhuǎn)換器；轉(zhuǎn)換器；將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的過程稱為模擬量的過程稱為D/AD/A轉(zhuǎn)換，完成這轉(zhuǎn)換，完成這一轉(zhuǎn)換的器件稱為一轉(zhuǎn)換的器件稱為DACDAC轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。如圖如圖8-18-1所示所示 第一節(jié) 模擬量通道接口概述第八章 模擬量通道接口 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/

3、D轉(zhuǎn)換器及其接口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 2.2.模擬量轉(zhuǎn)換器的性能指標模擬量轉(zhuǎn)換器的性能指標 第一節(jié) 模擬量通道接口概述第八章 模擬量通道接口 DAC（數(shù)（數(shù)/模轉(zhuǎn)換器）模轉(zhuǎn)換器） 模擬量轉(zhuǎn)換器分類模擬量轉(zhuǎn)換器分類ADC（模（模/數(shù)轉(zhuǎn)換器）數(shù)轉(zhuǎn)換器） 第一節(jié) 模擬量通道接口概述第八章 模擬量通道接口 1) 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/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 倍。倍。例如：例如：10V滿量程的滿量程的8位位

4、DAC芯片，分辨率芯片，分辨率 ； 10V滿量程的滿量程的16位位DAC芯片，分辨率芯片，分辨率 。 n2mv392*108v1532*1016轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度 ：定義：定義：D/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10V，實際值為，實際值為9.99V-10.01V， 則轉(zhuǎn)換精度則轉(zhuǎn)換精度 。 mVVV101001. 0第一節(jié) 模擬量通道接口概述第八章 模擬量通道接口 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時，輸出模擬量對時，輸出模擬量對0的偏移值，?？赏ㄟ^的偏移值，?？赏ㄟ^DA

5、C的的外接外接 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/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 （ 為分辨率）。為分辨率）。 REFVLSB21LSB第一節(jié) 模擬量通道接口概述第八章 模擬量通道接口 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變化量。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。常用二進制的位數(shù)表示。 例如：例如：12位位ADC的分辨率就是的分辨率

6、就是12位，或者說分辨率為滿刻度位，或者說分辨率為滿刻度FS的的 。一個一個10V滿刻度的滿刻度的12位位ADC能分辨的輸入電壓變化最小值能分辨的輸入電壓變化最小值是是 。 量化誤差量化誤差 ：定義：定義：ADC把模擬量變?yōu)閿?shù)字量，用數(shù)字量近似表示模擬量，這個把模擬量變?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。量化誤差是過程稱為量化。量化誤差是ADC的有限位數(shù)對模擬量進行量化而引的有限位數(shù)對模擬量進行量化而引起的誤差。實際上，要準確表示模擬量，起的誤差。實際上，要準確表示模擬量，ADC的位數(shù)需很大甚至無的位數(shù)需很大甚至無窮大。窮大。一個分辨率有限的一個分辨率有限的ADC的階梯狀轉(zhuǎn)換特

7、性曲線與具有無限分的階梯狀轉(zhuǎn)換特性曲線與具有無限分辨率的辨率的ADC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第一節(jié) 模擬量通道接口概述第八章 模擬量通道接口 偏移誤差偏移誤差 ：定義：當輸入信號為定義：當輸入信號為0時，輸出信號不為時，輸出信號不為0的值稱為偏移誤差（或稱零的值稱為偏移誤差（或稱零值誤差）。假定值誤差）。假定ADC沒有非線性誤差，則其轉(zhuǎn)換特性曲線各階梯中點沒有非線性誤差，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應(yīng)的輸入電壓值就是的連線必定是直線，這條直線與橫

8、軸相交點所對應(yīng)的輸入電壓值就是偏移誤差。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(yīng)的實際輸入電壓與理想輸入電壓之差定義：滿刻度輸出數(shù)碼所對應(yīng)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）。稱為滿刻度誤差（又稱增益誤差）。 第一節(jié) 模擬量通道接口概述第八章 模擬量通道接口 線性度線性度 ：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(yīng)的實際模擬量輸入與理論定義：在一個轉(zhuǎn)換器中，任何數(shù)碼所對應(yīng)的實際模擬量輸入與理論模擬輸入之差的最大值稱

9、為絕對精度。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：ADC的轉(zhuǎn)換速率是能夠重復(fù)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度，即每秒轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換速率是能夠重復(fù)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度，即每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)。而完成一次換的次數(shù)。而完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時間（包括穩(wěn)定時間），則是轉(zhuǎn)換所需的時間（包括穩(wěn)定時間），則是轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)。轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)。 1. 1. D/A轉(zhuǎn)換器原理 D/AD/A轉(zhuǎn)換器實際上是把輸入數(shù)字量中的每位轉(zhuǎn)換器實際上是把輸入數(shù)字量中的每位都按其權(quán)值分別轉(zhuǎn)換成模擬量，并通過運算都按其權(quán)值分別轉(zhuǎn)換成模擬量，并通過運算放大器求和相加，即放大器求和相加，即“按權(quán)展開，然后相加按權(quán)展開，然后相加”。因

10、此，。因此，D/AD/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部必須有一個解碼網(wǎng)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部必須有一個解碼網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)按權(quán)值分別進行絡(luò)，以實現(xiàn)按權(quán)值分別進行D/AD/A轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換；解碼網(wǎng)絡(luò)通常有兩種：二進制加權(quán)電阻網(wǎng)解碼網(wǎng)絡(luò)通常有兩種：二進制加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)和絡(luò)和T T型電阻網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)代型電阻網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)代D/AD/A轉(zhuǎn)換器的解碼網(wǎng)轉(zhuǎn)換器的解碼網(wǎng)絡(luò)大多采用絡(luò)大多采用T T型電阻網(wǎng)絡(luò)。型電阻網(wǎng)絡(luò)。 為了說明為了說明T T型電阻網(wǎng)絡(luò)原理，現(xiàn)以型電阻網(wǎng)絡(luò)原理，現(xiàn)以4 4位位D/AD/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器為例加以介紹。如圖換器為例加以介紹。如圖8-28-2所示所示 第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接

11、口 VREFVOUTOA-+ARfIRfIOUT2IOUT1b0b1b2I0I1I2I3IL0IL1IL2IL3RRRRR2R2R2R2Rb3四位DAC寄存器01S0S11001S2S310圖圖8-2 T8-2 T型電阻網(wǎng)絡(luò)型型電阻網(wǎng)絡(luò)型D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 輸入數(shù)字量：輸入數(shù)字量：b3b2b1b0b3b2b1b0 輸輸 出出 電電 壓：壓：VoutVout若 ，則該電路可認為是D/A轉(zhuǎn)換器。BVout第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 求證求證BVBRRVbbbbRIVVBRRVbbbbRIVARRRVbbbbIbIbIbIbIbbbbSSSSRVRVIRVRVIRVRVIRV

12、RVISSSSBbbbbnREFfnREFnnnnfRfoutREFfREFfRfoutfREFoutREFREFREFREFREFREFREFREF2*2)2*2*.2*2*(*Tn#16*2)2*2*2*2*(*2)2*2*2*2*(*01230123*2216*228*224*222A0123,1111012300112211400112233400112233001122331400411422433：型電阻網(wǎng)絡(luò)，上式變?yōu)槲粚τ邳c為虛擬地，可得：和考慮選取控制，故得通式：受因點為虛地）：（根據(jù)克希荷夫定律如圖則求證：若BVout2. 2. D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832 DAC0832DA

13、C0832是目前較為常用的是目前較為常用的DACDAC芯片芯片中的一種，它是由美國國家半導(dǎo)體公中的一種，它是由美國國家半導(dǎo)體公司（司（National Semiconductor National Semiconductor CorporationCorporation）研制的。）研制的。 下面對下面對DAC0832DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳功能以及的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳功能以及與與CPUCPU的連接進行介紹。的連接進行介紹。 第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 DAC0832DAC0832是一個是一個8 8位的位的D/AD/A轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換芯片，其內(nèi)部由三部分電其內(nèi)部由三部分電路組成

14、：路組成： “8位輸入寄存器位輸入寄存器”用于存放用于存放CPU送來的送來的數(shù)字量；數(shù)字量；“8位位DAC寄存器寄存器”用于存放待轉(zhuǎn)換數(shù)字用于存放待轉(zhuǎn)換數(shù)字量量 ；“8位位D/A轉(zhuǎn)換電轉(zhuǎn)換電路路”。 第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 1) 1) DAC0832DAC0832的結(jié)構(gòu)與引腳功能的結(jié)構(gòu)與引腳功能 M 3M 2M 1D A C 0832D G N DV C CA G N DRfbIO U T 1IO U T 2VR E F10203911128X F E RW R2W R1C SIL E1718211913-164-7輸 入 數(shù) 據(jù) D0-D7RfbL E 1L E 2 1

15、 1& 8位 D /A轉(zhuǎn) 換 器 8位D A C寄 存 器 8位輸 入寄 存 器圖圖8-3 DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 D7D0：輸入數(shù)據(jù)線；：輸入數(shù)據(jù)線； ILE ：輸入鎖存允許；：輸入鎖存允許； ：片選信號；：片選信號； ：寫輸入寄存器；：寫輸入寄存器； ：寫：寫DAC寄存器；寄存器； ：傳送控制線。：傳送控制線。 ：參考電壓：參考電壓-10V+10V ； ， ：D/A轉(zhuǎn)換差動電流輸出；轉(zhuǎn)換差動電流輸出； ：電源電壓：電源電壓 ； ：內(nèi)部反饋電阻：內(nèi)部反饋電阻 ； ， ：模擬地和數(shù)字地：模擬地和數(shù)字地 。 CS1WR2WRXFE

16、RREFV1OUTI2OUTICCVfbRAGNDDGND圖圖8-4 DAC0832外部引腳圖外部引腳圖 D A C 0 8 3 2C SA G N DD 3D 2D 1D 0VR E FRfbD G N DIO U T 1IO U T 2D 7D 6D 5D 4X F E RW R 1W R 2IL EV c c2 01 91 71 81 41 31 51 61 11 291 056873421第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 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 1

17、34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個控制信個控制信號（號（ILEILE、 、 、 、 ）均預(yù)先置為有效）均預(yù)先置為有效，兩個寄存器都開通處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，模擬輸出始終跟，兩個寄存器都開通處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，模擬輸出始終跟隨輸入變化。隨輸入變化。 第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 CS1WR2WRXFER20103DGNDAGNDVcc17118213164719121198DAC0832+5VILE數(shù)字量DI7DI0WR1

18、WR2CSXFERVOUTVREFRfbIOUT1IOUT2+-OA圖圖8-5 DAC0832直通方式的電路直通方式的電路 單緩沖器方式單緩沖器方式 DAC0832DAC0832單緩沖器單緩沖器工作方式如圖工作方式如圖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個控制信個控制信號（號（ILEILE、 、 ）均預(yù)先置為有效）均預(yù)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 。第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 CS1WR2WRXFERWR這樣這樣DAC0832DAC0832的

19、地址為的地址為7FFFH7FFFH則執(zhí)行下列三條指令就可以則執(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：將一個數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量： MOVDPTR,#7FFFH ；端口地址送；端口地址送DPTR MOVA,#DATA ；8位數(shù)字量送累加器位數(shù)字量送累加器A MOVX DPTR,A ；向；向DAC0832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 第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 圖圖8-6DAC0832單緩沖方式的電路單緩沖方式的電路 103DGNDAGND18247131617119AT89C5120VccP2.7P0.0P0.7WR121198DAC0832+5VIL

20、ED0D7WR1WR2CSXFERVOUTVREFRfbIOUT1IOUT2+-OA第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 圖圖8-88-8是是DAC0832DAC0832雙緩沖方式的接口電路。雙緩沖方式的接口電路。 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寄寄 存器。存器。 1, 01, 0ILEWRCS0, 02XFERWR第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 圖圖8-8DAC0832雙緩沖方式的電路雙緩沖方

21、式的電路 P 2 .5P 2 .6O A-+IO U T 2IO U T 1RfbVR E FVO U TX F E RC SW R 2W R 1D 0 D 7IL E+ 5 VD A C 0 8 3 2 (2 )891 11 2Vcc2 01 911 71 3 1 64 721 8A G N DD G N D31 01 03D G N DA G N D1 824 71 3 1 61 711 9A T 8 9 C 5 12 0VccP 2 .7P 0 .0 P 0 .7W R1 21 198D A C 0 8 3 2 (1 )+ 5 VIL ED 0 D 7W R 1W R 2C SX F E

22、 RVO U TVR E FRfbIO U T 1IO U T 2+-O A例：例：圖圖8-8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、Y方方向的位移，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據(jù)參數(shù)光點根據(jù)參數(shù)X、Y的值同步移動。假設(shè)參數(shù)的值同步移動。假設(shè)參數(shù)X、Y已分別已分別存于工作寄存器存于工作寄存器R1、R2中。中。 第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 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

23、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)據(jù)輸入寄存器 MOV DPTR,#7FFFH；指向；指向兩片兩片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 3. 3. D/AD/A轉(zhuǎn)換應(yīng)用舉例轉(zhuǎn)換應(yīng)用舉例 下列給出應(yīng)用下列給出應(yīng)用DA

24、C0832芯片完成芯片完成D/A轉(zhuǎn)換的實例轉(zhuǎn)換的實例 第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 實例實例8-18-1：根據(jù)如圖根據(jù)如圖8-68-6所示的單緩沖方式接口電路，請編寫出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。產(chǎn)生鋸齒波、三角波和方波的程序。 第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器第八章 模擬量通道接口c ) 方 波b ) 三 角 波a ) 鋸 齒 波0 V- 5 V- 1 V- 5 V0 V- 5 V0 V圖圖8-9 8-9 例例8-18-1產(chǎn)生的波形產(chǎn)生的波形 第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器第八章 模擬量通道接口解：相應(yīng)程序如下：解：相應(yīng)程序如下：鋸齒波程序鋸齒波程序 ORG1

25、000HSTART: MOVDPTR,#7FFFH MOVX DPTR,A INCA SJMPSTART END 第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器第八章 模擬量通道接口 三角波程序三角波程序ORG1000HSTART:CLRAMOV DPTR,#7FFFHDOWN:MOVX DPTR,A；線性下降段；線性下降段INCAJNZDOWN；若未完，；若未完，DOWNMOVA,#0FEHUP:MOVX DPTR,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，則循環(huán)END 第二節(jié) D/A轉(zhuǎn)換器第八章 模擬量通道接口 方波程序方波程序ORG 1000

26、HSTART: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 A/DA/D轉(zhuǎn)換器是一種能把輸入模擬電壓或電流變成轉(zhuǎn)換器是一種能把輸入模擬電壓或電流變成與它成正比的數(shù)字量與它成正比的數(shù)字量 。A/DA/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/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器

27、、 雙積分式雙積分式A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器、 逐次逼近式逐次逼近式A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器和和 并行并行A/DA/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/DA/D轉(zhuǎn)換器進行介紹轉(zhuǎn)換器進行介紹 。第八章 模擬量通道接口 第三節(jié) A/D轉(zhuǎn)換器 1.1.逐次逼近式逐次逼近式A/DA/D轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理 逐次逼近式逐次逼近式A/DA/D轉(zhuǎn)換器是一種采用轉(zhuǎn)換器是一種采用對分搜索原理來實對分搜索原理來實現(xiàn)的現(xiàn)的A/DA/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。如圖如圖8-108-10所示所示 第三節(jié) A/D轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 圖圖8-10 8-10 逐次逼近式

28、逐次逼近式A/DA/D轉(zhuǎn)換器示意框圖轉(zhuǎn)換器示意框圖 數(shù) 字 量輸 出模 擬 電 壓 輸 入D O N E啟 動控 制 電 路V sV xBA比 較 器N位 寄 存 器N位D /A轉(zhuǎn) 換 網(wǎng) 絡(luò)2. 2. A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809 ADC0809 ADC0809ADC0809的結(jié)構(gòu)與引腳功能的結(jié)構(gòu)與引腳功能 ADC0809ADC0809芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-118-11所示。所示。 片內(nèi)含片內(nèi)含8 8路模擬開關(guān)，可允許路模擬開關(guān)，可允許8 8路模擬量輸路模擬量輸 入。由于片內(nèi)有三態(tài)輸出鎖存器，因此可入。由于片內(nèi)有三態(tài)輸出鎖存器，因此可 直接與系統(tǒng)總線相連。直接與系

29、統(tǒng)總線相連。 第三節(jié) A/D轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 ADC0809是逐次逼近式是逐次逼近式8位位A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換芯片 。第三節(jié) A/D轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 VR E F (-)VR E F (+ )G N DV C C1 51 21 31 1IN 0IN 1IN 2IN 3IN 4IN 5IN 6IN 7A D D AA D D BA D D CA L E2 22 32 42 5543212 82 72 6E O CO E(M S B )-8-7-6-5-4-3-2-12222222291 71 41 581 81 92 02 171 062 5 6電 阻 階 梯樹 狀 開

30、 關(guān)三態(tài)輸出鎖存器C L O C KS T A R T逐 次 逼 近 式 寄 存 器S A R控 制 電 路VS TVIN比 較 器地 址 鎖 存與 譯 碼 器 8路模擬開關(guān)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 第三節(jié) A/D轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 圖圖8-12 ADC0809ADC0809引腳圖引腳圖 D 11 11 21 41 31 61 51 71 8D 4D 0VR E F( - )D 2G N DVR E F( + )VC CA D C 0 8 0 9I N 3I N 5I N 6I N 7S T A R TE O CD 3O EC L

31、 KD 5D 6D 7A L EA D D CA D D BA D D AI N 4I N 0I N 1I N 22 82 72 52 62 22 12 32 41 92 091 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：模擬通道的地址：模擬通道的地址選擇線輸入選擇線輸入 ； 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；

32、：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 ； 、 ：正負基準電壓輸入端：正負基準電壓輸入端 ； :正電源電壓（正電源電壓（+5V）；）；GND：接地端：接地端 。 )(REFV)(REFVCCV第三節(jié) A/D轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 被選模擬量路數(shù)和地址的關(guān)系被選模擬量路數(shù)和地址的關(guān)系 如表如表8-18-1所示所示: : 被選模擬電壓路數(shù)ADDCADDBADDAIN0000IN1001IN2010IN3011IN4100IN5101IN6110IN7111 ADC

33、0809ADC0809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種編寫方種編寫方式：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口線相口線相連。啟動連。啟動A/DA/D轉(zhuǎn)換信號后，經(jīng)過一小段延時后再不斷查詢轉(zhuǎn)換信號后，經(jīng)過一小段延時后再不斷查詢此此I/OI/O腳，直到腳，直到EOC EOC 由低電平變?yōu)楦唠娖?，則轉(zhuǎn)換結(jié)束，由低電平變?yōu)楦唠娖?，則轉(zhuǎn)換結(jié)束，再讀

34、再讀A/DA/D的值。的值。 第三節(jié) A/D轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 b.b.中斷中斷方式方式 在圖在圖8-138-13中，中，ADC0809ADC0809的的EOCEOC端通過反相器接到單端通過反相器接到單片機的外中斷端。在程序設(shè)計中開啟中斷。片機的外中斷端。在程序設(shè)計中開啟中斷。第三節(jié) A/D轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 c.c.延時延時方式方式 啟動啟動A/DA/D轉(zhuǎn)換后，不查詢、不中斷，延時一段時間后直接轉(zhuǎn)換后，不查詢、不中斷，延時一段時間后直接讀取讀取A/DA/D轉(zhuǎn)換值，此種方式可節(jié)省單片機硬件資源。但要注轉(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意延時時

35、間不能小于A/DA/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/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換尚未結(jié)束，便得到不正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果。尚未結(jié)束，便得到不正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果。第三節(jié) A/D轉(zhuǎn)換器 第八章 模擬量通道接口 圖圖8-13 ADC08098-13 ADC0809與與AT89C51AT89C51的接口電路圖的接口電路圖 A D D CA D D BA D D AP 2 .7R DW RIN T 0A L EP 0A T 8 9 C 5 1+ 5 VVR E F(+ )VR E F(-)IN 7IN 6IN 5IN 4IN 3IN 2IN 1IN 0A D C 0 8 0 9 1 1O EA L ES T A R T1E O CD0D7C L KA 2A 1A 0A 0 A 7GQQDC K7 4 L S 3 7 3Q0Q7D0D73. 3. A/DA/D轉(zhuǎn)換應(yīng)用