第9章AD、DA轉(zhuǎn)換

1、第第9章章 系統(tǒng)前向、后向通道系統(tǒng)前向、后向通道配置及接口技術(shù)配置及接口技術(shù) 非電物理量非電物理量（溫度、壓力、流量、速度等），須（溫度、壓力、流量、速度等），須經(jīng)經(jīng)傳感器傳感器轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)（電壓或電流），必須轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)（電壓或電流），必須轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能在單片機(jī)中處理。換成數(shù)字量，才能在單片機(jī)中處理。 A/D A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（ADCADC）：模擬量模擬量數(shù)字量的器件，數(shù)字量的器件， D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（DACDAC）：數(shù)字量數(shù)字量模擬量的器件。模擬量的器件。數(shù)字量，也常常需要轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。數(shù)字量，也常常需要轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。 只需只需合理選用商品化合理選用商品化的大規(guī)

2、模的大規(guī)模ADCADC、DACDAC芯片，芯片，了了解引腳及功能以及與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)。解引腳及功能以及與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)。9.1 MCS-519.1 MCS-51與與DACDAC的接口的接口9.1.1 D/A9.1.1 D/A轉(zhuǎn)換器概述轉(zhuǎn)換器概述1. 1. 概述概述 輸入：輸入：數(shù)字量，數(shù)字量，輸出：輸出：模擬量。模擬量。 轉(zhuǎn)換過(guò)程：轉(zhuǎn)換過(guò)程：送到送到DACDAC的各位二進(jìn)制數(shù)按其權(quán)的大小的各位二進(jìn)制數(shù)按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬分量，再把各模擬分量疊加，其和轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬分量，再把各模擬分量疊加，其和就是就是D/AD/A轉(zhuǎn)換的結(jié)果。轉(zhuǎn)換的結(jié)果。 使用使用D/AD/A轉(zhuǎn)換器時(shí)，要注意區(qū)分轉(zhuǎn)

3、換器時(shí)，要注意區(qū)分: :* * D/A D/A轉(zhuǎn)換器的輸出形式轉(zhuǎn)換器的輸出形式; ; * * 內(nèi)部是否帶有鎖存器。內(nèi)部是否帶有鎖存器。(1) (1) 輸出形式輸出形式 兩種輸出形式兩種輸出形式: :電壓輸出電壓輸出形式與形式與電流輸出電流輸出形式。形式。電流輸出的電流輸出的D/AD/A轉(zhuǎn)換器，如需模擬電壓輸出，可在其轉(zhuǎn)換器，如需模擬電壓輸出，可在其輸出端加一個(gè)輸出端加一個(gè)I-VI-V轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換電路。電路。（2 2）D/AD/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部是否帶有鎖存器轉(zhuǎn)換器內(nèi)部是否帶有鎖存器 D/A D/A轉(zhuǎn)換需要一定時(shí)間，這段時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換需要一定時(shí)間，這段時(shí)間內(nèi)輸入端的數(shù)字輸入端的數(shù)字量應(yīng)穩(wěn)定，量應(yīng)穩(wěn)定，為此應(yīng)在

4、數(shù)字量輸入端之前設(shè)置鎖存器，為此應(yīng)在數(shù)字量輸入端之前設(shè)置鎖存器，以提供數(shù)據(jù)鎖存功能。根據(jù)芯片內(nèi)是否帶有鎖存器，以提供數(shù)據(jù)鎖存功能。根據(jù)芯片內(nèi)是否帶有鎖存器，可分為可分為內(nèi)部無(wú)鎖存器的內(nèi)部無(wú)鎖存器的和和內(nèi)部有鎖存器內(nèi)部有鎖存器的兩類。的兩類。* * 內(nèi)部無(wú)鎖存器的內(nèi)部無(wú)鎖存器的D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 可與可與P1P1、P2P2口口直接相接（因直接相接（因P1P1口和口和P2P2口的輸出有鎖存口的輸出有鎖存功能）。但與功能）。但與P0P0口口相接，需增加鎖存器。相接，需增加鎖存器。* * 內(nèi)部帶有鎖存器的內(nèi)部帶有鎖存器的D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 內(nèi)部不但有鎖存器，還包括地址譯碼電路，有的還內(nèi)部不

5、但有鎖存器，還包括地址譯碼電路，有的還有雙重或多重的數(shù)據(jù)緩沖電路，可與有雙重或多重的數(shù)據(jù)緩沖電路，可與MCS-51MCS-51的的P0P0口直口直接相接。接相接。2.2.主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)(1)(1)分辨率分辨率 輸入給輸入給DACDAC的的單位數(shù)字量變化單位數(shù)字量變化引起的模擬量輸出的引起的模擬量輸出的變化，通常變化，通常定義為輸出滿刻度值與定義為輸出滿刻度值與2 2n n之比。顯然，二之比。顯然，二進(jìn)制位數(shù)越多，分辨率越高。進(jìn)制位數(shù)越多，分辨率越高。 例如，例如，若滿量程為若滿量程為10V10V，根據(jù)定義則分辨率為，根據(jù)定義則分辨率為10V/210V/2n n。設(shè)。設(shè)8 8位位D/A

6、D/A轉(zhuǎn)換，即轉(zhuǎn)換，即n=8n=8，分辨率為，分辨率為10V/210V/2n n =39.1mV =39.1mV，該值占滿量程的，該值占滿量程的0.391%0.391%，用，用1LSB1LSB表示。表示。同理：同理：1010位位 D/AD/A：1 LSB=9.77mV=0.1% 1 LSB=9.77mV=0.1% 滿量程滿量程 1212位位 D/AD/A：1 LSB=2.44mV=0.024% 1 LSB=2.44mV=0.024% 滿量程滿量程根據(jù)對(duì)根據(jù)對(duì)DACDAC分辨率的需要分辨率的需要, ,來(lái)選定來(lái)選定DACDAC的位數(shù)。的位數(shù)。 (2)(2)建立時(shí)間建立時(shí)間 描述描述DACDAC轉(zhuǎn)換

7、快慢的參數(shù)轉(zhuǎn)換快慢的參數(shù), ,表明轉(zhuǎn)換速度。表明轉(zhuǎn)換速度。定義：定義：為從輸入數(shù)字量到輸出達(dá)到終值誤差為從輸入數(shù)字量到輸出達(dá)到終值誤差(1/2)LSB(1/2)LSB( (最低有效位最低有效位) )時(shí)所需的時(shí)間。時(shí)所需的時(shí)間。電流輸出時(shí)間較短電流輸出時(shí)間較短，電，電壓輸出的，加上壓輸出的，加上I-VI-V轉(zhuǎn)換的時(shí)間，因此建立時(shí)間要長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的時(shí)間，因此建立時(shí)間要長(zhǎng)一些?？焖僖恍？焖貲ACDAC可達(dá)可達(dá)1 1 s s以下。以下。(3(3）精度）精度 理想情況，精度與分辨率基本一致，理想情況，精度與分辨率基本一致，位數(shù)越多位數(shù)越多精度越高。但由于電源電壓、參考電壓、電阻等各種精度越高。但由于電源電壓

8、、參考電壓、電阻等各種因素存在著誤差因素存在著誤差, ,精度與分辨率并不完全一致。精度與分辨率并不完全一致。 位數(shù)相同，分辨率則相同，但相同位數(shù)的不同轉(zhuǎn)位數(shù)相同，分辨率則相同，但相同位數(shù)的不同轉(zhuǎn)換器精度會(huì)有所不同。換器精度會(huì)有所不同。例如例如，某型號(hào)的，某型號(hào)的8 8位位DACDAC精度為精度為0.19%0.19%，另一型號(hào)的，另一型號(hào)的8 8位位DACDAC精度為精度為0.05%0.05%。9.1.2 MCS-519.1.2 MCS-51與與8 8位位DAC0832DAC0832的接口的接口1. DAC08321. DAC0832芯片介紹芯片介紹(1)DAC0832(1)DAC0832的特性

9、的特性 美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司產(chǎn)品，具有美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司產(chǎn)品，具有兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)寄存兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)寄存器器的的8 8位位DAC,DAC,能直接與能直接與MCS-51MCS-51單片機(jī)相連。主要特性如單片機(jī)相連。主要特性如下：下： * * 分辨率為分辨率為8 8位位； * * 電流輸出，電流輸出，穩(wěn)定時(shí)間為穩(wěn)定時(shí)間為1 1 s s； * * 可雙緩沖輸入、單緩沖輸入或直接數(shù)字輸入；可雙緩沖輸入、單緩沖輸入或直接數(shù)字輸入； * * 單一電源供電（單一電源供電（+5+5+15V+15V）；）；（2 2）DAC0832DAC0832的引腳及邏輯結(jié)構(gòu)的引腳及邏輯結(jié)構(gòu)引腳：引腳：DAC0832DAC0832的的

10、邏輯結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)：引腳功能：引腳功能：DI0DI0DI7DI7：8 8位數(shù)字信號(hào)輸入端位數(shù)字信號(hào)輸入端CSCS* *： 片選端。片選端。ILEILE： 數(shù)據(jù)鎖存允許控制端，高電平有效。數(shù)據(jù)鎖存允許控制端，高電平有效。WR1WR1* *：輸入寄存器寫選通控制端。當(dāng)輸入寄存器寫選通控制端。當(dāng)CSCS* *=0=0、ILE=1ILE=1、 WR1WR1* *=0=0時(shí)，數(shù)據(jù)信號(hào)被鎖存時(shí)，數(shù)據(jù)信號(hào)被鎖存在在輸入寄存器中。輸入寄存器中。XFERXFER* *：數(shù)據(jù)傳送控制。數(shù)據(jù)傳送控制。WR2WR2* * ：DACDAC寄存器寫選通控制端。當(dāng)寄存器寫選通控制端。當(dāng)XFERXFER* *=0=0，WR2W

11、R2* * =0=0 時(shí)，輸入寄存器狀態(tài)傳入時(shí)，輸入寄存器狀態(tài)傳入DACDAC寄存器中。寄存器中。IOUTIOUT1 1：電流輸出電流輸出1 1端，輸入數(shù)字量全端，輸入數(shù)字量全“1 1”時(shí)，時(shí)，IOUTIOUT1 1最最大，大， 輸入數(shù)字量全為輸入數(shù)字量全為“0 0”時(shí)，時(shí)，IOUTIOUT1 1最小。最小。 IOUTIOUT2 2：D/AD/A轉(zhuǎn)換器電流輸出轉(zhuǎn)換器電流輸出2 2端，端，IOUTIOUT2 2+IOUT+IOUT1 1= =常數(shù)。常數(shù)。R Rfbfb：外部反饋信號(hào)輸入端，外部反饋信號(hào)輸入端， 內(nèi)部已有反饋電阻內(nèi)部已有反饋電阻R Rfbfb， 根據(jù)需要也可外接反饋電阻。根據(jù)需要也

12、可外接反饋電阻。VccVcc：電源輸入端，可在電源輸入端，可在+5V+5V+15V+15V范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。DGNDDGND：數(shù)字信號(hào)地。數(shù)字信號(hào)地。AGNDAGND：模擬信號(hào)地。模擬信號(hào)地?！? 8位輸入寄存器位輸入寄存器”用于存放用于存放CPUCPU送來(lái)的數(shù)字量，使輸入送來(lái)的數(shù)字量，使輸入 數(shù)字量得到緩沖和鎖存，由數(shù)字量得到緩沖和鎖存，由LE1LE1* *控制；控制；“8 8位位DACDAC寄存器寄存器” 存放待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，由存放待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，由LE2LE2* *控制；控制；“8 8位位D/AD/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路”由由T T型電阻網(wǎng)絡(luò)和電子開關(guān)組成，型電阻網(wǎng)絡(luò)和電子開關(guān)組成，T T型電

13、阻網(wǎng)絡(luò)輸出和數(shù)字量成正比的模擬電流。型電阻網(wǎng)絡(luò)輸出和數(shù)字量成正比的模擬電流。單緩沖方式單緩沖方式 由上圖，由上圖，WR2WR2* *和和XFERXFER* *接地，故接地，故DAC0832DAC0832的的“8 8位位DACDAC寄存器寄存器” 處于處于直通方式直通方式?！? 8位輸入寄存器位輸入寄存器”受受CSCS* *和和WR1WR1* *端控制端控制，且由譯碼器輸出端，且由譯碼器輸出端FEHFEH送來(lái)（也可由送來(lái)（也可由P2P2口口的某一根口線來(lái)控制）。因此，的某一根口線來(lái)控制）。因此，80318031執(zhí)行如下兩條指執(zhí)行如下兩條指令就可在令就可在WR1WR1* *和和CSCS* *上產(chǎn)生

14、低電平信號(hào)，使上產(chǎn)生低電平信號(hào)，使08320832接收接收80318031送來(lái)的數(shù)字量。送來(lái)的數(shù)字量。MOVMOVR0R0，#0FEH#0FEH ；DACDAC地址地址FEHR0 FEHR0 MOVX R0MOVX R0，A A ；WRWR* *和譯碼器和譯碼器FEHFEH輸出端有效輸出端有效現(xiàn)說(shuō)明現(xiàn)說(shuō)明DAC0832DAC0832單緩沖方式的應(yīng)用。單緩沖方式的應(yīng)用。例例 DAC0832DAC0832用作波形發(fā)生器。分別寫出產(chǎn)生用作波形發(fā)生器。分別寫出產(chǎn)生鋸鋸齒波、三角波齒波、三角波和和矩形波矩形波的程序。的程序。(1) (1) 鋸齒波的產(chǎn)生鋸齒波的產(chǎn)生 ORG 2000HORG 2000HS

15、TART:MOV R0START:MOV R0，#0FEH#0FEH；DACDAC地址地址FEH R0FEH R0MOV AMOV A，#00H#00H；數(shù)字量；數(shù)字量A ALOOP: MOVX R0LOOP: MOVX R0，A A ；數(shù)字量；數(shù)字量D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器INC A INC A ；數(shù)字量逐次加；數(shù)字量逐次加1 1SJMP LOOPSJMP LOOP 輸入數(shù)字量從輸入數(shù)字量從0 0開始，逐次加開始，逐次加1 1，為為FFHFFH時(shí)，加時(shí)，加1 1則則清清0 0，模擬輸出又為，模擬輸出又為0 0，然后又循環(huán)，輸出鋸齒波。，然后又循環(huán)，輸出鋸齒波。 每一上升斜邊分每一上升斜邊分2

16、56256個(gè)小臺(tái)階，每個(gè)小臺(tái)階暫留個(gè)小臺(tái)階，每個(gè)小臺(tái)階暫留時(shí)間為執(zhí)行后三條指令所需要的時(shí)間時(shí)間為執(zhí)行后三條指令所需要的時(shí)間。(2) (2) 三角波的產(chǎn)生三角波的產(chǎn)生ORG 2000HORG 2000HSTART: MOV R0START: MOV R0，#0FEH#0FEHMOV AMOV A，#00H#00HUP: MOVXUP: MOVXR0R0，A A ；三角波上升邊；三角波上升邊INC AINC AJNZ UPJNZ UPDOWN:DOWN: DEC A DEC A；A=0A=0時(shí)再減時(shí)再減1 1又為又為FFHFFHMOVX R0MOVX R0，A AJNZ DOWNJNZ DOWN

17、；三角波下降邊三角波下降邊SJMP UPSJMP UP(3) (3) 矩形波的產(chǎn)生矩形波的產(chǎn)生 ORG 2000HORG 2000HSTART:START: MOV R0MOV R0，#0FEH#0FEHLOOP:LOOP: MOV AMOV A，#data1#data1MOVX R0MOVX R0，A A；置矩形波上限電平；置矩形波上限電平LCALL DELAY1LCALL DELAY1；調(diào)用高電平延時(shí)程序；調(diào)用高電平延時(shí)程序MOV AMOV A，#data2#data2MOVX R0MOVX R0，A A；置矩形波下限電平；置矩形波下限電平LCALL DELAY2LCALL DELAY2；

18、調(diào)用低電平延時(shí)程序；調(diào)用低電平延時(shí)程序SJMP LOOPSJMP LOOP；重復(fù)進(jìn)行下一個(gè)周期；重復(fù)進(jìn)行下一個(gè)周期 DELAY1 DELAY1、DELAY2DELAY2為兩個(gè)延時(shí)程序，決定矩形波高、為兩個(gè)延時(shí)程序，決定矩形波高、低電平時(shí)的持續(xù)低電平時(shí)的持續(xù)時(shí)間時(shí)間。頻率也可采用延時(shí)長(zhǎng)短來(lái)改變。頻率也可采用延時(shí)長(zhǎng)短來(lái)改變。（2 2）雙緩沖方式）雙緩沖方式 多路多路同步輸出，必須采用雙緩沖同步方式同步輸出，必須采用雙緩沖同步方式。接口電。接口電路如下圖：路如下圖： 1 1# #DAC0832DAC0832因和譯碼器因和譯碼器FDHFDH相連，占有兩個(gè)相連，占有兩個(gè)端口地址端口地址FDHFDH和和F

19、FHFFH。 2 2# #DAC0832DAC0832的兩個(gè)的兩個(gè)端口地址端口地址為為FEHFEH和和FFHFFH。其中，。其中，F(xiàn)DHFDH和和FEHFEH分別為分別為1 1# #和和2 2# #DAC0832DAC0832的數(shù)字量輸入控制端口地的數(shù)字量輸入控制端口地址，而址，而FFHFFH為啟動(dòng)為啟動(dòng)D/AD/A轉(zhuǎn)換的端口地址。轉(zhuǎn)換的端口地址。 圖圖11-911-9中中DACDAC輸出的輸出的V VX X和和V VY Y信號(hào)要同步，控制信號(hào)要同步，控制X X- -Y Y繪圖儀繪制的曲線光滑，否則繪制的繪圖儀繪制的曲線光滑，否則繪制的曲線是階梯狀曲線是階梯狀?？刂瞥绦蛉缦拢嚎刂瞥绦蛉缦拢?例

20、例11-211-2 內(nèi)部?jī)?nèi)部RAMRAM中兩個(gè)長(zhǎng)度為中兩個(gè)長(zhǎng)度為2020的數(shù)據(jù)塊，起始地的數(shù)據(jù)塊，起始地址為分別為址為分別為addr1addr1和和addr2addr2，編寫能把，編寫能把a(bǔ)ddr1addr1和和addrr2addrr2中中數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)從從1 1# #和和2 2# #DAC0832DAC0832同步輸出同步輸出的程的程序。序。addr1addr1和和addr2addr2中的數(shù)據(jù)，為繪制曲線的中的數(shù)據(jù)，為繪制曲線的X X、Y Y坐標(biāo)點(diǎn)。坐標(biāo)點(diǎn)。 DAC0832DAC0832各端口地址：各端口地址： FDH: FDH: 1 1# #DAC0832DAC0832數(shù)字量輸入控制端口數(shù)字量輸

21、入控制端口FEH: FEH: 2 2# #DAC0832DAC0832數(shù)字量輸入控制端口數(shù)字量輸入控制端口FFH: FFH: 1 1# #和和2 2# #DAC0832DAC0832啟動(dòng)啟動(dòng)D/AD/A轉(zhuǎn)換端口轉(zhuǎn)換端口 工作寄存器工作寄存器0 0區(qū)的區(qū)的R1R1指向指向addr1addr1；1 1區(qū)的區(qū)的R1R1指向指向addr2addr2；0 0區(qū)的區(qū)的R2R2存放數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度；存放數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度；0 0區(qū)和區(qū)和1 1區(qū)的區(qū)的R0R0指向指向DACDAC端口端口地址。程序?yàn)椋旱刂?。程序?yàn)椋篛RG 2000HORG 2000Haddr1 DATA 20H addr1 DATA 20H ； 定義存儲(chǔ)單

22、元定義存儲(chǔ)單元addr2 DATA 40H addr2 DATA 40H ； 定義存儲(chǔ)單元定義存儲(chǔ)單元DTOUT: MOV R1DTOUT: MOV R1，#addr1 #addr1 ； 0 0區(qū)區(qū)R1R1指向指向addr1addr1MOV R2MOV R2，#20 #20 ； 數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度送數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度送0 0區(qū)區(qū)R2R2SETB RS0SETB RS0 ； 切換到工作寄存器切換到工作寄存器1 1區(qū)區(qū)MOV R1MOV R1，#addr2 #addr2 ； 1 1區(qū)區(qū)R1R1指向指向addr2addr2CLR RS0 CLR RS0 ； 返回返回0 0區(qū)區(qū)NEXT: MOV R0NEXT: MO

23、V R0，#0FDH #0FDH ； 0 0區(qū)區(qū)R0R0指向指向1 1# #DAC0832DAC0832數(shù)數(shù) ；字量控制端口；字量控制端口MOV AMOV A，R1 R1 ； addr1addr1中數(shù)據(jù)送中數(shù)據(jù)送A AMOVX ROMOVX RO，A A ； addr1addr1中數(shù)據(jù)送中數(shù)據(jù)送1 1# #DAC0832DAC0832INC R1 INC R1 ； 修改修改addr1addr1指針指針0 0區(qū)區(qū)R1R1SETB RS0 SETB RS0 ； 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1 1區(qū)。區(qū)。MOV R0MOV R0，#0FEH #0FEH ；1 1區(qū)區(qū)R0R0指向指向2 2# #DAC0832DAC0832數(shù)

24、字量數(shù)字量 ；控制端口控制端口MOV AMOV A，R1 R1 ；addr2addr2中數(shù)據(jù)送中數(shù)據(jù)送A AMOVX R0MOVX R0，A A ；addr2addr2中數(shù)據(jù)送中數(shù)據(jù)送2 2# #DAC0832DAC0832INC R1 INC R1 ；修改修改addr2addr2指針指針1 1區(qū)區(qū)R1R1INC R0 INC R0 ；1 1區(qū)區(qū)R0R0指向指向DACDAC的啟動(dòng)的啟動(dòng)D/AD/A轉(zhuǎn)換端口轉(zhuǎn)換端口MOVX R0MOVX R0，A A ；啟動(dòng)啟動(dòng)DACDAC進(jìn)行轉(zhuǎn)換進(jìn)行轉(zhuǎn)換CLR RS0 CLR RS0 ；返回返回0 0區(qū)區(qū)DJNZ R2DJNZ R2，NEXT NEXT ；若未

25、完，則跳若未完，則跳NEXTNEXTLJMP DTOUT LJMP DTOUT ；若送完，則循環(huán)若送完，則循環(huán)ENDEND2. A/D2. A/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)轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換速率 完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)為轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)換速率。換速率。并行式并行式：202050ns50ns，速率為，速率為505020M20M次次/s/s（1M=101M=106 6）；）；逐次比較式逐次比較式：0.40.4 s s，速率為，速率為2.5M2.5M次次/s/s。(2) (2) 分辨率分辨率 用輸出二進(jìn)制位數(shù)或用輸出二進(jìn)制位

26、數(shù)或BCDBCD碼位數(shù)表示。碼位數(shù)表示。例如例如AD574AD574，二進(jìn)制二進(jìn)制1212位，即用位，即用2 21212個(gè)數(shù)進(jìn)行量化，個(gè)數(shù)進(jìn)行量化，分辨分辨為為1LSB1LSB，百，百分?jǐn)?shù)表示分?jǐn)?shù)表示1/21/21212=0.24=0.24。 又如又如雙積分式雙積分式A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器MC14433MC14433, , 分辨率為三位半。分辨率為三位半。若滿字位為若滿字位為19991999，其，其分辨率為分辨率為1/1999=0.05%1/1999=0.05%。 量化過(guò)程引起的誤差為量化過(guò)程引起的誤差為量化誤差量化誤差，是由于，是由于有限位數(shù)有限位數(shù)字字對(duì)模擬量進(jìn)行量化而引起的誤差。對(duì)模擬

27、量進(jìn)行量化而引起的誤差。量化誤差量化誤差理論上理論上規(guī)定為規(guī)定為1 1個(gè)單位分辨率個(gè)單位分辨率，提高分辨率可減少量化誤差。，提高分辨率可減少量化誤差。（3 3）轉(zhuǎn)換精度）轉(zhuǎn)換精度 定義為一個(gè)實(shí)際定義為一個(gè)實(shí)際ADCADC與一個(gè)理想與一個(gè)理想ADCADC在量化值上的差在量化值上的差值?？捎媒^對(duì)誤差或相對(duì)誤差表示。值?？捎媒^對(duì)誤差或相對(duì)誤差表示。3. A/D3. A/D轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇 按輸出代碼的有效位數(shù)分按輸出代碼的有效位數(shù)分:8:8位、位、1010位、位、1212位等。位等。 按轉(zhuǎn)換速度分為按轉(zhuǎn)換速度分為超高速超高速（1ns1ns）、）、高速高速（1 1 s s）中速中速（1ms1m

28、s）、）、低速低速（1s1s）等。）等。 為適應(yīng)系統(tǒng)集成需要，將多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、時(shí)鐘電為適應(yīng)系統(tǒng)集成需要，將多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、時(shí)鐘電路、基準(zhǔn)電壓源、二路、基準(zhǔn)電壓源、二/ /十進(jìn)制譯碼器和轉(zhuǎn)換電路集成十進(jìn)制譯碼器和轉(zhuǎn)換電路集成在一個(gè)芯片內(nèi)，為用戶提供方便。在一個(gè)芯片內(nèi)，為用戶提供方便。（1 1）A/DA/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)的確定轉(zhuǎn)換器位數(shù)的確定 系統(tǒng)總精度涉及的環(huán)節(jié)較多：系統(tǒng)總精度涉及的環(huán)節(jié)較多：傳感器傳感器變換精度、變換精度、信號(hào)預(yù)處理電路信號(hào)預(yù)處理電路精度和精度和A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器及輸出電路、控制及輸出電路、控制機(jī)構(gòu)精度，還包括軟件控制算法。機(jī)構(gòu)精度，還包括軟件控制算法。 A/D A/D轉(zhuǎn)換器的

29、位數(shù)至少要比系統(tǒng)總精度要求的最轉(zhuǎn)換器的位數(shù)至少要比系統(tǒng)總精度要求的最低分辨率高低分辨率高1 1位，位，位數(shù)應(yīng)與其他環(huán)節(jié)所能達(dá)到的精度位數(shù)應(yīng)與其他環(huán)節(jié)所能達(dá)到的精度相適應(yīng)。只要不低于它們就行，太高無(wú)意義，且價(jià)相適應(yīng)。只要不低于它們就行，太高無(wú)意義，且價(jià)高。高。 8 8位以下：位以下：低分辨率低分辨率，9 91212位：位：中分辨率中分辨率，1313位位以上：以上：高分辨率高分辨率。（2 2）A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速率的確定轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速率的確定 從啟動(dòng)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換結(jié)束，輸出穩(wěn)定的數(shù)字量，需要一從啟動(dòng)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換結(jié)束，輸出穩(wěn)定的數(shù)字量，需要一定的時(shí)間，這就是定的時(shí)間，這就是A/DA/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間。

30、轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間。低速：低速：轉(zhuǎn)換時(shí)間從幾轉(zhuǎn)換時(shí)間從幾msms到幾十到幾十m ms s 。中速：中速：逐次比較型的逐次比較型的A/DA/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間可從幾轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間可從幾 s s 100100 s s左右。左右。高速：高速：轉(zhuǎn)換時(shí)間僅轉(zhuǎn)換時(shí)間僅2020100ns100ns。適用于雷達(dá)、數(shù)字通訊、。適用于雷達(dá)、數(shù)字通訊、 實(shí)時(shí)光譜分析、實(shí)時(shí)瞬態(tài)紀(jì)錄、視頻數(shù)字轉(zhuǎn)換實(shí)時(shí)光譜分析、實(shí)時(shí)瞬態(tài)紀(jì)錄、視頻數(shù)字轉(zhuǎn)換 系統(tǒng)等。系統(tǒng)等。 如用轉(zhuǎn)換時(shí)間為如用轉(zhuǎn)換時(shí)間為100100 s s的集成的集成A/DA/D轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換速率為速率為1010千次千次/ /秒。根據(jù)采樣定理和實(shí)際需要，一個(gè)

31、周秒。根據(jù)采樣定理和實(shí)際需要，一個(gè)周期的波形需采期的波形需采1010個(gè)點(diǎn)，最高也只能處理個(gè)點(diǎn)，最高也只能處理1kHz1kHz的信號(hào)。的信號(hào)。把把轉(zhuǎn)換時(shí)間減小到轉(zhuǎn)換時(shí)間減小到1010 s s，信號(hào)頻率可提高到，信號(hào)頻率可提高到10kHz10kHz。（3 3）是否加采樣保持器）是否加采樣保持器 直流和變化非常緩慢的信號(hào)可不用采樣保持器。直流和變化非常緩慢的信號(hào)可不用采樣保持器。其他情況都要加采樣保持器。其他情況都要加采樣保持器。 根據(jù)根據(jù)分辨率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、信號(hào)帶寬分辨率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、信號(hào)帶寬關(guān)系，關(guān)系，是否要加是否要加采樣保持器采樣保持器：如果是：如果是8 8位位ADC, ADC, 轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間

32、100ms100ms, ,無(wú)采樣保無(wú)采樣保持器，信號(hào)的允許頻率是持器，信號(hào)的允許頻率是0.12Hz0.12Hz；如果是如果是1212位位ADCADC，該，該頻率為頻率為0.0077Hz0.0077Hz。如果轉(zhuǎn)換時(shí)間是如果轉(zhuǎn)換時(shí)間是100100 s s，ADCADC是是8 8位位時(shí)，時(shí)，該頻率為該頻率為12Hz12Hz，1212位時(shí)是位時(shí)是0.77Hz0.77Hz。（4 4）工作電壓和基準(zhǔn)電壓）工作電壓和基準(zhǔn)電壓 選擇使用單一選擇使用單一+5V+5V工作電壓的芯片，與單片機(jī)系統(tǒng)工作電壓的芯片，與單片機(jī)系統(tǒng)共用一個(gè)電源就比較方便。共用一個(gè)電源就比較方便。 基準(zhǔn)電壓源是提供給基準(zhǔn)電壓源是提供給A/D

33、A/D轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換時(shí)所需要的轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換時(shí)所需要的參考電壓，參考電壓，在要求較高精度時(shí)在要求較高精度時(shí)，基準(zhǔn)電壓要單獨(dú)用高，基準(zhǔn)電壓要單獨(dú)用高精度穩(wěn)壓電源供給。精度穩(wěn)壓電源供給。9.2.2 MCS-519.2.2 MCS-51與與ADC 0809ADC 0809（逐次比較型）的接口（逐次比較型）的接口1. ADC08091. ADC0809引腳及功能引腳及功能 逐次比較式逐次比較式8 8路模擬輸入、路模擬輸入、8 8位輸出的位輸出的A/DA/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。引腳如圖引腳如圖。 共共2828腳，雙列直插式封裝。主要引腳功能如下：腳，雙列直插式封裝。主要引腳功能如下：(1)IN0(1)IN0IN

34、7IN7：8 8路模擬信號(hào)輸入端。路模擬信號(hào)輸入端。(2) D0(2) D0D7D7：8 8位數(shù)字量輸出端。位數(shù)字量輸出端。(3) C (3) C 、B B 、A A：控制控制8 8路模擬通道的切換，路模擬通道的切換，C C、B B、A=A= 000 000111111分別對(duì)應(yīng)分別對(duì)應(yīng)IN0IN0IN7IN7通道。通道。(4) OE(4) OE、STARTSTART、CLKCLK：控制信號(hào)端，控制信號(hào)端，OEOE為輸出允許端，為輸出允許端， STARTSTART為啟動(dòng)信號(hào)輸入端，為啟動(dòng)信號(hào)輸入端，CLKCLK為時(shí)鐘信號(hào)輸入端。為時(shí)鐘信號(hào)輸入端。V VR R(+)(+)和和V VR R(-)(-

35、)：參考電壓輸入端。參考電壓輸入端。2. ADC08092. ADC0809結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理 結(jié)構(gòu)如圖結(jié)構(gòu)如圖11-1511-15。 0809 0809完成完成1 1次轉(zhuǎn)換需次轉(zhuǎn)換需100100 s s左右，可對(duì)左右，可對(duì)0 05V5V信號(hào)進(jìn)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。行轉(zhuǎn)換。3.MCS-513.MCS-51與與ADC0809ADC0809的接口的接口 單片機(jī)如何來(lái)控制單片機(jī)如何來(lái)控制ADC?ADC? 首先用指令選擇首先用指令選擇08090809的一個(gè)模擬輸入通道，當(dāng)?shù)囊粋€(gè)模擬輸入通道，當(dāng)執(zhí)行執(zhí)行MOVX DPTRMOVX DPTR，A A時(shí)，單片機(jī)的時(shí)，單片機(jī)的WRWR* *信號(hào)有效，產(chǎn)生一信

36、號(hào)有效，產(chǎn)生一個(gè)個(gè)啟動(dòng)信號(hào)啟動(dòng)信號(hào)給給08090809的的STARTSTART腳，對(duì)選中通道轉(zhuǎn)換。腳，對(duì)選中通道轉(zhuǎn)換。 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，轉(zhuǎn)換結(jié)束后，08090809發(fā)出發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束EOCEOC信號(hào)信號(hào)，該信號(hào)，該信號(hào)可供查詢，也可向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求可供查詢，也可向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求; ;當(dāng)執(zhí)行指令：當(dāng)執(zhí)行指令：MOVX AMOVX A，DPTRDPTR，單片機(jī)發(fā)出，單片機(jī)發(fā)出RDRD* *信號(hào)信號(hào), ,加到加到OEOE端高電平，端高電平，把轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)字量讀到把轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)字量讀到A A中。中。 查詢和中斷控制兩種工作方式。查詢和中斷控制兩種工作方式。(1)(1)查詢方式查詢方式0809

37、0809與與80318031單片機(jī)的接口如圖單片機(jī)的接口如圖11-1611-16。 ALE ALE腳的輸出頻率為腳的輸出頻率為1MHz1MHz，（時(shí)鐘頻率為，（時(shí)鐘頻率為6MHz6MHz），），經(jīng)經(jīng)D D觸發(fā)器二分頻為觸發(fā)器二分頻為500kHz500kHz時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)。 0809 0809輸出三態(tài)鎖存輸出三態(tài)鎖存，8 8位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。據(jù)總線相連。 引腳引腳C C、B B、A A分別與地址總線分別與地址總線A2A2、A1A1、A0A0相連，選通相連，選通IN0IN0IN7IN7中的一個(gè)。中的一個(gè)。P2.7P2.7（A15A15）作為片選信號(hào)，在啟）作為片選信號(hào)，在啟動(dòng)動(dòng)A/DA/D轉(zhuǎn)換時(shí)，由轉(zhuǎn)換時(shí)，由WRWR* *和和P2.7P2.7控制控制ADCADC的地址鎖存和轉(zhuǎn)換的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動(dòng)，啟動(dòng)，由于由于ALEALE和和STARTSTART連在一起，因此連在一起，因此08090809在鎖存通在鎖存通道地址的同時(shí)，啟動(dòng)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換道地址的同時(shí)，啟動(dòng)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，用讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，用RDRD* *信號(hào)和信號(hào)和P2.7P2.7腳經(jīng)或非后，產(chǎn)腳經(jīng)或非后，產(chǎn)生的正脈沖作為生的正脈沖作為OEOE信號(hào)，用以打開三態(tài)輸出鎖存器信號(hào)，用以打開三態(tài)輸出鎖存器。 對(duì)對(duì)8 8路模擬信號(hào)輪流采樣一次，采用軟件延時(shí)