第11章-常用外圍接口芯片

第11章常用外圍接口芯片測控系統(tǒng)是單片機應(yīng)用的重要領(lǐng)域。在測控系統(tǒng)中，除數(shù)字量之外還會遇到另一種物理量，即模擬量。例如：溫度、速度、電壓、電流、壓力等，它們都是連續(xù)變化的物理量。單片機系統(tǒng)中凡是遇到有模擬量的地方，就要進行模擬量向數(shù)字量、數(shù)字量向模擬量的轉(zhuǎn)換，也就要涉及到單片機的數(shù)/模(D/A)和模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換的接口技術(shù)。

A/D轉(zhuǎn)換器的作用是將模擬的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。在將物理量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量之前，必須先將物理量轉(zhuǎn)換成電模擬量，這種轉(zhuǎn)換是靠傳感器完成的。傳感器的種類繁多，如溫度傳感器，壓力傳感器、光傳感器、氣敏傳感器等。

D/A轉(zhuǎn)換器的作用是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬的電信號。

模擬量——連續(xù)變化的物理量。數(shù)字量——時間和數(shù)值上都離散的量。

ADC、DAC相互轉(zhuǎn)換如圖所示。DAC、ADC示意圖

一個典型的單片機過程控制系統(tǒng)示意圖如圖7-18所示。各部分的作用如下：

(1)傳感器：將各種現(xiàn)場的物理量測量出來并轉(zhuǎn)換成電信號（模擬電壓或電流）。常用的傳感器有：

(2)放大器：把傳感器輸出的信號放大到ADC的量程范圍。

(3)低通濾波器：用于降低噪聲、濾去高頻干擾，以增加信噪比。

(4)多路開關(guān)：把多個現(xiàn)場信號分時地接通到A/D轉(zhuǎn)換。

(5)采樣保持器：周期性地采樣連續(xù)信號，并在A/D轉(zhuǎn)換期間保持不變。圖7-18一個典型的過程控制系統(tǒng)示意圖11.1.2D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理

D/A轉(zhuǎn)換即數(shù)/模轉(zhuǎn)換，是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成與其成比例的模擬量。D/A轉(zhuǎn)換器的核心電路是解碼網(wǎng)絡(luò)，解碼網(wǎng)絡(luò)主要形式有兩種：一種是權(quán)電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，另一種是T型電阻網(wǎng)絡(luò)。

1、權(quán)電阻解碼網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換原理

基本思想是:先把每一位數(shù)字代碼根據(jù)其權(quán)值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬分量，然后將各模擬分量相加，得到的總和就是與數(shù)字量對應(yīng)的模擬量。一個二進制數(shù)的每一位的權(quán)值，產(chǎn)生一個與二進制數(shù)的權(quán)成正比的電壓，只要將代表每一個二進制位權(quán)的電壓疊加起來就等于該二進制數(shù)所對應(yīng)的模擬電壓信號。如圖7-19所示是一個輸入4位二進制數(shù)的D/A轉(zhuǎn)換電路，Vr是基準(zhǔn)電壓，D0～D3是4位二進制數(shù)，控制4位切換開關(guān)，開關(guān)分別接4個加權(quán)電阻，權(quán)電阻值分別按8：4：2：1比例分配。權(quán)電阻解碼網(wǎng)絡(luò)的輸出接至運算放大器的反相輸入端，Rf為反饋電阻。運算放大器用以放大模擬電壓信號。圖7-19權(quán)電阻解碼網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換電路

D/A轉(zhuǎn)換過程如下：位切換開關(guān)受被轉(zhuǎn)換的二進制數(shù)D0～D3控制。當(dāng)二進制數(shù)的某位為“1”時，位切換開關(guān)閉合，基準(zhǔn)電壓加在相應(yīng)的權(quán)電阻上，由此產(chǎn)生與之對應(yīng)的電流輸入運算放大器，這個電流稱為權(quán)電流。此時運算放大器輸出電壓就是這些輸入的、與二進制權(quán)對應(yīng)的權(quán)電流作用的結(jié)果。如D3=1，就會產(chǎn)生一個電流I8=Vr/R。相應(yīng)的，D2=1會產(chǎn)生電流I4=Vr/2R=I8/2；D1=1產(chǎn)生電流I2=Vr/4R=I8/4；D0=1產(chǎn)生電流I4=Vr/8R=I8/8。因此輸入運算放大器的總電流為：

I=I8+I4+I2+I1=I8(D3/20+D2/21+D1/22+D0/23)=VR/23R(D3*23+D2*22+D1*21+D0*20)

上式表明送入運算放大器的電流是各位二進制位對應(yīng)的權(quán)之和，其中，Vr/23R可看成一個比例系數(shù)，該式完成了二進制數(shù)變?yōu)槟M量的轉(zhuǎn)換。通過運算放大器的反饋電阻RF把權(quán)電流轉(zhuǎn)換為電壓量，就可以完成二進制量變?yōu)槟M量。轉(zhuǎn)換后的模擬電壓為：

VO=-RF*I=-VRRF/23R(D3*23+D2*22+D1*21+D0*20)不同的D/A轉(zhuǎn)換器有不同的權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)二進制位數(shù)比較多時，該方法精度受影響。11.1.4、T型電阻網(wǎng)絡(luò)

T型網(wǎng)絡(luò)如圖7-20所示。圖7-20T型R-2R型電阻網(wǎng)絡(luò)該網(wǎng)絡(luò)的特點：（1）只有R和2R兩種電阻；（2）各節(jié)點向左和向上看的等效電阻均為2R；（3）整個網(wǎng)絡(luò)的等效電阻為R；各支路的電流為：

In-1=I/21=Vref/R×21In-2=I/22=Vref/R×22……I0=I/2n=Vref/R×2n

（4）輸入數(shù)字量Di控制模擬開關(guān)Si：

當(dāng)Di為0時，開關(guān)Si接地，支電流Ii流向地；當(dāng)Di為1時，開關(guān)Si接運放，支電流Ii流向運放。（5）流入運放的電流I∑

為各支電流之和

I∑=Dn-1×In-1+Dn-2×In-2+

+D1×I1+D0×I0

=(Dn-1×2n-1+Dn-2n-2+

+D0×20)×Vref/2nR=D×Vref/2nRV0=-I∑×Rf=-D×Vref×Rf/2nR

可見，V0的數(shù)值不僅與輸入的二進制數(shù)有關(guān)，還與反饋電阻Rf及基準(zhǔn)電壓Vref有關(guān)。11.1.5D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)

1、分辨率

分辨率是指D/A轉(zhuǎn)換器可輸出的模擬量的最小變化量，也就是最小輸出電壓(輸入的數(shù)字量只有D0=1)與最大輸出電壓(輸入的數(shù)字量所有位都等于1)之比。也通常定義刻度值與2n之比（n為二進制位數(shù)）。二進制位數(shù)越多，分辨率越高。例如，若滿量程為5V，根據(jù)分辨率定義，則分辨率為5v/2n

。設(shè)8位D/A轉(zhuǎn)換，即n=8，分辨率為5v/28≈19.53mv，即二進制變化一位可引起模擬電壓變化19.53mv，該值占滿量程的0.195%,常用1LSB表示。同理：

10位D/A轉(zhuǎn)換1LSB=5000mv/210=4.88mv=0.098%滿量程

12位D/A轉(zhuǎn)換1LSB=5000mv/212=1.22mv=0.024%滿量程

16位D/A轉(zhuǎn)換1LSB=5000mv/216=0.076mv=0.0015%滿量程

分辨率有兩種表示：

(1)常用相對值（百分值）表示

分辨率=△/滿量程=△/(2n×△)=1/2n

(2)可直接用D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)表示

如：8位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為8位。

10位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為10位。2、轉(zhuǎn)換精度在理想情況下，精度和分辨率基本一致，位數(shù)越多，精度越高。但由于電源電壓、參考電壓、電阻等各種因素存在著誤差，嚴(yán)格來講精度和分辨率并不完全一致，只要位數(shù)相同，分辨率相同，但相同位數(shù)的不同轉(zhuǎn)換器精度會有所不同。

D/A轉(zhuǎn)換精度指模擬輸出實際值與理想輸出值之間的誤差。包括非線性誤差、比例系數(shù)誤差、漂移誤差等項誤差。用于衡量D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量時，所得模擬量的精確程度。注意：精度與分辨率是兩個不同的參數(shù)。精度取決于D/A轉(zhuǎn)換器各個部件的制作誤差，而分辨率取決于D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。3、影響精度的誤差

失調(diào)誤差（零位誤差）定義為：當(dāng)數(shù)值量輸入全為“0”時，輸出電壓卻不為0V。該電壓值稱為失調(diào)電壓，該值越大，誤差越大。增益誤差定義為：實際轉(zhuǎn)換增益與理想增益之誤差。線性誤差定義：它是描述D/A轉(zhuǎn)換線性度的參數(shù)，定義為實際輸出電壓與理想輸出電壓之誤差，一般用百分數(shù)表示。4、轉(zhuǎn)換速度

D/A轉(zhuǎn)換速度是指從二進制數(shù)輸入到模擬量輸出的時間，時間越短速度越快，一般幾十到幾百微妙。5、輸出電平范圍輸出電平范圍是指當(dāng)D/A轉(zhuǎn)換器可輸出的最低電壓與可輸出的最高電壓的電壓差值。常用的D/A轉(zhuǎn)換器的輸出范圍是0～＋5V，0～＋10V，－2.5～＋2.5V，－5～＋5V，－10～＋10V等。11.2D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832

D/A接口芯片種類很多，有通用型、高速型、高精度型等，轉(zhuǎn)換位數(shù)有8位、12位、16位等，輸出模擬信號有電流輸出型（如DAC0832、AD7522等）和電壓輸出型（如AD558、AD7224等），在應(yīng)用中可根據(jù)實際需要進行選擇。

DAC0832是采用CMOS工藝制造的8位電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器，分辨率為8位，建立時間為1μs，功耗為20mW，數(shù)字輸入電平為TTL電平。11.2.1、DAC0832芯片

DAC0832是8位電流型D/A轉(zhuǎn)換器，20引腳雙列直插式封裝，其結(jié)構(gòu)框圖及引腳如下圖所示。11.2.1DAC0832的結(jié)構(gòu)原理圖11.2.1DAC0832芯片的引腳

圖11.2.2DAC0832的邏輯結(jié)構(gòu)框圖

CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCURRfbDGNDLCEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120DAC0832管腳分布圖13DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳1）組成結(jié)構(gòu)框圖如圖7-21(a)所示。它是由一個8位的輸入寄存器、一個8位的DAC寄存器和一個8位D/A轉(zhuǎn)換器以及控制電路組成。輸入寄存器和DAC寄存器可以分別控制，從而可以根據(jù)需要接成兩級輸入鎖存的雙緩沖方式，一級輸入鎖存的單緩沖方式，或接成完全直通的無緩沖方式。2）各引腳的功能

DAC0832是有20個引腳的雙列直插式芯片，其引腳排列如上頁所示。20個引腳中包括與單片機連接的信號線，與外設(shè)連接的信號線以及其它引線。①與單片機相連的信號線

D7～D0：8位數(shù)據(jù)輸入線，用于數(shù)字量輸入。

ILE：輸入鎖存允許信號，高電平有效。

CS：片選信號，低電平有效，與ILE結(jié)合決定WR1是否有效。WR1：寫命令1，當(dāng)WR1為低電平，且ILE和CS有效時，把輸入數(shù)據(jù)鎖存入輸入寄存器；WR1、ILE和三個控制信號構(gòu)成第一級輸入鎖存命令。

WR2：寫命令2，低電平有效，該信號與XFER配合，當(dāng)XFER有效時，可使輸入寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到DAC寄存器中。

XFER：傳送控制信號，低電平有效，與WR2配合，構(gòu)成第二級寄存器(DAC寄存器)的輸入鎖存命令。

②與外設(shè)相連的信號線

Iout1：DAC電流輸出1，它是輸入數(shù)字量中邏輯電平為“1”的所有位輸出電流的總和。當(dāng)所有位邏輯電平全為“1”時，Iout1為最大值；當(dāng)所有位邏輯電平全為“0”時，Iout1為“0”。

Iout2：DAC電流輸出2，它是輸入數(shù)字量中邏輯電平為“0”的所有位輸出電流的總和。

Rfb：反饋電阻，為外部運算放大器提供一個反饋電壓。根據(jù)需要可外接反饋電阻Rfb。③其它引線

Vref：參考電壓輸入端，要求外部提供精密基準(zhǔn)電壓，Vref一般在－10～＋10V之間。VCC:芯片工作電源電壓，一般為＋5～＋15V。

AGND：模擬地。

DGND：數(shù)字地。注意：模擬地要連接模擬電路的公共地，數(shù)字地要連接數(shù)字電路的公共地，最后把它們匯接為一點接到總電源的地線上。為避免模擬信號與數(shù)字信號互相干擾，兩種不同的地線不可交叉混接。2、DAC0832的工作過程

DAC0832的工作過程是：

(1)單片機執(zhí)行輸出指令（MOVX），輸出8位數(shù)據(jù)給DAC0832；

(2)在單片機執(zhí)行輸出指令（MOVX）的同時，使ILE、WR1、CS三個控制信號端都有效，8位數(shù)據(jù)鎖存在8位輸入寄存器中；

(3)當(dāng)WR2、XFER二個控制信號端都有效時，8位數(shù)據(jù)再次被鎖存到8位DAC寄存器，這時8位D/A轉(zhuǎn)換器開始工作，8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的模擬電流，從IOUT1和IOUT2輸出。八位寄存器(1)輸入八位寄存器(2)DAC八位變換器－＋＋URRIout1Iout2AGNDVCCuoDGND&ILECSWR1WR2XFERA/DD7D0......11ADC0832簡化電路框圖八位變換器A/DRfBIout1Iout2AGNDDGNDURD7D0......八位寄存器(1)輸入寄存器八位(2)DACCSWR1ILEXFERWR2VCCuo運放需要外接八位寄存器(1)輸入八位寄存器(2)DAC八位變換器－＋＋URRfbIout1Iout2AGNDVCCuoDGND&ILECSWR1WR2XFERA/DD7D0......11八位寄存器(1)輸入寄存器八位(2)DACD7D0......

輸入數(shù)據(jù)先存放在寄存器(1)中，

而輸出的模擬值由存放在寄存器(2)內(nèi)的數(shù)據(jù)決定。

當(dāng)把數(shù)據(jù)由輸入寄存器(1)轉(zhuǎn)存到DAC寄存器(2)以后，

輸入寄存器(1)就可以接受新數(shù)據(jù)而不影響模擬輸出值。該結(jié)構(gòu)便于多路DAC同時工作。八位寄存器(1)輸入八位寄存器(2)DAC八位變換器－＋＋URRfbIout1Iout2AGNDVCCuoDGND&ILECSWR1WR2XFERA/DD7D0......11CSWR1ILE當(dāng)這三個控制端均有效時，LE1LE1端才有效，

否則就不隨數(shù)據(jù)總線而變化。WR1變高時

，八位輸入寄存器便將輸入數(shù)據(jù)鎖存。

寄存器(1)的輸出隨其輸入變化，八位寄存器(1)輸入八位寄存器(2)DAC八位變換器－＋＋URRfbIout1Iout2AGNDVCCuoDGND&ILECSWR1WR2XFERA/DD7D0......11CSWR1ILELE1XFERWR2當(dāng)這兩個控制端均有效時，LE2端才有效，WR2變高時，八位DAC寄存器便將輸入數(shù)據(jù)鎖存。LE2

寄存器(2)的輸出隨其輸入變化，例.單步輸入操作-----適用于單個DAC工作ILEWR2WR1CSXFERRfbD0D7Iout2Iout1-++...1(a)D7

~D0CSWR1數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)鎖定(b)11.2.2D/A轉(zhuǎn)換器與單片機接口

圖11.2.3DAC0832單緩沖器方式應(yīng)用輸入寄存器于DAC寄存器的地址都是7FFFH。單片機對DAC0832執(zhí)行一次寫操作，則把一個字節(jié)數(shù)據(jù)直接寫入DAC寄存器中，DAC0832輸出的模擬量隨之變化。DAC0832與單片機接口針對使用兩個寄存器的方法，形成了DAC0832的三種工作方式，分別為雙緩沖方式、單緩沖方式和直通方式。1、單緩沖方式

兩個寄存器中的一個處于直通狀態(tài)，輸入數(shù)據(jù)只經(jīng)過一級緩沖送入D/A轉(zhuǎn)換器電路。在這種方式下，只需執(zhí)行一次寫操作，即可完成D/A轉(zhuǎn)換，可以提高DAC的數(shù)據(jù)吞吐量。單緩沖工作方式又分為單極性和雙極性輸出。

①單極性輸出適用于一路輸出，或幾路輸出不要求同步的系統(tǒng)。單極性輸出電路如圖所示。

DAC0832與單片機接口時要進行數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線的連接。對于8位數(shù)據(jù)總線的80C51,DAC0832的數(shù)據(jù)線D7～D0可直接連至80C51的數(shù)據(jù)總線。在圖所示的電路中，VCC、Vref和ILE都連接到＋5V電源，從而使參考電壓Vref為＋5V，使ILE保持有效的高電平。DCA0832工作單極性單緩沖方式24單緩沖工作方式

此方式適用于只有一路模擬量輸出，或有幾路模擬量輸出但并不要求同步的系統(tǒng)。

②雙極性輸出：雙極性輸出電路如圖所示?？赏茖?dǎo)出：Vo2＝（D－27）xVREF/27

當(dāng)D=127，偏移碼為11111111，Vo2=Vref-1LSB

當(dāng)D=-127，偏移碼為00000001，Vo2=-（Vref-1LSB）

分辨率比單極性時降低1/2（最高位作為符號位，只有7位數(shù)字位）。DCA0832工作雙極性單緩沖方式26雙極性模擬輸出電壓

：

雙極性輸出時的分辨率比單極性輸出時降低1/2，這是由于對雙極性輸出而言，最高位作為符號位，只有7位數(shù)值位。2、雙緩沖方式數(shù)據(jù)通過二個寄存器鎖存后送入D/A轉(zhuǎn)換電路，執(zhí)行兩次寫操作才能完成一次D/A轉(zhuǎn)換。這種方式特別適用于要求同時輸出多個模擬量的場合。圖示是由二片DAC0832組成的雙緩沖系統(tǒng)。DAC8032（1）輸入鎖存器的地址為DFFFH。DAC8032（2）輸入鎖存器的地址為BFFFH。兩個DA的第二級寄存器的地址為7FFFH。首先，CPU分時輸出數(shù)字量并所存在各DA的輸入寄存器中。其次，CPU對各DA發(fā)出控制信號，使各輸入寄存器中的數(shù)據(jù)同步打入相應(yīng)DAC寄存器，實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。28雙緩沖工作方式

多路D/A轉(zhuǎn)換輸出，如果要求同步進行，就應(yīng)該采用雙緩沖器同步方式。3、直通方式

所謂直通方式是兩個寄存器都處于直通狀態(tài)，即ILE接高電平、CS、WR1、WR2和XFER都處于低電平狀態(tài)，數(shù)據(jù)直接送入D/A轉(zhuǎn)換器電路進行D/A轉(zhuǎn)換，電路如圖所示。這種方式可用于一些不采用微機的控制系統(tǒng)中。DCA0832工作直通方式11.3基于DAC0832的三角波發(fā)生器

11.3.1設(shè)計要求用DAC0832芯片，制作一個信號發(fā)生器，輸出一個三角波信號。圖11.3.1DAC0832連接電路圖D/A轉(zhuǎn)換器接口

單片機與DAC0832單緩沖連接方式D/A轉(zhuǎn)換器接口

單片機與DAC0832單緩沖連接方式產(chǎn)生三角波程序#include<absacc.h> //絕對地址訪問頭文件#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineDA0832XBYTE[0x7fff]voiddelay_1ms();//延時1ms程序voidmain(void){ uchari;TMOD=0x10; //置定時器1為方式1while(1) { for(i=0;i<=255;i++;//形成三角波輸出值，最大255{DA0832=i; //D/A轉(zhuǎn)換輸出

delay_1ms(); }for(i=255;i>=0;i--) //形成三角波輸出值，最大255{DA0832=i; //D/A轉(zhuǎn)換輸出

delay_1ms(); } }}11.4模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換

11.4.1A/D轉(zhuǎn)換器介紹單片機本身處理的是數(shù)字量，然而在單片機的測控系統(tǒng)中，常檢測到的是連續(xù)變化的模擬量。這些量如溫度、壓力、流量和速度等只有被轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量后，才能輸入到單片機中進行處理，然后再將處理結(jié)果的數(shù)字量經(jīng)反變換，變成模擬量，實現(xiàn)對被控對象（過程、儀表、機電設(shè)備、裝置）的控制。11.4.2A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理

圖11.4.1逐次逼近型ADC的轉(zhuǎn)換原理A/D轉(zhuǎn)換過程：當(dāng)欲轉(zhuǎn)換的模擬量Vin輸入后，啟動A/D轉(zhuǎn)換器開始進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。首先把N位寄存器的最高位DN-1置“1”，其余位全送“0”，即N位寄存器數(shù)字量為10000000B（N=8位），該數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器變換成模擬信號Vn，然后Vin與Vn進行比較。如Vin≧Vn，保留DN-1位的“1”。反之，如果Vin﹤Vn，清“0”DN-1并把次高位DN-2置“1”，再把此時N位寄存器中的數(shù)字量送D/A轉(zhuǎn)換器變換成模擬信號Vn，Vin與這次的Vn比較，若Vin≧Vn，保留DN-2位的“1”。反之，如果Vin﹤Vn，清“0”DN-2，同時又把DN-3置“1”，如此循環(huán)變換、比較，直到把N位寄存器中最低位D0比較完為止?？刂茊卧l(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，轉(zhuǎn)換結(jié)束后讀出最后N位寄存器的數(shù)字量，就是與模擬量Vin相對應(yīng)的轉(zhuǎn)換結(jié)果。顯然，N位寄存器需要比較N次，故稱這種方式為逐次逼近式。

逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器是一種轉(zhuǎn)換速度較快、精度較高的轉(zhuǎn)換器。其轉(zhuǎn)換時間大約在幾微秒到幾百微秒之間。371、分辨率ADC的分辨率是指使輸出數(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。例如12位ADC的分辨率就是12位，或者說分辨率為滿刻度FS的1/。一個10V滿刻度的12位ADC能分辨輸入電壓變化最小值是10V×1/=2.4mV。11.4.3A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)

382、量化誤差A(yù)DC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ADC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(zhǔn)確表示模擬量，ADC的位數(shù)需很大甚至無窮大。一個分辨率有限的ADC的階梯狀轉(zhuǎn)換特性曲線與具有無限分辨率的ADC轉(zhuǎn)換特性曲線（直線）之間的最大偏差即是量化誤差。

393、偏移誤差偏移誤差是指輸入信號為零時，輸出信號不為零的值，所以有時又稱為零值誤差。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)的輸入電壓值就是偏移誤差。４、滿刻度誤差滿刻度誤差又稱為增益誤差。ADC的滿刻度誤差是指滿刻度輸出數(shù)碼所對應(yīng)的實際輸入電壓與理想輸入電壓之差。405、線性度線性度有時又稱為非線性度，它是指轉(zhuǎn)換器實際的轉(zhuǎn)換特性與理想直線的最大偏差。6、絕對精度在一個轉(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，稱為絕對精度。對于ADC而言，可以在每一個階梯的水平中點進行測量，它包括了所有的誤差。7、轉(zhuǎn)換速率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)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)換速率的倒數(shù)。11.5A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809

11.5.1ADC0809的結(jié)構(gòu)原理11.5.2ADC0809的引腳及功能

ADC0809是28腳雙列直插式封裝圖12.5.2ADC0809引腳圖

43主要性能為：分辨率為８位；精度：ADC0809小于±1LSB（ADC0808小于±1/2LSB）；單+5V供電，模擬輸入電壓范圍為0～＋5V；具有鎖存控制的８路輸入模擬開關(guān)；可鎖存三態(tài)輸出，輸出與TTL電平兼容；功耗為15mW；不必進行零點和滿度調(diào)整；轉(zhuǎn)換速度取決于芯片外接的時鐘頻率。時鐘頻率范圍：10～1280KHz。典型值為時鐘頻率640KHz，轉(zhuǎn)換時間約為100μS。11.5ADC0809芯片及其與單片機的接口4411.5.2ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能A/D轉(zhuǎn)換器接口

通道選擇表地址碼選擇的通道CBA000001010011100101110111IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7461、IN0～IN7，８路模擬量輸入端。2、D7～D0，８位數(shù)字量輸出端。3、ALE，地址鎖存允許信號輸入端。通常向此引腳輸入一個正脈沖時，可將三位地址選擇信號A、B、C鎖存于地址寄存器內(nèi)并進行譯碼，選通相應(yīng)的模擬輸入通道。4、START，啟動A/D轉(zhuǎn)換控制信號輸入端。一般向此引腳輸入一個正脈沖，上升沿復(fù)位內(nèi)部逐次逼近寄存器，下降沿后開始A/D轉(zhuǎn)換。5、CLK，時鐘信號輸入端。6、EOC，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端。A/D轉(zhuǎn)換期間EOC為低電平，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后EOC為高電平。7、OE，輸出允許控制端，控制輸出鎖存器的三態(tài)門。當(dāng)OE為高電平時，轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)出現(xiàn)在D7～D0引腳。當(dāng)OE為低電平時，D7～D0引腳對外呈高阻狀態(tài)。8、C、B、A，８路模擬開關(guān)的地址選通信號輸入端，3個輸入端的信號為000～111時，接通IN0～IN7對應(yīng)通道。9、VR（＋）、VR（－）：分別為基準(zhǔn)電源的正、負輸入端。A/D轉(zhuǎn)換器接口

ADC0809引腳圖（1）IN7?IN0：8個模擬量輸入通道。（2）ADDA、ADDB、ADDC：地址線。（3）ALE：地址鎖存允許信號。對應(yīng)ALE上升沿，ADDA、ADDB和ADDC地址狀態(tài)送入地址鎖存器中，經(jīng)譯碼后輸出選擇模擬信號輸入通道。（4）START：轉(zhuǎn)換啟動信號。對應(yīng)START上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清0；對應(yīng)START下跳沿，開始進行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。（5）D7~D0：數(shù)據(jù)輸出線，為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數(shù)據(jù)線直接相連。A/D轉(zhuǎn)換器接口

ADC0809引腳圖（6）OE：輸出允許信號，用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。當(dāng)OE=0時，輸出數(shù)據(jù)線呈高電阻；當(dāng)OE=1時，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。（7）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（8）EOC——轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號。啟動轉(zhuǎn)換后，系統(tǒng)自動設(shè)置EOC=0，轉(zhuǎn)換完成后，EOC=1。該狀態(tài)信號既可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可以作為中斷請求信號使用。（9）Vref：參考電源。參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)，其典型值為+5V（Vref(+)=+5V，Vref(-)=0V）。11.5.3ADC0809與AT89C51接口

（1）查詢方式圖11.5.3ADC0809與AT89C51的接口11.6數(shù)字電壓表實例

11.6.1設(shè)計要求本例中用ADC0808代替了ADC0809，ADC08080和ADC0809的使用接法相同，只是ADC0809的轉(zhuǎn)換誤差為位，ADC0808的誤差為位而已。同學(xué)們掌握ADC0808的使用方法后，自然也懂得怎么使用ADC0809。要求：設(shè)計一個電壓表，作用為：檢測外部模擬電壓，并用數(shù)字量將其電壓值表示出來。圖11.6.1數(shù)字電壓表原理圖A/D轉(zhuǎn)換器接口

單片機系統(tǒng)擴展三總線A/D轉(zhuǎn)換器接口

單片機系統(tǒng)擴展三總線地址鎖存器74LS373是帶三態(tài)緩沖輸出的8D鎖存器。由于單片機的數(shù)據(jù)線與地址線的低8位共用P0口，因此必須用地址鎖存器將地址信號和數(shù)據(jù)信號區(qū)分開。74LS373的鎖存控制端G直接與單片機的鎖存控制信號ALE相連，在ALE的下降沿鎖存低8位地址。高8位地址由P2口直接提供。系統(tǒng)擴展中常用的控制線有以下三條：：控制程序存儲器的讀操作，在執(zhí)行指令的取指階段和從程序存儲器中取數(shù)據(jù)時有效。：控制數(shù)據(jù)存儲器的讀操作，從外部數(shù)據(jù)存儲器或I/O端口中讀取數(shù)據(jù)時有效。：控制數(shù)據(jù)存儲器的寫操作，向外部數(shù)據(jù)存儲器或I/O端口中寫數(shù)據(jù)時有效。A/D轉(zhuǎn)換器接口

ADC0809與8031單片機的連接A/D轉(zhuǎn)換器接口

ADC0809的通道地址表...............單片機P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00809×××××××ST×××××CBAIN0×××××××0×××××000IN1×××××××0×××××001IN7×××××××0×××××111A/D轉(zhuǎn)換器接口

單片機與A/D轉(zhuǎn)換器接口程序設(shè)計，主要有以下四個步驟：啟動A/D轉(zhuǎn)換，START引腳得到下降沿。查詢EOC引腳狀態(tài)，EOC引腳由0變1，表示A/D轉(zhuǎn)換過程結(jié)束。允許讀數(shù)，將OE引腳設(shè)置為1狀態(tài)。讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。...............D/A轉(zhuǎn)換器接口

#include<absacc.h> //該頭文件中定義XBYTE關(guān)鍵字#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineIN0XBYTE[0xfef8] //設(shè)置AD0809的通道0地址sbitad_busy=P3^3; //定義EOC狀態(tài)voidad0809(ucharidata