第8章 數(shù)模及模數(shù)轉換器接口

第8章數(shù)模及模數(shù)轉換器接口模擬量變成數(shù)字量計算機處理控制相應的設備數(shù)字量變成模擬量控制執(zhí)行元件8.1.1.R-2RT型解碼網(wǎng)絡D/A轉換器I7=I/2=VREF/2RI6=I7/2=I/22I5=I6/2=I/23 I0=I1/2=I/28

當D7~D0=11111111時:I01=I7+I6+I5+I4+I3+I2+I1+I0I02=0

V0=I01*Rfb=(27+26+25+24+23+22+21+20)=(Rfb=R)

當D7~D0為任意數(shù)時，V0=*2i，Di=1對應位的電流開關處于“1”位置Di=0對應位的電流開關處于“0”位置對N位二進制數(shù)，V0=*2i

（Ai相應的數(shù)據(jù)位）8.1.2.性能參數(shù)1.分辨率數(shù)字量在最低位上變化1位時，輸出模擬量的最小變化量。

最小電壓比最大電壓 8位*100%=0.39%

2.精度：實際模擬輸出與理想模擬輸出之間的最大偏差。3.轉換速度，每秒可以轉換的次數(shù)。8.2MCS-51單片機與8位D/A轉換器接口技術DAC0832的結構及原理(8位D/A轉換器)

（i=1,2）,寄存器的輸出隨輸入變化，，數(shù)據(jù)鎖存在寄存器中。

當ILE=1，=0，=0時，=1，輸入寄存器的數(shù)據(jù)隨輸入彎化。而當=1時，=0數(shù)據(jù)鎖存，輸入的數(shù)字量存在輸入寄存器中。結論：只有當ILE=1，=0，從把數(shù)據(jù)鎖存在輸入寄存器。當=0，=0，=1輸入寄存器的數(shù)據(jù)DAC轉換器輸出(輸出隨輸入變化)而當=1時，=0，輸入寄存器的數(shù)據(jù)鎖存在DAC寄存器中(輸出不隨輸入變化)只有=0有效時，才起作用。工作方式8.2.4

8位D/A轉換器接口方法1.單緩沖型接口方法D為十進制數(shù)表示的數(shù)字量11111111

00000001只要寫有效，即有輸出。2．雙緩沖型接口方法（用于多路D/A能換器同步系統(tǒng)中）第一次P2.7＝0有效，D7~D0輸入寄存器；第二次P2.6＝0有效，輸入寄存器數(shù)據(jù)DAC寄存器。3．直通型的接口方法8.2.5

D/A轉換器的輸出方式1．單極性輸出（單緩沖）輸出電壓：1111

11110000

0001要達到5V輸出，VREF的值要略高于5V！

MOV DPTR,#7FFFH MOV A,R3 數(shù)據(jù)存放在R3中

MOVX @DPTR,A

2．雙極性輸出若VREF為正，A7＝1V0＝正值，A7＝0V0＝負值，分出極性。D＝255（FFH），

D＝128（80H），V0＝0D＝0（00H），V0＝－VREF8.4.D/A轉換器接口技術舉例單極性輸出接口系統(tǒng)設計(要求：RAM區(qū)：6000~607FH中的數(shù)據(jù)送D/A，經(jīng)t延時,再取下一個數(shù)，重復執(zhí)行程序

)地址分配：27256:0000~7FFFH6264:6000~7FFFHD/A:0BFFFH

尋址I/O口等同于尋址外部RAM。完成D/A轉換的任務：

MOV A,#XXH MOV DPTR,#0BFFFH MOVX @DPTR,A程序設計：DA0: MOV R7,#80H MOV DPTR,#6000H MOV P2,#0BFH MOV R0,#0FFHDAI: MOVX A,@DPTR MOVX @RO,A INC DPTR LCALL DLY ；延時t DJNZ R7,DA1 LJMP DA0 END8.4.2.雙極性輸出接口系統(tǒng)設計(波形發(fā)生器)1.電路(略)片選P2.6=01011=BV02=VREF=+5V

2.軟件：

(1)反向鋸齒波程序

-50+5t(a)MSN: MOV DPTR,#0BFFFHDA0: MOV R7,#80HDA1: MOV A,R7 MOVX @DPTR,A DJNZ R7,DA1 LJMP DA0(2)正向鋸齒波程序

(b)-5+5tDSW: MOV DPTR,#0BFFFH MOV R7,#00HDAD0: MOV A,R7 MOVX @DPTR,A INC R7 LJMP DAD0(3)雙向鋸齒波程序

(c)-5+5tDSW: MOV DPTR,#0BFFFH MOV R7,#00HDAD0: MOV A,R7 MOVX @DPTR,A INC R7 LJMP DAD0（4）三角波程序(d)-5+5tSSW: MOV DPTR,#0BFFFHDAS0: MOV R7,#80HDAS1: MOV A,R7 MOVX @DPTR,A INC R7 CJNE R7#0FFH,DAS1DAS2: DEC R7 MOV R,R7 MOVX @DPTR,A CJNE R7,#80H,DAS2 LJMP DAS0（5）正弦波電壓(d)-5+5tSIN: MOV R7,#00HDAS0: MOV A,R7 MOV DPTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR MOV DPTR,#0BFFFH MOVX @DPTR,A INC R7 LJMP DAS0 TAB: DB 80H，83H，86H，89HD=128+128Sin**k=80H+80Hsink*(k=0,255)D0=80H+80Sin0*=80HD1=80H+80Sin1*=83HD2=80H+80Sin2*=86H

D253=80H+80Sin253*=80H-6D254=80H+80Sin254*=80H-3D255=80H8.4.3.雙路D/A同步控制系統(tǒng)設計工作在雙緩沖方式，兩個D/A的第一級緩沖器由P2.5,P2.6線選控制，地址為:110111111111

1111DFFFH1011111111111111BFFFH第二級緩沖器共用一個選道信號P2.7線選控制7FFFH MOV DPTR,#0DFFFH MOV A,#DATA1 MOVX @DPTR,A MOV DPTR,#0BFFFH MOV A,#DATA2 MOVX @DPTR,A MOV DPTR,#7FFFH MOVX @DPTR,A8.5A/D轉換器模/數(shù)轉換器：能夠將模擬量轉換成數(shù)字量的器件。按轉換的位數(shù)分類：8、10、12、16位等。按工作原理分類最常用的兩種：雙積分式，逐位逼近式。8.5.1雙積分式A/D轉換器原理

特點：消除干擾和電源噪聲

精度高

速度慢應用：主要用于數(shù)字式測量儀表中控制邏輯電子開關計數(shù)器VX積分器VREF標準時鐘比較器數(shù)據(jù)輸出T1正比與輸入電壓固定積分時間T0BAVB0VAT2固定斜率（反向積分）積分輸出t8.5.2逐次逼近式A/D轉換器原理特點：較高的速度和精度應用：實時測控系統(tǒng)中控制邏輯N位寄存器D/A轉換器輸出緩沖器VsVxDn-1..D0比較器輸出允許轉換結束啟動時鐘8.5.3描述A/D轉換器的性能參數(shù)1.分辨率：數(shù)字量在最低位上變化1時輸入模擬量的最小變化量。

量化誤差：±

（1/2）LSB。反映了A/D轉換器所能辨認的最小輸入量，量化誤差與分辨率是統(tǒng)一的。2.偏移誤差：輸入模擬量為0時，輸出數(shù)字量不為“0”的偏移值。3.線性誤差：實際的輸出特性曲線偏離理想直線的最大偏移值。4.精度

絕對精度：轉換器在其整個工作區(qū)間理想值與實際值之間的最大偏差。

相對精度：絕對精度與滿刻度之比。5.轉換速度：完成一次轉換所需的時間。6.電源靈敏度：輸出數(shù)據(jù)發(fā)生±1LSB變化所對應的電源電壓變化范圍。8.6MCS-51單片機與8位A/D轉換器接口技術8.6.1ADC0808/0809的主要功能

1.分辨率為8位。

2.總的不可調(diào)誤差在±（1/2）LSB和±

1LSB范圍內(nèi)。

3.典型轉換時間為100μs。

4.具有鎖存控制的8路多路開關。

5.具有三態(tài)緩沖輸出控制。

6.單一＋5V供電，此時輸入范圍為0—5V。

7.輸出與TTL兼容。

8.工作溫度范圍-40--85℃

8.6.2

ADC0808/0809的組成及工作原理（外特性）256R電阻網(wǎng)絡三態(tài)輸出鎖存緩沖器地址鎖存與譯碼八路模擬開關樹狀開關SAR控制與時序BCALEGNDIN1D0STARTCLKVCCOEEOCREF（+）AIN2IN3IN4IN5IN7IN6IN0D1D2D3D4D5D6D7REF（-）工作時序模擬輸入STARTEOCOE數(shù)字輸出通道地址ALE8.6.48031與ADC0808/0809接口設計

1.硬件接口設計方法：通過并行I/O接口與8031連接（如8155或8255）利用其三態(tài)輸出鎖存功能，直接連接例：P273，圖8-22直接連接法

IN0—IN7分別為7FF8H—7FFFH

工作過程2.ADC0808/0809轉換器程序設計方法（1）程序查詢方式

MOVR0，#40HMOVDPTR，#7FF8HMOVX@DPTR，AJBP3.2，$MOVXA，@DPTRMOV@R0，A

（2）延時方式無條件傳送I/O方式。例若8031晶振為6MHz,ALE為1MHz，A/D轉換時間小于100μs，則每次延時100μs以上即可。（3）中斷采樣方式（CPU利用率高）例：采用中斷方式對IN0通道的模擬輸入量依次采樣16個點，存放在內(nèi)部數(shù)據(jù)存貯器70H—7FH單元中待用。

ORG0LJMPSTARTORG03HLJMPINT0P

；初始化程序；

START：MOVR0，#70HMOVR7，#16MOVSP，#3FHSETBIT0SETBEX0

SETBEA

；主程序

MAIN0：MOVDPTR，#7FF8HMAIN：