计算机控制技术教案精选文档.ppt

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1、计算机控制技术教案课件本讲稿第一页，共十七页一、A/D转换器的工作原理（一）计数器式的A/D转换器 原理图如图1所示：本讲稿第二页，共十七页1、工作过程工作过程 启动信号有效时，开始启动信号有效时，开始A/DA/D转换，计数器从零开始对时钟进行加转换，计数器从零开始对时钟进行加1 1计数。计数。计数值经过计数值经过D/AD/A转换，输出模拟量转换，输出模拟量UoUo。UoUo与与UiUi进行比较，进行比较，当当UoUoUiUi时，计数器加时，计数器加1 1计数；计数；当当UoUiUoUi时，转换结束信号有效，计数器停止计数。时，转换结束信号有效，计数器停止计数。计数器的输出值就是计数器的输出值

2、就是A/DA/D转换的结果。转换的结果。2 2、特点、特点优点：结构简单，价格低廉。优点：结构简单，价格低廉。缺缺点点：转转换换时时间间随随输输入入信信号号变变化化，输输入入信信号号越越大大。转转换换时时间间越越长长，速速度度越慢。越慢。本讲稿第三页，共十七页（二）双积分式的（二）双积分式的A/D转换器转换器原理图如图原理图如图2所示：所示：本讲稿第四页，共十七页1、工作过程：、工作过程：模模拟拟开开关关接接模模拟拟输输入入端端，用用固固定定时时间间对对输输入量进行积分。入量进行积分。积积分分时时间间到到达达后后，模模拟拟开开关关接接标标准准电电压压源源，积分器按固定斜率放电。积分器按固定斜率

3、放电。同同时时启启动动计计数数器器计计数数，积积分分器器放放电电到到零零电电平平后后，转转换换结结束束信信号号有有效效，计计数数器器停停止止计计数数，计数器输出就是计数器输出就是A/D转换结果。转换结果。本讲稿第五页，共十七页其示意图如图3所示：2、特点：A/D转换时间包含积分时间和放电时间，模拟输入量越大，放电的时间就越长，因此A/D转换的时间就越长，速度就越慢。本讲稿第六页，共十七页（三）逐次逼近式A/D转换器原理图如图4所示：本讲稿第七页，共十七页1、工作过程：、工作过程：通通过过置置数数选选择择逻逻辑辑电电路路把把SAR最最高高位位Dn-1置置1，其其余余为为0，经经D/A转转换换后后

4、，与与模模拟拟输输入入量量进进行行比比较较，U0Ui时时，保保留留最最高高位位Dn-1=1；U0Ui时，最高位时，最高位Dn-1=0。确确定定最最高高位位Dn-1的的状状态态后后，置置次次高高位位Dn-2=1，其其它它为为0，同同样样经经过过D/A转换，比较，判断，确定转换，比较，判断，确定SAR中次高位的状态。中次高位的状态。经经过过N N步步，确确定定出出SARSAR中中每每一一位位的的状状态态后后，SARSAR中中的的内内容容就就是是A/D转转换的结果。换的结果。2、特点：、特点：A/D转换的时间与频率和转换位数有关，不论模拟输入量多大，转换的时间与频率和转换位数有关，不论模拟输入量多大

5、，确定了频率和转换位数后，转换时间就是相同的，都需要经过相确定了频率和转换位数后，转换时间就是相同的，都需要经过相同的转换过程。同的转换过程。本讲稿第八页，共十七页二、二、A/D转换器的主要技术参数转换器的主要技术参数、1、分辨率、分辨率分分辨辨率率通通常常用用转转换换后后的的位位数数来来表表示示，也也可可以以用用基基准准电电压压VREF的的1/2N来来定定义义。分分辨辨率率是是指指使使A/D转转换换器器数数字字量量输输出出变变化化1时时所所对对应应的的最最小小模模拟拟输输入入量量，也也就就是是说说n位位的的A/D转转换换器器能能对对满满量量程程输输入入的的的的增增量量做做出出反反映映，当当模

6、模拟拟输输入入量量变变化化时，数字量输出变化时，数字量输出变化1。2、量程、量程量程是指量程是指A/D转换器所能转换的电压范围。转换器所能转换的电压范围。3、转换精度、转换精度 转换精度是指转换后所得到的结果相对于实际值的准确度，有绝对精转换精度是指转换后所得到的结果相对于实际值的准确度，有绝对精度和相对精度两种表示方法。绝对精度通常用数字量的位数表示，相对精度和相对精度两种表示方法。绝对精度通常用数字量的位数表示，相对精度用相对于满量程的百分比表示。影响精度的除了分辨率之外，还有温度度用相对于满量程的百分比表示。影响精度的除了分辨率之外，还有温度漂移，线性不良等原因。漂移，线性不良等原因。4

7、 4、转换时间转换时间转换时间是指启动转换时间是指启动A/DA/D转换到转换结束所需要的时间。转换到转换结束所需要的时间。5 5、工作温度范围、工作温度范围 较好的较好的A/DA/D转换器工作温度为转换器工作温度为-4080-4080，较差的为，较差的为070070。本讲稿第九页，共十七页三、常用的A/D转换器ADC0808/0809电路组成及转换原理芯片内部结构如图5所示：本讲稿第十页，共十七页四、四、A/D转换器与系统的连接及举例转换器与系统的连接及举例（一）与系统的连接（一）与系统的连接 1 1、输入模拟信号的连接、输入模拟信号的连接 输输入入电电压压可可以以是是单单端端输输入入，也也可

8、可以以是是双双端端差差动动输输入入。通通常常情情况况下下ADC0808/0809接接成成单单端端单单极极性性输输入入，此此时时VREF（+）=5V，VREF（-）=0V。也也可可接接成成双双极极性性输输入入，但但是是需需要要通通过过偏偏移移，转转换换为单极性信号，才能进行为单极性信号，才能进行A/D转换。转换。实实际际应应用用中中，可可以以输输入入双双极极性性的的模模拟拟信信号号，如如果果信信号号源源电电阻阻较较小小，具具有有一一定定的的带带负负载载能能力力，直直接接用用电电阻阻引引入入基基准准电电压压的的偏偏移移；如如果果信信号号源源电电阻阻较较大大，通通过过跟跟随随器器实实现现阻阻抗抗匹匹

9、配配，再再用用电电阻阻引引入入基基准准电压的偏移，如图电压的偏移，如图8所示所示。本讲稿第十一页，共十七页2 2、数据输出和系统总线的连接、数据输出和系统总线的连接A/D转换器的输出有两种形式，一种是转换器的输出有两种形式，一种是A/D芯片内部带有三态输出门，数据输出线可以直芯片内部带有三态输出门，数据输出线可以直接挂到系统的数据总线上；一种是接挂到系统的数据总线上；一种是A/D芯片内部没有三态输出门或者虽然有三态输出门，但芯片内部没有三态输出门或者虽然有三态输出门，但是它不受外部信号的控制，数据输出线不能直接挂到系统的数据总线上，应该通过输入缓冲是它不受外部信号的控制，数据输出线不能直接挂到

10、系统的数据总线上，应该通过输入缓冲器或并行器或并行I/O口的输入端口与口的输入端口与CPU之间交换信息。之间交换信息。本讲稿第十二页，共十七页3、A/D转换器启动信号（如图6所示）本讲稿第十三页，共十七页4、转换结束信号的处理方法转换结束信号的处理方法（1）中断方式中断方式（2）查询方式查询方式（3）软件延时方式软件延时方式5、参考电平的连接参考电平的连接参参考考电电平平关关系系到到A/D转转换换的的精精度度，因因此此对对电电源源的的要要求求较较高高，一一般般要要求求稳稳压压电源供电。电源供电。6、时钟的连接时钟的连接时时钟钟频频率率决决定定芯芯片片的的转转换换速速度度，ADC0808/080

11、9的的时时钟钟范范围围是是101280KHZ，常用的有，常用的有500KHZ和和640KHZ。7 7、接地问题、接地问题有有的的转转换换器器中中包包含含DGNDDGND和和AGNDAGND，在在连连接接时时，应应把把模模拟拟地地、数数字字地地分分别别连接，然后把这两种地在一点上进行连接。连接，然后把这两种地在一点上进行连接。本讲稿第十四页，共十七页（二）（二）应用举例应用举例8位位A/D转换器转换器ADC0809和和CPU的连接的连接例例3：指指定定8路路模模拟拟电电压压输输入入端端口口地地址址为为78H7FH，转转换换结结束束信信号号以以中中断断方方式式与与CPU联联络络，采采用用74LS138做做输输入入通通道道地地址址译译码码器器，要要求求设设计计出出ADC0809和和8086CPU的的连连接接原原理理电路图。电路图。本讲稿第十五页，共十七页 电路图如图电路图如图7所示：所示：本讲稿第十六页，共十七页 在使用A/D转换器ADC0809时，应注意：时钟范围：时钟范围：101280KHZ，常用的有，常用的有500KHZ和和640KHZ。双极性的实现双极性的实现本讲稿第十七页，共十七页