第36章--A-D转换实例-51单片机开发与应用技术详解(珍藏版)课件.ppt

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1、第36章 A/D转换实例在测控系统中，经常需要对温度、速度、压力、电流、电压等模拟量进行采集或者处理。由于单片机CPU只能对数字信号进行处理，因此，需要首先将这些模拟量信号转换成数字量信号，然后采集数据并进行分析。这便需要用到模/数转换器件，也称为A/D（Analogue/Digital）转换器。目前，市场上有很多种A/D转换器，其以体积小、功能强、误差小、功耗低、可靠性高等优点而得到广泛应用。本章主要介绍了A/D转换的原理，A/D转换器的技术参数，并介绍了一个典型的8通道电压型A/D转换器。最后，本章通过一个具体的实例，介绍了如何使用51系列单片机来控制A/D转换器的读写。36.1 A/D转

2、换概述数据采集分为数字量采集和模拟量采集。其中，数字量采集只需采集二进制的数字信号即可；而模拟量采集则需要首先将待采集的模拟信号转换成数字信号，然后再进行采集以及后续分析处理。在模拟量采集的过程中，A/D转换是一个重要的环节。一个完整的模拟量采集系统应该包括：信号调理电路、采样/保持放大器、模拟/数字（A/D）转换器、通道控制电路和采集电路等。这里主要介绍A/D转换器的原理及应用。36.1.1 A/D转换原理模拟/数字（A/D）转换器的功能是将输入的模拟信号转换成数字信号的形式输出。其中，输入的模拟信号一般为电压或者电流。对于需要采集其他模拟量的场合，例如速度、气压和温度等，需要首先使用相应的

3、传感器将这些模拟信号转换成电压或者电流的模拟信号，然后再选择合适的A/D转换器。目前市场上A/D转换器的种类很多，按照A/D转换的原理主要有两类：逐次渐近型A/D转换器和双积分型A/D转换器。下面以电压型A/D转换器为例，来介绍这两种A/D转换器的基本原理。1逐次渐进型A/D转换器原理2双积分型A/D转换器原理Z36.1.2 A/D转换器的技术参数不同的A/D转换器具有不同的性能，在选择使用A/D转换器时，需要了解A/D转换器的相关性能指标及技术参数。这里列出几个关键的技术参数，供读者参考。1分辨率2量程3转换精度4转换时间5温度系数6对电源电压变化的抑制比36.2 8通道A/D转换器MAX1

4、97目前，各大半导体公司均推出了完善的A/D转换产品系统，其使用方法大致类似。这里介绍一款性能比较优越的多通道A/D转换器。36.2.1 MAX197的特性及引脚功能MAX197时美国MAXIM公司生产的8通道12位电压型A/D转换器。MAX197具有5MHz的带宽，100kSPS的高速数据吞吐量。MAX197的芯片工作电压仅为+5V，能够和典型的单片机系统很好地兼容。MAX197提供了多种测量量程，可以接收高于电源电压的模拟电压信号，也可以接收低于系统地电压的模拟电压信号，使用灵活方便。MAX197的主要特性如下：单+5V供电；12位A/D转换分辨率，1/2LSB线性度；12位并行输出，引脚

5、兼容TTL/CMOS电平；8路模拟输入通道；4种软件可编程输入量程：0+5V、0+10V、-5V+5V、-10V+10V；6s典型转换时间，高达100kSPS的采样速率；内部集成4.096V参考电压，也可以采用外部参考电压；可选择内部工作时钟或者外部工作时钟，可选择使用内部采集控制或者外部采集控制。36.2.2 MAX197的接口、控制字及时序A/D转换器MAX197与单片机或者其他微处理器接口十分方便，其典型的接线图，如图所示。36.3.1 电路图这里采用Atmel公司的AT89C51单片机来执行控制。整个系统的电路原理图，如图所示。36.3.2 建立项目这里采用Keil C51软件，进行程序设计。具体操作步骤如下：36.3.4 程序仿真当程序编译通过的时候，便可以利用Keil Vison3集成开发环境提供的信号仿真功能，来对程序进行仿真分析。具体操作步骤如下：