【精品】AD和DA接口精品ppt课件.ppt

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1、AD和DA接口概概 述述 在微机过程控制和数据采集等系统中，经常要对在微机过程控制和数据采集等系统中，经常要对过程参数过程参数进行测量和控制进行测量和控制。连续变化的物理量连续变化的物理量如：温度、压力、流量如：温度、压力、流量 速度、位移速度、位移 等等等等 物理过程物理过程微微 机机传感器传感器A/DD/A执行机构执行机构物理过程物理过程v/iDataData过程控制示意图过程控制示意图模拟量模拟量模拟量与数字量模拟量与数字量模拟量模拟量连续变化的物理量连续变化的物理量n数字量数字量时间和数值上都离散的量时间和数值上都离散的量模拟模拟/数字转换器数字转换器ADCDAC数字数字/模拟转换器模

2、拟转换器模拟输入输出系统模拟输入输出系统数字信号数字信号模拟信号模拟信号现场信号现场信号1现场信号现场信号2现场信号现场信号n微型微型计算机计算机放大器放大器放大器放大器放大器放大器多多路路开开关关低通滤波低通滤波传感器传感器低通滤波低通滤波传感器传感器低通滤波低通滤波传感器传感器A/D转换器转换器采样保持器采样保持器数字信号数字信号受控对象受控对象控制信号控制信号模拟信号模拟信号D/A转换器转换器放大驱动电路放大驱动电路传感器传感器将各种现场的物理量测量出来将各种现场的物理量测量出来并转换成电信号（模拟电压或电流）并转换成电信号（模拟电压或电流）放大器放大器把传感器输出的信号放大到把传感器输

3、出的信号放大到ADC所需所需的量程范围的量程范围低通滤波器低通滤波器用于降低噪声、滤去高频干扰，用于降低噪声、滤去高频干扰，以增加信噪比以增加信噪比多路开关多路开关把多个现场信号分时地接通到把多个现场信号分时地接通到A/D转换器转换器采样保持器采样保持器周期性地采样连续信号，周期性地采样连续信号，并在并在A/D转换期间保持不变转换期间保持不变第第8章：章：A/D和和D/A接口接口 D/AD/A转转换换器器：可可将将数数字字量量转转换换成成为为模模拟拟量量的的电电子器件。子器件。A/DA/D转转换换器器：可可将将模模拟拟量量转转换换成成为为数数字字量量的的电电子器件。子器件。D/AD/A、A/D

4、A/D转换器在系统中的位置及作用：转换器在系统中的位置及作用：8.1D/A转换器转换器8.1.18.1.1 D/A D/A转换器的原理转换器的原理D/AD/A转转换换器器的的输输入入量量为为数数字字信信号号，输输出出量量为为模模拟拟信信号号。如如下下图图所所示示。图图中中输输入入的的数数字字量量是是二二进进制编码信号。制编码信号。8.1D/A转换器转换器实实现现这这种种转转换换的的电电路路主主要要有有两两种种解解码码网网络络：二二进制权电阻网络、进制权电阻网络、T T型电阻网络。型电阻网络。1 1、二进制权电阻网络、二进制权电阻网络因因为为数数字字量量是是用用二二进进代代码码按按位位组组合合起

5、起来来的的，每每一一位位代代码码都都有有一一定定的的“权权”。因因此此，D/AD/A转转换换就就是是要要将将每每一一位位代代码码按按其其“权权”的的数数值值转转换换成成为为模模拟拟量量，然然后后相相加加，所所得得的的总总和和就就是是与与数数字字量量成成正正比比的的模模拟拟量量。如如下下图图，简简化化的的4 4位位权权电电阻阻译译码码网网络络D/AD/A转换器电路。转换器电路。8.1D/A转换器转换器说说明明：图图中中的的开开关关S0S0S3S3受受输输入入的的数数据据控控制制。当某位为当某位为1 1时，该位开关接至时，该位开关接至VrefVref。否则接地。否则接地。电电路路特特点点：精精度度

6、高高、参参考考电电压压稳稳定定；但但是是网网络络电阻规格差距大，制造难。电阻规格差距大，制造难。工作原理工作原理:IO1IO+URRS2S3S1001RR2R2R2R2R2RS000111IRd0d1d2d3di为为1 Si与运放的反相输入端连接与运放的反相输入端连接 uo=-IO1 RFdi为为0 Si与地连接与地连接+-AuoRF2、D/A转换原理（转换原理（T形解码网络）形解码网络）倒梯形电阻网络倒梯形电阻网络RI2I3I1RR2R2R2R2R2RI0+URIR0011 22 33 RRRRIR=UR/RI3=IR 21 =21URRI2=IR 41 =22URRI1=IR 81 =23

7、URRI0=IR 161 =24URRIO1IO1=d3I3+d2I2+d1I1+d0I0+-AuoRFIOIO1+URRS2S3S1001RR2R2R2R2R2RS000111IRd0d1d2d3IO1=d3I3+d2I2+d1I1+d0I0I1I2I3I0=（d323+d2 22+d1 21+d0 20）24URRUO1=-IO1RF=（d323+d2 22+d1 21+d0 20）24-UR RFRUO1=-IO1RF=（d323+d2 22+d1 21+d0 20）24-UR RFR若为若为n位二进制数，则位二进制数，则UO1=（dn-12n-1+dn-2 2n-2+d0 20）2n-

8、UR RFR若若RF=R，则，则UO1=（dn-12n-1+dn-2 2n-2+d0 20）2n-UR 即输出电压的大小正比于输入二进制数的大小，即输出电压的大小正比于输入二进制数的大小，实现了数字量和模拟量的转换实现了数字量和模拟量的转换二、二、DA转换器的性能参数转换器的性能参数 （概念（概念8-1）是是D/AD/A转换器对输入量变化敏感程度的描述转换器对输入量变化敏感程度的描述,与输入数字量的位数有关。如果数字量的位数为与输入数字量的位数有关。如果数字量的位数为n,n,则则D/AD/A转换转换器的分辨率为器的分辨率为 2 2-n-n。有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨。有时也用输入数

9、字量的有效位数来表示分辨率。率。（1）分辨率）分辨率如十位如十位DAC分辨率：分辨率：2101=10241（2 2）偏移误差）偏移误差它是指输入数字量为它是指输入数字量为0 0时，输出模拟量对时，输出模拟量对0 0的偏移值的偏移值 （3 3）线性度）线性度 指指D/AD/A转换器的实际转移特性与理想直线之间的最大误转换器的实际转移特性与理想直线之间的最大误差或最大偏移差或最大偏移 （4）精度）精度 输出模拟电压的实际值与理想值之差。即最大静态转输出模拟电压的实际值与理想值之差。即最大静态转换误差。参考电压波动是影响因素之一。换误差。参考电压波动是影响因素之一。（5）转换速度）转换速度即每秒钟可

10、以转换的次数，其倒数为转换时间即每秒钟可以转换的次数，其倒数为转换时间。8.1.3 DAC08328.1.3 DAC0832芯片芯片DAC0832是典型的是典型的8位电流输出型位电流输出型通用通用DAC芯片芯片 08320832的技术指标的技术指标 分辨率分辨率8位；位；电电流流稳稳定定时时间间1 s；可双缓冲，单缓冲可双缓冲，单缓冲 或直接数字输入；或直接数字输入；只需在满量程下调整只需在满量程下调整 其线性度；其线性度；单一电源供电单一电源供电 (+5V+15V)；低功耗，低功耗，20mW；DAC0832的内部结构的内部结构LE2LE1RfbAGNDDAC0832VccILEVREF输入输

11、入寄寄存存器器DGNDDI0DI7D/A转转换换器器DAC寄寄存存器器Iout2Iout1CSWR1WR2XFER1.DAC0832的数字接口的数字接口8位数字输入端位数字输入端DI0DI7（DI0为最低位）为最低位）输入寄存器（第输入寄存器（第1级锁存）的控制端级锁存）的控制端ILE、CS*、WR1*DAC寄存器（第寄存器（第2级锁存）的控制端级锁存）的控制端XFER*、WR2*DAC0832工作方式工作方式-直通锁存器直通锁存器两级缓冲寄存器都是直通锁存器两级缓冲寄存器都是直通锁存器LE1，直通（输出等于输入），直通（输出等于输入）LE0，锁存（输出保持不变），锁存（输出保持不变）LE2L

12、E1DAC0832输入输入寄寄存存器器DI0DI7D/A转转换换器器DAC寄寄存存器器Iout1DAC0832的工作方式：直通方式的工作方式：直通方式LE1LE21输入的数字数据直接进入输入的数字数据直接进入D/A转换器转换器LE2LE1DAC0832输入输入寄寄存存器器DI0DI7D/A转转换换器器DAC寄寄存存器器Iout1DAC0832的工作方式：单缓冲方式的工作方式：单缓冲方式LE11，或者，或者LE21两个寄存器之一始终处于直通状态两个寄存器之一始终处于直通状态另一个寄存器处于受控状态（缓冲状态）另一个寄存器处于受控状态（缓冲状态）LE2LE1DAC0832输入输入寄寄存存器器DI0

13、DI7D/A转转换换器器DAC寄寄存存器器Iout1DAC0832的工作方式：双缓冲方式的工作方式：双缓冲方式两个寄存器都处于受控（缓冲）状态两个寄存器都处于受控（缓冲）状态能能够够对对一一个个数数据据进进行行D/A转转换换的的同同时时；输输入入另另一一个个数据数据LE2LE1DAC0832输入输入寄寄存存器器DI0DI7D/A转转换换器器DAC寄寄存存器器Iout12.DAC0832的模拟输出的模拟输出Iout1、Iout2电流输出端电流输出端Rfb反馈电阻引出端（电阻在芯片内）反馈电阻引出端（电阻在芯片内）VREF参考电压输入端参考电压输入端10V10VAGND模拟信号地模拟信号地VCC电

14、源电压输入端电源电压输入端5V15VDGND数字信号地数字信号地单极性电压输出单极性电压输出VoutIout1Rfb（D/28）VREFRfbIout2Iout1Vout+_AGNDADIVREF单极性电压输出：例子单极性电压输出：例子例例1:设设VREF5VDFFH255时，最大输出电压：时，最大输出电压：Vmax（255/256）5V4.98VD00H时，最小输出电压：时，最小输出电压：Vmin（0/256）5V0VD01H时，一个最低有效位（时，一个最低有效位（LSB）电压：）电压：VLSB（1/256）5V0.02VVout（D/2n）VREF双极性电压输出：电路双极性电压输出：电路R

15、1（R）R3（2R）R2（2R）RfbIout2Iout1AGNDDIVREFVout1+_A1Vout2+_A2I1I2I1I20双极性电压输出：公式双极性电压输出：公式取取R2R32R1得得Vout2（2Vout1VREF）因因Vout1（D/28）VREF故故Vout2（D27）/27）VREF双极性电压输出：例子双极性电压输出：例子例例2:设设VREF5VDFFH255时，最大输出电压：时，最大输出电压：Vmax（255128）/1285V4.96VD00H时，最小输出电压：时，最小输出电压：Vmin（0128）/1285V5VD81H129时，一个最低有效位电压：时，一个最低有效位电

16、压：VLSB（129128/1285V0.04VVout（D27）/27）VREF3.输出精度的调整输出精度的调整RfbIout2Iout1Vout+_AGND调零调零电位器电位器调满刻度调满刻度电位器电位器电源电源 5VADI10K1M1KVREF4.地线的连接地线的连接DGNDAGND模拟电路模拟电路数字电路数字电路ADCDAC模拟电路模拟电路数字电路数字电路模拟地模拟地模拟地模拟地数字地数字地数字地数字地公共接地点公共接地点公共接地点公共接地点 8位位D/A转换器转换器 接口方法接口方法1 1、单缓冲型接口方法、单缓冲型接口方法 (a)接口电路图接口电路图(a)(a)的的是把是把DACD

17、AC寄存器接寄存器接成常通状态；即成常通状态；即ILEILE接高电平，接高电平，和和 接地，接地，与与P2.7P2.7口连接，口连接，与单片机的与单片机的 端端连接。连接。(b)接口电路图接口电路图(b)是是把输入寄存器接把输入寄存器接成常通状态；即成常通状态；即ILEILE接高电平，接高电平，、地，地，与与P2.7P2.7口连口连接，接，与单片机与单片机的的 端连接。端连接。主要应用在多路主要应用在多路D/AD/A转换器同步系统中。转换器同步系统中。2 2、双缓冲型接口方法、双缓冲型接口方法 D/A转换器的输出方式转换器的输出方式 1、单极性输出、单极性输出输输出出于于数数字字量量DATA相

18、相对对应应 模拟量：模拟量：MOVDPTR，#7FFFHMOVA，#DATAMOVXDPTR,A输入数字量输入数字量模拟量输出模拟量输出（V V）MSB LSBMSB LSB1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1VVREFREF(255/256)(255/256)1 0 0 0 0 0 1 01 0 0 0 0 0 1 0VVREFREF(130/256)(130/256)1 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 0VVREFREF(128/256)(128/256)0 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1VVREFREF(127/25

19、6)(127/256)0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0VVREFREF(0/256)(0/256)单极性输出单极性输出D/AD/A关系关系数字量与模拟量的转换关系数字量与模拟量的转换关系2 2、双极性输出、双极性输出 V VO2O2=(R2/R3)V(R2/R3)VO1O1+(R2/R1)V+(R2/R1)VREFREF)代入代入R1R1、R2R2、R3R3的值，可得：的值，可得：V VO2O2=(2V(2VO1O1V VREFREF)设设V VREFREF=5V 5V 当当 V VO1O1=0V=0V时，时，V VO2O2=5V5V；当当 V VO1O1=2.5V

20、2.5V时，时，V VO2O2=0V=0V；当当 V VO1O1=5V5V时，时，V VO2O2=5V5V。在图在图8-88-8中，运算放大器中，运算放大器U3U3的作用是把运算放大器的作用是把运算放大器U2U2的单向的单向输出电压转变成双向输出。其原理是将输出电压转变成双向输出。其原理是将U3U3的输入端的输入端2 2通过电阻通过电阻R1R1与参考电压与参考电压V VREFREF相连，因此运算放大器相连，因此运算放大器U3U3的输出电压：的输出电压：双极性输出双极性输出D/AD/A关系关系 输入数字量输入数字量模模 拟拟 量量 输输 出出V VO2O2MSB LSBMSB LSB+V+VRE

21、FREF V VREFREF1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1V VREFREF 1LSB1LSB|V|VREFREF|+1LSB|+1LSB1 1 0 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 0 0V VREFREF/2/2|V|VREFREF|/2|/21 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 00 00 00 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 1LSB1LSB+1LSB+1LSB0 0 1 1 1 1 1 10 0 1 1 1 1 1 1|V|VREFREF|/2|/2 1LSB1LSB|V|VREFREF|/2+1LS

22、B|/2+1LSB0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0|V|VREFREF|+|V+|VREFREF|数字量与模拟量的转换关系数字量与模拟量的转换关系一、单极性输出接口系统设计一、单极性输出接口系统设计8.2.3 D/A8.2.3 D/A转换器接口技术举例转换器接口技术举例 例例1 1：若在外部若在外部RAMRAM区区6000H6000H607FH607FH单元中存放着一个控单元中存放着一个控制模型（制模型（128128个个8 8位二进制数），要求实现如下功能：位二进制数），要求实现如下功能：按顺序从按顺序从6000H6000H开始的存储区域中取出一个字节的二进开始的存

23、储区域中取出一个字节的二进制数据送往制数据送往D/AD/A转换器转换成电压输出，经过转换器转换成电压输出，经过tt延时延时后，再取下一个字节数据，转换成电压输出。直到后，再取下一个字节数据，转换成电压输出。直到128128个字节都转换完毕。再从头重复执行上述过程。个字节都转换完毕。再从头重复执行上述过程。上页上页下页下页回目录回目录6264地址范围：地址范围：6000H7FFFHDAC0832地址：地址：0BFFFHORG 0000H LJMP DA0；DA0：MOV R7，#128；置数据长度；置数据长度MOV DPTR，#6000H；预置暂存器；预置暂存器DA1：MOVX A，DPTR ；

24、取数；取数MOV P2，#0BFH；置；置D/AD/A指针高指针高8 8位位MOV R0，#0FFH；置；置D/AD/A指针低指针低8 8位位 MOVX R0，A ；送数；送数INC DPTR ；指向下一个数据；指向下一个数据 LCALL DLY ；调延时；调延时tstsDJNE R7，DA1 ；128128个数未完则转个数未完则转LJMP DA0 ；重新开始；重新开始END ；结束；结束2.2.程序设计程序设计二、电压波形发生器二、电压波形发生器1、硬件设计、硬件设计(1)反向锯齿波程序清单反向锯齿波程序清单 MSW：MOV DPTR，#0BFFFH；指向；指向D/A输入寄存器输入寄存器 D

25、A0：MOV R7，#80H ；置输出初值；置输出初值 DA1：MOV A，R7 ；数字量送；数字量送A MOVX DPTR，A ；送；送D/A转换转换 DJNZ R7，DA1 ；修改数字量；修改数字量 AJMP DA0 ；重复下一个波形；重复下一个波形 2、软软件件设计设计-5V+5V0(a)(2)正向锯齿波程序清单正向锯齿波程序清单 PSW：MOV DPTR，#0BFFFH ；指向；指向D/A输入寄存器输入寄存器 DAP0：MOV R7，#80H ；置输出初值；置输出初值 DAP1：MOV A，R7 ；数字量送；数字量送A MOVX DPTR，A ；送；送D/A转换转换 INC R7 ；修

26、改数字量；修改数字量 CJNE R7，#255，DAP1；数字量；数字量255，转，转DAP1 AJMP DAP0 ；重复下一个波形；重复下一个波形-5V+5V0(4)三角波程序清单三角波程序清单 SSW：MOV DPTR，#80BFFFH DAS0：MOV R7，#80H DAS1：MOV A，R7 MOVX DPTR，A INC R7 CJNE R7，#255，DAS1 DAS2:DEC R7 MOV A，R7 MOVX DPTR，A CJNE R7，#80H，DAS2 AJMP DAS0+5V-5V0(d)(5)正弦波电压输出正弦波电压输出 正弦波电压输出为双极性电压，最简单的办法是将一

27、个周期内电压正弦波电压输出为双极性电压，最简单的办法是将一个周期内电压变化的幅值变化的幅值(-5V+5V)按按8位位D/A分辨率分为分辨率分为256个数值列成表格，然后个数值列成表格，然后依次将这些数字量送入依次将这些数字量送入D/A转换输出。只要循环不断地送数，在输出端转换输出。只要循环不断地送数，在输出端就能获得正弦波输出。就能获得正弦波输出。SIN：MOV R7，#00H DAS0：MOV A，R7 ；MOV DPTR，#TABH；设指针；设指针 MOVC A，A+DPTR ；取数据；取数据 MOV DPTR，#8000H ；MOVX DPTR，A ；送；送D/A转换转换 INC R7

28、；修改偏移量；修改偏移量 AJMP DAS0 ；TAB：DB 80H，83H，86H，89H，8DH，90H DB93H，96H，99H，9CH，9FH，0A2H DB 0A5H，0A8H，0ABH，0AEH DB 6FH，72H，76H，79H，7CH，80H8.3 A/D8.3 A/D转换器转换器模拟量模拟量数字量数字量模拟模拟/数字转换器数字转换器ADC8.3.1 A/D8.3.1 A/D转换的基本原理转换的基本原理存存在在多多种种A/D转转换换技技术术，各各有有特特点点，分分别别应用于不同的场合应用于不同的场合4种常用的转换技术种常用的转换技术计数器式计数器式逐次逼近式逐次逼近式双积分

29、式双积分式并行式并行式1.1.计数器式计数器式以最低位为增减量以最低位为增减量单位的逐步计数法单位的逐步计数法时钟时钟复位复位数字输出数字输出比较器比较器模拟输入模拟输入计数器计数器D/A转换器转换器转换结束转换结束2.2.逐次逼近式逐次逼近式从最高位开始从最高位开始的逐位试探法的逐位试探法时钟时钟复位复位数字输出数字输出转换结束转换结束比较器比较器模拟输入模拟输入寄存器寄存器D/A转换器转换器3.3.双积分式双积分式两个积分阶段两个积分阶段实质是电压实质是电压/时间变换时间变换IREFIinVinVREF积分器积分器比较器比较器V/IV/I时钟时钟启动计数启动计数计数器计数器数字输出数字输出

30、T2T1Vc固定斜率固定斜率时间可变时间可变固定时间固定时间斜率可变斜率可变转换结束转换结束4.4.并行式并行式速速度度快快成成本本高高直直接接比比较较法法编编码码电电路路VinVREF数字输出数字输出比较器比较器RRRRRRR/2R/28.3A/D转换器转换器8.3.38.3.3A/DA/D的性能指标的性能指标1 1、转换时间：完成一次、转换时间：完成一次ADAD转换所使用的时间。转换所使用的时间。2 2、转转换换精精度度：是是由由模模拟拟误误差差和和数数字字误误差差组组成成，前前者者由模拟电路部分产生，后者由数字电路产生。由模拟电路部分产生，后者由数字电路产生。3 3、量量化化间间隔隔是是

31、A/DA/D转转换换器器的的主主要要技技术术指指标标之之一一。量量化间隔可由下式求得：化间隔可由下式求得：满量程输入电压满量程输入电压满量程电压满量程电压8.3A/D转换器转换器4 4、量量化化误误差差：量量化化误误差差一一般般用用绝绝对对量量化化误误差差表表示示；可由下式求得：可由下式求得：量化间隔量化间隔8.3.4ADC0809具有具有A/D转换的基本功能转换的基本功能vCMOS工艺制作工艺制作v8位逐次逼近式位逐次逼近式ADCv转换时间为转换时间为100 s包含扩展部件包含扩展部件多路开关多路开关三态锁存缓冲器三态锁存缓冲器8.3A/D转换器转换器ADC0809的内部结构图的内部结构图A

32、DC0809地址锁存地址锁存和译码和译码OE通道通道选择选择开关开关ADDAADDBADDC1N0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN78位位三态三态锁存锁存缓冲器缓冲器DACVcc比较器比较器CLOCKSTARTGND VREF(+)VREF(-)ALE逐次逼近逐次逼近寄存器寄存器SAR定时和控制定时和控制D0D1D2D3D4D5D6D7EOC1.ADC08091.ADC0809的模拟输入的模拟输入提提供供一一个个8通通道道的的多多路路开开关关和和寻址逻辑寻址逻辑IN0IN7：8个个模模拟拟电电压压输输入端入端ADDA、ADDB、ADDC：3个地址输入线个地址输入线ALE：地址锁存允许信

33、号地址锁存允许信号ALE的的上上升升沿沿用用于于锁锁存存3个个地地址址输输入入的的状状态态，然然后后由由译译码码器器从从8个个模模拟拟输输入入中中选选择择一一个个模模拟输入端进行拟输入端进行A/D转换转换2.ADC08092.ADC0809的转换时序的转换时序D0D7OEEOCSTART/ALEADDA/B/CDATA100 s2 s+8T(最大最大)200ns(最小最小)转换启动信号转换启动信号转换启动信号转换启动信号转换结束信号转换结束信号转换结束信号转换结束信号3.ADC08093.ADC0809的数字输出的数字输出ADC0809内部锁存转换后的数字量内部锁存转换后的数字量具有三态数字量

34、输出端具有三态数字量输出端D0D7配合输出允许信号配合输出允许信号OEo当当输输出出允允许许信信号号OE为为高高电电平平有有效效时时，将将三三态态锁存缓冲器的数字量从锁存缓冲器的数字量从D0D7输出输出4.ADC0809的转换公式的转换公式输入模拟电压输入模拟电压输入模拟电压输入模拟电压输出数字量输出数字量输出数字量输出数字量基准电压正极基准电压正极基准电压正极基准电压正极基准电压负极基准电压负极基准电压负极基准电压负极单极性转换示例单极性转换示例基准电压基准电压VREF(+)5V，VREF()0V输入模拟电压输入模拟电压Vin1.5VN（1.50）（50）25676.8774DH双极性转换示

35、例双极性转换示例基准电压基准电压VREF(+)5V，VREF()5V输入模拟电压输入模拟电压Vin1.5VN（1.55）（55）25689.6905AHADC芯片与主机的连接芯片与主机的连接ADC芯芯片片相相当当于于“输输入入设设备备”，需需要要接接口口电电路路提供数据缓冲器提供数据缓冲器主机需要控制转换的启动主机需要控制转换的启动主主机机还还需需要要及及时时获获知知转转换换是是否否结结束束，并并进进行行数数据输入等处理据输入等处理1.1.数据输出线的连接数据输出线的连接与主机的连接可分成两种方式与主机的连接可分成两种方式q直直接接相相连连：用用于于输输出出带带有有三三态态锁锁存存器器的的AD

36、C芯片芯片q通通过过三三态态锁锁存存器器相相连连：适适用用于于不不带带三三态态锁锁存存器器的的ADC芯芯片片，也也适适用用带带有有三三态态锁锁存存缓缓冲器的芯片冲器的芯片ADC芯芯片片的的数数字字输输出出位位数数大大于于系系统统数数据据总总线线位数，需把数据分多次读取位数，需把数据分多次读取2.A/D转换的启动（转换的启动（1）启动信号一般有两种形式启动信号一般有两种形式q脉冲信号启动转换脉冲信号启动转换q电平信号启动转换电平信号启动转换转换启动转换启动转换启动转换启动转换结束转换结束转换结束转换结束2.A/D转换的启动（转换的启动（2）主机产生启动信号有两种方法主机产生启动信号有两种方法q编

37、程启动编程启动软件上，执行一个输出指令硬件上，利用输出指令产生ADC启动脉冲，或产生一个启动有效电平q定时启动定时启动启动信号来自定时器输出3.转换结束信号的处理转换结束信号的处理v不同的处理方式对应程序设计方法不同不同的处理方式对应程序设计方法不同查询方式查询方式把结束信号作为状态信号把结束信号作为状态信号中断方式中断方式把结束信号作为中断请求信号把结束信号作为中断请求信号延时方式延时方式不使用转换结束信号不使用转换结束信号DMA方式方式把结束信号作为把结束信号作为DMA请求信号请求信号8.451对对A/D转换器的接口转换器的接口1 1、5151单片机对单片机对08090809的操作：的操作

38、：08090809和和5151直接相连，注意如下几个操作步骤：直接相连，注意如下几个操作步骤：给出输入通道的选通地址，启动给出输入通道的选通地址，启动08090809的转换；的转换；可可采采用用延延时时、查查询询EOCEOC、EOCEOC中中断断等等方方式式确确定定转转换是否结束。换是否结束。08090809结果的读取。结果的读取。8.451对对A/D转换器的接口转换器的接口例例5 5 模拟量由通道模拟量由通道0 0输入，转换成对应的数字量之存入内部输入，转换成对应的数字量之存入内部RAMRAM的的40H40H单元中。单元中。程序清单：程序清单：MOV R0MOV R0，#40H#40H ；置

39、数据缓冲区指针；置数据缓冲区指针 MOV DPTRMOV DPTR，#7000H#7000H ；置；置IN0IN0通道地址通道地址 MOVX DPTRMOVX DPTR，A A ；IN0IN0接接A/DA/D，并启动，并启动A/DA/D JB P3.2 JB P3.2，$；为高，则继续查询；为高，则继续查询 MOVX AMOVX A，DPTR DPTR ；数据读入；数据读入A A MOV R0MOV R0，A A ；存入；存入40H40H单元单元(1)(1)程序查询方式程序查询方式 根据测量系统要求不同以及根据测量系统要求不同以及CPUCPU忙闲程度，通常多采用忙闲程度，通常多采用三种软件编程

40、控制方式：程序查询方式、延时方式和中断控三种软件编程控制方式：程序查询方式、延时方式和中断控制方式。制方式。ADC0808/0809ADC0808/0809转换器程序设计方法转换器程序设计方法程序清单：程序清单：CLR A CLR A ；MOV R2 MOV R2，A A ；MOV R3 MOV R3，A A ；清除工作单元；清除工作单元R3R2R3R2 MOV R7 MOV R7，#8#8 ；作采样次数计数器；作采样次数计数器 MOV DPTR MOV DPTR，#7007H#7007H；选；选IN7IN7通道通道 L1L1：MOVX DPTRMOVX DPTR，A A；启动；启动A/DA/

41、D转换转换 JB P3.2 JB P3.2，$；等待；等待A/DA/D转换结束转换结束 MOVX A MOVX A，DPTR DPTR；采样；采样 ADD A ADD A，R2R2 ；加低；加低8 8位位 MOV R2 MOV R2，A A ；存低；存低8 8位位 MOV A MOV A，R3R3 ；取高；取高8 8位位 ADDC A ADDC A，#0#0 ；加；加CYCY MOV R3 MOV R3，A A ；存高；存高8 8位位 DJNZ R7 DJNZ R7，L1L1 ；未完则继续；未完则继续 MOV R7 MOV R7，#3#3；R7R7作移位计数器作移位计数器L2:CLR C L2

42、:CLR C；清除；清除CYCY MOV A MOV A，R3 R3 ；RRC A RRC A；MOV R3 MOV R3，A A ；MOV A MOV A，R2 R2 ；RRC A RRC A MOV R2 MOV R2，A A ；DJNZ R7 DJNZ R7，L2L2 ；R3R2R3R2内容右移三次即除内容右移三次即除8 8 MOV 7FH MOV 7FH，A A；存算术平均值；存算术平均值例例6 6 求通道求通道7 7模拟量模拟量8 8次采样的算术平均值，并存入内部次采样的算术平均值，并存入内部RAMRAM的的 7FH 7FH单元中。单元中。这种取这种取8 8次采样平均值的方法，可以消

43、除干扰，使采样数据更稳定可靠。次采样平均值的方法，可以消除干扰，使采样数据更稳定可靠。(2)(2)延时方式读取延时方式读取ADCADC值值 若若80318031的晶振为的晶振为6MHz6MHz，ALEALE为为1MHz1MHz，A/DA/D转换时间小于转换时间小于100100 s s，则延时程序清单如下：则延时程序清单如下：MOV RnMOV Rn，#25#25；延时常数；延时常数 DJNZ RnDJNZ Rn，$；重复执行一次；重复执行一次4 4 s s为了确保转换完成，延时时间一定要大于为了确保转换完成，延时时间一定要大于A/DA/D转换时间转换时间 (3)(3)中断采样方式中断采样方式

44、采用中断方式。在中断方式中，采用中断方式。在中断方式中，CPUCPU启动启动A/DA/D转换后，转换后，可以继续执行主程序。当可以继续执行主程序。当A/DA/D转换结束时，发出一转换结束转换结束时，发出一转换结束信号信号EOCEOC，该信号经反相器接，该信号经反相器接80318031的的P3.2P3.2引脚，向引脚，向CPUCPU发出发出中断请求。中断请求。CPUCPU响应中断后，即可读入数据并进行处理。响应中断后，即可读入数据并进行处理。例例7 7 根据图根据图8-228-22接口电路连接图，采用中断方式对接口电路连接图，采用中断方式对IN0IN0通通 道的模拟输入量依次采样道的模拟输入量依

45、次采样1616个点，存放在内部数据存个点，存放在内部数据存 贮器贮器70H70H7FH7FH单元中待用。单元中待用。程序分为三部分：程序分为三部分：初始化程序：对中断和各工作单元初始化；初始化程序：对中断和各工作单元初始化；主程序：启动主程序：启动A/DA/D转换、控制通道地址转换、控制通道地址/数据存数据存 贮器地址修改；贮器地址修改；中断服务程序：读取中断服务程序：读取A/DA/D转换器数据、送存。转换器数据、送存。程序清单如下：程序清单如下：ORG 0000HORG 0000HLJMP STARTLJMP STARTORG 00ORG 0003H03HLJMP INT0P LJMP IN

46、T0P ；初始化程序；初始化程序STARTSTART：MOV R0MOV R0，#70H#70H；RAM RAM首地址首地址MOV R7MOV R7，#16#16；计数器计数器MOV SPMOV SP，#3FH#3FH；设堆栈区设堆栈区SETB IT0SETB IT0；边沿触发边沿触发SETB EX0 SETB EX0 ；开中断开中断 SETB EA SETB EA ；CPU CPU开中断开中断MAIN0MAIN0：MOV DPTRMOV DPTR，#7000H#7000H；通道首址；通道首址MAINMAIN：CLR F0CLR F0；清清F0F0 MOVX DPTR MOVX DPTR，A

47、A；启动转换；启动转换TEST:JNB F0TEST:JNB F0，DONE DONE；测试测试DJNZ R7DJNZ R7，MAIN MAIN；1616个点未个点未完，则继续完，则继续；DONEDONE：；继续执行继续执行SJMPSJMPTESTTEST；中断处理程序；中断处理程序INT0PINT0P：PUSH ACC PUSH ACC ；进栈；进栈 SETB F0 SETB F0 ；置位；置位F0F0 MOVX A MOVX A，DPTRDPTR ；读；读A/DA/D转换数据转换数据 MOV R0 MOV R0，A A ；A/DA/D数据送存数据送存RAM RAM INC R0 INC R

48、0 ；地址加；地址加1 1 POP ACC POP ACC ；退栈；退栈 RETI RETI ；返回；返回测控系统中的模拟量输入通道测控系统中的模拟量输入通道 模拟量输入通道的结构形式模拟量输入通道的结构形式 1.1.共享采共享采/保电路和保电路和A/DA/D转换器方式转换器方式 控 制 逻 辑S/HA/DCH0CH1CH2CHn图图8-30 共享共享S/H和和A/D连接连接多通道模拟开关计算机2.2.多路采多路采/保电路共享保电路共享A/DA/D转换器方式转换器方式 3.3.多路多路A/DA/D转换器并行工作方式转换器并行工作方式 S/HA/DCH0CH1CHn图图8-32 多路多路A/D并

49、行工作方式并行工作方式S/HS/HA/DA/D控制逻辑计 算 机多通道模拟开关多通道模拟开关 目前，可供微机测控系统使用的集成化多通道模拟开关有目前，可供微机测控系统使用的集成化多通道模拟开关有4 4选选1 1，双，双4 4选选1 1，8 8选选1 1，双，双8 8选选1 1和和1616选选1 1五种类型。常用的芯片有五种类型。常用的芯片有CD4051(8CD4051(8选选1)1)，CD4052(CD4052(双双4 4选选1)1)，AD7501/AD7503(8AD7501/AD7503(8选选1)1)，AD7506(16AD7506(16选选1)1)，DG508DG508(8(8选选1)

50、1)等。等。模拟输入端模拟输入端模拟输出端模拟输出端正电源（正电源（+5 +15）负电源（负电源（-5 -15）通道地址线通道地址线 禁止控制端禁止控制端 电源地线电源地线多通道模拟开关的扩展应用多通道模拟开关的扩展应用 用两片用两片CD4051和一反相器可组成和一反相器可组成16选选1的的16通道模拟开关电通道模拟开关电路路 采样采样/保持电路保持电路 对于一个动态模拟信号在模拟转换过程中，输入的模对于一个动态模拟信号在模拟转换过程中，输入的模拟信号是不确定的，从而引起转换器输出的不确定性误差，拟信号是不确定的，从而引起转换器输出的不确定性误差，直接影响转换精度直接影响转换精度 要求输入模拟