mcs-51单片机的模拟量输入输出

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1、第11讲MCS-51的模拟量输入输出电气工程系赵志衡E-mail:zhzhhe@hit.edu.cn1课程主要内容ADC及DAC的基本原理及性能指标A/D转换的实现（ADC0809）D/A转换的实现（DAC0832）2非电物理量（温度、压力、流量、速度等），须经传感器转换成模拟电信号（电压或电流），再转换成数字量，才能在单片机中处理。A/D转换器（ADC）：模拟量→数字量的器件，D/A转换器（DAC）：数字量→模拟量的器件。数字量，也常常需要转换为模拟信号。只需合理选用商品化的大规模ADC、DAC芯片，了解引脚及功能以及与单片机的接口设计。概述3ADC的基本原理及性能指标模

2、拟量转换成数字量，便于计算机进行处理。随着超大规模集成电路制造技术的飞速发展，大量结构不同、性能各异的A/D转换芯片应运而生。41.A/D转换器的分类根据转换原理可将A/D转换器分成两大类（1）直接型A/D转换器（2）间接型A/D转换器。5常见的A/D转换器工作原理逐次逼近式A/D转换器将输入模拟信号与推测信号比较，调节推测信号逼近输入信号，直至两者相等双积分式A/D转换器采用输入模拟信号与标准电压反向积分的方法，完成模拟信号的转换V/F变换式A/D转换器将输入模拟信号转化为线性对应的频率信号，通过测量频率实现模拟信号的转化6应用特点逐次比较型:精度、速度和价格都适中，是最

3、常用的A/D转换器件。双积分型:精度高、抗干扰性好、价格低廉,但转换速度慢，得到广泛应用。V/F转换型:适于转换速度要求不太高，远距离信号传输。72.A/D转换器的主要技术指标转换时间和转换速率完成一次转换所需要的时间。转换时间的倒数为转换速率。逐次比较式：0.4s，速率为2.5M次/s。(2)分辨率用输出二进制位数或BCD码位数表示。例如AD574，二进制12位，即用212个数进行量化，分辨率为1LSB，百分数表示1/212=0.24‰。又如双积分式A/D转换器MC14433,分辨率为三位半。若满字位为1999，其分辨率为1/1999=0.05%。8量化过程引起的误差为

4、量化误差，是由于有限位数字对模拟量进行量化而引起的误差。量化误差理论上规定为1个单位分辨率，提高分辨率可减少量化误差。（3）转换精度定义为一个实际ADC与一个理想ADC在量化值上的差。可用绝对误差或相对误差表示。绝对精度在转换器中，任何数码所对应的实际模拟电压与其理想电压值之差的最大值称为绝对精度相对精度绝对精度的百分数表示93.A/D转换器的选择按输出代码的有效位数分:8位、10位、12位等。按转换速度分为超高速（≤1ns）、高速（≤1s）中速（≤1ms）、低速（≤1s）等。A/D转换器的发展趋势：为适应系统集成需要，将多路转换开关、时钟电路、基准电压源、二/十进制译码

5、器和转换电路集成在一个芯片内，为用户提供方便。10（1）A/D转换器位数的确定系统总精度涉及的环节较多：传感器变换精度、信号预处理电路精度和A/D转换器及输出电路、控制机构精度，还包括软件控制算法。A/D转换器的位数至少要比系统总精度要求的最低分辨率高1位，位数应与其他环节所能达到的精度相适应。只要不低于它们就行，太高无意义，且价高。8位以下：低分辨率，9~12位：中分辨率，13位以上：高分辨率。11（2）A/D转换器转换速率的确定从启动转换到转换结束，输出稳定的数字量，需要一定的时间，这就是A/D转换器的转换时间。低速：转换时间从几ms到几十ms。中速：逐次比较型的A/D

6、转换器的转换时间可从几s~100s左右。高速：转换时间仅20~100ns。适用于雷达、数字通讯、实时光谱分析、实时瞬态纪录、视频数字转换系统等。12（3）是否加采样保持器直流和变化非常缓慢的信号可不用采样保持器。其他情况都要加采样保持器。13（4）工作电压和基准电压选择使用单一+5V工作电压的芯片，与单片机系统共用一个电源比较方便。基准电压源是提供给A/D转换器在转换时所需要的参考电压，在要求较高精度时，基准电压要单独用高精度稳压电源供给。14ADC0809接口电路设计及软件编程ADC0809芯片结构ADC0809功能及管脚ADC0809与8031接口电路设计1及软件编

7、程ADC0809与8031接口电路设计2及软件编程15ADC0809功能特点为:分辨率为8位ADC0809最大不可调误差1LSB模拟输入电压范围为0~5V，单电源供电锁存控制的8路模拟开关转换速度取决于芯片的时钟频率，其范围10~1280kHz，当频率为500kHz时，转换速度为128us16逐次逼近式8路模拟输入、8位输出的A/D转换器。ADC080917共28脚，双列直插式封装。主要引脚功能如下：(1)IN0~IN7：8路模拟信号输入端。(2)D0~D7：8位数字量输出端。(3)C、B、A：控制8路模拟通道的切