微型计算机原理与接口技术何超 第12章 数模、模数转换器及其与CPU的接口

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1、微型计算机原理与接口技术主编何超中国水利水电出版社第12章数/模、模/数转换器及与CPU的接口12.1数/模转换器及其与CPU的接口12.2模/数转换器及其与CPU的接口在实际控制系统和工业生产过程中，需要进行加工和处理的信号可以分为模拟信号和数字信号两种类型。通常，传感器所检测的信号如温度、压力、流量、速度、湿度等物理量都是随着时间连续变化的模拟信号，而现在广泛使用的微型计算机内部都是采用二进制表示的数字量进行信号的输入、存储、传输、加工与输出。为了能用计算机对模拟信号进行采集、加工和处理，就需要把采集

2、到的模拟信号转换成数字信号送入到计算机中，同样经过计算机处理后的数字信号，要对外部设备实现控制必须将数字信号转换成模拟信号。第12章数模、模数转换器及与CPU的接口能够完成模拟信号转换成数字信号的过程称作模/数转换，简称A/D转换。完成A/D转换的装置叫A/D转换器(简称ADC)；同理，能够完成数字信号转换成模拟信号的过程称作数/模转换，简称D/A转换。完成D/A转换的装置叫D/A转换器(简称DAC)。第12章数模、模数转换器及与CPU的接口第12章数模、模数转换器及与CPU的接口例1：温度测控系统例2：

3、速度测控系统例3：红外线自动门控制系统原理图BISS000160K20K1032M10K10u1M1M47K10347u电压检测模块电机温度检测P3.3/INT1手动/自动切换手动关按钮P3.4P3.02.2uDSG红外传感器+5VGND3.3K103103470u+5V330K330K10210nVCVDD2OUT2IN-1IN+1IN-1OUT220KIBRR1AV0RC1RC2RR2VSS+5V行程开关2行程开关3手动开按钮光电隔离电机正转继电器J1电机过热报警转速检测模块A/D转换蜂鸣报警行程开关

4、4行程开关1电压过高报警速度异常报警速度变换继电器J3电机反转继电器J2ADC0809P1.0P1.3P1.2P1.1P1.4P1.5P1.6P2.0P2.1P2.3P2.2P3.2/INT0P3.1P0WRRDALEP1.710K×6LEDAT89C51VCC12.1数/模转换器及其与CPU的接口12.1.1D/A转换器（DAC）的基本原理及其转换特性12.1.2D/A芯片的性能参数和术语12.1.3DAC和微处理器接口中需要考虑的问题12.1.4D/A芯片简介12.1.5DAC与微处理器接口实例12.

5、1.1D/A转换器（DAC）的基本原理及其转换特性以倒T型D/A转换器为例说明倒T型电阻网络D/A转换器的原理图输出电流io1和各支路电流的关系为1、分辨率：该参数表明DAC对模拟值的分辨能力，它是输入数字的最低有效位LSB所对应的模拟值，即D/A所能分辨的最小的电压增量。计算公式为分辨率=DAC的满量程/2n其中n为DAC的位数，DAC能转换的二进制的位数越多，分辨率越高。例如8位的DAC，可给出满量程电压的1/28的分辨能力。通常也将n简单说成其分辨率。例如说分辨率为8位12.1.2D/A芯片的性能参

6、数和术语2、转换时间：指从数字量输入到完成转换，输出达到最终稳定值为止所需的时间。3、精度：DAC的精度表明DAC的精确程度。它可分为绝对精度和相对精度。绝对精度是指对应于数字输入量，在输出端实际测得的模拟输出值和理论输出值之差。相对精度是指在零点和满量程校准后，其绝对精度与理想输出值的比值。12.1.2D/A芯片的性能参数和术语4、线性误差和微分线性误差：线性误差有时称为非线性度：指A/D的实际转换特性（各数字输入值所对应的各模拟输出值之间的连线）与理想的转换特性之间的偏差。微分线性误差：一个理想的D/

7、A，任意两个相邻的数字码所对应的模拟输出值之差应恰好是一个LSB所对应的模拟值。如果大于或小于1LSB就出现了微分线性误差。其差值就是微分线性误差值。5、温度系数：用来说明DAC受温度变化影响的特性。12.1.2D/A芯片的性能参数和术语12.1.3DAC和微处理器接口中需要考虑的问题DAC的微处理器的接口实际就是DAC与系统的数据、地址、控制总线的连接问题。DAC在与CPU接口之前，必须首先了解DAC芯片的输入/输出特性。包括：1、输入缓冲能力：是否有输入寄存器或锁存器来保存输入来的数字量。2、输入码制

8、：所能接受的数字输入码制。3、输入数据的宽度：DAC的输入数据的位数。4、DAC是电流型还是电压型：即DAC的输出是电流还是电压。5、DAC是单极性输出还是双极性输出：对一些需正负电压控制的设备，就要使用双极性DAC。12.1.4各D/A芯片简介12.1.5DAC与微处理器接口实例1、DAC的分辨率<=系统数据总线宽度时，DAC与CPU的连接（1）当片内无输入输出锁存器的DAC与CPU相连时，必须外加锁存器或I/O并行口与CP