单片机原理及应用 教学课件 作者 匡忠辉 第10章 AD-DA转换与单片机接口技术.ppt

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1、第十章A/D、D/A转换与单片机接口技术10．0你知道吗10.1A/D转换器及其与单片机的接口10.2D/A转换器及与单片机的接口你知道吗在自动控制领域中,通常用单片机进行实时控制和数据处理，我们知道，被测和被控参数常常是一些连续变化的物理量即模拟量，如温度、速度、电压、电流、压力等，而单片机只能加工和处理数字量，因此在单片机应用系统中处理模拟量信号时，就需要进行模拟量与数字量之间的转换，即A/D和D/A转换。回目录10.1A/D转换器及其与单片机的接口将模拟量转换成数字量的器件称为A/D转换器，随着大规模集成电路技术的迅速发展，A/D

2、转换器新品不断推出。A/D转换器按工作原理可分为逐次逼近式、双积分式、计数比较式和并行式，下面介绍最常用的逐次逼近式和双积分式A/D转换器及其与单片机之间的接口知识。一、逐次逼近式A/D转换原理逐次逼近式A/D转换是用一个计量单位使连续量整量化（简称量化），即用计量单位与连续量进行比较，把连续量变为计量单位的整数倍，略去小于计量单位的连续量部分。这样所得到的整数量即为数字量。显然，计量单位越小，量化的误差也越小。一个N位逐次逼近式A/D转换器原理图如下图所示。比较器时序与控制逻辑电路D/A转换器N位寄存器输出缓冲器模拟量输入VXVNEO

3、COEN位数字量输出时钟启动它由N位寄存器、D/A转换器、比较器和控制逻辑等部分组成。N位寄存器用来存放N位二制数码。当模拟量VX送入比较器后，启动信号通过控制逻辑电路启动A/D转换。首先，置N位寄存器最高位（DN-1）为“1”，其余位清“0”，N位寄存器的内容经D/A转换后得到整个量程一半的模拟电压VN，再将该电压与输入电压VX比较。若VX>VN,则保留DN-1=1；若VX

4、此时控制逻辑电路发出转换结束标志EOC。这样经过N次比较后，N位寄存器的内容就是转换后的数字量，在输出允许信号OE有效的条件下，此值经输出缓冲器输出。整个转换过程就是一个逐次比较逼近过程。二、双积分式A/D转换原理双积分A/D转换采用间接测量原理，即将被测电压值VX转换成时间常数，通过测量时间常数得到未知电压值。其原理如下图所示。它由电子开关、积分器、比较器、计数器、逻辑控制门等部件组成。由于双积分的二次积分时间比较长,因此A/D转换速度慢,但精度高。三、性能指标分辨率分辨率通常用数字量的位数表示，如8位、10位、12位分辨率等。如8位

5、A/D转换器的分辨率就是8位，或者说分辨率为满刻度的1/256。分辨率越高，对输入量微小变化的反应越灵敏。2.量程即所能转换的电压范围，如5V、10V。3.转换精度转换精度是指一个实际A/D转换器与一个理想A/D转换器在量化值上的差值。4.转换时间转换时间是指A/D转换器完成一次转换所需要的时间。四、典型A/D转换器ADC0809ADC0809是一个典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器，可实现8路模拟信号的分时采集，其转换时间为100μs左右，采用双列直插式封装，共有28只引脚，IN7~IN0：8路模拟量输入端。ADC0809对输入模

6、拟量的要求主要有：单极性，电压范围0~5V，若信号过小还需进行放大。ADD-A﹑ADD-B﹑ADD-C：3根地址线。ADD-A为低位地址，ADD-C为高位地址，用于选择8路模拟量，其地址状态与所选模拟量的对应关系见表10.1。D0~D7：8位数字量输出端。ALE：地址锁存允许信号，ALE为高电平时，将ADD-A﹑ADD-B﹑ADD-C的地址状态送入地址锁存器中。START：A/D转换启动信号，当START为高电平时，启动A/D转换。OE：输出允许信号，高电平有效。当OE＝0时，输出数据线呈高电阻状态；当OE＝1时，A/D转换数据输出到数

7、据线D0~D7。CLOCK：时钟信号。通常使用频率为500KHZ的时钟信号。EOC：转换结束信号。A/D转换期间EOC为低电平；A/D转换结束时EOC高电平。Vcc：+5V电源。Vref(+)、Vref(-)：基准电压输入端。基准电压用于和输入模拟量进行比较，作为逐次逼近的基准，其典型值为+5V（Vref(+)=+5V,Vref(-)=0V）。五、ADC0809与单片机的接口电路回目录10.2D/A转换器及与单片机的接口D/A转换器是一种将数字量转换成模拟量的器件，常用的D/A转换器有权电阻D/A转换器和T型电阻网络D/A转换器两种，下

8、面，以权电阻D/A转换器为例加以说明。一、性能指标1、分辨率通常用数字量的位数表示，一般为8位，10位，12位，16位等。如10位D/A转换器的分辨率就是10位，2、转换线性转换线性（也称非线性误差）是实际