微机原理与接口技术 教学课件 作者 李燕萍 华继钊 凌海云10.ppt

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1、第10章A/D和D/A转换2021/8/31本章主要内容10.1模数（A/D）转换器10.2数模（D/A）转换器2021/8/3210.1模数（A/D）转换器2021/8/3310.1.1工作原理A/D转换实现将模拟量转换为对应的数字量，常用的转换方法有计数法、逐次逼近法、双积分法。计数式A/D转换速度慢、价格低，适用于慢速系统；双积分式A/D转换分辨率高、抗干扰性好，但转换速度较慢，适用于中速系统；逐次逼近式A/D转换精度高、转换速度快、易受干扰。微机系统中大多数采用逐次逼近式A/D转换方法。2021/8/34在开

2、始转换前，先将逐次变换寄存器各位清零，然后设其最高位为1（对8位来讲，即为10000000B），就像天平称重时先放上一个最重的砝码一样，逐次变换寄存器中的数字量，经D/A转换器转换为相应的模拟电压VC，并与模拟输入电压VX进行比较，若VX≥VC，则寄存器中最高位的1保留，否则就将最高位清零。就像砝码比物体轻就要保留此砝码，否则去掉此砝码。然后再将次高位置1，进行相同的过程直到寄存器的所有位都被确定。转换过程结束后，寄存器中的二进制码就是ADC的输出。2021/8/3510.1.2主要性能指标1．分辨率分辨率是指A/D

3、转换器所能分辨的最小模拟输入量，或指转换器满量程模拟输入量被分离的级数。2．量化误差量化误差是指在A/D转换中由于整量化所产生的固有误差，这个误差是量化过程中不可避免的。2021/8/363．转换精度转换精度是指在输出端产生给定的数字量，实际输入的模拟值与理论输入的模拟值之间的偏差。4．转换时间和转换率转换时间指完成一次A/D转换所需的时间，即从启动信号开始到转换结束、得到稳定数字量的时间。转换率是指转换时间的倒数。2021/8/3710.1.3典型芯片ADC0809ADC0809是一种8路模拟输入8路数字输出的逐次

4、比较型A/D转换器。目前在8位单片机系统中有着广泛的使用。芯片内主要包括：8路模拟开关、3位地址锁存和译码、D/A变换器与逐次变换寄存器、三态输出锁存缓冲器。2021/8/382．引脚功能各引脚功能如下。IN7～IN0：模拟量输入通道。ADD-A、ADD-B、ADD-C：地址线。ALE：地址锁存允许信号。START：转换启动信号。D0～D7：数据输出线。OE：输出允许信号。EOC：转换结束状态信号。CLOCK：时钟信号。VREF（REF）：参考电源。2021/8/393．工作过程CPU送地址ADDC～ADDA，ALE

5、，外设送模拟IN0～IN7，会选通INi接到Vin，接着START、CLK启动转换，转换结束后，送出EOC信号，CPU中断/查询获取EOC后，送出OE打开三态门，CPU从三态门输出口上读取D0～D7，重复下一通道。对输入Vin，理想转换码为2021/8/3104．特性参数（1）分辨率为8位。（2）最大不可调误差是±1LSB。（3）单电源＋5V。（4）可锁存三态输出，输出与TTL电平兼容。（5）当用＋5V电源供电时，模拟输入电压范围为0～5V。（6）温度范围－40℃～＋85℃。（7）功耗为15mW。（8）转换速度取决于

6、芯片的时钟频率，其时钟频率范围为10kHz～1280kHz，若CLK＝500kHz，转换速度为128s。2021/8/3115．ADC0809与微处理器的连接1）直接连接由于ADC0809具有三态输出缓冲器，所以它能同微处理器直接连接，如图10.5所示，ADDC、ADDB、ADDA同数据总线的D2、D1、D0相连，地址为84H～87H，图中EOC信号未用，采用软件延时来等待转换结束。2）通过并口相连DAC0832通过8255与CPU连接。8255地址80～83H（），ADC0809地址84～87H（），要求将IN0

7、的模拟量输入转换成数字量。2021/8/3126．ADC0809转换结束信号的处理不同的处理方式对应的程序设计方法不同，有以下四种处理方法。（1）查询方式：把结束信号作为状态信号。（2）中断方式：把结束信号作为中断请求信号。（3）延时方式：不使用转换结束信号。（4）DMA方式：把结束信号作为DMA请求信号。2021/8/31310.1.4典型芯片AD5741．内部结构AD574是一种逐次逼近式12位A/D转换器，转换精度高、速度快，是目前应用最为广泛的A/D转换器。它是由模拟芯片和数字芯片二者混合组成的，功能如下。（

8、1）模拟芯片：高性能的AD656型，集成快速的12位D/A转换器和基准电源。（2）数字芯片：低功耗的逐次比较寄存器、转换控制电路、时钟、比较器和总线接口等。2021/8/3142．引脚功能各引脚功能如下。REFOUT：内部基准电压输出端（＋10V）。REFIN：基准电压输入端，该信号输入端与REFOUT配合，用于满刻度校准。BIP：偏置电压输入