第8章AD和DA.ppt

第八章 MCS-51对A/D和D/A的接口 模拟量I/O接口的作用： 实际工业生产环境——连续变化的模拟量 例如：电压、电流、压力、温度、位移、流量 计算机内部——离散的数字量 二进制数、十进制数 工业生产过程的闭环控制 6.1 模拟量I/O通道的组成 模拟量输入通道 传感器（Transducer） 非电量→电压、电流 信号处理（Signal Processing） 放大、整形、滤波 多路转换开关（Multiplexer） 多选一 采样保持电路（Sample Holder，S/H） 保证转换时信号恒定不变 A/D转换器（A/D Converter） 模拟量转换为数字量 模拟量输出通道 D/A转换器（D/A Converter） 数字量转换为模拟量 低通滤波 平滑输出波形 放大驱动 提供足够的驱动电压，电流 8.1 D/A （数/模）转换器 8.1.1 D/A转换器的基本原理及技术指标 D/A转换器的基本工作原理 组成：模拟开关、电阻网络、运算放大器 两种电阻网络：二进制加权电阻网络、R-2R T型电阻网络 基本结构如图： T形电阻网络工作原理 T形电阻网络工作原理 由图8-3，根据克希荷夫定律，有如下关系式成立： D/A转换器的主要技术指标 分辨率 输入的二进制数每±1个最低有效位(LSB)使输出变化的程度，即最小输出模拟增量。 例：一个满量程为10V的8位DAC，±1 LSB的变化将使输出变化 10/(28)=10/256=39mV 转换精度（误差） 满量程时，实际输出值与理论值之间的最大偏差。 一般用最小量化阶⊿(LSB)来度量，如±1/2 LSB 8.1.3 DAC0832 DAC0832 特性： 8位电流输出型D/A转换器 T型电阻网络 差动输出 DAC0832内部结构 引脚功能 D7～D0：输入数据线 ILE：输入锁存允许 CS#：片选信号 用于把数据写入到输入锁存器 WR1#：写输入锁存器 WR2#：写DAC寄存器 XFER#：允许输入锁存器的数据传送到DAC寄存器 上述二个信号用于启动转换 VREF：参考电压，-10V～+10V，一般为+5V或+10V IOUT1、IOUT2：D/A转换差动电流输出，接运放的输入 Rfb：内部反馈电阻引脚，接运放输出 AGND、DGND：模拟地和数字地 8.2.2 MCS-51对8位DAC的接口 单缓冲方式 使输入锁存器或DAC寄存器二者之一处于直通。 例如：WR2#=0、XFER#=0。 CPU只需一次写入即开始转换。控制比较简单。 8.2.1 DAC的应用 工作方式 双缓冲方式（标准方式） 转换要有两个步骤： 将数据写入输入寄存器 CS#=0、WR1#=0、ILE=1 将输入寄存器的内容写入DAC寄存器 WR2#=0、XFER#=0 优点：数据接收与D/A转换可异步进行； 可实现多个DAC同步转换输出——分时写入、同步转换 （1）锯齿波的程序 ORG 1000H START： MOV R0，#0FEH MOVX @R0,A INC A SJMP START END 双缓冲方式应用举例 双缓冲方式应用举例 相应程序如下： ORG 1200H MOV DPTR，#0DFFFH ； MOV A，#XDATA MOVX @DPTR,A ： XDATA写入1#DAC0832 MOV DPTR,##0F7FFH MOV A,#YDATA MOVX @DPTR,A ： XDATA写入1#DAC0832 MOV DPTR,#7FFFH MOVX @DPTR,A ： 启动1#和2#DAC0832转换 … … END 8.3 模/数（A/D）转换器 用途 将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便于计算机进行处理。 常用于数据采集系统 几类常用ADC的优缺点 计数式ADC：最简单，但转换速度最慢。 并行转换式ADC：速度最快，但成本最高。 双积分式ADC：转换精度高，抗干扰能力强，但转换速度慢，一般应用在精度高而速度不高的场合，如测量仪表。 逐次逼近式ADC：转换速度和精度都比较高，且比较简单，价格低，所以在微型机应用系统中最常用。 8.3.1 工作原理及技术指标 逐次逼近型A/D转换器 结构：控制电路、N位D/A转换器、比较器和N位寄存器。 工作原理 类似天平称重量时的尝试法，逐步用砝码的累积重量去逼近被称物体。 例如： 用8个砝码20g，21g，…，27g，可以称出1