第11章-1 89C51单片机与DA转换器AD转换器的接口1.ppt

第11章 89C51单片机与D/A转换器、 A/D转换器的接口 DAC0832的逻辑结构： 11.2 89C51与ADC的接口 11.2.1 A/D转换器概述 A/D转换器（ADC）的作用就是把模拟量转换成数字量，以便于计算机进行处理。 随着超大规模集成电路技术的飞速发展，A/D转换器的新设计思想和制造技术层出不穷。为满足各种不同的检测及控制任务的需要，大量结构不同、性能各异的A/D转换芯片应运而生。 1．A/D转换器简介 尽管A/D转换器的种类很多，但目前广泛应用在单片机应用系统中的主要有以下几种类型：逐次比较型转换器、双积分型转换器、Σ-Δ式转换器。 逐次比较型:精度、速度和价格都适中，是最常用的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。 Σ-Δ型:具有积分式与逐次比较式ADC的双重优点。 对工业现场的串模干扰具有较强的抑制能力，不亚于双积分ADC，但比双积分ADC的转换速度快，与逐次比较式ADC相比，有较高的信噪比，分辨率高，线性度好不需采样保持电路。因此，Σ-Δ型得到重视。 V/F转换型:适于转换速度要求不太高，远距离信号传输。 逐次逼近式ADC的工作原理 基本组成：比较器、DA转换器、逐次逼近寄存器、锁存缓冲器、控制逻辑单元 转换过程 从最高位开始通过试探值逐次进行测试，直到试探值经D/A转换器输出VN与VIN相等或达到允许误差范围为止。则该试探值就为A/D转换所需的数字量。 2. A/D转换器的主要技术指标 （1）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。 转换时间越短，转换速度越快。 (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%。 量化过程引起的误差为量化误差，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个单位分辨率的1/2LSB ，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在量化值上的差值。可用绝对误差或相对误差表示。 3. 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。 按转化速度 超高速（转换速度≤1ns）高速（转换速度≤1?s）中速（转换速度≤1ms）低速（转换速度≤1s） 8位12位14位16位 按转化位数 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、二/十进制译码器和转换电路集成在一个芯片内，为用户提供方便。 （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。 （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。 如用转换时间为100?s的集成A/D转换器，其转换速率为10千次/秒。根据采样定理和实际需要，一个周期的波形需采10个点，最高也只能处理1kHz的信号。把转换时间减小到10?s，信号频率可提高到10kHz。 （3）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就比较方便。 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。 11.2.2 89C51与ADC 0809（逐次比较型）的接口 ADC0809引脚及功能 逐次比较式8路模拟输入、8位输出的A/D转换器。引脚如图11-15所示。 图11-15 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。 (