AT89S51单片机的模数与数模转换设计-课程设计.pptVIP

AT89S51单片机的模数与数模转换设计 本章主要内容（本章学时6学时） AD转换设计 ADC0809的使用与编程 TLC2543的使用与编程 2. DA转换设计 DAC0832的使用与编程 在计算机应用系统中，需要对一些模拟信号（如电流、电流、温度、压力等）进行检测，将模拟信号转换为数字信号，称为A/D转换。 通常单片机应用系统也需要模拟量输出，去控制系统中的执行机构,构成控制系统。将计算机中的数字信号转换为模拟信号，称为D/A 转换。 9.1 AD转换设计 由传感器送出的模拟量电压信号或电流信号经过信号调理电路、多路开关和采样保持器后，必须转换成数字量才能送入计算机。将模拟量电压信号转换成数字量信息的器件叫作模拟／数字转换器，简称为ADC（Analogue Digit Converter）。ADC在工业控制、智能仪器仪表中广为应用。 9.1.1 AD转换器概述 逐位逼近式ADC：转换速度中等，精度高，抗干扰能力中等，价格不高，是工业控制和仪器仪表中用的最多的一种。 双积分式ADC：转换速度慢，精度高，抗干扰能力强，价格低，适用于对速度要求不高的场合，在仪器仪表中应用较多。 V/F变换计数式ADC：电路简单，转换速度较慢，价格低，适用于远程信号转换。 ∑-Δ转换器：利用过采样技术进行转换，速度快，精度高。 目前产品中应用的ADC主要有以下几类： ADC的主要技术指标 分辨率 分辨率是指A/D转换器对输入模拟信号的分辨能力（使输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量）分辨率通常用位数表示，如8位、10位、12位等。例如对于一个10位转换器的分辨率为1/1024，显然，位数越多，分辨率就越高 。 从理论上讲，一个n位二进制输出的A/D转换器应能区分输入模拟电压的2n个不同量化级，能区分输入模拟电压的最小差异为1/2nFSR(满量程输入的1/2n). e.g.：A/D转换器的输出为12位二进制数，最大输入模拟信号为10V,则其分辨率为： 转换速度 转换速度是指完成一次转换所需的时间。转换时间是从接到转换启动信号开始，到输出端获得稳定的数字信号所经过的时间。 A/D转换器的转换速度主要取决于转换电路的类型，不同类型A/D转换器转换速度相差很大。 逐位逼近式ADC：转换速度中等。 双积分式ADC：转换速度慢。 V/F变换计数式ADC：转换速度较慢。 ∑-Δ转换器：速度快 量化：在A/D转换过程中，要用数字量来表示连续变化的模拟量时，必须将采样－保持电压归化为某个最小单位的整数倍，这个过程称为量化。所取得的最小单位叫做量化单位，用Δ表示。 量化误差 编码：把量化的结果用二进制或 二－十 进制数表示出来，称为编码。编码输出的最低有效位（LSB)的1所代表的数量大小就等于Δ。 量化误差：由于模拟信号在时间、数值大小都是连续的，不一定被最小量化单位△整除，所以在量化过程中就可能引入量化误差。 只舍不入法： ADC两种量化方法：只舍不入法，有舍有入法。 是将输入信号不足一个量化单位Δ的尾数舍去，取其原整数。 有舍有入法： 当取样保持信号VI的尾数Δ/2时，用舍尾取整法得其量化值。 当取样保持信号VI的尾数≥Δ/2时，用舍尾入整法得其量化值。 偏移误差 偏移误差是指输入信号为零时，输出信号不为零的值，所以有时又称为零值误差。假定ADC没有非线性误差，则其转换特性曲线各阶梯中点的连线必定是直线，这条直线与横轴相交点所对应的输入电压值就是偏移误差。 满刻度误差 满刻度误差又称为增益误差。ADC的满刻度误差是指满刻度输出数码所对应的实际输入电压与理想输入电压之差。 线性度 线性度有时又称为非线性度，它是指转换器实际的转换特性与理想直线的最大偏差。 绝对精度 在一个转换器中，任何数码所对应的实际模拟量输入与理论模拟输入之差的最大值，称为绝对精度。 表示A/D转换器实际输出数字量和理想输出数字量之间的差别，一般用最低有效位的倍数表示。 相对精度 逐次逼近式ADC的转换原理 逐次逼近式A/D转换器是从转换器数据的最高位开始，逐位给出数据1，再对数据进行D/A转换； 将获得的电压与输入的模拟电压相比较： 如果输入模拟电压大于D/A转换的电压，就将所给出的数字1确定为该位的数值，反之就将该位赋0； 逐位进行下去，直到转换完成。 9.1.2 逐次逼近式8位A/D转换器 ADC0809 ADC0809 是一种8位逐次逼近式A/D转换器，可以 和微机直接接口。ADC0809的姐妹芯片是ADC08