华中科技大学计算机控制技术课件第二第二部分.ppt

1 2.6 A/D转换器 1.计数器式A/D转换器：转换速度慢，抗扰性差，较少采用 2.双积分式A/D转换器：转换时间长，抗扰性好（积分）MC14433（11位），ICL7135（14位） 3.逐次逼近式A/D转换器：转换时间短，抗扰性差（电压比较） ADC0809（8位），AD574（12位） 逐次逼近式A/D转换原理图 逐次逼近式A/D转换原理 主要由逐次逼近寄存器SAR、数字电压转换器、电压比较器、时序及控制逻辑等部分组成 工作过程：逐次把设定在SAR中的数字量所对应的D/A转换器输出的电压，与要被转换的模拟电压进行比较，比较时从SAR中的最高位开始，逐次确定各数码位是“1”还是“0”，最后，SAR中的内容就是与输入的模拟电压对应的二进制数字代码 采用对分有哪些信誉好的足球投注网站原理来实现A/D转换 四位逐次比较A/D举例 其逐次逼近过程的原理： LSB所代表的信号电压为0.25v，模拟输入电压为1.8v 这里误差为0.05v。SAR位数越多，越逼近 ，但转换时间也越长 逐次逼近式A/D转换器的特点 优点：精度高，速度快，转换时间固定，因而特别适用于计算机速据采集系统和控制系统的模拟量输入通道。 缺点：抗干扰能力不够强，而且信号变化率较高时，会产生较大的线性误差。这是因为在转换加权过程中，信号的变化使得转换结果只能是信号初始值和结束值之间的某个不确定的值，如果采用采样保持器，则可以使情况得到很大改善。 双斜率积分式A/D转换原理图 双斜率积分式A/D转换原理 双斜率积分式A/D转换原理 工作原理: — 固定时间 T 内对模拟输入电压 积分 — 对基准电源反向积分，直到电容放电完毕，记录 反向积分时间 T1 — 模拟输入电压与参考电压的比值就等于上述两个时间值之比 优点：消除干扰和电源噪声的能力强，精度高。 缺点：转换速度慢。 A/D转换器与微型机接口技术 模拟输入信号的连接（量程，通道数） 数字量输出引脚的连接（是否含有锁存器） A/D转换器的启动方式（脉冲或电平启动） 转换结束信号的处理方法（中断，查询，软件延时） 参考电平的连接 时钟的连接 接地问题 8位A/D转换器ADC0809 带8通道模拟开关的8位逐次逼近A/D转换器 转换时间100us, 总的不可调误差为±1/2LSB和±1LSB 可直接与微机相连，不需另加接口逻辑 输入、输出引脚电平与TTL电路兼容 当模拟电压范围为0～5v时可使用单一的＋5v电源 一般不需要调零和增益校准 ADC0809结构原理图 ADC0809引脚功能与定义 ADC0809引脚结构： 采用双列直插式封装，共有28条引脚 — 8条模拟量输入通道 — 地址输入和控制线4条 — 数字量输出及控制线11条 — 电源线及其他：5条 D0~D7是转换后的二进制输出端，它们受输出允许信号OE的控制：OE＝0，D0~D7呈高阻态；OE＝1，输出转换后的数据 A、B、C是三个采样地址输入端，它们的8种组合用来选择8个模拟量输入通道IN0~IN7中的一个通道 输入通道选通地址表 ALE是地址锁存选通信号，该信号上升沿把地址状态选通入地址锁存器。也可以作为开始转换的启动信号 START为启动转换脉冲输入端，其上跳变复位转换器，下降沿启动转换。它可由程序或外部设备产生。当START与EOC端短接时，实现自动连续转换 EOC为转换结束信号，从START信号上升沿开始经8个时钟周期后由高电平变为低电平。该信号也可作为中断请求信号 CLK为时钟信号输入端，典型值500kHz，最高可达1280kHz REF(+) 和REF(－)为基准电压输入端，它们决定了输入模拟电压的最大值和最小值。通常REF(+)和电源Vcc一起接基准电压，REF(－)接地端GND ADC0809典型应用 ADC0809转换时序 ADC0809中断方式与CPU连接 ADC0809查询方式与CPU连接 MCS-51和ADC0809的接口 MCS-51和ADC0809的接口 单片机的端口0作为复用数据总线，与ADC0809的数据输出端D0~D7相连 单片机的低3位地址线用于选择8路模拟量输入 ADC0809的时钟信号CLK由单片机的ALE信号提供 转换的启动信号START和8路模拟输入开关的地址锁存允许信号ALE由单片机的写信号WR及地址译码输出信号逻辑提供。 本接口用P2.7作 I/O 地址选择信号，相当于用ADC0809的片选信号作启动信号，其地址为7FF8H~7FFFH。 转换开始时，EOC端降为低电平，当转换结束后，EOC升为高电平。本电路用中断方式通知单片机转换已经结束。也可采用查询方式和等待方式，但这两种方式单片机的利用率低。 A/D转