单片机chapter11研讨.ppt

第十一章 A/D，D/A转换接口技术 本章包括以下内容 前向通道与数据采集（A/D） 后向通道与执行机构（D/A） 11.1前向通道与数据采集 A/D转换器(Analog-Digital Converter)是一种能把输入模拟电压或电流变成与其成正比的数字量的电路芯片。 分类： 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（AD0809,AD574） 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。 V/F转换型：适于转换速度要求不太高，远距离信号传输 A/D转换器的技术指标 分辨率：指A/D转换器可转换成数字量的最小模拟电压值。 A/D转换器的分辨率定义为满刻度电压与2n之比值，其中n为ADC的位数。 例：A/D转换器AD574A的分辨率为12位，其分辨率为 ： 1／2n×100％＝1／ 212 ×100％=0．0244％ 一个满量程VFS=10V的12位ADC能够分辨输入电压变化的最小值为2.4mV。 量化误差：由于有限数字对模拟数值进行离散取值（量化）而引起的误差。理论上为一个单位分辨率，即士(1/2)LSB。提高分辩率可减少量化误差。 转换时间：从启动A/D转换器开始到获得相应数据所需时间（包括稳定时间） ADC0809 一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器，转换时间为100μs左右。 内部结构如下图： 管脚及功能 IN0～IN7：模拟量输入通道信号，单极性，电压范围0-5V。 若信号过小还需加放大电路。 如在A/D转换过程中，对变化速度快的模拟量，在输入前应增加采样保持电路。 ADDA，ADDB和ADDC：模拟通道的选择信号，ADDA为低位地址， ADDC为高位地址。 ALE 地址锁存允许信号：对应ALE上升沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。 START 转换启动信号：START上跳沿时，所有内部寄存器清“0”；START下跳沿时，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。 D7～D0 数据输出线：为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。D0为最低位，D7为最高位。 OE 输出允许信号：用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0，输出数据线呈高电阻；OE=1，输出转换得到的数据。 CLK时钟信号：ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供。通常使用频率为500kHz的时钟信号。 EOC 转换结束信号：EOC=0，正在进行转换；EOC=1，转换结束。 使用中该状态信号可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。 Vcc：＋5V电源 Vref：参考电源，参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。其典型值为Vref（＋）＝＋5V，Vref（-）=0V。 单片机与ADC0809接口 三个核心问题： ①要给START线送一个100ns宽的起动正脉冲； ②获取EOC线上的状态信息，因为它是A/D转换结束标志； ③给“三态输出锁存器”分配一个端口地址，也就是给OE线上送一个地址译码器输出信号。 单片机如何来控制ADC 首先用指令选择0809的一个模拟输入通道，当执行MOVX @DPTR，A时，单片机的WR*信号有效，产生一个启动信号给0809的START脚，对选中通道转换。 转换结束后，0809发出转换结束EOC信号，该信号可供查询，也可向单片机发出中断请求;当执行指令：MOVX A，@DPTR，单片机发出RD*信号,加到OE端高电平，把转换完毕的数字量读到A中。 例：根据图8-22接口电路连接图，采用中断方式对IN0通道的模拟输入量依次采样16个点，存放在内部数据存贮器70H～7FH单元中待用。 AD574 12位逐次比较型A/D转换器。转换时间为25?s，转换精度为0.05%，片内有三态输出缓冲电路，可直接与各种8位或16位的微处理器相连，而无须附加逻辑接口电路，且能与CMOS及TTL电平兼容。 MCS-51与AD574的接口设计 11.2 后向通道与执行机构 例：单极性输出接口系统设计 若在外部RAM区6000H～607FH单元中存放着一个控制模型（128个8位二进制数），要求实现如下功能：按顺序从6000H开始的存贮区域中取出一个字节的二进制数据送往D/A转换器转换成电压输出，经过Δt延时后，再取下一个字节数据，转换成电压输出。直到128个字节都转换完毕。再从头重复执行上述过程。 WR2*和XFER*接地，故DAC0832的“8位DAC寄存器”（图11-2）处于直通方式。“8位输入寄存器”受CS*和WR1*端控制，且由译码器输出端FEH送来（也可由P2口的某一根口线来控制）。因此，8031执行如下两条指令就可在WR1*和CS*上