微机原理与接口技术_10 AD和DA转换.ppt

本章主要内容 10.1 模数（A/D）转换器 10.1.1 工作原理 A/D转换实现将模拟量转换为对应的数字量，常用的转换方法有计数法、逐次逼近法、双积分法。计数式A/D转换速度慢、价格低，适用于慢速系统；双积分式A/D转换分辨率高、抗干扰性好，但转换速度较慢，适用于中速系统；逐次逼近式A/D转换精度高、转换速度快、易受干扰。微机系统中大多数采用逐次逼近式A/D转换方法。 在开始转换前，先将逐次变换寄存器各位清零，然后设其最高位为1（对8位来讲，即），就像天平称重时先放上一个最重的砝码一样，逐次变换寄存器中的数字量，经D/A转换器转换为相应的模拟电压VC，并与模拟输入电压VX进行比较，若VX≥VC，则寄存器中最高位的1保留，否则就将最高位清零。就像砝码比物体轻就要保留此砝码，否则去掉此砝码。然后再将次高位置1，进行相同的过程直到寄存器的所有位都被确定。转换过程结束后，寄存器中的二进制码就是ADC的输出。 10.1.2 主要性能指标 1．分辨率 分辨率是指A/D转换器所能分辨的最小模拟输入量，或指转换器满量程模拟输入量被分离的级数。 2．量化误差 量化误差是指在A/D转换中由于整量化所产生的固有误差，这个误差是量化过程中不可避免的。 3．转换精度 转换精度是指在输出端产生给定的数字量，实际输入的模拟值与理论输入的模拟值之间的偏差。 4．转换时间和转换率 转换时间指完成一次A/D转换所需的时间，即从启动信号开始到转换结束、得到稳定数字量的时间。转换率是指转换时间的倒数。 10.1.3 典型芯片ADC0809 ADC0809是一种8路模拟输入8路数字输出的逐次比较型A/D转换器。目前在8位单片机系统中有着广泛的使用。 芯片内主要包括：8路模拟开关、3位地址锁存和译码、D/A变换器与逐次变换寄存器、三态输出锁存缓冲器。 2．引脚功能 各引脚功能如下。 IN7～IN0：模拟量输入通道。 ADD-A、ADD-B、ADD-C：地址线。 ALE：地址锁存允许信号。 START：转换启动信号。 D0～D7：数据输出线。 OE：输出允许信号。 EOC：转换结束状态信号。 CLOCK：时钟信号。 VREF（REF）：参考电源。 3．工作过程 CPU送地址ADDC～ADDA，ALE，外设送模拟IN0～IN7，会选通INi接到Vin，接着 START、CLK启动转换，转换结束后，送出EOC信号，CPU中断/查询获取EOC后，送出OE打开三态门，CPU从三态门输出口上读取D0～D7，重复下一通道。 对输入Vin，理想转换码为 4．特性参数 （1）分辨率为8位。 （2）最大不可调误差是±1LSB。 （3）单电源＋5V。 （4）可锁存三态输出，输出与TTL电平兼容。 （5）当用＋5V电源供电时，模拟输入电压范围为0～5V。 （6）温度范围－40℃～＋85℃。 （7）功耗为15mW。 （8）转换速度取决于芯片的时钟频率，其时钟频率范围为10kHz～1280kHz，若CLK＝500kHz，转换速度为128?s。 5．ADC0809与微处理器的连接 1）直接连接 由于ADC0809具有三态输出缓冲器，所以它能同微处理器直接连接，如图10.5所示，ADDC、ADDB、ADDA同数据总线的D2、D1、D0相连，地址为84H～87H，图中EOC信号未用，采用软件延时来等待转换结束。 2）通过并口相连 DAC0832通过8255与CPU连接。8255地址80～83H（），ADC0809地址84～87H（），要求将IN0的模拟量输入转换成数字量。 6．ADC0809转换结束信号的处理 不同的处理方式对应的程序设计方法不同，有以下四种处理方法。 （1）查询方式：把结束信号作为状态信号。 （2）中断方式：把结束信号作为中断请求信号。 （3）延时方式：不使用转换结束信号。 （4）DMA方式：把结束信号作为DMA请求信号。 10.1.4 典型芯片AD574 1．内部结构 AD574是一种逐次逼近式12位A/D转换器，转换精度高、速度快，是目前应用最为广泛的A/D转换器。它是由模拟芯片和数字芯片二者混合组成的，功能如下。 （1）模拟芯片：高性能的AD656型，集成快速的12位D/A转换器和基准电源。 （2）数字芯片：低功耗的逐次比较寄存器、转换控制电路、时钟、比较器和总线接口等。 2．引脚功能 各引脚功能如下。 REFOUT：内部基准电压输出端（＋10V）。 REFIN：基准电压输入端，该信号输入端与REFOUT配合，用于满刻度校准。 BIP：偏置电压输入，用于调零。 DB11～DB0：12位二进制数的输出端。 STS：“忙”信号输出端，高电平有效。当其有效时，表示正在进行A/D转换。 3．特性参数 （1）分辨