第8章MCS-51与DA、AD的接口分解.ppt

* 第8章 MCS-51与D/A、A/D的接口 第8章 MCS-51与D/A、A/D的接口 8.1 MCS-51单片机与ADC的接口 8.1.1 A/D转换器概述 一．A/D转换器的类型及原理 A/D转换器（ADC）的作用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，现在有很多类型的A/D转换器芯片，不同的芯片，它们的内部结构不一样，转换原理也不同，各种A/D转换芯片根据转换原理可分为计数型A/D转换器、逐次比较式、双重积分型和并行式A/D转换器等；按转换方法可分为直接A/D转换器和间接A/D转换器；按其分辨率可分为4~16位的A/D转换器芯片。 1．计数型A/D转换器 计数型A/D转换器由D/A转换器、计数器和比较器组成，工作时，计数器由零开始计数，每计一次数后，计数值送往D/A转换器进行转换，并将生成的模拟信号与输入的模拟信号在比较器内进行比较， 若前者小于后者，则计数值加1，重复D/A转换及比较过程，依此类推，直到当D/A转换后的模拟信号与输入的模拟信号相同，则停止计数，这时，计数器中的当前值就为输入模拟量对应的数字量。这种A/D转换器结构简单、原理清楚，但它的转换速度与精度之间存在矛盾，当提高精度时，转换的速度就慢，当提高速度时，转换的精度就低，所以在实际中很少使用。 2．逐次逼近型A/D转换器 逐次逼近型A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、寄存器及控制电路组成部分。与计数型相同，也要进行比较以得到转换的数字量，但逐次逼近型是用一个寄存器从高位到低位依次开始逐位试探比较。转换过程如下：开始时寄存器各位清0，转换时，先将最高位置1，送D/A转换器转换，转换结果与输入的模拟量比较，如果转换的模拟量比输入的模拟量小，则1保留，如果转换的模拟量比输入模拟量大，则1不保留，然后从第二位依次重复上述过程直至最低位，最后寄存器中的内容就是输入模拟量对应的数字量。一个n位的逐次逼近型A/D转换器转换只须要比较n次，转换时间只取决于位数和时钟周期。逐次逼近型A/D转换器转换速度快，在实际中广泛使用。 双重积分型A/D转换器将输入电压先变换成与其平均值成正比的时间间隔，然后再把此时间间隔转换成数字量，它属于间接型转换器。它的转换过程分为采样和比较两个过程。采样即用积分器对输入模拟电压进行固定时间的积分，输入模拟电压值越大，采样值越大，比较就是用基准电压对积分器进行反向积分，直至积分器的值为0，由于基准电压值固定，所以采样值越大，反向积分时积分时间越长，积分时间与输入电压值成正比，最后把积分时间转换成数字量，则该数字量就为输入模拟量对应的数字量。由于在转换过程中进行了两次积分，因此称为双重积分型。双重积分型A/D转换器转换精度高，稳定性好，测量的是输入电压在一段时间的平均值，而不是输入电压的瞬间值，因此它的抗干扰能力强，但是转换速度慢，双重积分型A/D转换器在工业上应用也比较广泛。 3．双重积分型A/D转换器 二．A/D转换器的主要性能指标 1．分辨率 2．转换时间 3．量程 4．转换精度 8.1.2 ADC0809与MCS-51的接口 一．ADC0809芯片 ADC0809是CMOS单片型逐次逼近型A/D转换器，具有8路模拟量输入通道，有转换起停控制，模拟输入电压范围为0~+5V，转换时间为100?s，它的内部结构如图所示。 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 ADDA ADDB ADDC ALE 通道 选择 开关 地址锁存和译码 定时和控 制 逐次逼近寄存器SAR 8 位 三 态 锁 存 缓冲器 DAC OE EOC CLOCK START VCC GND VREF+ VREF- ADC0809 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 二．ADC0809的引脚 ADC0809芯片有28个引脚，采用双列直插式封装，如图。 其中： IN0~IN7：8路模拟量输入端。 D0~D7：8位数字量输出端。 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选择8路模拟通道中的一路，选择情况见表。 IN7 1 1 1 IN6 0 1 1 IN5 1 0 1 IN4 0 0 1 IN3 1 1 0 IN2 0 1 0 IN1 1 0 0 IN0 0 0 0 选择通道 ADDA ADDB ADDC ALE：地址锁存允许信号，输入，由低电平变高电平锁存。 START：A/D转换启动信号，输入，由高电平变低电平启动。 EOC：A/D转换结束信号，输出。当启动转换时，该引脚为低电平，当A/D转换结束时，该线脚输出高电平。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当转换结束后，如果从该引