微型计算机原理及应用第12章AD及DA转换解读.ppt

* * * * * 1 转换主要性能指标 A/D转换器及其微机接口 A/D及D/A转换器 3 D/A转换器及其微机接口 2 A/D转换器工作原理 ADC是把模拟量(通常是模拟电压)信号转换为n位二进制数字量信号的电路。这种转换通常分4步进行： 采样→保持→量化→编码 前两步在采样保持电路中完成，后两步在A/D转换过程中同时实现。 图10.9 采样器相当于一个受控的理想开关，s(t)=1时，开关闭合，fs(t)=f(t)；s(t)=0时开关断开，fs(t)=0。如用数字逻辑式表示，即为：fs(t)=f(t)·s(t)，s(t)=1或0，也可用波形图表示， 从波形图可见，在s(t)=1期间，输出跟踪输入变化，相当于输出把输入的“样品”采下来了。所以也可把采样电路叫做跟踪电路。 保持 所谓保持，就是将采样得到的模拟量值保持下来，即是说，s(t)=0期间，使输出不是等于0，而是等于采样控制脉冲存在的最后瞬间的采样值。可见，保持发生在s(t)=0期间。实际中进行A/D转换时所用的输入电压，就是这种保持下来的采样电压，也就是每次采样结束时的输入电压。 所谓量化，就是用基本的量化电平q的个数来表示采样—保持电路得到的模拟电压值。这一过程实质上是把时间上离散而数字上连续的模拟量以一定的准确度变为时间上、数字上都离散的、量级化的等效数字值。量级化的方法通常有两种：只舍不入法和有舍有入法(四舍五入法)。 显然，对于连续变化的模拟量，只有当数值正好等于量化电平的整数倍时，量化后才是准确值。 量化和编码 编码就是把已经量化的模拟数值(它一定是量化电平的整数倍)用二进制数码、BCD码或其他码来表示。 至此，即完成了A/D转换的全过程，将各采样点的模拟电压转换成了与之一一对应的二进制数码。 实现A/D转换的方法很多，常用的有逐次逼近法、双积分法及电压频率转换法等。 . 逐次逼近法A/D转换器 逐次逼近法A/D转换是一个具有反馈回路的闭路系统。A/D转换器可划分成3大部分：比较环节、控制环节、比较标准(D/A转换器)。 下 图就是逐次逼近法A/D转换器的原理电路。其主要原理为：将一个待转换的模拟输入信号VIN与一个“推测”信号V1相比较，根据推测信号是大于还是小于输入信号来决定减小还是增大该推测信号，以便向模拟输入信号逼近。推测信号由D/A变换器的输出获得，当推测信号与模拟输入信号“相等”时，向D/A转换器输入的数字即为对应的模拟输入的数字。 图 其“推测”的算法是这样的，它使二进制计数器中的二进制数的每一位从最高位起依次置1。每接一位时，都要进行测试。若模拟输入信号VIN小于推测信号V1，则比较器的输出为零，并使该位置零；否则比较器的输出为1，并使该位保持1。无论哪种情况，均应继续比较下一位，直到最末位为止。此时在D/A变换器的数字输入即为对应于模拟输入信号的数字量，将此数字输出，即完成其A/D转换过程。 各种型号的ADC芯片都具有如下的信号线：数据输出线 D0～D7(8位ADC)，启动A/D转换信号SC与转换结束信号EOC。 首先计算机启动A/D转换；转换结束后，ADC送出EOC信 号通知计算机；计算机用输入指令从ADC的数据输出线D0～D7 读取转换数据。 ADC与微型计算机的接口就是要正确处理上述3种信号 与微型计算机的连接问题。 ADC 的数据输出端的连接要视其内部是锁存器还是三态 输出锁存缓冲器。若是三态输出锁存缓冲器，则可直接与微 型计算机的数据总线相连；若是锁存器，则应将其数据输出 端通过三态缓冲器与数据总线相连。 3 模数转换器ADC及其与微型计算机的接口 3.1 8位逐次逼近式A/D转换器ADC0808 ADC0808内部结构 3.2 ADC0808与微型计算机的接口 由于ADC0808芯片内部集成了数据锁存三态缓冲器,其 数据输出线可以直接与计算机的数据总线相连。 所以，设计 ADC0808与微型计算机的接口，主要是对 模拟通道的选择、转换启动的控制和读取转换结果的控制 等方面的设计。 用ADC0808对8路模拟信号进行循环采集，各采集100 个数据分别存入8个数据区中的无条件传送的接口电路如 下图所示。 3.2 ADC0808与微型计算机的接口 无条件传送的采集程序如下： stack segment stack ?stack?