现代微机原理及接口技术第10章.ppt

第10章 数/模、模/数转换接口 教学目标 教学重点 教学过程 教学目标 了解A/D和D/A的概念和功能 掌握A/D转换原理和D/A转换原理 掌握A/D和D/A转换芯片及其接口电路 教学重点 A/D和D/A的概念 A/D和D/A的功能 A/D转换原理和D/A转换原理 A/D和D/A转换芯片及其接口电路 10.1 概 述 A/D转换器和D/A转换器就是连接模拟信号和数字设备、数字计算机或者其他数据系统之间的桥梁。模/数转换器的功能是将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，以便数字系统进行处理、存储和控制。数/模转换器的功能是将数字信号转换成模拟信号，以便进行控制。 10.1.1 模拟输入/输出系统 10.1.2 A/D转换过程 一般的A/D转换过程是通过采样保持、量化和编码3个步骤完成的 1．采样 采样是将一个时间上连续变化的模拟量转换为时间上离散的模拟量，也就是说，是把一个时间上连续变化的模拟量转换为一串脉冲，这些脉冲通常是等宽的，其幅度取决于输入的模拟量。 10.1.2 A/D转换过程 2．量化 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。这一过程实际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。其中基本的量化电平q称为量化单位。 10.1.2 A/D转换过程 3．编码 编码就是已经量化的模拟数值（它一定是量化单位的整数倍）用二进制代码表示。 10.1.3 多路模拟开关与采样保持电路 1．多路模拟开关 多路模拟开关又称多路开关，它由多个数字模拟开关组成。多个模拟信号源接至模拟开关的各个通道输入端，CPU送出地址和地址允许信号将地址码锁存在通道译码器中，译码器输出通道号接通该通道开关，相应通道的模拟输入信号便从输出端输出。 10.1.3 多路模拟开关与采样保持电路 2．采样保持电路 采样保持电路由保持电容、输入/输出缓冲放大器、模拟开关及控制电路组成 采样保持器有两个工作状态：采样状态和保持状态。 10.2 数/模（D/A）转换 数/模（D/A）转换器的作用是将二进制的数字量转换成相应的模拟量，以便进行控制。D/A转换器的主要部件是电阻开关网络，其主要网络形式为权电阻网络和T形电阻网络。 10.2.1 D/A转换原理 D/A转换器主要由电阻网络、电子开关、基准电压及运算放大器组成 10.2.2 D/A转换器主要性能参数 衡量一个D/A转换器性能的主要技术参数有以下几种。 1．分辨率 2．转换时间 3．转换精度 4．线性度 5．温度系数 10.2.3 DAC0832及其接口电路 集成DAC芯片种类很多，按转换方式有并行和串行两大类，串行速度慢，并行速度快；按生产工艺分有双机型、MOS型等，他们的精度和速度各不相同；按内部结构分类，有不包含数据寄存器的，也有含数据寄存器的；按位数分类，有8位、12位、16位；按输出信号分类，有电流型和电压型。 1．DAC0832芯片 1．DAC0832芯片 2．DAC0832的模拟输出方式 （1）单极性输出 （2）双极性输出 3．8位D/A转换器与微处理器的接口电路 10.3 模/数（A/D）转换 模/数（A/D）转换器是模拟信号源与计算机或其他数字系统之间联系的桥梁，它的任务是将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，以便计算机或者数字系统进行处理、存储、控制和显示。在工业控制和数据采集及许多其他领域中，A/D转换器是不可缺少的重要组成部分。 A/D转换器种类繁多，在选用A/D转换器时，主要应根据使用场合的具体要求，按照转换速度、精度、价格、功能以及接口条件等因素而决定选择何种类型。 10.3.1 A/D转换原理 由于应用特点和要求不同，需要采用不同工作原理的A/D转换器。A/D转换器主要有以下几种类型：计数型、逐次逼近（逐位比较）型、双积分型、并行比较型、电压-频率型（即V/F型）等。 1．计数式A/D转换 2．逐次逼近式A/D转换 3．双积分式A/D转换 10.3.2 A/D转换器主要性能参数 1．分辨率 2．转换时间 3．精度 4.电源灵敏度 5．输出逻辑电平 6．工作温度范围 10.3.3 ADC0809及其接口电路 1．ADC0809芯片 ADC0809是28引脚双列直插式芯片，采用CMOS工艺制作的8通道的8位逐次逼近式ADC，具有以下主要特性：分辨率为8位；转换时间为100微秒；采用单一+5V电源供电，模拟电压输入范围为0~+5V；有8路模拟输入通道；功耗为15mW；输出具有三态锁存和缓冲能力，易于和微处理器相连，也可以独立使用。 2．接