基本模块的设计与实现.ppt

电子设计培训专题之二 ---基本模块的设计与实现 本专题主要内容 A/D转换模块的设计与实现 D/A转换模块的设计与实现 步进电机控制模块的设计与实现 概述 数据转换器是模拟电路和数字电路之间连接的桥梁。 数据转换器按转换类型可以分为模数转换器（A/D）和数模转换器（D/A） 其输出结果的位数有8位、10位、12位、14位、16位和24位等。 A/D和D/A接口类型主要有并口和串口（SPI 、I2C）等。 一、A/D转换模块的设计与实现 1. A/D转换器的分类 积分型（如TLC7135） 其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。 逐次比较型（如TLC0831） 其优点是速度较高、功耗低，在低分辨率（12位）时价格便宜，但高精度（12位）时价格很高。 并行比较型/串并行比较型（如TLC5510） 转换速率极高 ，电路规模也极大，价格很高 Σ-Δ调制型（如AD7705）:主要用于音频和测量 电容阵列逐次比较型:用低廉成本制成高精度单片A/D转换器 压频变换型（如AD650） 分辨率高、功耗低、价格低，但需外部计数电路共同完成A/D转换 2. A/D转换器的主要技术指标 分辨率：又称精度，通常以数字信号的位数来表示。 转换速率：指完成一次从模拟转换到数字的A/D转换所需的时间的倒数。 量化误差：通常是1 个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB、1/2LSB。 偏移误差：输入信号为零时输出信号不为零的值， 满刻度误差：满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。 线性度：实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移 其他指标还有：绝对精度、相对精度、微分非线性、单调性和无错码、总谐波失真（THD）和积分非线性等。 ADC0808／0809的数字量输出值D(换算到十进制)与模拟量输入值VIN之间的关系，用下式表示： 通常VREF（-）=0，所以有 例：当VREF（+）=5V， VIN=4V时，D=（4/5）×256 =205=1100 1101B=0BDH (6) A/D模块电原理图(1) (6) A/D模块时钟信号发生器电原理图(2) (7).应用 设有一角度传感器0度~45度间输出的电压范围为2V~4V，应用微处理器进行角度的判断与处理。注意对基准电压VREF(+)和VREF(-)的设计。另外应将该转换电路和最小系统结合起来。 (7-1).硬件图 (7-2).硬件说明 ;A/D调试程序,EOC取非后(实验板上的EOC就是取反后的)接P2.5,晶振必须采用12MHZ,VREF接+5V经可调输出(+5V),MP接P2.6(由定时产生时钟500KHZ),XRD接RD(P3.7),CS接P2.7XWR接WR(P3.6),IN0接+12V经可调输出,D0~D7接P0口,8051P1口接8个LED.数码管为共阳极 (7-3).软件的实现（1） (7-3).软件的实现（2） (7-3).软件的实现（3） (7-3).软件的实现（4） 二、D/A转换模块的设计与实现 1.D/A转换器分类 电压输出型（如TLC5620） 电流输出型(如THS5661A) 电流输出型D/A转换器很少直接利用电流输出，大多外接电流—电压转换电路得到电压输出，后者有两种方法：一是只在输出引脚上接负载电阻而进行电流—电压转换，二是外接运算放大器。 乘算型（如AD7533） 1位D/A转换器 将数字值转换为脉冲宽度调制或频率调制的输出，然后用数字滤波器作平均化而得到一般的电压输出(又称位流方式)，多数用于数字音频的还原。 2. D/A转换器的主要技术指标 分辨率： 指最小模拟输出量（对应数字量仅最低位为‘1’）与最大量（对应数字量所有有效位为‘1’）之比。 建立时间： 将一个数字量转换为稳定模拟信号所需的时间，也可以认为是转换时间。D/A转换器中常用建立时间来描述其速度，而不是A/D转换器中常用的转换速率。一般地，电流输出D/A建立时间较短，电压输出则较长。 其他指标还有 线性度、转换精度、温度系数/漂移等。 3. 8位并行接口D/A转换器DAC0832(1) 0832的技术指标 ① 分辨率8位； ② 电流稳定时间1?s；(因此可以不考虑转换的时间) ③ 可双缓冲，单缓冲或直接数字输入； ④ 只需在满量程下调整其线性度； ⑤ 单一电源供电(+5V～+15V)； ⑥基准电压（参考电压VREF）范围：-10V ～+10V； ⑦ 低功耗，20mW； 3. 8位并行接口D/A转换器DAC0832(2) DAC0832的结构及原理 3. 8位并行接口D/A转换器DA