单片机技术与项目训练 课件 第8章 单片机AD转换接口设计.pptx

单片机A/D转换接口设计第8章

在单片机测控系统中经常需要测量非电量数据，如温度、压力、流量、速度等，要测量这些数据只有先使用传感器把它们转换成连续变化的模拟电信号（电压或电流），再将模拟电信号转换成数字量后才能在单片机中进行处理。实现把模拟量转换成数字量的器件称为A/D转换器（ADC）。本章主要讲解A/D转换接口和单片机的连接原理，以及单片机如何实现对A/D转换芯片的读/写控制。引言

目录A/D转换器工作原理1A/D转换芯片及接口设计2本章小结4项目训练：数字电压表设计3本章习题5行业PPT模板/hangye/

8.1A/D转换器工作原理

8.1.1A/D转换器概述只有经过A/D转换，单片机才能进行数据处理。随着超大规模集成电路技术的飞速发展，大量结构不同、性能各异的A/D转换芯片应运而生。目前，A/D转换芯片较多，对设计者来说，只需合理地选择芯片即可。现在部分单片机片内也集成了A/D转换器，位数有8位、10位或12位等，且转换速度也很快，但是在片内A/D转换器不能满足需要的情况下，还需要使用外部ADC芯片。

8.1.2A/D转换器的主要技术指标1．分辨率分辨率表示输出数字量变化一个最低有效位（LeastSignificantBit，LSB）所对应的输入模拟量的变化量。分辨率取决于A/D转换器的位数，习惯上用输出的二进制数的位数或BCD码的位数来表示。例如，A/D转换器AD1674的满量程输入电压为5V，可输出12位二进制数，即用212个数进行量化，其分辨率为1LSB，5V/212=1.22mV，其分辨率为12位，或者说能分辨出输入电压1.22mV的变化。2．量化误差模拟量是连续的，而数字量是离散的，当A/D转换器的位数固定后，数字量不能把模拟量的所有值都精确地表示出来，这种由A/D转换器的有限分辨率所造成的真实值与转换值之间的误差称为量化误差。一般量化误差为数字量的LSB所表示的模拟量，理想的量化误差容限是±1/2LSB。

8.1.2A/D转换器的主要技术指标3．转换精度A/D转换器的精度是指与数字输出量所对应的模拟输入量的实际值与理论值之间的差值。在A/D转换电路中，与每个数字输出量对应的模拟输入量并不是一个单一的数值，而是一个范围值Δ，Δ的大小理论上取决于电路的分辨率。定义Δ为数字量的LSB。但在外界环境的影响下，与每个数字输出量对应的模拟输入量的实际范围往往偏离理论值Δ。转换精度分为绝对精度和相对精度。绝对精度一般以LSB为单位给出，目前常用的A/D转换集成芯片的绝对精度为1/4～2LSB。相对精度是绝对精度与满量程的比值。

8.1.2A/D转换器的主要技术指标4．转换速度与转换时间转换速度是A/D转换器能够重复进行数据转换的速度，即每秒转换的次数；转换时间是完成一次A/D转换所需的时间（包括稳定时间），是转换速度的倒数。转换时间越短，A/D转换器适应输入信号快速变化的能力越强。由于生产商在设计A/D转换器时考虑了各种技术指标对精度的影响，一般各种误差都控制在最小分辨率以内，所以，通常在进行A/D转换器选型时，分辨率和转换速度是最重要的技术指标。5．温度系数温度系数是A/D转换器受温度影响的程度，一般用环境温度变化1℃所产生的相对误差来表示，单位为PPM/℃（10-6/℃）。

8.1.3A/D转换器分类A/D转换器种类很多，按其转换原理可分为逐次比较式（也称为逐次逼近式）、双积分式、量化反馈式和并行式A/D转换器；按其分辨率可分为8～16位的A/D转换器。尽管A/D转换器种类很多，但目前广泛应用在单片机应用系统中的主要有逐次比较式A/D转换器和双积分式A/D转换器。此外，Σ-Δ式转换器也逐渐得到重视和应用。逐次比较式A/D转换器在精度、速度和价格方面都适中，是最常用的A/D转换器，其常用产品有ADC0801～ADC0805型8位MOS型A/D转换器、ADC0808/0809型8位MOS型A/D转换器、ADC0816/0817型8位MOS型A/D转换器、AD574型快速12位A/D转换器。双积分式A/D转换器具有精度高、抗干扰性好、价格低廉等优点，与逐次比较式A/D转换器相比，其转换速度较慢，近年来在单片机应用领域中已得到广泛应用。双重积分式A/D转换器的常用产品有ICL7106/ICL7107/ICL7126、MC14433/5G14433、ICL7135等。

8.1.3A/D转换器分类Σ-Δ式A/D转换器具有双积分式与逐次比较式A/D转换器的优点。它对工业现场的串模干扰具有较强的抑制能力，不亚于双积分式A/D转换器。它与双积分式A/D转换器相比，有较高的转换速度。与逐次比较式A/D转换器相比，它有较高的信噪比、分辨率，且线性度好。由于上述优点，Σ-Δ式A/D转换器得到了人们的重视，