《单片机原理及应用 》课件_第8章.pptxVIP

第·8章.单片机模/数和数/模器件的应用

8.1模/数(A/D)转换器件

任务8-1基于ADC0832的5V直流数字电压表

8.2数/模(D/A)转换器件

任务8-2用DAC0832产生三角波电压

本章小结

习题

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8.1模/数(A/D)转换器件

在工业控制和智能化仪表中，常用单片机进行实时控制

及实时数据处理。由于单片机所能处理的信息必须是数字量，而控制或测量对象的有关参量往往是连续变化的模拟量，

如温度、电压、速度和压力等，因此必须将模拟量转换成数字量。模拟量转换成数字量的过程就是模/数(A/D)转换，能够实现模/数(A/D)转换的设备称为A/D转换器或ADC。

8.1.1A/D转换基本知识

A/D转换过程如图8-1所示。这个转化过程可以由专用的集成芯片完成，非常方便。A/D转换器分为逐次逼近式A/D转换器、双积分式A/D转换器、并行式A/D转换器和跟踪比较式A/D转换器。并行式A/D转换器是一种用编码技术实现的高速A/D转换器，其速度快，价格也高，常用于视频信号处理等场合；逐次逼近式A/D转换器在精度、价格和速度上都适中，是目前最常用的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，但速度较慢，常用于对速度要求不高的仪器仪表中。

图8-1A/D转换过程

模拟量是指变量在一定范围内连续变化的量，也就是在

一定范围内可以取任意值的量。比如米尺，在0到1米之间，

可以是任意值。此处的任意值，可以是1cm,也可以是

1.001cm,当然也可以是10.000...cm,后边可以有无限个小数。总之，任何两个数字之间都有无限个中间值，所以称之为连续

变化的量，也就是模拟量。

米尺被人为地做上了刻度符号，每两个刻度之间的间隔

是1mm,这个刻度实际上就是对模拟量的数字化，由于有一定的间隔，不是连续的，所以在专业领域里我们称之为离散的。ADC起的就是把连续的信号用离散的数字表达出来的作用。我们可以使用米尺这个“ADC”来测量连续的长度或者高度这些模拟量。图8-2所示为一个简单的米尺刻度示意图。

0英寸

1英寸

0厘米

1厘米

2厘米

3厘米

图8-2米尺刻度示意图

A/D转换器的主要技术指标有以下几个：

(1)转换时间。从接到转换控制信号开始到输出端得到稳定的数字输出信号为止的这段时间称为转换时间。

(2)分辨率。分辨率又称为分解度，表示转换器对微小输入量变化的敏感程度，通常用转换器输出数字量的位数来表

示。输出量的位数越多，说明输入量变化的误差越小，转换精度越高。例如，8位A/D转换器的数字输出量的变化范围为0~255,当输入电压的满刻度为5V时，数字量每变化一个数字，所对应输入模拟电压的值为5V/255=19.6mV,分辨能力就

是19.6mV。当检测信号要求较高时，需采用分辨率高的A/D转换器。

(3)转换精度。转换精度又称为相对精度，是指转换后所得的结果相对于实际值的准确度，可以用满量程的百分比来表示，如±0.05%。

(4)转换速度。通常用完成一次转换所用的时间来表示转换速度。

(5)输入模拟电压范围。ADC的输入模拟电压有一个可变范围，否则不能正常工作，通常单极性输入时为0~5V或0~10V,双极性输入时为-5~+5V。

8.1.2ADC0804

ADC0804是一个早期的A/D转换器，因其价格低廉而在要求不高的场合得到广泛应用。ADC0804是用CMOS集成工艺制成的逐次比较型模/数转换芯片，是一个8位、单通道、低价格A/D转换器，主要特点是：模/数转换时间大约为100μs;方便的TTL或CMOS标准接口；可以满足差分电压的输入；具有参考电压输入端；内含时钟发生器；单电源工作时(0~5V)输入信号电压范围是0~5V;不需要调零；等等。该芯片内有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在CPU数据总线上，无须附加逻辑接口电路。

CS

RD

WRCLKIN

INTR

VI+

VI-AGND

VREF/2

DGND

ADC0804有20个引脚，如图8-3所示。

图8-3ADC0804的引脚排列

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

4

5

6

7

8

9

10

ADC0804

3

2

各引脚功能如下：

CLKIN:时钟输入引脚。ADC0804使用RC振荡器作为A/D时钟