ad转换器和da转换器.ppt

第11章AT89S51与D A及A D转换器接口 11 1AT89S51与DAC的接口11 2AT89S51与ADC的接口 D A转换器 DigitaltoAnalogConverter 能把数字量转换为模拟量的电子器件 简称为DAC A D转换器 AnalogtoDigitalConverter 能把模拟量转换成相应数字量 简称为ADC 单片机测控系统中的ADC和DAC 11 1AT89S51与DAC的接口 电流输出型DA转换原理 I01转换电流与 逻辑开关 为1的各支路电流的总和成正比 即与D0 D7口输入的二进制数成正比 转换电流 转换电压 即 转换电压正比于待转换的二进制数和参考电压 DAC的性能指标 1 分辨率通常将DAC能够转换的二进制的位数称为分辨率 位数越多分辨率也越高 一般为8位 10位 12位 16位等 分辨率为8位时 若参考电压为10V 则输出的最小电压为10V 256 39 1mV 若参考电压为5V 则 19 5 1mVDAC0832的分辨率为8位 2 转换时间将一个数字量转换为稳定模拟信号所需的时间 转换时间 DAC的转换时间一般在几十纳秒 ns 几微秒 s DAC0832的转换时间为1 s DAC0832 电流输出型D A转换器 20只引脚 8位并行输入方式分辨率19 5mV VREF 5V 电流建立时间 S输入与TTL电平兼容单一电源供电 5V 15V 低功耗 20m DAC0832的结构 内部组成 1个8位输入锁存器1个8位DAC寄存器1个8位D A转换器5个控制逻辑 2级控制 工作过程 8位数据并行送入锁存器 在第1级控制信号作用下进入寄存器 在第2级控制信号作用下进入转换器 转换结果由Iout1电流输出 DAC0832的3种控制方式 直通方式 两个寄存器都处于直通状态直通方式不能直接与系统的数据总线相连 需另加锁存器 故较少应用 下面介绍单缓冲与双缓冲两种连接方式 单缓冲方式 一个寄存器处于直通 另一个处于受控状态双缓冲方式 两个寄存器都分别处于受控状态 例1根据如下电路 编程实现由DAC0832输出一路正弦波的功能 电路分析 1 采用I O口方式接线2 直通控制方式 4个控制端都接低电平 ILE接高电平 例1参考程序 例1运行效果 例2 根据如下电路 编程实现由DAC0832输出一路三角波的功能 电路分析 1 第1级受控 第2级直通2 总线接口方式 DAC第1级地址 11111110 0 xfeff 例2参考程序 例2运行效果 例3 根据如下电路 编程实现两路锯齿波发生器的功能 DAC1第1级地址 11111110 0 xfeff DAC2第1级地址 11111101 0 xfdff DAC1和2第二级地址 11101111 0 xefff 电路分析 1 双缓冲方式 DAC1和DAC2的第1级各设1个控制端 两个DAC的第2级共用1个控制端 2 总线接口方式 例3参考程序 语句DAOUT num的作用只是启动DAC寄存器 传输什么数据都没关系 例3运行效果 多路D A同步输出 逐次逼近型双积分型 型并行比较型 串行比较型压频变换型 AD转换器的分类 按转化原理 按转化速度 超高速 转换速度 1ns 高速 转换速度 20 s 中速 转换速度 1ms 低速 转换速度 1s 8位12位14位16位 按转化位数 11 2AT89S51与ADC的接口 逐次逼近式ADC的工作原理 从最高位开始通过试探值逐次进行测试 直到试探值经D A转换器输出VN与VIN相等或达到允许误差范围为止 则该试探值就为A D转换所需的数字量 逐次逼近寄存器 ADC主要技术指标 转换时间 convertiontime 是指完成一次AD转换所需要的时间 逐次逼近型ADC的典型值为1 200 s 分辨率 resolution 是指系统在标准参考电压时可分辨的最小模拟电压 即1个bit对应的模拟电压大小 28只引脚 ADC0809 逐次比较型模数转换芯片 分辨率为 位转换时间 00 S工作量程为0 5V功耗为15m 工作电压为 5V具有锁存控制的8路模拟开关输出与TTL电平兼容 8路模拟输入信号 用三根地址线A B C选通IN0 IN7 引脚 START启动AD转换 CLK转换时钟 VR参考电压 EOC结束标志 OE输出使能 ALE地址锁存使能 ADC0809的结构组成 工作时序 ALE锁存ADDA ADDB ADDC START正脉冲启动AD转换 EOC由高变低 AD启动后 保持低电平 转换期间 由低变高 转换结束 OE正脉冲 打开三态门输出 第8章单片机接口技术 实例4 采用ADC0809设计数据采集电路 将IN7通道输入的模拟量信号进行测量 结果以16进制显示 模拟通道地址 经373对低8位地址进行锁存 IN0的低8位地址为11111000B 0 xf8 IN1为0 xf9 IN7为0 xff 电路分析 采用总线连接方式 电路分析 启动IN0 IN7通道AD转换的命令的地址为 0 xfef8 0 xfeff 读取AD结果的命令的地址为 任何高8位为0 xfe的地址均可 EOC信号经非门接P3 3可形成一负脉冲信号 查询转换结束标志 AD转换的时钟由虚拟信号发生器提供 频率5kHz 电路分析 例4参考程序 例4运行效果 第8章单片机接口技术 ADC0809与AT89S51单片机的查询方式接口图 1 8位数据输出线可直接与数据部线相连 2 地址及控制信号 地址译码引脚A B C分别与地址总线的低三位A0 A1 A2相连 以选通IN0 7中的一个通路 因此 在启动转换时 要先确定某条通道的地址 存入DPTR中 P2 7作为片选信号 由单片机的写信号WR 和P2 7控制ADC的地址锁存和转换启动 又由于ADC0809的START和ALE连在一起 因此在锁存通道地址的同时 启动转换 MOVX DPTR A P2 7和低电平的读信号RD 经一级或非门后 产生的正脉冲作为OE信号 用以打开三态输出锁存器 用以单片机读转换结果 MOVXA DPTR3 时钟信号 利用AT89S511提供的地址锁存允许信号ALE经D触发器二分频后获得 ALE脚的频率是fosc 1 6 如果单片机时钟频率采用6MHz 则ALE脚的输出频率为1MHz 再二分频后为500KHz 恰好符合ADC0809对时钟频率的要求 对8路模拟信号轮流采样一次 并依次把结果转储到数据存储区的转换程序 MAIN MOVR1 data 置数据区首地址MOVDPTR 7FF8H 端口地址送DPTR P2 7 0 且指向通道IN0MOVR7 08H 置通道个数LOOP MOVX DPTR A 启动A D转换MOVR6 0AH 软件延时 等待转换结束DELAY NOPNOPNOPDJNZR6 DELAYMOVXA DPTR 读取转换结果 1 查询方式 MOV R1 A 存储转换结果INCDPTR 指向下一个通道INCR1 修改数据区指针DJNZR7 LOOP 8个通道全采样完 否 未完则继续 2 中断方式 硬件 需将转换结束线EOC经一非门与AT89S51的INT1相连 用以中断请求 参考程序如下 INIT1 SETBIT1 选择外部中断1为跳沿触发方式SETBEA 总中断允许SETBEX1 允许外部中断1中断MOVDPTR 7