《数模和模数转换》PPT课件.ppt

第11章数模和模数转换 11 1数模 D A 转换器 D A转换器D A转换器简称DAC DigitaltoAnalogConverter DAC把数字量转换为模拟量 电压或电流 数模转换原理 数 模转换器的核心器件是 解码网络 常用的解码网络有权电阻解码网络 T型解码网络等 Vo K Vref D0 20 D1 21 Dn 1 2n 1 2n 11 1 1工作原理 T型解码网络 11 1 2D A转换器的主要性能参数 1 分辨率 Vref 2n 2 转换精度 与分辨率有关 但不完全取决于分辨率 3 转换时间 转换速度 4 绝对误差 实际输出值与理论值之间的最大偏差 1 2LSB 11 1 3D A转换器及接口电路 DAC0832 DAC0832 DAC0832是8位DAC 内部有两级缓冲 当LE1有效时 数据进入第一级 数据输入寄存器 当LE2有效时 数据输入寄存器的值进入第二级 DAC寄存器 由于DAC寄存器的输出直接送D A转换器 使LE2有效的命令又称转换命令 DAC0832的输出为两个电流信号IOUT1和IOUT2 IOUT1 IOUT2 常数 内部提供了一个反馈电阻R 只需加一个运算放大器 利用内部的反馈电阻R即可获得电压输出 DAC0832的外部引脚 11 1 3DAC0832的接口设计 单缓冲方式 1 使数据输入寄存器工作在锁存状态 DAC寄存器工作在不锁存状态 LE2始终有效 DAC寄存器直通 只使用一级缓冲 适用于大多数情况 设D A转换端口号为PORTA 设需转换的数据放在1000H单元 则D A转换程序为 MOVBX 1000HMOVAL BX MOVDX PORTAOUTDX AL 11 1 3DAC0832的接口设计 单缓冲方式 2 使用两级缓冲 11 1 3DAC0832的接口设计 双缓冲方式 适用于多个DAC0832同时使用的情况 设CS 由A15 A1经译码产生 当A15 A1 A0832时 CS 有效 在CPU执行OUT指令时 若A0 0 DAC0832内部LE1有效 数据总线上的值 AL 送入数据输入寄存器 若A0 1 DAC0832内部LE2有效 数据输入寄存器的值送DAC寄存器 A0832EQU200HMOVDX A0832 0 A0 0OUTDX AL AL的值为待转换的数字MOVDX A0832 1 A0 1OUTDX AL AL的值无关 13 1 3DAC0832的接口设计 双缓冲方式 设CS 由A15 A1经译码产生 当A15 A1 A0832时 CS 有效 在CPU执行OUT指令时 若A0 0 DAC0832内部LE1有效 数据总线上的值 AL 送入数据输入寄存器 若A0 1 DAC0832内部LE2有效 数据输入寄存器的值送DAC寄存器 A0832EQU200HMOVDX A0832 0 A0 0OUTDX AL AL的值为待转换的数字MOVDX A0832 1 A0 1OUTDX AL AL的值无关 11 1 3DAC0832的接口设计 双缓冲方式 3 直通方式 11 1 3DAC0832的接口设计 直通方式 一般接锁存输出 注 在DAC实际连接中 要注意区分 模拟地 和 数字地 的连接 为了避免信号串扰 数字量部分只能连接到数字地 而模所量部分只能连接到模拟地 采用单缓冲方式连接如图10 3所示 利用DAC可实现任意波形 如锯齿波 三角波 正弦波等 的输出 如输出锯齿波 三角波的程序段如下 TRG MOVDX 200HMOVAL 0HTN1 OUTDX ALINCAL DAC0832的应用举例 JNZTN1MOVAL 0FFHTN2 OUTDX ALDECALJNZTN1 输出锯齿波程序段如下 TRG MOVDX 200HMOVAL 0HTN OUTDX ALINCALJMPTN 利用图所示的DAC0832单缓冲方式连接图 也可输出正弦波 由于DAC0832是一个单极性输出DAC芯片 因此在正弦波输出中应将0V平移到128数值上 其C语言控制程序如下 include includeMain unsignedcharV0 128 VOUT inti while kbhit 等待键盘i 0 while I 360 角度最大为360度VOUT V0 128 sin 3 14159 I 180 计算每10度的正弦值outportb 0 x200 VOUT 输出i i 10 角度 10 11 2模数 A D 转换器 A D转换的原理很多 常见的有双积分式 逐次逼近式 计数式等 输出码制有二进制 BCD码等 输出数据宽度有8位 12位 16位 20位24位等 二进制 1 逐次逼近型A D转换 1 逐次逼近型A D转换原理 转换原理 数字量由逐次逼近寄存器SAR产生 SAR使用对分搜索法产生数字量 以8位数字量为例 SAR首先产生8位数字量的一半 即10000000B 试探模拟量的大小 若Vo Vi 清除最高位 若Vo Vi 保留最高位 在最高位确定后 SAR又以对分搜索法确定次高位 即以低7位的一半y1000000B y为已确定位 试探模拟量的大小 重复这一过程 直到最低位bit0被确定 转换结束 特点 转换速度快 转换精度中等 2 双积分型A D转换器双积分型A D转换器是将输入电压变换成与平均值成正比的时间间隔 然后利用计数器测量时间间隔 如图所示 双积分型A D转换器完成一次模一数转换需要三个阶段 积分 采样 K1导通 反积分 比较 K3导通 和结束阶段 K4导通 双积器对正极性电压输出波形如图所示 通过输出波形可求出 Vin VR Nm NX 式中 VR参考电压 Nm参考电压计数值 NX输入电压计数值 可见 双积分型A D转换器输出与时间常数RC无关 消除了斜坡电压的各种误差 由于经过两次积分可消除干扰对转换结果的影响 特点 转换精度高 转换速度慢 3 电压频率转换法 11 2 2A D转换器的特性参数 1 分辨率 Resolution 指A D转换器可转换成数字量的最小电压 量化阶梯 如8为ADC满量程为5V 则分辨率为5000mV 256 20mV 也就是说当模拟电压小于20mV ADC就不能转换了 所以分辨率一般表示式为 分辨率 Vref 2位数 单极性 或分辨率 V ref V ref 2位数 双极性 2 转换时间 ConvertTime 指从输入启动转换信号到转换结束 得到稳定的数字量输出的时间 一般转换速度越好 特别是动态信号采集 常见有超高速 转换时间 1ns 高速 转换时间 1 s 中速 转换时间 1ms 和低速 转换时间 1s 等 3 量化精度 Accuracy 指A D转换器实际输出与理论值之间的误差 一般采用数字量的最低有效位作为衡量单位 如 1 2LSB 4 线性误差 LinearityError 当模拟量变化时 A D转换器输出的数字量按比例变化的程度 11 2 3模数转换芯片ADC0809 8位ADC 逐次逼近型 8路模拟量输入 ADC0809引脚图 内部有 8选1 MUX 当ALE信号有效时 ADD C ADD B ADD A选择IN0 IN7 例如ADD C ADD B ADD A分别为011时 选择IN3通道 数字输出 有三态缓冲器 当Enable有效时 从D7 D0引脚输出转换后的数字 启动信号 START 负脉冲启动 转换结束信号 EOC 高电平有效 模数转换ADC0809 ADC0809的接口设计1 模数转换 ADC0809的接口设计 ADDRDB8dup 0 MOVDI ADDR 设置存放数据的首址MOVCX 08H 计数器MOVBL 00H 选择通道AA MOVAL BLOUTPORTA AL 送通道地址CALLDEALY 延时 等待A D转换INAL PORTA 读取转换的数据MOV DI AL 保存数据INCBL 换下一个模拟通道INCDI 修改数据区指针DECCXJNZAA 例2 START是ADC0809的A D转换启动信号 高电平时内部逐次逼近寄存器清0 由1 0变化时开始A D转换 信号宽度 100ns CLK为时钟信号 最大为600KHz ADC0809设图10 12所示电路的CS 180 187H 采用中断方式的采集程序如下 include includeVoidinterruptfaradc proc Main void interruptfar mode disable 关中断mode getvect 0 x0a 取IRQ2中断向量setvect 0 x0a adc proc 设置中断向量enable 开中断outportb 0 x180 00 启动ADC转器 选择IN0通道while Kbhit 等待键盘setvect 0 x0a mode 有键按下时 恢复IRQ2中断向量 voedinterruptfaradc proc 中断服务程序unsignedcharresult disable 关中断result inportb 0 x180 取ADC转换结果printf DIGIAL d n result 显示转换数据outportb 0 x180 00 启动下一次ADC转换 选择IN0通道outprotb 0 x20 0 x20 向8259送EOI信号enable 开中断 问题 不采用中断方式 如何采集数据 2 实验箱上的A D实验箱上采用8位A D转换器ADC0809 其连接原理图如下 习题 1 翻译下列英文 TheAD7710isacompleteanalogfronte