模数转换电路设计与实现 PPT课件

1 模 数转换电路设计与实现 2 模 数转换电路设计与实现 一 基本要求 输入信号范围 0V 5V 安装 独立电路板结构 分辨率 8bit 转换时间 1ms 精度 1LSB 3 二 模 数A D电路选择 1 A D 模拟量 数字量转换电路 数字量DATA 模拟量V A D转换器 01101100 10110001 模拟量 数字量 转换控制 A D转换器 转换控制 t V 4 2 常用A D电路的特点 基本原理 积分型 将电压转换成脉宽信号或频率 由定时器 计数器获得数字值 优点 分辨率高 缺点 转换速率极低 逐次比较型 由比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成 经n次比较而输出数字值 优点 速度较高 功耗低 在 12位分辩率时价格便宜 并行比较型 用多个比较器 仅作一次比较而实行转换 优点 转换速率极高 分辩率高时电路规模大 价格也高 只适用于低分辨率高速场合 5 ADC0804 8位逐次比较 逐次逼近 型典型产品 具有MCU兼容接口 使用方便 分辩率和转换速度都能够满足设计要求 且价格低廉 压频转换型 将模拟信号转换成频率 然后用计数器将频率转换成数字量 从理论上讲其分辨率几乎可以无限增加 优点 分辩率高 功耗低 价格低 但是需要外部计数电路共同完成AD转换 6 三 8位A D转换器ADC0804的接口设计 1 ADC0804工作原理及特性 比较器 1 1 1 1 0 0 0 0 工作范围 加法器 逐次逼近式A D转换器基本工作原理 7 使逼近过程 1011 开关状态 类似天平称重原理 数字表示的模拟量 近似电压 8 用数 摸转换电路实现的逐次逼近式A D转换器 数摸转换电路 数字量输入 模拟量输出 比较器输出 模 数转换结果 9 模 数转换结果与模拟输入电压的关系 DATA 模 数转换结果 ADC0804为8位模 数转换电路 其转换结果与模拟输入电压的关系写为 10 2 ADC0804引脚功能及与8051单片机接口设计 逐次逼近寄存器 控制电路 时钟电路 DAC 输出锁存器 DATA DATA 引脚功能 11 接口设计 DATA D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D0 12 3 ADC0804的主要技术指标 分辨率 8位 表示能够分辨的最小电压变化 DATA为1时的Vi表示最小电压变化 误差 1LSB 实测值与理论值得差值 包括零点误差 满量程误差和线性误差 转换时间 100微秒 从发出转换命令到转换结束的时间 13 模 数转换电路 四 安装结构 14 五 使用集成调试环境调试A D电路模块 1 调试系统组成 单片机仿真器 单片机板 单片机仿真头 电源板 模 数转换板 仿真器电源插头 PC机通信电缆插头 设置温度显示窗口 变送器板 15 2 调试环境 调试方法 调整变送器电路在正常工作状态 连接变送器输出至模 数转换电路输入 运行测试程序 改变调试台温度设置值 检查单片机采集到的数据是否正确 如果不正确按照故障诊断预案进行诊断分析 并且排除故障 测试设备 单片机仿真器 调试平台 电子工程设计训练调试台 单片机应用系统板 40MHz双踪示波器 模 数转换电路板 16 ABC MOVDPTR 2000HMOVX DPTR ACALLDELAYMOVDPTR 2000HMOVXA DPTRCALLDELAYJMPABCDELAY MOVR7 02HJPP MOVR6 0HDJNZR6 DJNZR7 JPPRETEND 3 A D调试汇编程序 17 include include defineC2XBYTE 0 x2000 defineTIMER0 x8000voiddelay void voidmain void unsignedcharx while 1 C2 x delay x C2 delay voiddelay void unsignedchari for i 0 i TIMER i 4 A D调试C程序 18 5 A D电路模块调试方法 改变设置温度 运行A D测试程序 检查模 数转换结果 在调试台上通过 10按键不断改变温度数值 温度显示窗口 温度设置按钮 19 采用断点方式运行程序 观察累加器A内容应在00 FF之间随所设温度正比变化 否则电路有故障 表达式观察窗口内容 通用寄存器观察窗口内容 20 运行C调试程序 观察变量窗口 相应变量应在00 FF之间随所设温度正比变化 否则电路有故障 特别提示 可通过Ctrl F2快捷键复位程序计数器PC 变量观察窗口 21 6 A D电路故障检测方法 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 检查引脚有无脉冲信号输出 DATA 查数据线是否漏接 若A D转换结果数值不随设置温度正比变化检查数据线是否错接 查Vin 是否接GND 查Vin 是否有变化 如无变化 逆向检查直至变送器输出 有脉冲信号输出 表明ADC0804工作正常 22 无脉冲信号输出 表明ADC0804未正常工作 查电源是否正确连接 若电源连接正常 查CLK IN引脚是否有锯齿波信号输出 若没有输出检查相关元件连接是否正确 若频率过高 正常约为640KHz 检查元件参数是否有误 如果元件连接及元件参数无误仍无信号输出 则ADC0804损坏 若CLK IN引脚有正常的锯齿波信号输出 可修改测试程序 将延时子程序或延时函数去掉 加快程序循环的时间 检查转换控制信号 和数据读取控制信号 是否正常 若上述控制信号正常 则可能是ADC0804损坏 23 用于检查控制信号的简化程序如下 ABC MOVDPTR 2000HMOVX DPTR AMOVXA DPTRJMPABCEND include include defineC2XBYT