AD与DA接口PPT课件

-,Page1,第三章A/D与D/A接口,1常用D/A转换接口芯片2常用A/D转换接口芯片,-,Page2,1常用D/A转换接口芯片,一、DA转换器二、主要技术指标三、常用D/A转换芯片四、MCS51-和D/A的接口,-,Page3,一、DA转换器,把输入数字量转换成相应的模拟量输出。,电压或电流,功能：,转换原理：“按权展开相加求和”。,D/A转换器把输入的数字量中每位都按其权值分别转换成模拟量，并通过运算放大器求和相加。D/A转换器内部必须要有一个解码网络，一般采用“T”型电阻网络，以实现按权值分别进行D/A转换。,-,Page4,T型电阻网络桥上电阻为R，桥臂电阻为2R；假设反馈电阻为R。VREF为参考电压；S3-S0为电子开关，受四位DAC寄存器中b3b2b1b0控制。,4位T型电阻网络DA转换原理,-,Page5,输出电压与输入数字量关系推导,-,Page6,对于n位T型电阻网络,-,Page7,二、主要技术指标,在设计D/A转换器与单片机接口之前，一般要根据D/A转换器的技术指标选择D/A转换器芯片。,如VREF=10V，n=8时，分辨率,1.分辨率：DAC能分辨的最小输出模拟增量，取决于DAC的位数n。,如VREF=10V，n=16时，分辨率,-,Page8,2.建立时间（转换速度）,转换器输入变化为满度值时（全0全1，或全1全0），输出模拟量达到稳定所需要的时间。,不含运放的DAC的建立时间，一般小于0.1S。含运放的集成DAC的建立时间，一般小于1.5S。,超高速Vs,则控制电路使该1保留，否则去掉，直至产生最终结果。,转换时间估算：n位AD的转换需要n个CP脉冲，1个启动脉冲，启动脉冲时间按2Tcp估算。,-,Page64,直接比较型AD转换器原理,3位编码的AD电路,-,Page65,二、主要技术指标,在设计A/D转换器与单片机接口之前，一般要根据A/D转换器的技术指标选择A/D转换器芯片。,转换精度,分辨率：理论精度用AD转换位数表示。,n位输出，有2n个等级，每个等级相差1/2nFSR。FSR满量程输出。一般分辨率指对参考电压的1/2n。,转换误差：实际转换数字量与理论转换数字量的差值。,一般用最低有效位的倍数表示，1/2LSB。,2.转换速度,主要由转换类型决定。直接比较：几十ns逐次逼近：几十s双积分：几十ms,-,Page66,三、常用A/D转换芯片,逐次逼近型转换器的常用产品有：ADC0801ADC0805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。,最常用的转换器主要为逐次逼近型和双积分型。,双重积分型转换器的常用产品有ICL7106/ICL7107/ICL7126、MC14433/5G14433、ICL7135等。,-,Page67,四、MCS51-和A/D的接口,1.概述,A/D转换器与单片机接口具有硬、软件相依性。一般来说，A/D转换器与单片机的接口主要考虑的是数字量输出线的连接、ADC启动方式、转换结束信号处理方法以及时钟的连接等。,-,Page68,A/D转换器数字量输出线与单片机的连接方法与其内部结构有关。对于内部带有三态锁存数据输出缓冲器的ADC(如ADC0809、AD574等)，可直接与单片机相连。对于内部不带锁存器ADC，一般通过锁存器或并行I/O接口与单片机相连。在某些情况下，为了增强控制功能，那些带有三态锁存数据输出缓冲器的ADC也常采用I/O接口连接。另外，随着位数的不同，ADC与单片机的连接方法也不同。对于8位ADC，其数字输出线可与8位单片机数据线对应相接。对于8位以上的ADC，必须增加读取控制逻辑，把8位以上的数据分两次或多次读取。为了便于连接，一些ADC产品内部已带有读取控制逻辑，而对于内部不包含读取控制逻辑的ADC，在和8位单片机连接时，应增设三态缓冲器对转换后的数据进行锁存。,输出线与单片机的连接,-,Page69,一个ADC开始转换时，必须加一个启动转换信号，这一启动信号要由单片机提供。不同型号的ADC，对于启动转换信号的要求也不同，一般分为脉冲启动和电平启动两种。对于脉冲启动型ADC，只要给其启动控制端上加一个符合要求的脉冲信号即可，如ADC0809、ADC574等。通常用WR和地址译码器的输出经一定的逻辑电路进行控制。对于电平启动型ADC，当把符合要求的电平加到启动控制端上时，立即开始转换。在转换过程中，必须保持这一电平，否则会终止转换的进行。因此，在这种启动方式下，单片机的控制信号必须经过锁存器保持一段时间，一般采用D触发器、锁存器或并行I/O接口等来实现。AD570、AD571等都属于电平启动型ADC。,启动转换信号,-,Page70,当ADC转换结束时，ADC输出一个转换结束标志信号，通知单片机读取转换结果。单片机检查判断A/D转换结束的方法一般有中断和查询两种。对于中断方式，可将转换结束标志信号接到单片机的中断请求输入线上或允许中断的I/O接口的相应引脚，作为中断请求信号；对于查询方式，可把转换结束标志信号经三态门送到单片机的某一位I/O口线上，作为查询状态信号。,转换结束标志信号,A/D转换器的另一个重要连接信号是时钟，其频率是决定芯片转换速度的基准。整个A/D转换过程都是在时钟的作用下完成的。A/D转换时钟的提供方法有两种：一种是由芯片内部提供(如AD574)，一般不许外加电路；另一种是由外部提供，有的用单独的振荡电路产生，更多的则把单片机输出时钟经分频后，送到A/D转换器的相应时钟端。,时钟信号,-,Page71,线性误差：1LSB数字输出：TTL电平,三态输出输入:8路(0V5V)电源：5V15V时钟频率：640KHz(典型)转换时间：100s分辨率：8位功耗：15mW输入电压范围：0VVREF转换方式：逐次逼近CMOS工艺，28Pin输出：,ADC0809芯片简介,2.ADC0809与单片机的接口,-,Page72,start,clock,输出允许（1,输入信号）,转换结束（1,输出）,地址锁存，输入信号,500KHz1MHz,启动（高电平脉冲,输入）,-,Page73,ADC0809通道地址选择表,-,Page74,ADC0809转换工作时序,1.送地址,2.启动,3.结束,4.允许输出,5.得到数据,结束,允许输出,-,Page75,ADC0809与单片机接口,如晶振为6MHz，用2分频，CLK为500KHz,采用中断方式读数。,-,Page76,8路模拟量输入的巡回检测系统，使用中断方式采样数据，把采样转换所得的数字量按序存于片内RAM的30H37H单元中。采样完一遍后停止采集。,ORG0A00HMOVR1，#30H；设立数据存储区指针MOVR4，#08H；设置8路采样计数值SETBIT0；设置外部中断0为边沿触发方式SETBEA；CPU开放中断SETBEX0；允许外部中断0中断MOVDPTR，#FEF8H；送入口地址并指向IN0MOVXDPTR，A；启动A/D转换，A的值无意义HERE：SJMP$；等待中断,A/D转换应用程序举例,主程序,此时P211111110P2.0=0P011111000选择IN0,-,Page77,ORG0003HAJMPCINT0ORG0100HCINT0:MOVXA，DPTR；读取转换后的数字量MOVR1，A；存入片内RAM单元INCDPTR；指向下一模拟通道INCR1；指向下一个数据存储单元DJNZR4，LOOP；8路未转换完，则继续CLREA；已转换完，则关中断CLREX0；禁止外部中断0中断RETI；中断返回LOOP:MOVXDPTR，A；再次启动A/D转换RETI；中断返回,中断服务程序：,-,Page78,ORG0A00HMOVR1，#30H；存储指针MOVDPTR，#FEF8H；指向IN0DA1:MOVXDPTR，A；启动A/DSETBP1.0；准备读数CLRCDA2:MOVC,P1.0JCDA2；等待结束,MOVXA，DPTR；读数字量MOVR1，A；存入RAM单元INCDPTR；下个模拟通道INCR1；下个存数单元CJNER1,#38H,DA1；8路未完_继续,P1.0,以查询方式进行AD转换,-,Page79,AD574是一种快速的12位逐次比较式A/D转换芯片，自带时钟源，无需外接元器件就可独立完成A/D转换功能。内部设有三态数据输出锁存器。28脚双插直列式封装。转换时间25s。,3.AD574与单片机的接口,输入:单极性：010V或020V双极性：5V或10V,电源：5V,12V或15V,输出:8位或12位,-,Page80,AD574的引脚图,引脚功能：,10VIN:5V或010V模拟输入20VIN:10V或020V模拟输入AGND：模拟信号公共地线,DB11DB0:数字量输出线，高半字节为DB11DB8，低字节为DB7DB0DGND：数字信号公共地线,5V:电源线(5V)15V:电源线(12+15V)-15V:电源线(12-15V),模拟输入（3根）,数据线（13根）,电源线（3根）,-,Page81,控制线（6根）,/CS、CE：片选信号。当/CS=0、CE=1同时满足时，AD574才能处于工作状态。,R/C：数据读出和数据转换启动控制，0启动；1允许读出。,-,Page82,AD574的引脚图,控制线（6根）,STS：转换状态输出线。该信号可作为处理器中断或查询信号用；STS=1时表示转换器正处于转换状态，STS0时，表示转换完毕。,测试线（3根）,REOUT：内部参考电源输出；REFIN：参考电压输入；BIP：偏置电压输入；,-,Page83,AD574控制信号状态表,-,Page84,(a)单极性输入；(b)双极性输入,AD574模拟输入电路的极性选择,-5V+5V-10V+10V,-,Page85,AD574与MCS-51单片机的接口,需分两次读入转换后的12位结果,双极性输入，R1调零，R2调满度,-,Page86,AD574与MCS-51单片机的接口,写F0H启动12位AD转换写F1H启动8位AD转换,读F0H读高8位结果读F1H读低4位结果,地址：F0和F1,-,Page87,程序举例:,编出令AD574工作，并把转换后的12位结果，存入片内RAM的20H和21H单元，高8位存20H，低4位存21H的低4位。,ORG