第九章-数模及模数转换器接口PPT课件

9-1D/A转换器接口及应用,9-2A/D转换器接口及应用,第9章数/模及模/数转换器接口,单片机,扩展I/O电路的功能：,1、速度协调；2、输出数据锁存；3、输入数据三态；4、数据转换：模拟量数字量：由A/D转换完成；数字量模拟量：由D/A转换完成。,单片机和被控实体间的接口示意图,举例1：温度测控系统,举例2：速度测控系统,举例3：红外线自动门控制系统原理图,红外线传感器集成芯片BISS0001特点,（1）用CMOS工艺，功耗低。（2）具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配。（3）双向鉴幅器可有效抑制干扰信号。（4）内设延时和封锁定时器，性能稳定，调节范围宽。（5）内置参考电源。（6）工作电压范围宽（3V5V）。,9-1D/A转换器接口及应用,9-1-1D/A转换概述,一、D/A（DigittoAnalog）转换器：为把数字量转换成模拟量，在D/A转换芯片中要有解码网络：权电阻网络；倒T型电阻网络。,T型电阻网络型D/A转换器：,D/A转换器的原理：把输入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。根据克希荷夫定律，如下关系成立：I0=20I1=21I2=22I3=23,n位数字量与模拟量的关系式：VO=VREF（数字码/2n）(VREF参考电压),注：因使用反相比例放大器来实现电流到电压的转换，所以输出模拟信号(VO)的极性与参考电压(VREF)极性相反。,三、注意区分D/A内部是否带有锁存器：,与P1、P2接口：不需加锁存器，直接接口。无锁存器与P0接口：因P0的特殊功能，需加锁存器。D/A内如：DAC800、AD7520、AD7521等。有锁存器：最好与P0直接接口。如：DAC0832、DAC1230等。,四、性能指标：,1、分辨率（Resolution）是指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量，取决于输入数字量的二进制位数。2、建立时间（EstablishingTime）是描述D/A转换速度的快慢。3、转换精度（ConversionAccuracy）指满量程时DAC的实际模拟输出值和理论值的接近程度。4、偏移量误差（OffsetError）偏移量误差是指输入数字量为零时，输出模拟量对零的偏移值。5、线性度（Linearity）线性度是指DAC的实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏移差。,主要技术指标：,1、分辨率（Resolution）：对D/A转换器输入量变化敏感程度进行描述，与输入数字量的位数有关。若数字量的位数为n，则分辨率为2n。数字量位数越多，分辨率就越高。应用时，应根据分辨率的需要选定转换器的位数。注：BCD码输出的A/D转换器用位数表示分辨率。2、建立时间（EstablishingTime）：（转换速度）描述D/A转换速度的快慢。输出形式为电流的转换器比电压的建立时间短。D/A转换速度远高于A/D转换。3、转换精度（ConversionAccuracy）：指满量程时DAC的实际模拟输出值和理论值的接近程度。,一、内部结构：DAC0832：8位双缓冲器结构的D/A转换器。,9-1-2D/A转换芯片DAC0832,DAC0832内部结构框图（请见P242图9.3）,-,15,DAC的应用：,lDAC用作单极性电压输出；lDAC用作双极性电压输出；lDAC用作控制放大器。,双极性输出电压与输入数字量的关系,双极性DAC的接法:,双极性DAC的另一种接法:,控制放大器用DAC0832:,二、DAC0832与单片机的接口：,有3种工作方法：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。,MOVP1，A,举例：,例：D/A转换程序，用DAC0832输出0+5V锯齿波，电路为直通方式。设VREF=-5V，若DAC0832地址为00FEH，脉冲周期要求为100ms。,DACS：MOVDPTR，#00FEH；0832I/O地址MOVA，#00H；开始输出0VDACL：MOVXDPTR，A；D/A转换INCA；升压ACALLDELAY；延时100ms/256：决定锯齿波的周期AJMPDACL；连续输出DELAY：；延时子程序,2、单缓冲方式：输入寄存器和DAC寄存器共用一个地址，同时选通输出，输入数据在控制信号作用下，直接进入DAC寄存器中；WR1和WR2同时进行，并且与CPU的WR相连，CPU对0832执行一次写操作，将数据直接写入DAC寄存器中。适用：只有一路模拟信号输出或几路模拟信号非同步输出。,单缓冲方式下的DAC0832,80C51,举例：,例：D/A转换程序，用DAC0832输出0+5V三角波，电路为单缓冲方式。设VREF=-5V，若DAC0832地址为00FEH，脉冲周期要求为（100ms）。,ORG2000HSTAR：MOVDPTR，#00FEH；DAC0832地址MOVA，#00H；开始输出0VUP：MOVXDPTR，A；D/A转换INCA；产生上升段电压JNZUP；上升到A中为FFH（A0跳）DOWN：DECA；产生下降段电压MOVXDPTR，AJNZDOWN；下降到A中为00HSJMPUP；重复注：若想改变波形的周期（频率），只需在SJMPUP前插入延时程序即可。,C51程序：,#include#include#defineDAC0832XBYTE0 x00FE#defineucharunsignedchar#defineunitunsignedintvoidstair(void)uchari;while(1)for(i=0;i=255;i=i+)/*形成锯齿波输出值，最大255*/DAC0832=i;/*D/A转换输出*/,3、双缓冲器方式：输入寄存器和DAC寄存器分配有各自的地址，可分别选通用同时输出多路模拟信号。适用：同时输出几路模拟信号的场合，可构成多个0832同步输出电路。,举例：,例：用DAC0832实现驱动绘图仪，电路为双缓冲方式。1#和2#DAC0832地址分别为00FEH和00FDH。则绘图仪的驱动程序为：,ORG2000HMOVDPTR，#00FEH；选中1#0832（的输入寄存器）：A0=0MOVA，#DataxMOVXDPTR，A；Datax写入1#0832输入寄存器MOVDPTR，#00FDH；选中2#0832（的输入寄存器）：A1=0MOVA，#DatayMOVXDPTR，A；Datay写入2#0832输入寄存器MOVDPTR，#00FBH；选中1#和2#0832的DAC寄存器：A2=0MOVXDPTR，A；1#和2#输入寄存器的内容同时传送到DAC寄存器中,C51程序：,#include#include#defineINPUTR1XBYTE0 x00FE#defineINPUTR2XBYTE0 x00FD#defineDACRXBYTE0 x00FB#defineucharunsignedcharvoiddac2b(data1,data2)uchardata1,data2;INPUTR1=data1;/*数据送到一片DAC0832*/INPUTR2=data2;/*数据送到另一片DAC0832*/DACR=0;/*启动两路D/A同时转换*/,三、DAC1208内部框图,80C51与DAC1208的接口,80C51,华工考研题：,PC/XT的D/A接口使用DAC0832。其有关信号接线如图所示，其输出电压Vo和输入数字量DI7-DI0之间呈线性且如表所示。现要求Vo从零开始按图示波形周期变化（周期可自定）。试用汇编语言编写其控制部分程序。,-,32,9-2A/D转换器接口及应用,A/D接口设计要点：1选择合适的系统采样速度；2减小A/D转换的孔径误差；3合理选用A/D转换器。,一、转换原理：,1、双积分型A/D转换器工作原理：,双积分型A/D转换是一种间接A/D转换技术。首先将模拟电压转换成积分时间，然后用数字脉冲计时方法转换成计数脉冲数，最后将此代表模拟输入电压大小的脉冲数转换成二进制或BCD码输出。因此，双积分型A/D转换器转换时间较长，一般要大于4050ms。,双积分ADC电路原理图,MC14433与80C51直接连接的接口,ICL7109与80C51的接口电路图,80C51,2、逐次逼近A/D转换原理：,N位寄存器用来存放N位二进制数码。当VXVN，则保留DN-1=1，否则清0。其余类推。,1、结构：一个8位逐次逼近式A/D转换器、8路模拟转换开关、3-8地址锁存译码器和三态输出数据锁存器（详见P249）。,2、引脚：（1）8路模拟量分时输入信号端：IN0IN7；（2）8位数字量输出信号端：D0D7；（3）通道选择地址信号输入端：ADDA、ADDB、ADDC；（4）基准参考电压为VR（+）和VR（-）：决定输入模拟量的范围。典型值分别为+5V和0V。（5）转换结束信号EOC：0：正在进行转换；1：一次转换完成。（6）时钟信号输入端：CLK（其内部无时钟电路）。,二、ADC0809与单片机的接口：,ADC0809/0808为8路输入通道、8位逐次逼近式A/D转换器，可分时转换8路模拟信号。,3、ADC0809与单片机连接：,涉及2个问题：（1）8路模拟信号通道选择；（2）A/D转换完成后转换数据的传送。,ADC0809的口地址：FEFFH；8路模拟通道的地址：FEF8HFEFFH。,IN07,A/D转换程序：（延时等待方法）,MOVDPTR，#0FEFFH；ADC0809地址MOVA，#00H；选中IN0MOVXDPTR，A；启动A/D转换LCALLDELAY；等待转换结束MOVXA，DPTR；读转换结果RET,不用接EOC脚，采用定时传送方式。,例：P252应用举例,初始化程序：（中断方式）MOVR0，#0A0H；数据存储区首地址MOVR2，#08H；8路计数器SETBIT1；边沿触发方式SETBEA；中断允许SETBEX1；允许外部中断1中断MOVDPTR，#0FEF8H；指向ADC0809首地址LOOP：MOVXDPTR，A；启动A/D转换HERE：SJMPHERE；等待中断DJNZR2，LOOP；巡回，未完继续CLREA；结束，关中断SJMP$；结束停止,设有一个8路模拟量输入的巡回检测系统，采样数据依次存放在外部RAM0A0H0A7H单元中，ADC0809的8个通道地址为0FEF8H0FEFFH。,中断服务程序：MOVXA，DPTR；读数MOVXR0，A；存数INCDPTR；指向下一模拟通道INCR0；指向数据存储区下一单元RETI,C51程序：,#include#include#defineucharunsignedchar#defineIN0XBYTE0 xFEF8/*设置ADC0809的通道0地址*/sbitad_busy=P33;/*即EOC状态*/voidad0809(ucharidata*x)/*采样结果放指针中的A/D采集函数*/uchari;ucharxdata*ad_adr;ad_adr=/*采样ADC0809通道的值*/,三、AD574A与MCS-51单片机接口,80C51,AD574A逻辑控制真值表,1、D/A转换原理、内部结构、信号输出形式和主要技术指标。2、DAC0832内部结构、管脚、3种工作方法及其对应接口的特点、电路和应用程序。3、A/D转换原理和常用ADC芯片。4、ADC0809的内部结构及管脚、转换数据传送方式及其对应接口图和程序。,小结,应用举例：,1、用8位DAC芯片组成双极性电压输出电路，其参考电压为-5V+5V，求对应以下偏移码的输出电压：0100000011111110解：VOUT1=-VREF.VOUT2=-(VREF+2VOUT1)VOUT1=-VREF.=-1.25V+1.25VVOUT2=-(VRE