单片机接口及应用_Chapter4_2

1、第4章 前向通道配置与接口技术第4章 目录q1.单片机应用系统中的前向通道q2.A/D转换器4.2 A/D转换器 模拟信号转换成数字信号的转换器称为模数转换器(ADC)。模数转换的种类很多： 计数比较型 并行比较型 逐次比较型 双积分型.本章介绍内容q1.逐次比较型A/D转换器q2.双积分型A/D转换器q3.ADC0809模数转换器q4.ADC0809与单片机的接口方法及编程4.2 A/D转换器 4.2.1 逐次比较型A/D转换器图6 逐次比较型A/D转换器框图 它以D/A转换器为中心，再加上比较器，逐次逼近寄存器及控制逻辑组成。采用中分比较原理，其中所需要的比较值（数字量）和转换后的结果都由

2、逐次逼近寄存器来产生及保存。 三位逐次比较型A/D转换器图7 三位逐次比较型A/D转换器环形计数器注：用来产生节拍 控制脉冲Vi=Vo Co=0逐次逼近寄存器转换结果输出 三位逐次比较型A/D转换器(设模拟输入量幅值为3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q图7 三位A/D转换器的工作波形 三位逐次比较型A/D转换器(设模拟输入量幅值为3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q图7 三位A/D转换器的工作波形QA=1:用来准备比较的初值(100) 三位逐次比较型A/D转换器(设模拟输入量幅

3、值为3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q图7 三位A/D转换器的工作波形QA=1:用来准备比较的初值(100) 三位逐次比较型A/D转换器(设模拟输入量幅值为3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q图7 三位A/D转换器的工作波形QA=1:用来准备比较的初值(100) 三位逐次比较型A/D转换器(设模拟输入量幅值为3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q图7 三位A/D转换器的工作波形QA=1:用来准备比较的初值(100) 三位逐

4、次比较型A/D转换器(设模拟输入量幅值为3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q图7 三位A/D转换器的工作波形QA=1:用来准备比较的初值(100) 三位逐次比较型A/D转换器(设模拟输入量幅值为3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q图7 三位A/D转换器的工作波形10000221100100101SRSRSR100 三位逐次比较型A/D转换器(设模拟输入量幅值为3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q图7 三位A/D转换器的工作

5、波形01000002211001011000iVVCSRSRSR010 三位逐次比较型A/D转换器(设模拟输入量幅值为3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q图7 三位A/D转换器的工作波形10000002211000000010iVVCSRSRSR011 三位逐次比较型A/D转换器(设模拟输入量幅值为3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q图7 三位A/D转换器的工作波形000012211002102100000001ESRSRSRQA A AQ Q Q011 三位逐次比较型A/D转换

6、器(设模拟输入量幅值为3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q图7 三位A/D转换器的工作波形000012211002102100000001ESRSRSRQA A AQ Q Q011 4.2.1 逐次比较型A/D转换器q 逐次比较型A/D转换电路从速度和精度来说都比较适中，即具有较高的精度和速度，且电路结构也不太复杂，因此得到比较广泛的应用。q 其中：转换时间 n (转换位数) 4.2.2 双积分型A/D转换器 双积分型A/D转换器属于间接转换的A/D转换器，内部没有D/A转换器。基本工作原理： 产生一个与输入模拟量的平均值成正比的时间宽

7、度信号，然后用计数器测出这个时间宽度。计数结果就是与输入模拟量成正比的数字量输出。 模拟信号 时间 数字量 4.2.2 双积分型A/D转换器图8 双积分型A/D转换器框图回零比较器积分器电路的工作分为两步 4.2.2 双积分型A/D转换器图8 双积分型A/D转换器框图1计数QN1第一阶段 4.2.2 双积分型A/D转换器图8 双积分型A/D转换器框图1计数QN1第一阶段 4.2.2 双积分型A/D转换器101121NcptiAitiAOTTVV dtTVVTRC 第一阶段 4.2.2 双积分型A/D转换器图8 双积分型A/D转换器框图1计数VO0VC0停止计数第二阶段 4.2.2 双积分型A/

8、D转换器21212122112( )()0()trrOomomtrromomomriAomiArVVV tVdtVttRCRCVVVttVTRCRCVTRCVVVTRCTTVV第二阶段第一阶段 4.2.2 双积分型A/D转换器特点： 双积分型ADC有较高的精度，其精度主要取决于参考电压源Vr的稳定度，而RC元件及电路延迟所造成的误差，经过两次积分可以抵消掉，所以转换精度较高。它的缺点是转换速度较慢，在同样的时钟速率下，双积分型ADC的转换时间正比于2的n次方，而逐次比较型ADC的转换时间正比于n (n为ADC的位数)。 4.2.3 ADC0809模数转换器 ADC0809是CMOS工艺的逐次比

9、较型8位A/D转换器，目前在8位微机中广泛应用。图9 ADC0809 A/D转换器框图q EOC 4.2.4 ADC0809与单片机的接口方法及编程直接连接：ADC0809作为外扩RAM通过并行接口芯片：通过8255A0809无片选输入信号CS，如何产生控制信号？启动A/D转换： START转换结果读入CPU：OE图10 8031和 ADC0809的连接图;R0中为0809地址，A中包含所选模拟通道地址MOVX R0, A ；启动A/D转换MOVX A, R0 ；读入转换结果ORG 0013H ；外中断1入口地址AJMP BINT1 ；转至中断服务程序ORG 0100H ；主程序MOV R1,

10、 #30H ；数据区首地址MOV R4, #8 ；八路模拟信号MOV R2, #0 ；模拟通道IN0SETB EA ； CPU中断开放SETB EX1 ；允许外中断1SETB IT1 ；外中断边沿触发MOV R0, #0F0H ；送0809地址MOV A, R2MOVX R0, A ；启动A/D转换SJMP $ ；等待中断 举例1 请写出对八路模拟输入依次进行A/D转换并把结果依次存入存储器的程序。设数据区的首地址为30H，ADC0809的地址为0FH，模拟地址：00H07H， 举例1 请写出对八路模拟输入依次进行A/D转换并把结果依次存入存储器的程序。设数据区的首地址为30H，ADC0809

11、的地址为0FH，模拟地址：00H07H，BINT1: MOV R0, #0F0H ； 0809地址 MOVX A, R0 ；读入转换结果 MOV R1, A ；存入内存 INC R1 ；转数据区指针加1 INC R2 ；修改模拟通道地址 MOV A, R2 ；下一个模拟通道 MOVX R0, A ；启动转换 DJNZ R4, LOOP ；八路未采集完，循环 CLR EX1 ；关中断LOOP: RETI ；中断返回 举例2 在一个控制系统中，巡回检测一遍8路模拟量输入，将读数依次存放在片外数据存储器A0HA7H单元。其硬件连接图如下所示，请编写初始化程序和中断服务程序。图11 8031和 ADC

12、0809的连接图 举例2 在一个控制系统中，巡回检测一遍8路模拟量输入，将读数依次存放在片外数据存储器A0HA7H单元。其硬件连接图如下所示，请编写初始化程序和中断服务程序。初始化程序MAIN: MOV R0, #0A0H ； 数据暂存地址 MOV R2, #08H ； 8路计数初值 SETB IT1 ； 脉冲触发方式 SETB EA ； 开中断 SETB EX1 ； 允许外中断1 MOV DPTR, #7FF8H ；指出0809首地址READ1: MOVX DPTR, A ；启动A/D转换 SJMP $ ；等中断 DJNZ R2,READ1 ；巡回未完继续 举例2 在一个控制系统中，巡回检测一遍8路模拟量输入，将读数依次存放在片外数据存储器A0HA7H单元。其硬件连接图如下所示，请编写初始化程序和中断服务程序。中断服务程序 MOVX A,DPTR ； 读数 MOVX R0,A ； 存数 INC DPTR ； 更新通道 INC R0 ； 更新暂存单元