第十单片机AD及DA转换接口

1、第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d/ad/a转换接口转换接口主要内容：主要内容：很多应用系统中，测控的对象是模拟量，很多应用系统中，测控的对象是模拟量，计算机只能处理数字量，因此必须进行数字量和模拟计算机只能处理数字量，因此必须进行数字量和模拟量之间的转换，这就需要使用量之间的转换，这就需要使用a/da/d或或d/ad/a接口。接口。a/da/d和和d/ad/a接口又有串行接口和并行接口之分。本章主要介绍接口又有串行接口和并行接口之分。本章主要介绍并行并行d/ad/a和和a/da/d转换接口。转换接口。第十章第十

2、章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口章节内容安排章节内容安排10.1 10.1 单片机测控系统及模拟输入通道单片机测控系统及模拟输入通道10.2 a/d10.2 a/d转换器接口转换器接口10.3 d/a10.3 d/a转换器接口转换器接口10.4 a/d10.4 a/d与与d/ad/a转换器芯片的串行接口转换器芯片的串行接口10.5 10.5 本章知识回顾本章知识回顾第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口章节内容安排章节内容安排10.1 10.1 单片机测控系统及模拟输入通道单片机测控系统及模拟输入通道10.2 a/d10.2 a/

3、d转换器接口转换器接口10.3 d/a10.3 d/a转换器接口转换器接口10.4 a/d10.4 a/d与与d/ad/a转换器芯片的串行接口转换器芯片的串行接口10.5 10.5 本章知识回顾本章知识回顾第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口10.1 10.1 单片机测控系统及模拟输入通道单片机测控系统及模拟输入通道。一一 、测：、测：实时采集被控对象的物理参量，这些参量实时采集被控对象的物理参量，这些参量通常都是模拟量，即连续变化的物理量通常都是模拟量，即连续变化的物理量二、控：二、控：就是把采集的数据经单片机计算、比较等就是把采集的数据经单片机计算、比较

4、等处理后得出结论，以对被控对象实施校正控制处理后得出结论，以对被控对象实施校正控制第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口图图10.1 10.1 单片机和被控实体间的接口示意图单片机和被控实体间的接口示意图 单片机的测与控单片机的测与控第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口10.1 10.1 单片机测控系统及模拟输入通道单片机测控系统及模拟输入通道。第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口一、传感器：一、传感器： 从物理信号到电信号的转换从物理信号到电信号的转换在将物理量转换成数字量之前，必须先将

5、物理在将物理量转换成数字量之前，必须先将物理量转换成电模拟量，这种转换是靠传感器完成的。传量转换成电模拟量，这种转换是靠传感器完成的。传感器的种类繁多，如温度传感器，压力传感器、光传感器的种类繁多，如温度传感器，压力传感器、光传感器、气敏传感器等。感器、气敏传感器等。10.1 10.1 单片机测控系统及模拟输入通道单片机测控系统及模拟输入通道。第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口温度传感器：温度传感器：典型的温度传感器有热电偶和热敏电阻。热典型的温度传感器有热电偶和热敏电阻。热电偶是利用热点效应来工作的，室温下的输出电压为毫伏电偶是利用热点效应来工作的，室温

6、下的输出电压为毫伏级的。热敏电阻是一种半导体新型感温元件，具有负的电级的。热敏电阻是一种半导体新型感温元件，具有负的电阻温度系数，当温度升高时，其电阻减小。阻温度系数，当温度升高时，其电阻减小。湿度传感器：湿度传感器：是利用湿度变化引起其电阻值或电容量变化是利用湿度变化引起其电阻值或电容量变化原理制成的，即将湿度变化转换成电量变化。原理制成的，即将湿度变化转换成电量变化。常用传感器：常用传感器：第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口气敏传感器：气敏传感器：半导体气敏传感器是利用半导体于某种气体接半导体气敏传感器是利用半导体于某种气体接触式电阻机功率函数变化这一

7、效应来检测气体的成分或浓度触式电阻机功率函数变化这一效应来检测气体的成分或浓度的传感器。的传感器。压电式或压阻式传感器：压电式或压阻式传感器：某些电解质（石英晶体压电陶瓷），某些电解质（石英晶体压电陶瓷），在沿一定的方向受外力的作用而变形时，内部会产生极化的在沿一定的方向受外力的作用而变形时，内部会产生极化的现象，同时在其表面产生电荷。而当外力撤销时又重新回到现象，同时在其表面产生电荷。而当外力撤销时又重新回到不带电的状态。利用这些介质可以做成压电式传感器。不带电的状态。利用这些介质可以做成压电式传感器。 固体受到作用力后，电阻率（或电阻）就要发生变化，这固体受到作用力后，电阻率（或电阻）就要

8、发生变化，这种效应称压阻式效应，利用它可做成压阻式传感器。种效应称压阻式效应，利用它可做成压阻式传感器。第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口10.1 10.1 单片机测控系统及模拟输入通道单片机测控系统及模拟输入通道。二、放大器二、放大器传感器得到的电压或电流信号往往幅度比较小，传感器得到的电压或电流信号往往幅度比较小，难以直接进行难以直接进行adad转换，因此需要使用放大器对模拟信转换，因此需要使用放大器对模拟信号进行放大处理。号进行放大处理。第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口三、采样保持电路三、采样保持电路采样就是把

9、连续的模拟信号变成离散的数字信采样就是把连续的模拟信号变成离散的数字信号，而保持是因为号，而保持是因为adad转换需要时间，因此需要把信号转换需要时间，因此需要把信号保持一段时间。（采样保持电路一般集成在保持一段时间。（采样保持电路一般集成在adad中）中）。四、滤波器四、滤波器抑制干扰噪声，提高信噪比。抑制干扰噪声，提高信噪比。五、多路转换五、多路转换第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口章节内容安排章节内容安排10.1 10.1 单片机测控系统及模拟输入通道单片机测控系统及模拟输入通道10.2 a/d10.2 a/d转换器接口转换器接口10.3 d/a10

10、.3 d/a转换器接口转换器接口10.4 a/d10.4 a/d与与d/ad/a转换器芯片的串行接口转换器芯片的串行接口10.5 10.5 本章知识回顾本章知识回顾第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口10.2 10.2 a/da/d转换器接口转换器接口。一、一、adc0809adc0809芯片芯片adc0809adc0809是逐次逼近型是逐次逼近型8 8位位a/da/d转换器，片内有八路模拟开关，可转换器，片内有八路模拟开关，可对八路模拟电压量实现分时转换。典型转换速度对八路模拟电压量实现分时转换。典型转换速度100s 100s 。片内。片内带有三态输出缓冲

11、器，可直接与单片机的数据总线相连接带有三态输出缓冲器，可直接与单片机的数据总线相连接 。第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口clkclk：时钟信号，典型值为时钟信号，典型值为500500640khz640khzvref+vref+、vref-vref-：基准电压输入，基准电压输入，aleale：地址锁存允许，其上升缘锁存地址锁存允许，其上升缘锁存addcaddcaddaadda的地址信号的地址信号 startstart：a/da/d转换启动信号，上升缘启动转换启动信号，上升缘启动a/da/d转换。转换。eoceoc：转换完成信号，启动转换后，转换完成信号，启

12、动转换后，eoceoc输输出低电平，转换完成后输出高电平。该信出低电平，转换完成后输出高电平。该信号可用作向单片机提出中断申请，或者作号可用作向单片机提出中断申请，或者作为查询信号。为查询信号。aleaddaaddbaddcstarteocd0d7oeclk vref+ vref-vccin0in7gndadc0809adc0809adc0809的引脚见图，其信号意义如下：的引脚见图，其信号意义如下：第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口oeoe：数字量输出允许信号，该引脚输入数字量输出允许信号，该引脚输入高电平时，转换后的数字量从高电平时，转换后的数字量从d

13、0d0d7d7脚脚输出。输出。in0in0in7in7：模拟电压输入，八个引脚可模拟电压输入，八个引脚可分别接八路模拟信号。分别接八路模拟信号。addaadda、addbaddb、addcaddc：通道选择信号，其通道选择信号，其输入电平的组合选择模拟通道输入电平的组合选择模拟通道in0in0in7in7之一之一 aleaddaaddbaddcstarteocd0d7oeclk vref+ vref-vccin0in7gndadc0809adc0809adc0809的引脚见图，其信号意义如下：的引脚见图，其信号意义如下：第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口二

14、、二、adc0809adc0809与与80c5180c51接口接口adc0809adc0809芯片已具有三态缓冲功能，因此，可以直接与芯片已具有三态缓冲功能，因此，可以直接与80c5180c51相相连连 。图图10.5 adc080910.5 adc0809和和80c5180c51的连结的连结ale2731d0d7q0q1q2373g1int1p080c51rdwrclkqaledqaleaddaaddbaddcstarteocd0d7oeclkin0in7vref+vref-vccgndadc080988p2.0+5v11第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接

15、口例例10.1 10.1 见书见书10.2.2 1210.2.2 12位位adad转换芯片与转换芯片与80c5180c51接口接口请见书请见书第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口10.2.3 ad10.2.3 ad转换芯片的应用说明（见书）转换芯片的应用说明（见书）1 1、按原理划分的芯片类型、按原理划分的芯片类型2 2、输入电压信号形式、输入电压信号形式3 3、输出二进制代码形式、输出二进制代码形式第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口4 4、adad转换器分辨率转换器分辨率5 5、adad转换器的控制信号转换器的控制信号

16、6 6、结束转换与数据读取、结束转换与数据读取10.2.3 ad10.2.3 ad转换芯片的应用说明转换芯片的应用说明第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口章节内容安排章节内容安排10.1 10.1 单片机测控系统及模拟输入通道单片机测控系统及模拟输入通道10.2 a/d10.2 a/d转换器接口转换器接口10.3 d/a10.3 d/a转换器接口转换器接口10.4 a/d10.4 a/d与与d/ad/a转换器芯片的串行接口转换器芯片的串行接口10.5 10.5 本章知识回顾本章知识回顾第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口1

17、0.3 10.3 d/ad/a转换器接口转换器接口最简单最简单d/ad/a转换器框图转换器框图第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口d/ad/a转换器的原理：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。量，并通过运算放大器求和相加。图图 t t型电阻网络型型电阻网络型d/ad/a转换器转换器第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口10.3 10.3 d/ad/a转换器接口转换器接口一、一、dac0832 dac0832 转换芯片转换芯片dac08

18、32dac0832内部由三部分内部由三部分电路组成：电路组成： “ “8 8位输入寄存器位输入寄存器”、 “ “8 8位位dacdac寄存器寄存器”、 “ “8 8位位d/ad/a转换电路转换电路”第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口图图10.10 dac083210.10 dac0832单缓冲方式连接单缓冲方式连接第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口图图10.11 10.11 用用dac0832dac0832产生锯齿波电路产生锯齿波电路第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口图图10.12

19、 d/a10.12 d/a转换产生的锯齿波转换产生的锯齿波图图10.13 10.13 脉宽调速原理及占空比与转速关系脉宽调速原理及占空比与转速关系第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口图图10.16 dac083210.16 dac0832的双缓冲方式连接的双缓冲方式连接第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口图图10.17 10.17 单片机控制下的单片机控制下的x-yx-y绘图仪输出绘图仪输出双缓冲下的典型应用：绘图仪双缓冲下的典型应用：绘图仪第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口图图10.18 10.18 控制控制x-yx-y绘图仪的双片绘图仪的双片dac0832dac0832接口接口第十章第十章 单片机单片机a/da/d及及d d/a a转换接口转换接口章节内容安排章节内容安排10.1 10.1 单片机测控系统及模拟输入通道单片机测控系统及模拟输入通道10.2 a/d10.2 a/d转换器接口转换器接口10.3 d/a10.3 d/a转换器接口转换器接口10.4 a/d10.4 a/d与与d/ad/a转换器芯片的串行接口转换器芯片