ad转换器和da转换器学习课程

1、D/A转换器转换器（Digital to Analog Converter）能把数字量转换为模拟量的电子器件（简称为DAC）。A/D转换器转换器（Analog to Digital Converter）能把模拟量转换成相应数字量（简称为ADC）。 单片机测控系统中的ADC和DAC 11.1 AT89S51与DAC的接口第1页/共38页第一页，编辑于星期五：九点 四十九分。电流输出型DA转换原理RVIREF 总电流总电流分支电流分支电流2iniIII01转换电流与“逻辑开关”为1的各支路电流的总和成正比，即与与D0D7口输入的二进制数成正比口输入的二进制数成正比。 RRVDDDDVIREFREF

2、nininiiniiniiiDDIDI256)2222(001166771010100122转换电流转换电流第2页/共38页第二页，编辑于星期五：九点 四十九分。转换电压DAC0832外接放大器反馈电阻即，转换电压正比于待转换的二进制数和参考电压转换电压正比于待转换的二进制数和参考电压256256) 256)1222(222(006677006677VVDDDRVDDDRIVREFREFfbREFBRfboo第3页/共38页第三页，编辑于星期五：九点 四十九分。DAC的性能指标：1、分辨率 通常将DAC能够转换的二进制的位数称为分辨率。 位数越多分辨率也越高，一般为8位、10位、12位、16位

3、等。 分辨率为8位时，若参考电压为10V，则输出的最小电压为10V/25639.1mV；若参考电压为5V，则DAC0832的分辨率为8位。256VBVREFo第4页/共38页第四页，编辑于星期五：九点 四十九分。2、转换时间将一个数字量转换为稳定模拟信号所需的时间转换时间； DAC的转换时间一般在几十纳秒(ns)几微秒(s)；DAC0832的转换时间为1 s。 第5页/共38页第五页，编辑于星期五：九点 四十九分。DAC0832电流输出型D/A转换器20只引脚8位并行输入方式分辨率19.5mV (VREF = 5V） 电流建立时间S 输入与TTL电平兼容 单一电源供电（5V15V） 低功耗，2

4、0m 第6页/共38页第六页，编辑于星期五：九点 四十九分。DAC0832的结构内部组成：1个8位输入锁存器1个8位DAC寄存器1个8位D/A转换器5个控制逻辑（2级控制）工作过程工作过程：8位数据并行送入锁存器在第1级控制信号作用下进入寄存器在第2级控制信号作用下进入转换器转换结果由Iout1电流输出。第7页/共38页第七页，编辑于星期五：九点 四十九分。第8页/共38页第八页，编辑于星期五：九点 四十九分。DAC0832的3种控制方式直通方式 两个寄存器都处于直通状态直通方式不能直接与系统的数据总线相连，需另加锁存器，故较少应用。下面介绍单缓冲与双缓冲两种连接方式。单缓冲方式 一个寄存器处

5、于直通，另一个处于受控状态双缓冲方式 两个寄存器都分别处于受控状态第9页/共38页第九页，编辑于星期五：九点 四十九分。例例1 根据如下电路,编程实现由DAC0832输出一路正弦波的功能。电路分析电路分析：1、采用I/O口方式接线2、直通控制方式4个控制端都接低电平，ILE接高电平 第10页/共38页第十页，编辑于星期五：九点 四十九分。例1 参考程序第11页/共38页第十一页，编辑于星期五：九点 四十九分。例1 运行效果第12页/共38页第十二页，编辑于星期五：九点 四十九分。例2：根据如下电路,编程实现由DAC0832输出一路三角波的功能电路分析电路分析:1、第1级受控，第2级直通2、总线

6、接口方式： DAC第1级地址：1111 1110 （0 xfeff）第13页/共38页第十三页，编辑于星期五：九点 四十九分。例2 参考程序第14页/共38页第十四页，编辑于星期五：九点 四十九分。例2 运行效果第15页/共38页第十五页，编辑于星期五：九点 四十九分。例3：根据如下电路，编程实现两路锯齿波发生器的功能DAC1第1级地址：1111 1110 （0 xfeff）DAC2第1级地址： 1111 1101 （0 xfdff）DAC1和2第二级地址：1110 1111 （0 xefff）电路分析：电路分析：1、双缓冲方式：DAC1和DAC2的第1级各设1个控制端，两个DAC的第2级共用

7、1个控制端；2、总线接口方式：第16页/共38页第十六页，编辑于星期五：九点 四十九分。例3参考程序语句DAOUT = num的作用只是启动DAC寄存器，传输什么数据都没关系。 第17页/共38页第十七页，编辑于星期五：九点 四十九分。例例3 运行效果运行效果（多路D/A同步输出）第18页/共38页第十八页，编辑于星期五：九点 四十九分。逐次逼近型双积分型-型并行比较型/串行比较型压频变换型AD转换器的分类按转化原理按转化速度超高速（转换速度1ns）高速（转换速度20s）中速（转换速度1ms）低速（转换速度1s）8位12位14位16位按转化位数11.2 AT89S51与ADC的接口第19页/共

8、38页第十九页，编辑于星期五：九点 四十九分。逐次逼近式ADC的工作原理从最高位开始通过试探值逐次进行测试，直到试探值经D/A转换器输出VN与VIN相等或达到允许误差范围为止。则该试探值就为A/D转换所需的数字量。逐次逼近寄存器第20页/共38页第二十页，编辑于星期五：九点 四十九分。ADC主要技术指标：转换时间转换时间（convertion time）是指完成一次AD转换所需要的时间。逐次逼近型ADC的典型值为1200s。分辨率分辨率（resolution）是指系统在标准参考电压时可分辨的最小模拟电压，即1个个bit对应的模拟电压大小对应的模拟电压大小 。第21页/共38页第二十一页，编辑于

9、星期五：九点 四十九分。28只引脚ADC0809逐次比较型模数转换芯片分辨率为位 转换时间00S 工作量程为05V功耗为15m工作电压为+5V具有锁存控制的8路模拟开关输出与TTL电平兼容 第22页/共38页第二十二页，编辑于星期五：九点 四十九分。8路模拟输入信号用三根地址线A,B,C选通IN0IN7；引脚START启动AD转换，CLK转换时钟，VR参考电压，EOC结束标志， OE输出使能，ALE地址锁存使能ADC0809的结构组成第23页/共38页第二十三页，编辑于星期五：九点 四十九分。工作时序ALEALE锁存ADDA、ADDB、ADDCSTARTSTART正脉冲启动AD转换 EOCEO

10、C由高变低（AD启动后） 保持低电平(转换期间) 由低变高（转换结束）OEOE正脉冲，打开三态门输出第8章 单片机接口技术第24页/共38页第二十四页，编辑于星期五：九点 四十九分。实例4：采用ADC0809设计数据采集电路，将IN7通道输入的模拟量信号进行测量，结果以16进制显示。第25页/共38页第二十五页，编辑于星期五：九点 四十九分。 模拟通道地址，经373对低8位地址进行锁存： IN0的低8位地址为1111 1000B (0 xf8)，IN1为0 xf9，IN7为0 xff。电路分析 采用总线连接方式第26页/共38页第二十六页，编辑于星期五：九点 四十九分。电路分析 由P2.0形成

11、高8位地址（0 xfe），与WR信号合成START/ALE正脉冲启动ADC，与RD信号合成OE正脉冲输出转换数据； 启动IN0IN7通道AD转换的命令的地址为：0 xfef8，0 xfeff。 读取AD结果的命令的地址为：任何高8位为0 xfe的地址均可。第27页/共38页第二十七页，编辑于星期五：九点 四十九分。EOC信号经非门接P3.3可形成一负脉冲信号（查询转换结束标志） ；AD转换的时钟由虚拟信号发生器提供，频率5kHz；电路分析 第28页/共38页第二十八页，编辑于星期五：九点 四十九分。例4参考程序第29页/共38页第二十九页，编辑于星期五：九点 四十九分。例4运行效果第8章 单片

12、机接口技术第30页/共38页第三十页，编辑于星期五：九点 四十九分。第31页/共38页第三十一页，编辑于星期五：九点 四十九分。1、8位数据输出线可直接与数据部线相连。2、地址及控制信号： 地址译码引脚A、B、C分别与地址总线的低三位A0、A1、A2相连，以选通IN07中的一个通路。 因此，在启动转换时，要先确定某条通道的地址，存入DPTR中。 P2.7作为片选信号，由单片机的写信号WR#和P2.7控制ADC的地址锁存和转换启动，又由于ADC0809的START和ALE连在一起，因此在锁存通道地址的同时，启动转换。 MOVX DPTRMOVX DPTR，A A 第32页/共38页第三十二页，编

13、辑于星期五：九点 四十九分。 P2.7和低电平的读信号RD#经一级或非门后，产生的正脉冲作为OE信号，用以打开三态输出锁存器，用以单片机读转换结果。 MOVX A，DPTR3、时钟信号：利用AT89S511提供的地址锁存允许信号ALE经D触发器二分频后获得，ALE脚的频率是fosc*1/6。 如果单片机时钟频率采用6MHz，则ALE脚的输出频率为1MHz，再二分频后为500KHz，恰好符合ADC0809对时钟频率的要求第33页/共38页第三十三页，编辑于星期五：九点 四十九分。对8 8路模拟信号轮流采样一次，并依次把结果转储到数据存储区的转换程序。MAIN：MOVR1，#data；置数据区首地

14、址MOVDPTR，#7FF8H；端口地址送DPTR， ；P2.7=0， 且指向通道IN0MOVR7，#08H；置通道个数LOOP：MOVX DPTR，A；启动A/D转换MOVR6，#0AH；软件延时， 等待转换结束DELAY：NOPNOPNOPDJNZR6，DELAYMOVX A，DPTR；读取转换结果（1 1）查询方式：）查询方式：第34页/共38页第三十四页，编辑于星期五：九点 四十九分。MOVR1，A；存储转换结果INCDPTR；指向下一个通道INCR1；修改数据区指针DJNZR7，LOOP；8个通道全采样完；否？未完则继续第35页/共38页第三十五页，编辑于星期五：九点 四十九分。（2 2）中断方式）中断方式硬件：需将转换结束线EOC经一非门与AT89S51的 INT1相连，用以中断请求。参考程序如下：参考程序如下：INIT1：SETB IT1；选择外部中断1为跳沿触发方式SETB EA；总中断允许SETB EX1；允许外部中断1中断MOV DPTR，#7FF8H ；端口地址送DPTRMOVA，#00HMOVXDPTR，A；启动ADC