第8章数模及模数转换器接口

1、第第8章章 数模及模数转换器接口数模及模数转换器接口模拟量变成数字量计算机处理控制相应的设备数字量变成模拟量控制执行元件8.1.1. R-2R T型解码网络型解码网络D/A转换器转换器I7=I/2=VREF/2R I6=I7/2=I/22 I5=I6/2=I/23 I0=I1/2=I/28 当D7D0=1111 1111 时: I01=I7+ I6+ I5+ I4+ I3+ I2+ I1+ I0 I02=0 V0=I01*Rfb= (27+26+25+24+23+22+21+20)= (Rfb=R) )2(8REFV7082*)2(iiREFV当D7D0为任意数时，V0= *2i， Di=1对

2、应位的电流开关处于“1”位置 Di=0对应位的电流开关处于“0”位置82REFV70iiD对N位二进制数，V0= *2i （Ai相应的数据位）NREFV210NiiA8.1.2. 性能参数性能参数1. 分辨率 数字量在最低位上变化1位时，输出模拟量的最小变化量。 121n最小电压比最大电压 8位 *100%=0.39% nnREFnnnREFVV21212122125612.精度：实际模拟输出与理想模拟输出之间的最大偏差。3.转换速度，每秒可以转换的次数。8.2 MCS-51 单片机与单片机与8位位D/A转换转换器接口技术器接口技术DAC0832的结构及原理(8位D/A转换器) （i=1,2）

3、,寄存器的输出随输入变化， ，数据锁存在寄存器中。 1LEi0LEi当ILE=1， =0， =0时， =1，输入寄存器的数据随输入弯化。而当 =1时， =0 数据锁存，输入的数字量存在输入寄存器中。结论：只有当ILE=1， =0， 从 把数据锁存在输入寄存器。CS1WR1LE1WR1LECS1WR当 =0， =0， =1 输入寄存器的数据DAC转换器输出(输出随输入变化) 而当 =1时， =0，输入寄存器的数据锁存在DAC寄存器中(输出不随输入变化) 只有 =0有效时， 才起作用。XFER2WR2LE2WR2LEXFER2WR工作方式都无效，直通：一个有效，一个无效，单缓冲：分别有效，双缓冲：

4、 2 LE1 2 LE1 2 LE1 LELELE8.2.48位位D/A转换器接口方法转换器接口方法1.单缓冲型接口方法DVAAVVREFREF.2)2.(2800780D为十进制数表示的数字量11111111 00000001REFV256255REFV2561只要写有效，即有输出。2双缓冲型接口方法（用于多路D/A能换器同步系统中）第一次P2.70 有效，D7D0输入寄存器；CS第二次P2.60 有效，输入寄存器数据DAC寄存器。XFER3直通型的接口方法8.2.5D/A转换器的输出方式转换器的输出方式1单极性输出（单缓冲）输出电压：1111111100000001DVVREF.28025

5、5.256REFV256REFVREFREFREFnnVVVV8max021212要达到5V输出，VREF的值要略高于5V！MOVDPTR,#7FFFHMOVA,R3数据存放在R3中MOVX DPTR,A2双极性输出128)128(2)2()2 .2 .2 .(2). 2().(7700667770112013202DVDVVAAAVVVVRRVRRVREFREFREFREFREFREF若VREF为正，A71V0正值，A70V0负值，分出极性。D255（FFH），D128（80H），V00D0（00H），V0VREFREFREFREFVVVV128112812708.4. D/A转换器接口技术

6、举例转换器接口技术举例 单极性输出接口系统设计(要求：RAM区：6000607FH中的数据送D/A，经t延时,再取下一个数，重复执行程序 )地址分配：27256: 00007FFFH 6264: 60007FFFH D/A: 0BFFFH 寻址I/O口等同于寻址外部RAM。完成D/A转换的任务： MOVA,#XXHMOVDPTR,#0BFFFHMOVXDPTR,A程序设计：DA0:MOVR7,#80HMOVDPTR,#6000HMOVP2,#0BFHMOVR0,#0FFHDAI:MOVXA,DPTRMOVXRO,AINCDPTRLCALLDLY；延时tDJNZR7,DA1LJMPDA0END8

7、.4.2. 双极性输出接口系统设计双极性输出接口系统设计(波形发生器波形发生器)1. 电路(略) 片选 P2.6=0 1011=B V02= VREF=+5V 128)128(DVREF2. 软件： (1)反向锯齿波程序 -50+5t(a)MSN:MOVDPTR,#0BFFFHDA0:MOVR7,#80HDA1:MOVA,R7MOVX DPTR,ADJNZR7,DA1LJMPDA0(2) 正向锯齿波程序 (b)-5+5tDSW:MOVDPTR,#0BFFFHMOVR7,#00HDAD0: MOVA,R7MOVX DPTR,AINCR7LJMPDAD0(3) 双向锯齿波程序 (c)-5+5tDS

8、W:MOVDPTR,#0BFFFHMOVR7,#00HDAD0: MOVA,R7MOVX DPTR,AINCR7LJMPDAD0（4）三角波程序(d)-5+5tSSW:MOVDPTR,#0BFFFHDAS0: MOVR7,#80HDAS1: MOVA,R7MOVX DPTR,AINCR7CJNER7#0FFH,DAS1DAS2: DECR7MOVR,R7MOVX DPTR,ACJNER7,#80H,DAS2LJMPDAS0（5）正弦波电压(d)-5+5tSIN:MOVR7,#00HDAS0: MOVA,R7MOVDPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOVDPTR,#0BFFFHMOVX

9、 DPTR,AINCR7LJMPDAS0 TAB: DB80H，83H，86H，89HD=128+128Sin* *k=80H+80Hsin k* (k=0, 255)D0=80H+80Sin0* =80HD1=80H+80Sin1* =83HD2=80H+80Sin2* =86HD253=80H+80Sin253* =80H-6D254=80H+80Sin254* =80H-3D255=80H25522552255225522552255225528.4.3. 双路双路D/A同步控制系统设计同步控制系统设计 工作在双缓冲方式，两个D/A的第一级缓冲器由P2.5,P2.6线选控制，地址为:11

10、01 1111 1111 1111 DFFFH 1011 1111 1111 1111 BFFFH第二级缓冲器共用一个选道信号P2.7线选控制 7FFFHMOVDPTR,#0DFFFHMOVA,#DATA1MOVXDPTR,AMOVDPTR,#0BFFFHMOVA,#DATA2MOVXDPTR,AMOVDPTR,#7FFFHMOVXDPTR,A8.5 A/D转换器模模/数转换器数转换器：能够将模拟量转换成数字量的器件。按转换的位数分类按转换的位数分类：8、10、12、16位等。按工作原理分类最常用的两种按工作原理分类最常用的两种：双积分式，逐位逼近式。8.5.1 双积分式双积分式A/D转换器原

11、理转换器原理 特点：特点：消除干扰和电源噪声 精度高 速度慢应用：应用：主要用于数字式测量仪表中控制逻辑电 子开关计数器VX积分器VREF标准时钟比较器数据输出T1正比与输入电压固定积分时间T0BAVB0VAT2固定斜率（反向积分）积分输出t8.5.2 逐次逼近式逐次逼近式A/D转换器原理转换器原理特点：较高的速度和精度应用：实时测控系统中控制逻辑N位寄存器D/A转换器输出缓冲器VsVxDn-1.D0比较器输出允许转换结束启动时钟8.5.3 描述描述A/D转换器的性能参数转换器的性能参数1.分辨率分辨率：数字量在最低位上变化1时输入模拟量的最小变化量。 量化误差量化误差： （1/2）LSB。反

12、映了A/D转换器所能辨认的最小输入量，量化误差与分辨率是统一的。2.偏移误差偏移误差：输入模拟量为0时，输出数字量不为“0”的偏移值。3.线性误差线性误差：实际的输出特性曲线偏离理想直线的最大偏移值。4.精度精度 绝对精度绝对精度：转换器在其整个工作区间理想值与实际值之间的最大偏差。 相对精度相对精度：绝对精度与满刻度之比。5.转换速度转换速度：完成一次转换所需的时间。6.电源灵敏度电源灵敏度：输出数据发生1LSB变化所对应的电源电压变化范围。8.6 MCS-51单片机与单片机与8位位A/D转换器接口技术转换器接口技术8.6.1 ADC0808/0809的主要功能的主要功能 1.分辨率为8位。

13、 2.总的不可调误差在（1/2）LSB和 1LSB范围内。 3.典型转换时间为100s。 4.具有锁存控制的8路多路开关。 5.具有三态缓冲输出控制。 6.单一5V供电，此时输入范围为05V。 7.输出与TTL兼容。 8.工作温度范围-40-85 8.6.2 ADC0808/0809的组成及工作原理的组成及工作原理（外特性）（外特性）256R电阻网络三态输出锁存缓冲器地址锁存与译码八路模拟开关树状开关SAR控制与时序BCALEGNDIN1D0STARTCLKVCCOEEOCREF （ +）AIN2IN3IN4IN5IN7IN6IN0D1D2D3D4D5D6D7REF（-）工作时序工作时序模拟输

14、入STARTEOCOE数字输出通道地址ALE8.6.4 8031与ADC0808/0809接口设计接口设计 1.硬件接口设计硬件接口设计 方法：通过并行方法：通过并行I/O接口与接口与8031连接（如连接（如8155或或8255） 利用其三态输出锁存功能，直接连接利用其三态输出锁存功能，直接连接 例：例：P273，图，图8-22直接连接法直接连接法 IN0IN7分别为分别为7FF8H7FFFH 工作过程工作过程2. ADC0808/0809转换器程序设计方法转换器程序设计方法 （1）程序查询方式）程序查询方式 MOV R0，#40H MOV DPTR，#7FF8H MOVX DPTR，A JB

15、 P3.2，$ MOVX A， DPTRDPTR MOV R0R0，A A （2）延时方式 无条件传送I/O方式。例若8031晶振为6MHz,ALE为1MHz，A/D转换时间小于100 s，则每次延时100 s以上即可。 （3）中断采样方式（CPU利用率高） 例：采用中断方式对IN0通道的模拟输入量依次采样16个点，存放在内部数据存贮器70H7FH单元中待用。 ORG 0ORG 0 LJMP START LJMP START ORG 03H ORG 03H LJMP INT0P LJMP INT0P ；初始化程序；初始化程序 ； START：MOV R0，#70H MOV R7，#16 MOV SP，#3FH SETB IT0 SETB EX