第十章+单片机AD及DA转换接口.ppt

1、单片机及其应用 徐杨 计算机控制系,第十章 单片机A/D及D/A转换接口 主要内容：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量之间的转换，这就需要使用A/D或D/A接口。A/D和D/A接口又有串行接口和并行接口之分。本章主要介绍并行D/A和A/D转换接口。,章节内容安排 10.1 单片机测控系统及模拟输入通道 10.2 A/D转换器接口 10.3 D/A转换器接口 10.4 A/D与D/A转换器芯片的串行接口 10.5 本章知识回顾,章节内容安排 10.1 单片机测控系统及模拟输入通道 10.2 A/D转换器接口 10.3 D/A转换器接口 10.4

2、A/D与D/A转换器芯片的串行接口 10.5 本章知识回顾,10.1 单片机测控系统及模拟输入通道,10.1.1 单片机测控概述。,一 、测：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,二、控：就是把采集的数据经单片机计算、比较等处理后得出结论，以对被控对象实施校正控制,图10.1 单片机和被控实体间的接口示意图,单片机的测与控,10.1 单片机测控系统及模拟输入通道,10.1.2 模拟输入通道。,一、传感器： 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，必须先将物理量转换成电模拟量，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

3、传感器、气敏传感器等。,10.1 单片机测控系统及模拟输入通道,10.1.2 模拟输入通道。,温度传感器：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。 湿度传感器：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。,常用传感器：,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。 压电式或压阻式传感器：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

4、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，这种效应称压阻式效应，利用它可做成压阻式传感器。,10.1 单片机测控系统及模拟输入通道,10.1.2 模拟输入通道。,二、放大器,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AD转换，因此需要使用放大器对模拟信号进行放大处理。,三、采样保持电路,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AD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AD中）,10.1.2 模拟输入通道。,四、滤波器,抑

5、制干扰噪声，提高信噪比。,五、多路转换,章节内容安排 10.1 单片机测控系统及模拟输入通道 10.2 A/D转换器接口 10.3 D/A转换器接口 10.4 A/D与D/A转换器芯片的串行接口 10.5 本章知识回顾,10.2 A/D转换器接口,10.2.1 8位转换芯片与80C51接口。,一、ADC0809芯片,ADC0809是逐次逼近型8位A/D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100s 。片内带有三态输出缓冲器，可直接与单片机的数据总线相连接 。,CLK：时钟信号，典型值为500640KHZVREF+、VREF-：基准电压输入，ALE：地址锁存允许

6、，其上升缘锁存ADDCADDA的地址信号 START：A/D转换启动信号，上升缘启动A/D转换。EOC：转换完成信号，启动转换后，EOC输出低电平，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，或者作为查询信号。,ADC0809的引脚见图，其信号意义如下：,OE：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D0D7脚输出。 IN0IN7：模拟电压输入，八个引脚可分别接八路模拟信号。ADDA、ADDB、ADDC：通道选择信号，其输入电平的组合选择模拟通道IN0IN7之一,ADC0809的引脚见图，其信号意义如下：,二、ADC0809与80C51接口,ADC0809芯片已具有

7、三态缓冲功能，因此，可以直接与80C51相连 。,图10.5 ADC0809和80C51的连结,ALE,273,1,D0,D7,Q0,Q1,Q2,373,G,1,INT1,P0,80C51,RD,WR,CLK,Q,ALE,D,Q,8,8,P2.0,+5V,1,1,例10.1 见书,10.2.2 12位AD转换芯片与80C51接口,请见书,10.2.3 AD转换芯片的应用说明（见书）,1、按原理划分的芯片类型,2、输入电压信号形式,3、输出二进制代码形式,4、AD转换器分辨率,5、AD转换器的控制信号,6、结束转换与数据读取,10.2.3 AD转换芯片的应用说明,章节内容安排 10.1 单片机测

8、控系统及模拟输入通道 10.2 A/D转换器接口 10.3 D/A转换器接口 10.4 A/D与D/A转换器芯片的串行接口 10.5 本章知识回顾,10.3 D/A转换器接口,最简单D/A转换器框图,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。,图 T型电阻网络型D/A转换器,10.3 D/A转换器接口,10.3.1 D/A转换芯片,一、DAC0832 转换芯片,DAC0832内部由三部分电路组成： “8位输入寄存器”、 “8位DAC寄存器”、 “8位D/A转换电路”,10.3.2 DAC0832单缓冲连接方式,图10.10 DAC0832单缓

9、冲方式连接,图10.11 用DAC0832产生锯齿波电路,图10.12 D/A转换产生的锯齿波,图10.13 脉宽调速原理及占空比与转速关系,10.3.3 DAC0832双缓冲连接方式,图10.16 DAC0832的双缓冲方式连接,图10.17 单片机控制下的X-Y绘图仪输出,双缓冲下的典型应用：绘图仪,图10.18 控制X-Y绘图仪的双片DAC0832接口,章节内容安排 10.1 单片机测控系统及模拟输入通道 10.2 A/D转换器接口 10.3 D/A转换器接口 10.4 A/D与D/A转换器芯片的串行接口 10.5 本章知识回顾,10.4 A/D与D/A转换器芯片的串行接口,10.4.1 通过I2C总线的串行接口,10.4.2 通过软件模拟的串行接口,章节内容安排 10.1 单片机测控系统及模拟输入通道 10.2 A/D转换器接口 10.3 D/A