单片机模拟量接口.ppt

第10章 模拟量接口 模拟量接口 主要用于单片机控制和测量仪表中 10.1 D/A转换器 把数字信号转换成模拟信号的器件 D/A转换器的输出可以是电流，也可以是电压，但多数是电流信号 在大多数电路中，D/A转换器输出的电流信号需要用运算放大器再转换成电压输出 10.1.1 D/A转换原理 二进制展开求和 10.1.2 D/A转换器的指标 分辨率 转换精度 建立时间 线性度 温度系数 电源抑制比 输出电平 工作温度范围 10.1.3 D/A转换器的选型 主要考虑芯片的性能、结构及应用特性 用位数(8位、10位、12位等)表示的转换精度是否能满足系统对误差的要求、转换时间是否合理 结构和应用特性 输入特性、输出特性 锁存特性及转换控制 参考电压源 10.2 D/A转换器的应用 DAC0830 DAC0832的输入数字量为8位，具有双缓冲、单缓冲和直通三种数据输入方式 CMOS工艺，低功耗(20mW)，逻辑电平与TTL兼容 参考电压范围±10V；电流建立时间1μs，温度系数0.0002% 10.2.1 DAC0832的结构 10.2.2 DAC0832的应用 直通方式 控制信号减到最少 一般用于无计算机控制的系统 单缓冲方式 内部的两个寄存器仅有一个受选通信号的控制 DAC0832的应用 单缓冲方式 DAC0832的应用 例 使用图10-4所示的电路，编写产生锯齿波的子程序。 将输出数据依次增大，就会产生锯齿波，可编写如下的子程序。 MOV DPTR, #6000H ;输入寄存器地址 AGAIN: INC A ;数字量增1 MOVX @DPTR, A ;转换 SJMP AGAIN ;反复 DAC0832的应用 例 使用图10-4所示的电路，怎样产生正弦波输出？ 每一时刻所对应的数字量可以使用三角函数计算得出 通常将标准的正弦函数值(一个周期、或半个周期、或1/4周期)事先计算出来，保存到程序存储器中 DAC0832的应用 双缓冲方式 输入寄存器和DAC寄存器都由外部信号控制 通常用在多个DAC0832同步输出模拟信号的场合 将各个DAC0832欲转换的数据准备好，依次写入其输入寄存器，然后一个统一的写操作启动所有的D/A转换，使得所需模拟信号能同时出现 DAC0832的应用 双缓冲方式 DAC0832的应用 双极性模拟量输出 10.2.3 DAC1208的结构与应用 DAC1208为12位的D/A转换器 DAC1208内部有三个寄存器 4位的输入寄存器，存放12位待转换数字量的低4位 8位输入寄存器，存放12位待转换数字量的高8位 12位的DAC寄存器，存放从两个输入寄存器送来的12位数字量 12位的D/A转换电路 DAC1208的结构与应用 DAC1208的结构与应用 向DAC1208送12位数字量时，应先送高8位，再送低4位 实际电路中，一片DAC1208至少要占用3个I/O端口地址，分别是4位输入寄存器、8位输入寄存器和12位DAC寄存器 即DAC1208必须工作在双缓冲方式 DAC1208的结构与应用 尽管DAC1208有12条数据线，但MCS-51的数据总线是8位的，一次只能传送8位数据 DAC1208中12位数字量输入的高8位是一个整体，可以直接与数据总线相连 低4位可以连接到数据总线的低4位，也可以连接到数据总线的高4位 DAC1208的结构与应用 DAC1208的结构与应用 如果使用8255A作为输出口的扩展，DAC1208可以与8255A的A口或B口的8位、以及C口的4位直接相连 但两个端口的数据仍然需要两次送出，也须先高8位后低4位 10.3 A/D转换器 将模拟量转换成数字量 通常输入电压信号 输出二进制数字量 A/D转换主要有计数式、双积分式、逐次逼近式、Σ-Δ式等方法 10.3.1 A/D转换原理 计数式A/D转换 A/D转换原理 逐次逼近式A/D转换 A/D转换原理 双积分式A/D转换 A/D转换原理 Σ-Δ式A/D转换 根据前一采样值与后一采样值之差，即所谓的增量进行量化编码 由于编码位数少，采样和编码可以同时完成，因此不需要采样保持电路，大大简化了系统的结构 Δ表示增量，Σ表示求和 10.3.2 A/D转换器的指标 分辨率和量化误差 转换精度 转换时间与转换速率 电源灵敏度 失调(零点)温度系数和增益温度系数 10.3.3 A/D转换器的选择 根据前向通道的总误差，选择A/D转换器精度及分辨率 根据信号对象的变化率及转换精度要求，确定A/D转换速度，保证系统实时性要求 根据环境条件选择A/D转换芯片的环境参数要求 根据计算机接口特征，考虑如何选择A/D转换器的输入输出特性 10.4 A/D转换器的应用 以ADC0809和AD574A为例 ADC08