第七章 模擬量與數(shù)字量轉(zhuǎn)換

第七章模擬量與數(shù)字量轉(zhuǎn)換第1頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月7.２Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換

7.２.１Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換的基本方法

圖7-2R-2RT型解碼網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換原理圖第2頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換的基本原理

圖7－２所示的Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器采用Ｒ－２ＲＴ型電阻網(wǎng)絡(luò)，具有４位數(shù)字量輸入

由于該電阻網(wǎng)絡(luò)從參考電源ＶＲＥＦ看，其等效電阻為Ｒ，因此，從ＶＲＥＦ流入電阻網(wǎng)絡(luò)的總電流Ｉ及各節(jié)點的分支電流分別為:Ｉ＝ＶＲＥＦ/Ｒ＝２^4ＶＲＥＦ/１６ＲＩ３＝I２＝ＶＲＥＦ/２Ｒ＝２^３ＶＲＥＦ１６ＲＩ２＝Ｉ３/２＝Ｉ/２^２＝ＶＲＥＦ/２^２Ｒ＝２^２ＶＲＥＦ/１６ＲＩ１＝Ｉ２/２＝Ｉ/２^３＝ＶＲＥＦ/２^３Ｒ＝２^１ＶＲＥＦ/１６ＲＩ０＝Ｉ１/２＝Ｉ/２^４＝ＶＲＥＦ/２^４Ｒ＝２^０ＶＲＥＦ/１６Ｒ

第3頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月流向Σ的總電流為ＩＯＵＴ１＝（Ｄ３×２^３＋Ｄ２×２^２＋Ｄ１×２^１＋Ｄ０×２^０）×ＶＲＥＦ/１６Ｒ＝Ｄ×ＶＲＥＦ/２^４Ｒ（Ｄ＝Ｄ３Ｄ２Ｄ１Ｄ０）ＩＯＵＴ１＝Ｄ×ＶＲＥＦ/２^ｎＲ（Ｄ＝Ｄｎ－１…Ｄ１Ｄ０）ＶＯＵＴ＝－ＩＯＵＴ１×Ｒｆｂ＝－ＶＲＥＦ/２^nＲ×Ｄ×Ｒｆｂ＝－ＶＲＥＦ×Ｄ/２^ｎ第4頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月7.２.２Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器的性能指標

１分辨率:數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率是指數(shù)字量變化一個ＬＳＢ所對應(yīng)的模擬量的變化量２線性誤差:轉(zhuǎn)換器的實際轉(zhuǎn)換特性與理想的轉(zhuǎn)換特性的偏差程度，即非線性度３轉(zhuǎn)換速度:轉(zhuǎn)換速度即完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時間D/A轉(zhuǎn)換的線性誤差示意圖第5頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月7.２.３Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器常用芯片

—ＤＡＣ０８３２內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖7-4DAC0832結(jié)構(gòu)框圖及引腳排列第6頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月ＤＡＣ０８３２的引腳功能

Ｄ０～Ｄ７：８位數(shù)據(jù)量輸入。ＩＬＥ：數(shù)據(jù)輸入鎖存允許，高電平有效。ＣＳ：片選。ＷＲ１：輸入寄存器寫信號。ＸＦＥＲ：數(shù)據(jù)傳送控制信號.ＷＲ２：ＤＡＣ寄存器寫信號。ＶＲＥＦ：參考電壓源，電壓范圍為－１０Ｖ～＋１０Ｖ。Ｒｆｂ：內(nèi)部反饋電阻接線端。ＩＯＵＴ１：ＤＡＣ電流輸出１。ＩＯＵＴ２：ＤＡＣ電流輸出2。ＶＣＣ：工作電源，其值范圍為＋５Ｖ～＋１５Ｖ，典 型值為＋１５Ｖ。ＡＧＮＤ：模擬信號地線。ＤＧＮＤ：數(shù)字信號地線第7頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月接口電路與編程1.單緩沖方式完成一次Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換的編程模式為:ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７ＦＦＦＨ；Ｐ２.７＝０，選中０８３２芯片

ＭＯＶＡ，＃ｄａｔａ；欲轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)裝入累加器ＭＯＶＸ@ＤＰＴＲ，Ａ；數(shù)字量從Ｐ０口輸出，執(zhí)行外部 寫時序，ＷＲ有效；完成一次 數(shù)字量輸入及Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換第8頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月２雙緩沖輸出

圖7-7ＤＡＣ０８３２雙緩沖方式連接電路

該方式的編程模式為ＭＯＶＤＰＴＲ,＃0ＦＦＦＥＨ；Ｐ0.0＝0,選通0832芯片ＭＯＶＡ，＃ｄａｔａ；準備轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)ＭＯＶＸ@ＤＰＴＲ，Ａ；數(shù)據(jù)輸入并鎖存在輸入寄存器中ＭＯＶＤＰＴＲ，＃０ＦＦ7ＦＨ；使Ｐ0.7＝0ＭＯＶＸ@ＤＰＴＲ，Ａ；選通兩級緩沖，并啟動轉(zhuǎn)換

第9頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月7.2.4Ｄ/Ａ轉(zhuǎn)換的輸出形式１單極性輸出

VREF數(shù)字量輸入VOUT+5V00~FFH-4.98~0V-5V00~FFH0~+4.98V+10V00~FFH-9.96~0V-10V00~FFH0~+9.96V表7-2D/A轉(zhuǎn)換二象限輸入輸出關(guān)系表第10頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月２雙極性輸出

輸入二進制碼+VREF的理想輸出-VREF時的理想輸出00000000-?VREF?+?VREF?00111111-(1/2?VREF?+LSB)1/2?VREF?+1LSB01111111-1LSB+1LSB1000000000110000001/2VREF-1/2?VREF?11111111VREF-1LSB-(?VREF?

-1LSB)表7-3雙極性四象限輸入輸出表第11頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電流型輸出

圖7-9V/I變換電路第12頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月7.２.５Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換應(yīng)用編程舉例

第13頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月１反向鋸齒波輸出ＳＴＡＲＴ：ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７ＦＦＦＨ；ＤＰＴＲ指向 ０８３２的口地址ＤＯＷＮ１：ＭＯＶＲ０，＃８０Ｈ；Ｒ０寄存器賦值ＤＯＷＮ２：ＭＯＶＡ，Ｒ０；ＭＯＶＸ@ＤＰＴＲ，Ａ；（Ａ）輸出經(jīng)Ｄ ／Ａ轉(zhuǎn)換 （起點為0）ＤＪＮＺＲ０，ＤＯＷＮ２；繼續(xù)轉(zhuǎn)換至輸 出最負值 ＡＪＭＰＤＯＷＮ１；形成多反向 鋸齒波輸出

第14頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月２正向鋸齒波輸出

第15頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月ＳＴＡＲＴ：ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７ＦＦＦＨ；指向０８３ ２口地址ＭＯＶＲ０，＃８０ＨＵＰ：ＭＯＶＡ，Ｒ０ＭＯＶＸ@ＤＰＴＲ，Ａ；轉(zhuǎn)換開始ＩＮＣＲ０；正向增長ＣＪＮＥＲ０，#０ＦＦＨ，ＵＰ；繼續(xù)增長 至正向最 大值ＦＦＨＡＪＭＰＳＴＡＲＴ；形成多正向波形輸出

第16頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月３雙向鋸齒波輸出

第17頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月ＳＴＡＲＴ：ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７ＦＦＦＨＭＯＶＲ０，＃００ＨＤＡ：ＭＯＶＡ，Ｒ0；從反向輸出開始轉(zhuǎn)換ＭＯＶＸ@ＤＰＴＲ，Ａ；Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換輸出最負 值（－５Ｖ）ＩＮＣＲ０；正向增長至輸出最正值 （＋５Ｖ）ＡＪＭＰＤＡ；形成多鋸齒波輸出

第18頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月４三角波輸出

第19頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月三角波輸出程序:START:MOVDPTR,#7FFFH

ＤＡ：MOVR0,＃80HＵＰ：MOVA,R0MOVX@DPTR,A;正向增長,D/A轉(zhuǎn)換輸出INCR0CJNER0,#0FFH,UPDOWN:DECR0MOVA，Ｒ０MOVX@DPTR,A；反向增長，D/A轉(zhuǎn)換 輸出CJNER0,#80H,DOWN AJMPDA第20頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月7.3A／D轉(zhuǎn)換

7.３.１逐位比較式Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用一、逐位比較式ＡＤＣ轉(zhuǎn)換原理

圖7-14二位逐位比較A/D轉(zhuǎn)換器原理圖第21頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月二.Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換常用芯片—ＡＤＣ0809

1主要性能8位（數(shù)字量輸出）逐位比較型Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器。帶有鎖存功能的8位模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)，可對8路０～５Ｖ模擬量進行分時切換。輸出具有三態(tài)鎖存功能，ＴＴＬ電平兼容。分辨率：8位。轉(zhuǎn)換時間：１００μｓ。不可調(diào)誤差：±１ＬＳＢ。功耗：１５ｍＷ。工作電壓：＋５Ｖ。參考電壓標準值＋５Ｖ。片內(nèi)無時鐘，一般需外加６４０ｋＨｚ以下（不低于１００ｋＨｚ）的時鐘源。第22頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月２內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖7-15ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖第23頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月引腳功能

ＡＤＤＡ～ＡＤＤＣ：３根地址輸入線，經(jīng)譯碼后選擇8路模擬量中的一路進行Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換。ＩＮ0～ＩＮ７:8路模擬量輸入。ＡＬＥ:地址鎖存允許信號，由低電平到高電平的正跳變有效。ＳＴＡＲＴ：啟動轉(zhuǎn)換信號，正脈沖有效。其上升沿將內(nèi)部逐位比較寄存器復(fù)位，下降沿啟動Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換。ＥＯＣ：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。ＯＥ：輸出允許，高電平有效。該信號有效時，打開芯片的輸出鎖存器，將轉(zhuǎn)換結(jié)果送至數(shù)據(jù)總線。２－８～２－１（Ｄ０～Ｄ７）：８位數(shù)字量輸出端。ＶＲＥＦ（＋）、ＶＲＥＦ（－）：參考電壓正端和參考電壓負端。ＣＬＯＣＫ：外部時鐘輸入。

第24頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月３轉(zhuǎn)換時序

圖7-17ADC0809轉(zhuǎn)換時序圖第25頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.接口電路圖7-18ADC0809與8031的連接電路圖第26頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月５.編程

（１）:軟件延時方法。８０３１完成一次Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換的一般流程為：①８０３１工作寄存器初始化；②送通道地址，送啟動轉(zhuǎn)換信號；③等待轉(zhuǎn)換結(jié)束；④送讀轉(zhuǎn)換結(jié)束信號；⑤輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。在這里，“等待轉(zhuǎn)換結(jié)束”是采用軟件延時方法，延時時間取決于ＡＤＣ器件完成一次轉(zhuǎn)換所需時間，這個時間可通過計算和調(diào)試獲得.第27頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月例7－１例7－１采用軟件延時方法分別對8路模擬信號輪流采集一次，并依次把采集結(jié)果轉(zhuǎn)儲到數(shù)據(jù)存儲區(qū)中去。轉(zhuǎn)換接口電路參照圖7－18。解：程序為ＳＴＡＲＴ：ＭＯＶＲ１，＃ＤＡＴＡ；Ｒ１指向數(shù)據(jù)區(qū)首址ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７ＦＦ８Ｈ；ＤＰＴＲ指向０８０９ 通道０ＭＯＶＲ７，＃０８Ｈ；置通道數(shù)ＬＯＯＰ：ＭＯＶＸ@ＤＰＴＲ，Ａ；啟動Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換ＭＯＶＲ６，＃０ＡＨ；軟件延時ＤＬＡＹ：ＮＯＰＮＯＰＮＯＰＤＪＮＺＲ６，ＤＬＡＹＭＯＶＸＡ，@ＤＰＴＲ；讀轉(zhuǎn)換結(jié)果ＭＯＶ@Ｒ１，Ａ；轉(zhuǎn)儲ＩＮＣＤＰＴＲ；指向下一個通道ＩＮＣＲ１；修改數(shù)據(jù)指針ＤＪＮＺＲ７，ＬＯＯＰ；采集8個通道ＲＥＴ第28頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)中斷方式

例7－２采用中斷方式，編寫8路模擬量采集程序，其他同上題。解：程序為ＡＤＭＡＩＮ：ＭＯＶＲ１，＃３０Ｈ；Ｒ１指向數(shù)據(jù)區(qū)首址ＳＥＴＢＩＴ１；置ＩＴ１中斷方式ＳＥＴＢＥＡ；允許中斷ＳＥＴＢＥＸ１；開中斷ＭＯＶＲ７，＃０８Ｈ；置通道數(shù)ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７ＦＦ８Ｈ；ＤＰＴＲ指向通道0ＭＯＶＸ@ＤＰＴＲ，Ａ；啟動轉(zhuǎn)換ＬＯＯＰ：ＳＪＭＰ＄；等待轉(zhuǎn)換結(jié)束ＤＪＮＺＲ７，ＬＯＯＰ；采集8路ＥＮＤ ；中斷服務(wù)程序ＡＤＩＮＴ：ＭＯＶＸＡ，@ＤＰＴＲ；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果ＭＯＶ@Ｒ１，Ａ；