第8章 數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口.ppt

1、第8章 數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口,模擬量變成數(shù)字量計(jì)算機(jī)處理控制相應(yīng)的設(shè)備 數(shù)字量變成模擬量控制執(zhí)行元件,8.1.1. R-2R T型解碼網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器,I7=I/2=VREF/2R I6=I7/2=I/22 I5=I6/2=I/23 I0=I1/2=I/28,當(dāng)D7D0=1111 1111 時(shí): I01=I7+ I6+ I5+ I4+ I3+ I2+ I1+ I0 I02=0,V0=I01*Rfb= (27+26+25+24+23+22+21+20)= (Rfb=R),當(dāng)D7D0為任意數(shù)時(shí)，V0= *2i， Di=1對(duì)應(yīng)位的電流開關(guān)處于“1”位置 Di=0對(duì)應(yīng)位的電流開關(guān)處于“0”位置,對(duì)N位

2、二進(jìn)制數(shù)，V0= *2i （Ai相應(yīng)的數(shù)據(jù)位）,8.1.2. 性能參數(shù),1. 分辨率 數(shù)字量在最低位上變化1位時(shí)，輸出模擬量的最小變化量。,最小電壓比最大電壓 8位 *100%=0.39%,2.精度：實(shí)際模擬輸出與理想模擬輸出之間的最大偏差。,3.轉(zhuǎn)換速度，每秒可以轉(zhuǎn)換的次數(shù)。,8.2 MCS-51 單片機(jī)與8位D/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù),DAC0832的結(jié)構(gòu)及原理(8位D/A轉(zhuǎn)換器),（i=1,2）,寄存器的輸出隨輸入變化， ，數(shù)據(jù)鎖存在寄存器中。,當(dāng)ILE=1， =0， =0時(shí)， =1，輸入寄存器的數(shù)據(jù)隨輸入彎化。而當(dāng) =1時(shí)， =0 數(shù)據(jù)鎖存，輸入的數(shù)字量存在輸入寄存器中。 結(jié)論：只有當(dāng)ILE

3、=1， =0， 從 把數(shù)據(jù)鎖存在輸入寄存器。,當(dāng) =0， =0， =1 輸入寄存器的數(shù)據(jù)DAC轉(zhuǎn)換器輸出(輸出隨輸入變化) 而當(dāng) =1時(shí)， =0，輸入寄存器的數(shù)據(jù)鎖存在DAC寄存器中(輸出不隨輸入變化) 只有 =0有效時(shí)， 才起作用。,工作方式,8.2.48位D/A轉(zhuǎn)換器接口方法,1.單緩沖型接口方法,D為十進(jìn)制數(shù)表示的數(shù)字量,11111111 00000001,只要寫有效，即有輸出。,2雙緩沖型接口方法（用于多路D/A能換器同步系統(tǒng)中）,第一次P2.70 有效，D7D0輸入寄存器；,第二次P2.60 有效，輸入寄存器數(shù)據(jù)DAC寄存器。,3直通型的接口方法,8.2.5D/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式,1

4、單極性輸出（單緩沖） 輸出電壓： 11111111 00000001,要達(dá)到5V輸出，VREF的值要略高于5V！ MOVDPTR,#7FFFH MOVA,R3數(shù)據(jù)存放在R3中 MOVXDPTR,A,2雙極性輸出,若VREF為正，A71V0正值，A70V0負(fù)值，分出極性。 D255（FFH）， D128（80H），V00 D0（00H），V0VREF,8.4. D/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)舉例,單極性輸出接口系統(tǒng)設(shè)計(jì)(要求：RAM區(qū)：6000607FH中的數(shù)據(jù)送D/A，經(jīng)t延時(shí),再取下一個(gè)數(shù)，重復(fù)執(zhí)行程序 ),地址分配：27256: 00007FFFH 6264: 60007FFFH D/A: 0BFF

5、FH,尋址I/O口等同于尋址外部RAM。完成D/A轉(zhuǎn)換的任務(wù)：,MOVA,#XXH MOVDPTR,#0BFFFH MOVXDPTR,A 程序設(shè)計(jì)： DA0:MOVR7,#80H MOVDPTR,#6000H MOVP2,#0BFH MOVR0,#0FFH DAI:MOVXA,DPTR MOVXRO,A INCDPTR LCALLDLY；延時(shí)t DJNZR7,DA1 LJMPDA0 END,8.4.2. 雙極性輸出接口系統(tǒng)設(shè)計(jì)(波形發(fā)生器),1. 電路(略) 片選 P2.6=0 1011=B V02= VREF=+5V,2. 軟件： (1)反向鋸齒波程序,MSN:MOVDPTR,#0BFFFH

6、 DA0:MOVR7,#80H DA1:MOVA,R7MOVXDPTR,ADJNZR7,DA1LJMPDA0,(2) 正向鋸齒波程序,DSW:MOVDPTR,#0BFFFHMOVR7,#00H DAD0:MOVA,R7 MOVXDPTR,AINCR7LJMPDAD0,(3) 雙向鋸齒波程序,DSW:MOVDPTR,#0BFFFH MOVR7,#00H DAD0:MOVA,R7 MOVXDPTR,A INCR7 LJMPDAD0,（4）三角波程序,SSW:MOVDPTR,#0BFFFH DAS0:MOVR7,#80H DAS1:MOVA,R7 MOVXDPTR,A INCR7 CJNER7#0F

7、FH,DAS1 DAS2:DECR7 MOVR,R7MOVXDPTR,ACJNER7,#80H,DAS2LJMPDAS0,（5）正弦波電壓,SIN:MOVR7,#00H DAS0:MOVA,R7 MOVDPTR,#TAB MOVCA,A+DPTR MOVDPTR,#0BFFFH MOVXDPTR,A INCR7 LJMPDAS0 TAB: DB80H，83H，86H，89H,D=128+128Sin* *k=80H+80Hsin k* (k=0, 255) D0=80H+80Sin0* =80H D1=80H+80Sin1* =83H D2=80H+80Sin2* =86H D253=80H+

8、80Sin253* =80H-6 D254=80H+80Sin254* =80H-3 D255=80H,8.4.3. 雙路D/A同步控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),工作在雙緩沖方式，兩個(gè)D/A的第一級(jí)緩沖器由P2.5,P2.6線選控制，地址為:,1101 1111 1111 1111 DFFFH 1011 1111 1111 1111 BFFFH,第二級(jí)緩沖器共用一個(gè)選道信號(hào)P2.7線選控制 7FFFH,MOVDPTR,#0DFFFH MOVA,#DATA1 MOVXDPTR,A MOVDPTR,#0BFFFH MOVA,#DATA2 MOVXDPTR,A MOVDPTR,#7FFFH MOVXDPTR,A,8

9、.5 A/D轉(zhuǎn)換器,模/數(shù)轉(zhuǎn)換器：能夠?qū)⒛M量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件。 按轉(zhuǎn)換的位數(shù)分類：8、10、12、16位等。 按工作原理分類最常用的兩種：雙積分式，逐位逼近式。 8.5.1 雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器原理 特點(diǎn)：消除干擾和電源噪聲 精度高 速度慢 應(yīng)用：主要用于數(shù)字式測(cè)量儀表中,8.5.2 逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器原理 特點(diǎn)：較高的速度和精度 應(yīng)用：實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)中,8.5.3 描述A/D轉(zhuǎn)換器的性能參數(shù) 1.分辨率：數(shù)字量在最低位上變化1時(shí)輸入模擬量的最小變化量。 量化誤差： （1/2）LSB。反映了A/D轉(zhuǎn)換器所能辨認(rèn)的最小輸入量，量化誤差與分辨率是統(tǒng)一的。 2.偏移誤差：輸入模擬量為0時(shí)，輸出

10、數(shù)字量不為“0”的偏移值。 3.線性誤差：實(shí)際的輸出特性曲線偏離理想直線的最大偏移值。 4.精度 絕對(duì)精度：轉(zhuǎn)換器在其整個(gè)工作區(qū)間理想值與實(shí)際值之間的最大偏差。 相對(duì)精度：絕對(duì)精度與滿刻度之比。 5.轉(zhuǎn)換速度：完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。 6.電源靈敏度：輸出數(shù)據(jù)發(fā)生1LSB變化所對(duì)應(yīng)的電源電壓變化范圍。,8.6 MCS-51單片機(jī)與8位A/D轉(zhuǎn)換器接口技術(shù),8.6.1 ADC0808/0809的主要功能 1.分辨率為8位。 2.總的不可調(diào)誤差在（1/2）LSB和 1LSB范圍內(nèi)。 3.典型轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s。 4.具有鎖存控制的8路多路開關(guān)。 5.具有三態(tài)緩沖輸出控制。 6.單一5V供電，此時(shí)輸

11、入范圍為05V。 7.輸出與TTL兼容。 8.工作溫度范圍-40-85,8.6.2 ADC0808/0809的組成及工作原理 （外特性）,工作時(shí)序,8.6.4 8031與ADC0808/0809接口設(shè)計(jì) 1.硬件接口設(shè)計(jì) 方法：通過并行I/O接口與8031連接（如8155或8255） 利用其三態(tài)輸出鎖存功能，直接連接 例：P273，圖8-22直接連接法 IN0IN7分別為7FF8H7FFFH 工作過程 2. ADC0808/0809轉(zhuǎn)換器程序設(shè)計(jì)方法 （1）程序查詢方式 MOV R0，#40H MOV DPTR，#7FF8H MOVX DPTR，A JB P3.2，$ MOVX A， DPTR MOV R0，A,（2）延時(shí)方式 無條件傳送I/O方式。例若8031晶振為6MHz,ALE為1MHz，A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間小于100 s，則每次延時(shí)100 s以上即可。 （3）中斷采樣方式（CPU利用率高） 例：采用中斷方式對(duì)IN0通道的模擬輸入量依次采樣16個(gè)點(diǎn)，存放在內(nèi)部數(shù)據(jù)存貯器70H7FH單元中待用。 ORG 0 LJMP START ORG 03H LJMP INT0P ；初始化程序 ； START：MOV R0，#70H MOV R7，#16 MOV SP，#3FH SETB IT0 SETB EX0,SETB EA ；主程序