單片機(jī)接口及應(yīng)用_Chapter4_2

1、第4章 前向通道配置與接口技術(shù)第4章 目錄q1.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的前向通道q2.A/D轉(zhuǎn)換器4.2 A/D轉(zhuǎn)換器 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換器稱(chēng)為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。模數(shù)轉(zhuǎn)換的種類(lèi)很多： 計(jì)數(shù)比較型 并行比較型 逐次比較型 雙積分型.本章介紹內(nèi)容q1.逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器q2.雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器q3.ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器q4.ADC0809與單片機(jī)的接口方法及編程4.2 A/D轉(zhuǎn)換器 4.2.1 逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器圖6 逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器框圖 它以D/A轉(zhuǎn)換器為中心，再加上比較器，逐次逼近寄存器及控制邏輯組成。采用中分比較原理，其中所需要的比較值（數(shù)字量）和轉(zhuǎn)換后的結(jié)果都由

2、逐次逼近寄存器來(lái)產(chǎn)生及保存。 三位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器圖7 三位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器環(huán)形計(jì)數(shù)器注：用來(lái)產(chǎn)生節(jié)拍 控制脈沖Vi=Vo Co=0逐次逼近寄存器轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出 三位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器(設(shè)模擬輸入量幅值為3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q圖7 三位A/D轉(zhuǎn)換器的工作波形 三位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器(設(shè)模擬輸入量幅值為3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q圖7 三位A/D轉(zhuǎn)換器的工作波形QA=1:用來(lái)準(zhǔn)備比較的初值(100) 三位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器(設(shè)模擬輸入量幅

3、值為3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q圖7 三位A/D轉(zhuǎn)換器的工作波形QA=1:用來(lái)準(zhǔn)備比較的初值(100) 三位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器(設(shè)模擬輸入量幅值為3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q圖7 三位A/D轉(zhuǎn)換器的工作波形QA=1:用來(lái)準(zhǔn)備比較的初值(100) 三位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器(設(shè)模擬輸入量幅值為3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q圖7 三位A/D轉(zhuǎn)換器的工作波形QA=1:用來(lái)準(zhǔn)備比較的初值(100) 三位逐

4、次比較型A/D轉(zhuǎn)換器(設(shè)模擬輸入量幅值為3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q圖7 三位A/D轉(zhuǎn)換器的工作波形QA=1:用來(lái)準(zhǔn)備比較的初值(100) 三位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器(設(shè)模擬輸入量幅值為3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q圖7 三位A/D轉(zhuǎn)換器的工作波形10000221100100101SRSRSR100 三位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器(設(shè)模擬輸入量幅值為3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q圖7 三位A/D轉(zhuǎn)換器的工作

5、波形01000002211001011000iVVCSRSRSR010 三位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器(設(shè)模擬輸入量幅值為3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q圖7 三位A/D轉(zhuǎn)換器的工作波形10000002211000000010iVVCSRSRSR011 三位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器(設(shè)模擬輸入量幅值為3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q圖7 三位A/D轉(zhuǎn)換器的工作波形000012211002102100000001ESRSRSRQA A AQ Q Q011 三位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換

6、器(設(shè)模擬輸入量幅值為3)220nAnBSQRC Q110nBnnACSQRQC Q000nCnnADSQRQC Q圖7 三位A/D轉(zhuǎn)換器的工作波形000012211002102100000001ESRSRSRQA A AQ Q Q011 4.2.1 逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器q 逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換電路從速度和精度來(lái)說(shuō)都比較適中，即具有較高的精度和速度，且電路結(jié)構(gòu)也不太復(fù)雜，因此得到比較廣泛的應(yīng)用。q 其中：轉(zhuǎn)換時(shí)間 n (轉(zhuǎn)換位數(shù)) 4.2.2 雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器 雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器屬于間接轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部沒(méi)有D/A轉(zhuǎn)換器?；竟ぷ髟恚?產(chǎn)生一個(gè)與輸入模擬量的平均值成正比的時(shí)間寬

7、度信號(hào)，然后用計(jì)數(shù)器測(cè)出這個(gè)時(shí)間寬度。計(jì)數(shù)結(jié)果就是與輸入模擬量成正比的數(shù)字量輸出。 模擬信號(hào) 時(shí)間 數(shù)字量 4.2.2 雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器圖8 雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器框圖回零比較器積分器電路的工作分為兩步 4.2.2 雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器圖8 雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器框圖1計(jì)數(shù)QN1第一階段 4.2.2 雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器圖8 雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器框圖1計(jì)數(shù)QN1第一階段 4.2.2 雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器101121NcptiAitiAOTTVV dtTVVTRC 第一階段 4.2.2 雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器圖8 雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器框圖1計(jì)數(shù)VO0VC0停止計(jì)數(shù)第二階段 4.2.2 雙積分型A/

8、D轉(zhuǎn)換器21212122112( )()0()trrOomomtrromomomriAomiArVVV tVdtVttRCRCVVVttVTRCRCVTRCVVVTRCTTVV第二階段第一階段 4.2.2 雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器特點(diǎn)： 雙積分型ADC有較高的精度，其精度主要取決于參考電壓源Vr的穩(wěn)定度，而RC元件及電路延遲所造成的誤差，經(jīng)過(guò)兩次積分可以抵消掉，所以轉(zhuǎn)換精度較高。它的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度較慢，在同樣的時(shí)鐘速率下，雙積分型ADC的轉(zhuǎn)換時(shí)間正比于2的n次方，而逐次比較型ADC的轉(zhuǎn)換時(shí)間正比于n (n為ADC的位數(shù))。 4.2.3 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809是CMOS工藝的逐次比

9、較型8位A/D轉(zhuǎn)換器，目前在8位微機(jī)中廣泛應(yīng)用。圖9 ADC0809 A/D轉(zhuǎn)換器框圖q EOC 4.2.4 ADC0809與單片機(jī)的接口方法及編程直接連接：ADC0809作為外擴(kuò)RAM通過(guò)并行接口芯片：通過(guò)8255A0809無(wú)片選輸入信號(hào)CS，如何產(chǎn)生控制信號(hào)？啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換： START轉(zhuǎn)換結(jié)果讀入CPU：OE圖10 8031和 ADC0809的連接圖;R0中為0809地址，A中包含所選模擬通道地址MOVX R0, A ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換MOVX A, R0 ；讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果ORG 0013H ；外中斷1入口地址AJMP BINT1 ；轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序ORG 0100H ；主程序MOV R1,

10、 #30H ；數(shù)據(jù)區(qū)首地址MOV R4, #8 ；八路模擬信號(hào)MOV R2, #0 ；模擬通道IN0SETB EA ； CPU中斷開(kāi)放SETB EX1 ；允許外中斷1SETB IT1 ；外中斷邊沿觸發(fā)MOV R0, #0F0H ；送0809地址MOV A, R2MOVX R0, A ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換SJMP $ ；等待中斷 舉例1 請(qǐng)寫(xiě)出對(duì)八路模擬輸入依次進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并把結(jié)果依次存入存儲(chǔ)器的程序。設(shè)數(shù)據(jù)區(qū)的首地址為30H，ADC0809的地址為0FH，模擬地址：00H07H， 舉例1 請(qǐng)寫(xiě)出對(duì)八路模擬輸入依次進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并把結(jié)果依次存入存儲(chǔ)器的程序。設(shè)數(shù)據(jù)區(qū)的首地址為30H，ADC0809

11、的地址為0FH，模擬地址：00H07H，BINT1: MOV R0, #0F0H ； 0809地址 MOVX A, R0 ；讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV R1, A ；存入內(nèi)存 INC R1 ；轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)區(qū)指針加1 INC R2 ；修改模擬通道地址 MOV A, R2 ；下一個(gè)模擬通道 MOVX R0, A ；啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 DJNZ R4, LOOP ；八路未采集完，循環(huán) CLR EX1 ；關(guān)中斷LOOP: RETI ；中斷返回 舉例2 在一個(gè)控制系統(tǒng)中，巡回檢測(cè)一遍8路模擬量輸入，將讀數(shù)依次存放在片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器A0HA7H單元。其硬件連接圖如下所示，請(qǐng)編寫(xiě)初始化程序和中斷服務(wù)程序。圖11 8031和 ADC

12、0809的連接圖 舉例2 在一個(gè)控制系統(tǒng)中，巡回檢測(cè)一遍8路模擬量輸入，將讀數(shù)依次存放在片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器A0HA7H單元。其硬件連接圖如下所示，請(qǐng)編寫(xiě)初始化程序和中斷服務(wù)程序。初始化程序MAIN: MOV R0, #0A0H ； 數(shù)據(jù)暫存地址 MOV R2, #08H ； 8路計(jì)數(shù)初值 SETB IT1 ； 脈沖觸發(fā)方式 SETB EA ； 開(kāi)中斷 SETB EX1 ； 允許外中斷1 MOV DPTR, #7FF8H ；指出0809首地址READ1: MOVX DPTR, A ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 SJMP $ ；等中斷 DJNZ R2,READ1 ；巡回未完繼續(xù) 舉例2 在一個(gè)控制系統(tǒng)中，巡回檢測(cè)一遍8路模擬量輸入，將讀數(shù)依次存放在片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器A0HA7H單元。其硬件連接圖如下所示，請(qǐng)編寫(xiě)初始化程序和中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序 MOVX A,DPTR ； 讀數(shù) MOVX R0,A ； 存數(shù) INC DPTR ； 更新通道 INC R0 ； 更新暫存單元