第8章 DA與AD轉(zhuǎn)換器接口

1、 n微機原理微機原理期末考試期末考試安排在安排在1 1月月8 8號號。具體時間和。具體時間和地點另行通知。地點另行通知。n第第7 7章章82508250，82378237不考控制命令字。但不考控制命令字。但82558255和和82548254的控制命令字和初始化編程一定要掌握。的控制命令字和初始化編程一定要掌握。重要通知重要通知 1 n完成四次實驗后，請同學(xué)們將四次實驗的報告完成四次實驗后，請同學(xué)們將四次實驗的報告寫成一個電子檔，并交至課程平臺的課程作業(yè)寫成一個電子檔，并交至課程平臺的課程作業(yè)處。文件名的格式為處。文件名的格式為“姓名姓名+ +學(xué)號學(xué)號”。實驗報告實驗報告提交的截至日期是提交的

2、截至日期是1212月月2525日日。n第三次研究型教學(xué)第三次研究型教學(xué)的內(nèi)容及具體要求已發(fā)布在的內(nèi)容及具體要求已發(fā)布在教學(xué)平臺。教學(xué)平臺。1212月月1212日日（周五）前完成相關(guān)的研（周五）前完成相關(guān)的研究型論文和究型論文和PPTPPT。周五上課時間討論，講。周五上課時間討論，講PPT.PPT.研研究報告提交至課程平臺，提交截至?xí)r間是究報告提交至課程平臺，提交截至?xí)r間是1212月月2525日。日。重要通知重要通知 2 n第第1 1節(jié)節(jié) 控制系統(tǒng)中的模擬接口控制系統(tǒng)中的模擬接口n第第2 2節(jié)節(jié) 數(shù)數(shù)/ /模轉(zhuǎn)換器芯片模轉(zhuǎn)換器芯片(DAC)(DAC)及其接口技術(shù)及其接口技術(shù)n第第3 3節(jié)節(jié) 模模

3、/ /數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片(ADC)(ADC)及其接口技術(shù)及其接口技術(shù)n第第4 4節(jié)節(jié) A/DA/D及及D/AD/A器件的選擇器件的選擇第第8 8章章 A/DA/D及及D/AD/A轉(zhuǎn)換接口轉(zhuǎn)換接口 38.1 控制系統(tǒng)中的模擬接口控制系統(tǒng)中的模擬接口 微機的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一是信號自動監(jiān)測微機的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一是信號自動監(jiān)測和自動控制系統(tǒng)。和自動控制系統(tǒng)。 一個閉環(huán)控制系統(tǒng)可表示為：一個閉環(huán)控制系統(tǒng)可表示為：被控對象被控對象傳感器傳感器A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換功功 放放計算機計算機4微機與控制系統(tǒng)的接口微機與控制系統(tǒng)的接口 51、傳感器、傳感器:它是把非電信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件。它是把非電

4、信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件。2、多路切換開關(guān)、多路切換開關(guān):多路開關(guān)的作用是實現(xiàn)多路復(fù)用，多路開關(guān)的作用是實現(xiàn)多路復(fù)用，以降低系統(tǒng)的成本。以降低系統(tǒng)的成本。3、整形放大、整形放大:從模擬開關(guān)送來的信號往往很微弱，需從模擬開關(guān)送來的信號往往很微弱，需要經(jīng)過整形放大環(huán)節(jié)。要經(jīng)過整形放大環(huán)節(jié)。4、采樣保持、采樣保持:在轉(zhuǎn)換期間保持采樣信號不變，可保證在轉(zhuǎn)換期間保持采樣信號不變，可保證轉(zhuǎn)換的精度。轉(zhuǎn)換的精度。5、A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器:按分辨率可分為按分辨率可分為4位、位、6、8位、位、10位、位、12位、位、14位、位、16位等。按工作原理可分為逐次逼近位等。按工作原理可分為逐次逼近型和積分型等。型和積分型

5、等。6、D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器:經(jīng)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后的模擬信號通常需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換后的模擬信號通常需要進(jìn)行低通濾波和功放等處理。按輸出可分為電流型和電低通濾波和功放等處理。按輸出可分為電流型和電壓型。壓型。68.2 數(shù)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器芯片模轉(zhuǎn)換器芯片(DAC)及其接口技術(shù)及其接口技術(shù) 8.2.1 D/A的性能參數(shù)和術(shù)語的性能參數(shù)和術(shù)語1） 分辨率分辨率(resolution)：表明：表明DAC對模擬值的分辨能力，對模擬值的分辨能力，它是最低有效位它是最低有效位(LSB)所對應(yīng)的模擬值。如分辨率為所對應(yīng)的模擬值。如分辨率為8位位的的D/A能給出滿量程電壓的能給出滿量程電壓的1/256的分辨能力。的分辨能力。2）

6、精度）精度(accuracy)：表明：表明D/A轉(zhuǎn)換的精確程度。它可分轉(zhuǎn)換的精確程度。它可分為絕對精度和相對精度。為絕對精度和相對精度。3）線性誤差和微分線性誤差）線性誤差和微分線性誤差 4）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的溫度系數(shù)）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的溫度系數(shù) 5）建立時間）建立時間(Settling Time) 6）電源敏感度）電源敏感度(PowerSupplySensitivity) 7）輸出電壓一致性）輸出電壓一致性(順從性順從性)(Output Voltage Compliance) 71）電壓輸出型）電壓輸出型2）電流輸出型）電流輸出型3）乘算型）乘算型 ：D/A轉(zhuǎn)換器中有使用恒定基準(zhǔn)電壓的，轉(zhuǎn)換器中有使用恒

7、定基準(zhǔn)電壓的，也有在基準(zhǔn)電壓輸入上加交流信號的，后者由于能也有在基準(zhǔn)電壓輸入上加交流信號的，后者由于能得到數(shù)字輸入和基準(zhǔn)電壓輸入相乘的結(jié)果而輸出，得到數(shù)字輸入和基準(zhǔn)電壓輸入相乘的結(jié)果而輸出，因而稱為乘算型因而稱為乘算型D/A轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 4）一位）一位D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器8.2.2 D/A轉(zhuǎn)換器的分類轉(zhuǎn)換器的分類8實際例子：音響所用實際例子：音響所用DAC的分辨率是的分辨率是DAC以及音響性以及音響性能的一個重要指標(biāo)。能的一個重要指標(biāo)。 D/A轉(zhuǎn)換器的種類很多，功能、特性各異。轉(zhuǎn)換器的種類很多，功能、特性各異。 DAC0832與微機接口方便，轉(zhuǎn)換控制容易，是典型的與微機接口方便，轉(zhuǎn)換控制容易

8、，是典型的D/A轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換器芯片。 DAC0832是內(nèi)部帶有數(shù)據(jù)輸入寄存器和是內(nèi)部帶有數(shù)據(jù)輸入寄存器和(R2R)T型電阻網(wǎng)絡(luò)的型電阻網(wǎng)絡(luò)的8位位D/A轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 8.2.3 典型典型D/A轉(zhuǎn)換器工作原理轉(zhuǎn)換器工作原理1 1）DAC0832DAC0832具有以下主要特性具有以下主要特性 (1) 電流輸出型電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器(2) 數(shù)字量輸入具有雙重緩沖功能，且可雙緩沖、單數(shù)字量輸入具有雙重緩沖功能，且可雙緩沖、單緩沖或直通方式數(shù)字輸入緩沖或直通方式數(shù)字輸入(3) 與所有微處理器可直接接口與所有微處理器可直接接口9(4)(4) 輸入數(shù)據(jù)的邏輯電平滿足輸入數(shù)據(jù)的邏輯電平滿足TTL

9、TTL電平規(guī)范電平規(guī)范(5)(5) 分辨率為分辨率為8 8位位(6)(6) 滿量程誤差為滿量程誤差為1 1LSBLSB(7)(7) 轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間( (建立時間建立時間)1)1ss(8)(8) 增益溫度系數(shù)為增益溫度系數(shù)為20201010-6-6/(9)(9) 參考電壓參考電壓1010V V(10) (10) 單電源單電源+5+5V V+15V+15V(11) (11) 功耗功耗2020mWmW102 2）DAC0832DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳 11引腳功能引腳功能 ： ILE：輸入鎖存允許信號，輸入，高電平有效。輸入鎖存允許信號，輸入，高電平有效。CS：片選信號，

10、輸入，低電平有效，片選信號，輸入，低電平有效，WR1：寫信號寫信號1WR2：寫信號：寫信號2XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號，輸入，低電平有效。數(shù)據(jù)傳送控制信號，輸入，低電平有效。DI7DI0：8位數(shù)字量輸入端，位數(shù)字量輸入端，DI0為最低位，為最低位，DI7為為最高位。最高位。IOUT1：DAC電流輸出電流輸出1IOUT2：DAC電流輸出電流輸出2RFB：片內(nèi)反饋電阻引腳片內(nèi)反饋電阻引腳VR E F：參考電源或叫基準(zhǔn)電源輸人端，范圍為參考電源或叫基準(zhǔn)電源輸人端，范圍為+10V-10V，要求電壓準(zhǔn)確，穩(wěn)定性好。要求電壓準(zhǔn)確，穩(wěn)定性好。12VCC：芯片供電電壓端，范圍為芯片供電電壓端，范圍為+5V+1

11、5V，最佳值最佳值為為+15V。AGND：模擬地，即芯片模擬電路接地點，所有的模模擬地，即芯片模擬電路接地點，所有的模擬地要連在一起。擬地要連在一起。DGND：數(shù)字地，即芯片數(shù)字電路接地點，所有的數(shù)數(shù)字地，即芯片數(shù)字電路接地點，所有的數(shù)字電路地連在一起。字電路地連在一起。3 3）08320832的工作方式的工作方式 直通：直通：輸入寄存器和輸入寄存器和DACDAC寄存器不鎖存。寄存器不鎖存。 單緩沖：輸入寄存器和單緩沖：輸入寄存器和DACDAC寄存器，一個為直通，另寄存器，一個為直通，另一個為受控的鎖存。一個為受控的鎖存。 雙緩沖：輸入寄存器和雙緩沖：輸入寄存器和DACDAC寄存器都為受控的鎖

12、存。寄存器都為受控的鎖存。13 4）D/A轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例 (1)單緩沖方式單緩沖方式 0832 Vcc ILE VREF RFB Iout1 Iout2 AGND DI70CSWR1WR2XFER-+5V譯碼器譯碼器CPUCPU D7-0 A70 IO/M WRVOUT14(2) 雙緩沖方式接口與應(yīng)用雙緩沖方式接口與應(yīng)用 對于多路對于多路D/A轉(zhuǎn)換接口，要求同步進(jìn)行轉(zhuǎn)換接口，要求同步進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換輸轉(zhuǎn)換輸出時，必須采用雙緩沖器同步方式出時，必須采用雙緩沖器同步方式 其工作原理是：數(shù)字量的輸入鎖存和其工作原理是：數(shù)字量的輸入鎖存和D/A轉(zhuǎn)換輸轉(zhuǎn)換輸出是分兩步完成的，即出是分兩步完成

13、的，即CPU的數(shù)據(jù)總線分時地向各路的數(shù)據(jù)總線分時地向各路D/A轉(zhuǎn)換器輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量并鎖存在各自的輸入寄轉(zhuǎn)換器輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量并鎖存在各自的輸入寄存器中，然后存器中，然后CPU對所有的對所有的D/A轉(zhuǎn)換器發(fā)出控制信號，轉(zhuǎn)換器發(fā)出控制信號，使各使各D/A轉(zhuǎn)換器輸入鎖存器中的數(shù)據(jù)打入轉(zhuǎn)換器輸入鎖存器中的數(shù)據(jù)打入DAC寄存器，寄存器，實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。 15雙緩沖方式舉例：雙緩沖方式舉例：3 3個模擬量同時輸出個模擬量同時輸出 16硬件接線圖硬件接線圖CSILEWR1WR2XFER-+OAVOUTIOUT1IOUT2RFBVREFPA70DAC0832DI70PC0PC1PC2

14、PC3PC4825580X86CPUDGND（3）用）用0832作波形發(fā)生器（生成鋸齒波）作波形發(fā)生器（生成鋸齒波） 17；設(shè)；設(shè)8255A的端口地址分別為的端口地址分別為3F0H，3F1H，3F2H，3F3H MOV DX，3F3H ；8255A控制口地址控制口地址MOV AL，80H ；設(shè)置設(shè)置8255方式字，方式字，PA、PB、OUT DX，AL ；PC均為方式均為方式0輸出輸出MOV DX，3F2H ；8255A的的C口地址口地址MOV AL，10H ；置置DAC0832為直通工作方式為直通工作方式OUT DX，AL通過編程，改變輸入數(shù)字量，獲得輸出電壓波形。初通過編程，改變輸入數(shù)字量

15、，獲得輸出電壓波形。初始化程序：始化程序：18；生成鋸齒波循環(huán)：；生成鋸齒波循環(huán)： MOV DX，3F0H ；8255A口地址口地址 MOV AL，00H ；輸出數(shù)據(jù)初值輸出數(shù)據(jù)初值 LOP：OUT DX，AL ；鋸齒波輸出鋸齒波輸出 INC AL ；修改數(shù)據(jù)修改數(shù)據(jù) NOP NOP JMP LOP ；鋸齒波循環(huán)鋸齒波循環(huán) 198.3 模模/數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片(ADC)及其接口技術(shù)及其接口技術(shù) 8.3.1 AD轉(zhuǎn)換器分類及特點轉(zhuǎn)換器分類及特點 20AD轉(zhuǎn)換器的基本原理轉(zhuǎn)換器的基本原理: (1) 積分型積分型 積分型積分型AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間(脈

16、沖寬度信號脈沖寬度信號)或頻率或頻率(脈沖頻率脈沖頻率)，然后由定時器，然后由定時器/計數(shù)器獲得數(shù)字值。計數(shù)器獲得數(shù)字值。優(yōu)點：用簡單電路就能獲得高分辨率優(yōu)點：用簡單電路就能獲得高分辨率缺點：由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時間，因此轉(zhuǎn)換速率很低。缺點：由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時間，因此轉(zhuǎn)換速率很低。初期的單片初期的單片AD轉(zhuǎn)換器大多采用積分型，現(xiàn)在逐次比較型已逐轉(zhuǎn)換器大多采用積分型，現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流。步成為主流。(2) 逐次比較型逐次比較型 逐次比較型逐次比較型A/D由一個比較器和由一個比較器和D/A轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，從構(gòu)成，從MSB開始，順序地對每一位將輸入

17、電壓與內(nèi)置開始，順序地對每一位將輸入電壓與內(nèi)置D/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng)n次比較而輸出數(shù)字值。次比較而輸出數(shù)字值。電路規(guī)模屬于中等。電路規(guī)模屬于中等。優(yōu)點是速度較高、功耗低，在低分辨率（優(yōu)點是速度較高、功耗低，在低分辨率（12位）時價格很高。位）時價格很高。21(3) 并行比較型并行比較型/串并行比較型串并行比較型 并行比較型并行比較型A/D采用多個比較器，僅作一次比較而實行轉(zhuǎn)換，采用多個比較器，僅作一次比較而實行轉(zhuǎn)換，又稱又稱FLash(快速快速)型。由于轉(zhuǎn)換速率極高，型。由于轉(zhuǎn)換速率極高，n位的轉(zhuǎn)換需要位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個比較器，因此電路規(guī)模也極大，價格也高，只適

18、用于視頻個比較器，因此電路規(guī)模也極大，價格也高，只適用于視頻A/D轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。串并行比較型串并行比較型A/D結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，最典結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，最典型的是由型的是由2個個n/2位的并行型位的并行型A/D轉(zhuǎn)換器配合轉(zhuǎn)換器配合D/A轉(zhuǎn)換器組成，用轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比較實行轉(zhuǎn)換，所以稱為兩次比較實行轉(zhuǎn)換，所以稱為Half flash(半快速半快速)型。型。 (4) -(Sigma-delta)調(diào)制型調(diào)制型 -型型A/D由積分器、比較器、由積分器、比較器、1位位D/A轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等組成。等組成。原理上近

19、似于積分型，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間原理上近似于積分型，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間(脈沖寬度脈沖寬度)信號，信號，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。電路的數(shù)字部分基本上容易單片化，因此容易做到高分辨率。電路的數(shù)字部分基本上容易單片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音頻和測量。主要用于音頻和測量。22(5) 電容陣列逐次比較型電容陣列逐次比較型 電容陣列逐次比較型電容陣列逐次比較型A/D在內(nèi)置在內(nèi)置D/A轉(zhuǎn)換器中采用電容矩陣轉(zhuǎn)換器中采用電容矩陣方式，也可稱為電荷再分配型。方式，也可稱為電荷再分配型。一般的電阻陣列一般的電阻陣列D/A轉(zhuǎn)換器中多數(shù)電阻的值必須一致，在單芯轉(zhuǎn)換器中多數(shù)

20、電阻的值必須一致，在單芯片上生成高精度的電阻并不容易。如果用電容陣列取代電阻陣片上生成高精度的電阻并不容易。如果用電容陣列取代電阻陣列，可以用低廉成本制成高精度單片列，可以用低廉成本制成高精度單片A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。最近的逐次比較型最近的逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。(6) 壓頻變換型壓頻變換型 壓頻變換型是通過間接轉(zhuǎn)換方式實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。壓頻變換型是通過間接轉(zhuǎn)換方式實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。原理是首先將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成頻率，然后用計數(shù)器將原理是首先將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成頻率，然后用計數(shù)器將頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。從理論上講這種從理論上講這種A/D

21、的分辨率幾乎可以無限增加，只要采樣的分辨率幾乎可以無限增加，只要采樣的時間能夠滿足輸出頻率分辨率要求的累積脈沖個數(shù)的寬度。的時間能夠滿足輸出頻率分辨率要求的累積脈沖個數(shù)的寬度。優(yōu)點是分辨率高、功耗低、價格低，但是需要外部計數(shù)電路優(yōu)點是分辨率高、功耗低、價格低，但是需要外部計數(shù)電路共同完成共同完成A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換。231）分辨率）分辨率(Resolution)：指數(shù)字量變化一個最小量時模：指數(shù)字量變化一個最小量時模擬信號的變化量，定義為滿刻度與擬信號的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。分辨率的比值。分辨率又稱精度，通常以數(shù)字信號的位數(shù)來表示。又稱精度，通常以數(shù)字信號的位數(shù)來表示。2）轉(zhuǎn)換速率）轉(zhuǎn)換

22、速率(Conversion Rate)：完成一次從模擬轉(zhuǎn)換：完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的到數(shù)字的A/D轉(zhuǎn)換所需的時間的倒數(shù)。積分型轉(zhuǎn)換所需的時間的倒數(shù)。積分型A/D的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換時間是毫秒級屬低速換時間是毫秒級屬低速A/D，逐次比較型逐次比較型A/D是微秒級是微秒級屬中速屬中速A/D，全并行全并行/串并行型串并行型A/D可達(dá)到納秒級?？蛇_(dá)到納秒級。8.3. 2 AD轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)243）量化誤差）量化誤差(Quantizing Error)：由于：由于AD的有限分辨的有限分辨率而引起的誤差，即有限分辨率率而引起的誤差，即有限分辨率A/D的階梯狀轉(zhuǎn)移特性的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與

23、無限分辨率曲線與無限分辨率A/D（理想理想A/D）的轉(zhuǎn)移特性曲線的轉(zhuǎn)移特性曲線（直線）之間的最大偏差。通常是（直線）之間的最大偏差。通常是1個或半個最小數(shù)字個或半個最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為量的模擬變化量，表示為1LSB、1/2LSB。 5）滿刻度誤差）滿刻度誤差(Full Scale Error) ：滿度輸出時對應(yīng)的：滿度輸出時對應(yīng)的輸入信號與理想輸入信號值之差。輸入信號與理想輸入信號值之差。6）線性度）線性度(Linearity)：實際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想：實際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移，不包括以上三種誤差。其它指標(biāo)還直線的最大偏移，不包括以上三種誤差。其它指標(biāo)還有：絕對精

24、度有：絕對精度，相對精度相對精度，微分非線性，單調(diào)性和無微分非線性，單調(diào)性和無錯碼，總諧波失真和積分非線性。錯碼，總諧波失真和積分非線性。254）偏移誤差）偏移誤差(Offset Error)：輸入信號為零時輸出信號：輸入信號為零時輸出信號不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。實際例子：實際例子：ADC廣泛應(yīng)用于電子測量等領(lǐng)域。上述指廣泛應(yīng)用于電子測量等領(lǐng)域。上述指標(biāo)，尤其是分辨率、轉(zhuǎn)換速率、線性度等是衡量電子標(biāo)，尤其是分辨率、轉(zhuǎn)換速率、線性度等是衡量電子測量儀器性能的重要指標(biāo)。測量儀器性能的重要指標(biāo)。8.3.3 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809工作原理工作原理

25、1）ADC0809主要性能主要性能(1) 分辨率為分辨率為8位位(2) 精度為位精度為位(3) 轉(zhuǎn)換時間為轉(zhuǎn)換時間為100s(4) 工作溫度范圍為工作溫度范圍為-40+85(5) 功耗為功耗為15mW(6) 輸入電壓范圍為輸入電壓范圍為05V(7)采用了由電阻階梯和開關(guān)組成的開關(guān)樹型采用了由電阻階梯和開關(guān)組成的開關(guān)樹型D/A，確保無漏碼。確保無漏碼。(8)零偏差和滿量程誤差均小于零偏差和滿量程誤差均小于1/2LSB，故不需校準(zhǔn)。故不需校準(zhǔn)。(9)單一電源供電：單一電源供電：+5V 。(10) 8個模擬輸入通道，有通道地址鎖存。個模擬輸入通道，有通道地址鎖存。(11)數(shù)據(jù)有三態(tài)輸出能力，易于與微

26、機相連，也可獨立使用。數(shù)據(jù)有三態(tài)輸出能力，易于與微機相連，也可獨立使用。26 2）ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能ADC0809原理框圖原理框圖 272829ADC0809芯片引腳功能說明芯片引腳功能說明 3）模擬輸入）模擬輸入 ADC0809有有8個模擬輸入通道個模擬輸入通道每個通道輸入電壓范圍為每個通道輸入電壓范圍為05V，最大為，最大為5.25V。VREF(+)=VCC ；VREF(-)=0 1LSB的誤差的誤差= VREF(+) / 2568個模擬通道由個模擬通道由3個地址輸入個地址輸入ADDA，ADDB，ADDC來選擇，地址輸入通過來選擇，地址輸入通過ALE信號予以

27、鎖存。信號予以鎖存。地址輸入可直接取自地址總線或數(shù)據(jù)總線地址輸入可直接取自地址總線或數(shù)據(jù)總線通常把通道鎖存和啟動轉(zhuǎn)換結(jié)合起來用同一條指令通常把通道鎖存和啟動轉(zhuǎn)換結(jié)合起來用同一條指令完成完成30通道通道地址地址ADDCADDBADDAIN0000IN1001IN2010IN3011IN4100IN5101IN6110IN7111地址輸入與選中通道的關(guān)系表地址輸入與選中通道的關(guān)系表314）數(shù)字接口）數(shù)字接口 D0-D7來自具有三態(tài)輸出能力的來自具有三態(tài)輸出能力的8位鎖存器位鎖存器 由由OE控制輸出控制輸出 啟動信號啟動信號START，要求持續(xù)時間，要求持續(xù)時間200ns 時鐘脈沖時鐘脈沖CLOCK

28、的頻率范圍：的頻率范圍：10KHZ - 1MHZ(640KHZ) 轉(zhuǎn)化結(jié)束信號轉(zhuǎn)化結(jié)束信號EOC可以用作中斷申請可以用作中斷申請 注意：注意：EOC的變低相對于啟動信號有的變低相對于啟動信號有2us+8個時鐘個時鐘周期的延遲，否則可能導(dǎo)致虛假的中斷申請。周期的延遲，否則可能導(dǎo)致虛假的中斷申請。32ALEALEADDA,B,CADDA,B,CININO.E.O.E.D7D7D0D0STARTSTART比較器比較器內(nèi)部輸入內(nèi)部輸入t tWSWS數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)t tWSWS: :最小啟動脈最小啟動脈沖寬度。沖寬度。100100ns(ns(典型典型) )200200ns(ns(最大最大) ) ts:ts:地

29、址設(shè)置時間地址設(shè)置時間 100 100ns(ns(典型典型) ) 200 200ns(ns(最大最大) )tc:tc:轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間100100ususteoc:teoc:轉(zhuǎn)換結(jié)束時間轉(zhuǎn)換結(jié)束時間2 2us+8 us+8 時鐘周期時鐘周期EOCEOCt tWEWE t ts s t tp p t tEOCEOC t tC C 33345 5）采用查詢方式時）采用查詢方式時ADC0809ADC0809與與CPUCPU的接口的接口35例：對上圖而言，采用查詢方式對例：對上圖而言，采用查詢方式對0 0通道采樣一個通道采樣一個點，試編寫初始化程序。點，試編寫初始化程序。 MOV DX,100H OU

30、T DX,AL ；選通IN0，啟動A/D轉(zhuǎn)換 NOP ；延時2S加8個時鐘周期(不定) NOP ；根據(jù)CPU速度決定NOP的個數(shù) MOV DX,110HWT：IN AL,DX ；輸入EOC標(biāo)志 TEST AL,01H JZ WT ；未結(jié)束，返回等待 MOV DX,120H IN AL,DX ；結(jié)束，把結(jié)果送入AL中 1.ADC的數(shù)字輸出特性的數(shù)字輸出特性 ADC與處理機之間除了明顯的電器兼容特性外，其數(shù)與處理機之間除了明顯的電器兼容特性外，其數(shù)字輸出最好具有字輸出最好具有三態(tài)三態(tài)能力，從而使接口簡化。能力，從而使接口簡化。2.ADC與與CPU間的時間配合問題。間的時間配合問題。 A/D轉(zhuǎn)換器從接到啟動命令到完成轉(zhuǎn)換給出轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)轉(zhuǎn)