單片機(jī)原理與應(yīng)用-10單片機(jī)ADC和DAC接口

1、1D/A & A/D轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)接口轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)接口29.1 D/A轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)接口轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)接口 9.1.1 D/A9.1.1 D/A轉(zhuǎn)換器的原理及主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的原理及主要技術(shù)指標(biāo)一、一、D/AD/A轉(zhuǎn)換器的基本原理及分類轉(zhuǎn)換器的基本原理及分類型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 ：3輸出電壓輸出電壓 的大小與數(shù)字量具有對應(yīng)的關(guān)系的大小與數(shù)字量具有對應(yīng)的關(guān)系。 4二、二、D/AD/A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)2n1 1、分辨率、分辨率分辨率分辨率是指輸入數(shù)字量的最低有效位（是指輸入數(shù)字量的最低有效位（LSBLSB）發(fā)生變化時，）發(fā)

2、生變化時，所對應(yīng)的輸出模擬量（常為電壓）的變化量。它反映了輸所對應(yīng)的輸出模擬量（常為電壓）的變化量。它反映了輸出模擬量的最小變化值。出模擬量的最小變化值。分辨率與輸入數(shù)字量的位數(shù)有確定的關(guān)系，可以表示成分辨率與輸入數(shù)字量的位數(shù)有確定的關(guān)系，可以表示成FS FS / / 。FSFS表示滿量程輸入值，表示滿量程輸入值，n n為二進(jìn)制位數(shù)。對于為二進(jìn)制位數(shù)。對于5V5V的滿量程，采用位的的滿量程，采用位的DACDAC時，分辨率為時，分辨率為5V/2565V/25619.5mV19.5mV；當(dāng)采用當(dāng)采用1212位的位的DACDAC時，分辨率則為時，分辨率則為5V/40965V/40961.22mV1.

3、22mV。顯然，。顯然，位數(shù)越多分辨率就越高。位數(shù)越多分辨率就越高。2 2、線性度、線性度線性度（也稱非線性誤差）線性度（也稱非線性誤差）是實際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想是實際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想直線特性之間的最大偏差。常以相對于滿量程的百分?jǐn)?shù)直線特性之間的最大偏差。常以相對于滿量程的百分?jǐn)?shù)表示。如表示。如是指實際輸出值與理論值之差在滿刻度是指實際輸出值與理論值之差在滿刻度的的以內(nèi)。以內(nèi)。53、絕對精度和相對精度、絕對精度和相對精度v絕對精度（簡稱精度）絕對精度（簡稱精度）是指在整個刻度范圍內(nèi)，是指在整個刻度范圍內(nèi)，任一輸入數(shù)碼所對應(yīng)的模擬量實際輸出值與理論值任一輸入數(shù)碼所對應(yīng)的模擬量實際輸出值與理論值

4、之間的最大誤差。絕對精度是由之間的最大誤差。絕對精度是由DAC的增益誤差的增益誤差（當(dāng)輸入數(shù)碼為全（當(dāng)輸入數(shù)碼為全1時，實際輸出值與理想輸出值之時，實際輸出值與理想輸出值之差）、零點誤差（數(shù)碼輸入為全時，差）、零點誤差（數(shù)碼輸入為全時，DAC的非零的非零輸出值）、非線性誤差和噪聲等引起的。絕對精度輸出值）、非線性誤差和噪聲等引起的。絕對精度（即最大誤差）應(yīng)小于（即最大誤差）應(yīng)小于1個個LSB。v相對精度相對精度與絕對精度表示同一含義，用最大誤差相與絕對精度表示同一含義，用最大誤差相對于滿刻度的百分比表示。對于滿刻度的百分比表示。64、建立時間、建立時間v建立時間建立時間是指輸入的數(shù)字量發(fā)生滿刻

5、度變化時，是指輸入的數(shù)字量發(fā)生滿刻度變化時，輸出模擬信號達(dá)到滿刻度值的輸出模擬信號達(dá)到滿刻度值的1/2LSB所需的時所需的時間。是描述間。是描述D/A轉(zhuǎn)換速率的一個動態(tài)指標(biāo)。轉(zhuǎn)換速率的一個動態(tài)指標(biāo)。電流輸出型電流輸出型DAC的建立時間短的建立時間短。電壓輸出型電壓輸出型DAC的建立時間主要決定于運算放大器的響應(yīng)時間的建立時間主要決定于運算放大器的響應(yīng)時間。根。根據(jù)建立時間的長短，可以將據(jù)建立時間的長短，可以將DAC分成超高速（分成超高速（1S)、高速（、高速（101S）、中速（）、中速（10010S）、）、低速（低速（100S）幾檔。）幾檔。 應(yīng)當(dāng)注意，精度和分辨率具有一定的聯(lián)系，但應(yīng)當(dāng)注意，

6、精度和分辨率具有一定的聯(lián)系，但概念不同。概念不同。DAC的位數(shù)多時，分辨率會提高，對的位數(shù)多時，分辨率會提高，對應(yīng)于影響精度的量化誤差會減小。但其它誤差應(yīng)于影響精度的量化誤差會減小。但其它誤差（如溫度漂移、線性不良等）的影響仍會使（如溫度漂移、線性不良等）的影響仍會使DAC的精度變差。的精度變差。79.1.2 DAC08329.1.2 DAC0832芯片及其與單片機(jī)接口芯片及其與單片機(jī)接口 DAC0832 DAC0832是使用非常普遍的位是使用非常普遍的位D/AD/A轉(zhuǎn)換器，由于其片轉(zhuǎn)換器，由于其片內(nèi)有輸入數(shù)據(jù)寄存器，故可以直接與單片機(jī)接口。內(nèi)有輸入數(shù)據(jù)寄存器，故可以直接與單片機(jī)接口。DAC0

7、832DAC0832以電流形式輸出，當(dāng)需要轉(zhuǎn)換為電壓輸出時，可以電流形式輸出，當(dāng)需要轉(zhuǎn)換為電壓輸出時，可外接運算放大器。屬于該系列的芯片還有外接運算放大器。屬于該系列的芯片還有DAC0830DAC0830、DAC0831DAC0831，它們可以相互代換。，它們可以相互代換。DAC0832DAC0832主要特性主要特性：v分辨率位；分辨率位；v電流建立時間電流建立時間SS；v數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通方式；數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通方式；v輸出電流線性度可在滿量程下調(diào)節(jié)；輸出電流線性度可在滿量程下調(diào)節(jié)；v邏輯電平輸入與邏輯電平輸入與TTLTTL電平兼容；電平兼容；v單一電源供電（

8、單一電源供電（5V5V15V15V）；）；v低功耗，低功耗，20m20m。 8一、一、DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳910二、二、DAC0832與與80C51單片機(jī)的接口單片機(jī)的接口、單緩沖工作方式、單緩沖工作方式 此方式適用于只有一路模擬量輸出，或有幾路模擬量輸出適用于只有一路模擬量輸出，或有幾路模擬量輸出但并不要求同步的系統(tǒng)但并不要求同步的系統(tǒng)。 11雙極性模擬輸出電壓雙極性模擬輸出電壓 ： 雙極性輸出時的分辨率比單極性輸出時降低雙極性輸出時的分辨率比單極性輸出時降低1/2，這是由于對雙極性輸出而言，最高位作為，這是由于對雙極性輸出而言，最高位作為符號位，只有符號位，只有7位數(shù)

9、值位。位數(shù)值位。122、雙緩沖工作方式、雙緩沖工作方式 多路多路D/A轉(zhuǎn)換輸出，如果要求同步進(jìn)行，就應(yīng)轉(zhuǎn)換輸出，如果要求同步進(jìn)行，就應(yīng)該采用雙緩沖器同步方式該采用雙緩沖器同步方式 。13完成兩路完成兩路D/A同步輸出的程序如下：同步輸出的程序如下：MOVDPTR，#0DFFFH ；指向；指向0832（）輸入鎖存器（）輸入鎖存器MOV A，#data1 MOVX DPTR，A ；data1送入送入0832（）輸入鎖存器（）輸入鎖存器MOV DPTR，#0BFFFH ；指向；指向DAC0832（）輸入鎖存器（）輸入鎖存器MOV A，#data2MOVX DPTR，A ；data2送入送入0832（

10、2）輸入鎖存器）輸入鎖存器MOV DPTR，#7FFFH ；同時啟動；同時啟動0832 (1)、0832(2)MOVX DPTR，A ；完成；完成D/A轉(zhuǎn)換輸出轉(zhuǎn)換輸出143、直通工作方式、直通工作方式v當(dāng)當(dāng)DAC0832芯片的片選信號、寫信號、芯片的片選信號、寫信號、及傳送控制信號的引腳全部接地，允許輸及傳送控制信號的引腳全部接地，允許輸入鎖存信號入鎖存信號ILE引腳接引腳接5V時，時，DAC0832芯片就處于直通工作方式，數(shù)字量一旦輸芯片就處于直通工作方式，數(shù)字量一旦輸入，就直接進(jìn)入入，就直接進(jìn)入DAC寄存器，進(jìn)行寄存器，進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。換。159.2 /轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)接口轉(zhuǎn)換器及其

11、與單片機(jī)接口9.2.1 9.2.1 轉(zhuǎn)換器的原理及主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的原理及主要技術(shù)指標(biāo)一、逐次逼近式一、逐次逼近式ADC的轉(zhuǎn)換原理的轉(zhuǎn)換原理16二、雙積分式二、雙積分式ADC的轉(zhuǎn)換原理的轉(zhuǎn)換原理17三、三、A/D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)1221、分辨率、分辨率vADC的分辨率的分辨率是指使輸出數(shù)字量變化一個是指使輸出數(shù)字量變化一個相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量。常用相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量。常用二進(jìn)制的位數(shù)表示。例如二進(jìn)制的位數(shù)表示。例如12位位ADC的分辨率的分辨率就是就是12位，或者說分辨率為滿刻度位，或者說分辨率為滿刻度FS的的1/ 。一個。一個10V滿刻度的

12、滿刻度的12位位ADC能分辨輸能分辨輸入電壓變化最小值是入電壓變化最小值是10V1/ =2.4mV。122182、量化誤差、量化誤差vADC把模擬量變?yōu)閿?shù)字量，用數(shù)字量近似表示模擬量，這個把模擬量變?yōu)閿?shù)字量，用數(shù)字量近似表示模擬量，這個過程稱為量化。過程稱為量化。量化誤差是量化誤差是ADC的有限位數(shù)對模擬量進(jìn)行量的有限位數(shù)對模擬量進(jìn)行量化而引起的誤差化而引起的誤差。實際上，要準(zhǔn)確表示模擬量，。實際上，要準(zhǔn)確表示模擬量，ADC的位數(shù)的位數(shù)需很大甚至無窮大。一個分辨率有限的需很大甚至無窮大。一個分辨率有限的ADC的階梯狀轉(zhuǎn)換特的階梯狀轉(zhuǎn)換特性曲線與具有無限分辨率的性曲線與具有無限分辨率的ADC轉(zhuǎn)換

13、特性曲線（直線）之間轉(zhuǎn)換特性曲線（直線）之間的最大偏差即是量化誤差。的最大偏差即是量化誤差。 193、偏移誤差、偏移誤差v偏移誤差偏移誤差是指輸入信號為零時，輸出信號不為零的是指輸入信號為零時，輸出信號不為零的值，所以有時又稱為零值誤差。假定值，所以有時又稱為零值誤差。假定ADC沒有非線沒有非線性誤差，則其轉(zhuǎn)換特性曲線各階梯中點的連線必定性誤差，則其轉(zhuǎn)換特性曲線各階梯中點的連線必定是直線，這條直線與橫軸相交點所對應(yīng)的輸入電壓是直線，這條直線與橫軸相交點所對應(yīng)的輸入電壓值就是偏移誤差。值就是偏移誤差。、滿刻度誤差、滿刻度誤差v滿刻度誤差滿刻度誤差又稱為增益誤差。又稱為增益誤差。ADC的滿刻度的滿

14、刻度誤差是指滿刻度輸出數(shù)碼所對應(yīng)的實際輸入電誤差是指滿刻度輸出數(shù)碼所對應(yīng)的實際輸入電壓與理想輸入電壓之差。壓與理想輸入電壓之差。205、線性度線性度v線性度線性度有時又稱為非線性度，它是指轉(zhuǎn)換器實際的有時又稱為非線性度，它是指轉(zhuǎn)換器實際的轉(zhuǎn)換特性與理想直線的最大偏差。轉(zhuǎn)換特性與理想直線的最大偏差。6、絕對精度、絕對精度v在一個轉(zhuǎn)換器中，任何數(shù)碼所對應(yīng)的實際模擬量輸在一個轉(zhuǎn)換器中，任何數(shù)碼所對應(yīng)的實際模擬量輸入與理論模擬輸入之差的最大值，稱為入與理論模擬輸入之差的最大值，稱為絕對精度絕對精度。對。對于于ADC而言，可以在每一個階梯的水平中點進(jìn)行測而言，可以在每一個階梯的水平中點進(jìn)行測量，它包括了

15、所有的誤差。量，它包括了所有的誤差。7、轉(zhuǎn)換速率、轉(zhuǎn)換速率vADC的的轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率是能夠重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度，是能夠重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度，即每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)。而完成一次即每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)。而完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時間轉(zhuǎn)換所需的時間（包括穩(wěn)定時間），則是轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)。（包括穩(wěn)定時間），則是轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)。21主要性能為：主要性能為：v分辨率為位；分辨率為位；v精度：精度：ADC0809小于小于1LSB（ADC0808小于小于1/2LSB）；）；v單單+5V供電，模擬輸入電壓范圍為供電，模擬輸入電壓范圍為05V；v具有鎖存控制的路輸入模擬開關(guān)；具有鎖存控制的路輸入模擬開關(guān)；v可鎖存三態(tài)輸出

16、，輸出與可鎖存三態(tài)輸出，輸出與TTL電平兼容；電平兼容；v功耗為功耗為15mW；v不必進(jìn)行零點和滿度調(diào)整；不必進(jìn)行零點和滿度調(diào)整；v轉(zhuǎn)換速度取決于芯片外接的時鐘頻率。時鐘頻轉(zhuǎn)換速度取決于芯片外接的時鐘頻率。時鐘頻率范圍：率范圍：101280KHz。典型值為時鐘頻率。典型值為時鐘頻率640KHz，轉(zhuǎn)換時間約為，轉(zhuǎn)換時間約為100S。9.2.2 ADC08099.2.2 ADC0809芯片及其與單片機(jī)的接口芯片及其與單片機(jī)的接口22一、一、ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能231 1、IN0IN0IN7IN7，路模擬量輸入端。，路模擬量輸入端。2 2、D7D7D0D0，位數(shù)字量

17、輸出端。，位數(shù)字量輸出端。3 3、ALEALE， 地址鎖存允許信號輸入端。通常向此引腳輸入一個正地址鎖存允許信號輸入端。通常向此引腳輸入一個正脈沖時，可將三位地址選擇信號脈沖時，可將三位地址選擇信號A A、B B、C C鎖存于地址寄存器內(nèi)并鎖存于地址寄存器內(nèi)并進(jìn)行譯碼，選通相應(yīng)的模擬輸入通道。進(jìn)行譯碼，選通相應(yīng)的模擬輸入通道。4 4、STARTSTART，啟動，啟動A/DA/D轉(zhuǎn)換控制信號輸入端。一般向此引腳輸入一轉(zhuǎn)換控制信號輸入端。一般向此引腳輸入一個正脈沖，上升沿復(fù)位內(nèi)部逐次逼近寄存器，下降沿后開始個正脈沖，上升沿復(fù)位內(nèi)部逐次逼近寄存器，下降沿后開始A/DA/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。5 5、CLKC

18、LK，時鐘信號輸入端。，時鐘信號輸入端。6 6、EOCEOC，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端。，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端。A/DA/D轉(zhuǎn)換期間轉(zhuǎn)換期間EOCEOC為低電平，為低電平，A/DA/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后轉(zhuǎn)換結(jié)束后EOCEOC為高電平。為高電平。7 7、OEOE，輸出允許控制端，控制輸出鎖存器的三態(tài)門。當(dāng)，輸出允許控制端，控制輸出鎖存器的三態(tài)門。當(dāng)OEOE為高為高電平時，轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)出現(xiàn)在電平時，轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)出現(xiàn)在D7D7D0D0引腳。當(dāng)引腳。當(dāng)OEOE為低電平時，為低電平時，D7D7D0D0引腳對外呈高阻狀態(tài)。引腳對外呈高阻狀態(tài)。8 8、C C、B B、A A，路模擬開關(guān)的地址選通信號輸入端，路模擬開關(guān)的地址

19、選通信號輸入端，3 3個輸入端個輸入端的信號為的信號為000000111111時，接通時，接通IN0IN0IN7IN7對應(yīng)通道。對應(yīng)通道。9 9、VRVR（）、（）、VRVR（）：（）：分別為基準(zhǔn)電源的正、負(fù)輸入端。分別為基準(zhǔn)電源的正、負(fù)輸入端。24二、二、ADC0809與單片機(jī)的接口與單片機(jī)的接口1、查詢方式、查詢方式 25例：對路模擬信號輪流采樣一次，并依次把轉(zhuǎn)換例：對路模擬信號輪流采樣一次，并依次把轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲到片內(nèi)結(jié)果存儲到片內(nèi)RAM以以DATA為起始地址的連續(xù)單為起始地址的連續(xù)單元中。元中。MAIN：MOV R1，#DATA ；置數(shù)據(jù)區(qū)首地址；置數(shù)據(jù)區(qū)首地址 MOV DPTR，#7F

20、F8H；指向通道；指向通道 MOV R7，#08H；置通道數(shù)；置通道數(shù)LOOP：MOVX DPTR，A；啟動；啟動A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換HER：JB P3.3，HER ；查詢；查詢A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束 MOVX A，DPTR；讀??；讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV R1，A；存儲數(shù)據(jù)；存儲數(shù)據(jù) INC DPTR；指向下一個通道；指向下一個通道 INC R1 ；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針 DJNZ R7，LOOP ；個通道轉(zhuǎn)換完否？；個通道轉(zhuǎn)換完否？ 262、中斷方式、中斷方式 讀取讀取IN0通道的模擬量轉(zhuǎn)換結(jié)果，并送至片內(nèi)通道的模擬量轉(zhuǎn)換結(jié)果，并送至片內(nèi)RAM以以DATA為首地址的連續(xù)單元中。

21、為首地址的連續(xù)單元中。 ORG 0013H；中斷服務(wù)程序入口；中斷服務(wù)程序入口 AJMP PINT1 ORG 2000HMAIN：MOV R1, #DATA ；置數(shù)據(jù)區(qū)首地址；置數(shù)據(jù)區(qū)首地址 SETB IT1 ；為邊沿觸發(fā)方式；為邊沿觸發(fā)方式 SETB EA ；開中斷；開中斷 SETB EX1；允許中斷；允許中斷 MOV DPTR，#7FF8H；指向；指向IN0通道通道 MOVX DPTR，A；啟動；啟動A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換LOOP：NOP；等待中斷；等待中斷 AJMP LOOP 27 ORG 2100H ；中斷服務(wù)程序入口；中斷服務(wù)程序入口PINT1：PUSH PSW；保護(hù)現(xiàn)場；保護(hù)現(xiàn)場 PUSH

22、 ACC PUSH DPL PUSH DPH MOV DPTR, #7FF8H MOVX A，DPTR ；讀取轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)；讀取轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù) MOV R1，A ；數(shù)據(jù)存入以；數(shù)據(jù)存入以DATA為首地址的為首地址的RAM中中 INC R1 ；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針 MOVX DPTR，A ；再次啟動；再次啟動A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 POP DPH ；恢復(fù)現(xiàn)場；恢復(fù)現(xiàn)場 POP DPL POP ACC POP PSW RETI ；中斷返回；中斷返回28主要性能為：主要性能為：v逐次逼近逐次逼近ADC，可選擇工作于，可選擇工作于12位，也可工作于位，也可工作于8位。轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)有兩種讀出方式：位。轉(zhuǎn)換后

23、的數(shù)據(jù)有兩種讀出方式：12位一次讀出；位一次讀出；位、位兩次讀出。位、位兩次讀出。v具有可控具有可控三態(tài)輸出緩沖器三態(tài)輸出緩沖器，邏輯電平為，邏輯電平為TTL電平。電平。v非線性誤差非線性誤差：AD574AJ為為1LSB，AD574AK為為1/2LSB。9.2.3 ADC5749.2.3 ADC574芯片及其與單片機(jī)的接口芯片及其與單片機(jī)的接口v轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間：最大轉(zhuǎn)換時間為：最大轉(zhuǎn)換時間為25S（屬中檔速度）。（屬中檔速度）。v輸入模擬信號輸入模擬信號，單極性時，范圍為，單極性時，范圍為0V10V和和0V20V，從不同引腳輸入。雙極性輸入時，范，從不同引腳輸入。雙極性輸入時，范圍為圍為0V

24、5V和和0V10V，從不同引腳輸入。，從不同引腳輸入。29v輸出碼制輸出碼制：單極性輸入時，輸出數(shù)字量為原碼，：單極性輸入時，輸出數(shù)字量為原碼，雙極性輸入時，輸出為偏移二進(jìn)制碼。雙極性輸入時，輸出為偏移二進(jìn)制碼。v具有具有10.000V的高精度的高精度內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源，只需，只需外接一只適當(dāng)阻值的電阻，便可向外接一只適當(dāng)阻值的電阻，便可向DAC部分的解部分的解碼網(wǎng)絡(luò)提供參考輸入。內(nèi)部具有時鐘產(chǎn)生電路，碼網(wǎng)絡(luò)提供參考輸入。內(nèi)部具有時鐘產(chǎn)生電路，不須外部接線。不須外部接線。v需三組電源需三組電源：5V、VCC（12V15V）、）、VEE（12V15V）。由于轉(zhuǎn)換精度高，所）。由于轉(zhuǎn)換精

25、度高，所提供電源必須有良好的穩(wěn)定性，并進(jìn)行充分濾波，提供電源必須有良好的穩(wěn)定性，并進(jìn)行充分濾波，以防止高頻噪聲的干擾。以防止高頻噪聲的干擾。v低功耗低功耗：典型功耗為：典型功耗為390mW。30一、一、AD574A引腳功能引腳功能313233二、二、AD574A的單極性和雙極性輸入的單極性和雙極性輸入 單極性輸入單極性輸入 雙極性輸入雙極性輸入 341、單極性輸入電路、單極性輸入電路 當(dāng)輸入電壓為當(dāng)輸入電壓為VIN=0V+10V時，應(yīng)從引腳時，應(yīng)從引腳10VIN輸入，當(dāng)輸入，當(dāng)VIN=0V+20V，應(yīng)從，應(yīng)從20VIN引腳輸入。輸出數(shù)字量引腳輸入。輸出數(shù)字量D為無符號二進(jìn)制碼，為無符號二進(jìn)制碼

26、，計算公式為：計算公式為： D=4096 VIN/VFS 或或 ： VIN=D VFS / 4096 式中式中VIN為輸入模擬量（為輸入模擬量（V），），VFS是滿量程，如是滿量程，如果從果從10VIN引腳輸入，引腳輸入，VFS =10V，1LSB=10/4096=24（mV)；若信號從；若信號從20VIN 引腳輸引腳輸入，入，VFS =20V，1LSB=20/4096=49（mV)。 352、雙極性輸入電路、雙極性輸入電路 R1用于調(diào)整雙極性輸入電路的零點。如果輸入信號用于調(diào)整雙極性輸入電路的零點。如果輸入信號VIN在在5V5V之間，應(yīng)從之間，應(yīng)從10VI引腳輸入；當(dāng)引腳輸入；當(dāng)VI在在10

27、V10V之間，應(yīng)從之間，應(yīng)從20 VI引腳輸入。引腳輸入。雙極性輸入時輸出數(shù)字量雙極性輸入時輸出數(shù)字量D與輸入模擬電壓與輸入模擬電壓VI之間的關(guān)系：之間的關(guān)系： D2048（1+2VI/ VFS） 或或 ： VI（D/2048-1）VFS /2 式中式中VFS的定義與單極性輸入情況下對的定義與單極性輸入情況下對VFS的定義相同。的定義相同。 由上式求出的數(shù)字量由上式求出的數(shù)字量D是是12位偏移二進(jìn)制碼。把位偏移二進(jìn)制碼。把D的最高的最高位求反便得到補碼。補碼對應(yīng)模擬量輸入的符號和大小。同樣，位求反便得到補碼。補碼對應(yīng)模擬量輸入的符號和大小。同樣，從從AD574A讀到的或應(yīng)代到式中的數(shù)字量讀到的

28、或應(yīng)代到式中的數(shù)字量D也是偏移二進(jìn)制碼。也是偏移二進(jìn)制碼。例如，當(dāng)模擬信號從例如，當(dāng)模擬信號從10 VIN引腳輸入，則引腳輸入，則VFS10V，若讀得，若讀得DFFFH，即，即111111111111B4095，代入式中可求得，代入式中可求得VIN4.9976 V。36三、三、AD574A與單片機(jī)的接口與單片機(jī)的接口37v采用雙極性輸入方式采用雙極性輸入方式，可對，可對5V或或10V的模擬信號的模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)AD574A與與80C31單片機(jī)配置時，由于單片機(jī)配置時，由于AD574A輸出輸出12位數(shù)據(jù)，所以當(dāng)單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果位數(shù)據(jù)，所以當(dāng)單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，應(yīng)分兩次進(jìn)行：當(dāng)

29、時，應(yīng)分兩次進(jìn)行：當(dāng)0=0時，讀取高時，讀取高8位；當(dāng)位；當(dāng)0=1時，讀取低時，讀取低4位。位。v轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取有三種方式轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取有三種方式：（：（a） STS空著不接，空著不接，單片機(jī)就只能在啟動單片機(jī)就只能在啟動AD574A轉(zhuǎn)換后延時轉(zhuǎn)換后延時25S以上再以上再讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，即延時方式；（讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，即延時方式；（b）STS接到接到80C31的的一條端口線上，單片機(jī)就可以采用查詢方式。當(dāng)查得一條端口線上，單片機(jī)就可以采用查詢方式。當(dāng)查得STS為低電平時，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束；為低電平時，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束；(c) STS接到接到80C31的端，則可以采用中斷方式讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。圖中的端，則可以采用

30、中斷方式讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。圖中AD574A的的STS與與80C31的的P1.0線相連，故采用查詢線相連，故采用查詢方式讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。方式讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。38AD574A的轉(zhuǎn)換程序段如下：的轉(zhuǎn)換程序段如下：AD574A：MOV DPTR，#0FFF8H ；送端口地址入；送端口地址入DPTR MOVX DPTR，A ；啟動；啟動AD574A SETB P1.0 ；置；置P1.0為輸入方式為輸入方式 LOOP：JB P1.0，LOOP ；檢測；檢測P1.0口口 INC DPTR ；使；使R/C為為1 MOVX A，DPTR ；讀取高；讀取高8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù) MOV 41H，A ；高；高8位內(nèi)容存入位內(nèi)容存入

31、41H單元單元 INC DPTR ；使、；使、A0均為均為1 INC DPTR ； MOVX A，DPTR ；讀取低；讀取低4位位 MOV 40H ，A ；將低；將低4位內(nèi)容存入位內(nèi)容存入40H單元單元 . . 上述程序是按查詢方式設(shè)計，也可按中斷方式設(shè)計中斷服務(wù)程序上述程序是按查詢方式設(shè)計，也可按中斷方式設(shè)計中斷服務(wù)程序。 39 MC14433是美國是美國Motorola公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的3位半位半雙積分雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，是目前市場上廣為流行的典轉(zhuǎn)換器，是目前市場上廣為流行的典型的型的A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。MC14433具有抗干擾性能好，具有抗干擾性能好，轉(zhuǎn)換精度高（相當(dāng)于轉(zhuǎn)換精度高（相

32、當(dāng)于11位二進(jìn)制數(shù)），自動校零，位二進(jìn)制數(shù)），自動校零，自動極性輸出，自動量程控制信號輸出，動態(tài)字自動極性輸出，自動量程控制信號輸出，動態(tài)字位掃描位掃描BCD碼輸出，單基準(zhǔn)電壓，外接元件少，碼輸出，單基準(zhǔn)電壓，外接元件少，價格低廉等特點。但其價格低廉等特點。但其轉(zhuǎn)換速度約轉(zhuǎn)換速度約110次次/秒秒。在不要求高速轉(zhuǎn)換的場合，如溫度控制系統(tǒng)中，在不要求高速轉(zhuǎn)換的場合，如溫度控制系統(tǒng)中，被廣泛采用。被廣泛采用。5G14433與與MC14433完全兼容，可完全兼容，可以互換使用。以互換使用。9.2.4 MC144339.2.4 MC14433芯片及其與單片機(jī)的接口芯片及其與單片機(jī)的接口40一、一、MC

33、14433的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能 41v模擬電路部分模擬電路部分有基準(zhǔn)電壓、模擬電壓輸入部分。有基準(zhǔn)電壓、模擬電壓輸入部分。被轉(zhuǎn)換的模擬電壓輸入量程為被轉(zhuǎn)換的模擬電壓輸入量程為199.9mV或或1.999V，與之對應(yīng)的基準(zhǔn)電壓相應(yīng)為與之對應(yīng)的基準(zhǔn)電壓相應(yīng)為200mV或或2V兩種。兩種。v數(shù)字電路部分?jǐn)?shù)字電路部分由邏輯控制、由邏輯控制、BCD碼及輸出鎖存器、碼及輸出鎖存器、多路開關(guān)、時鐘以及極性判別、溢出檢測等電路組成。多路開關(guān)、時鐘以及極性判別、溢出檢測等電路組成。MC14433采用字位動態(tài)掃描采用字位動態(tài)掃描BCD碼輸出方式，即千、碼輸出方式，即千、百、十、個位百、十、個位

34、BCD碼輪流地在碼輪流地在Q0Q3端輸出，同時端輸出，同時在在DS1DS4端出現(xiàn)同步字位選通信號。端出現(xiàn)同步字位選通信號。v主要的外接器件主要的外接器件是時鐘振蕩器外接電阻是時鐘振蕩器外接電阻RC、外接、外接失調(diào)補償電容失調(diào)補償電容C0和外接積分阻容元件和外接積分阻容元件R1、C1。 42MC14433芯片的引腳功能如下：芯片的引腳功能如下：（1）VAG：被測電壓：被測電壓VX和基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電壓VR的接地端的接地端（模擬地）。（模擬地）。（2）VR：外接輸入基準(zhǔn)電壓（：外接輸入基準(zhǔn)電壓（2V或或200mV）。）。（3）VX：被測電壓輸入端。：被測電壓輸入端。（4）R1、R1/C1、C1：外接

35、積分電阻外接積分電阻R1和積分電和積分電容容C1元件端，外接元件典型值為：當(dāng)量程為元件端，外接元件典型值為：當(dāng)量程為2V時，時，C1=0.1F，R1=470k；當(dāng)量程為；當(dāng)量程為200mV時，時，C1=0.1F，R1=27k。（5）C01、C02：外接失調(diào)補償電容：外接失調(diào)補償電容C0端，端， C0的的典型值為典型值為0.1F。43（6）DU：更新輸出的：更新輸出的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)結(jié)果的輸入端。當(dāng)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)結(jié)果的輸入端。當(dāng)DU與與EOC連接時，每次的連接時，每次的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果都被更新。轉(zhuǎn)換結(jié)果都被更新。（7）CLK1和和CLK0：時鐘振蕩器外接電阻時鐘振蕩器外接電阻RC端。時鐘頻率端。時鐘頻率隨

36、隨RC的增加而下降。的增加而下降。RC的值為的值為300k時，時鐘頻率為時，時鐘頻率為147 kHz（每秒約轉(zhuǎn)換（每秒約轉(zhuǎn)換9次）。次）。（8）VEE：模擬部分的負(fù)電源端，接：模擬部分的負(fù)電源端，接5V。（9）VSS：除：除CLK0端外所有輸出端的低電平基準(zhǔn)（數(shù)字端外所有輸出端的低電平基準(zhǔn)（數(shù)字地）。當(dāng)?shù)兀．?dāng)VSS接接VAG （模擬地）時，輸出電壓幅度為（模擬地）時，輸出電壓幅度為VAGVDD（05V）；當(dāng)）；當(dāng)VSS接接VEE（5V）時，輸出電壓幅）時，輸出電壓幅度為度為VEEVDD（5V5V），），10V的幅度。實際應(yīng)用時的幅度。實際應(yīng)用時一般是一般是VSS接接VAG，即模擬地和數(shù)字地相

37、連。，即模擬地和數(shù)字地相連。（10）EOC：轉(zhuǎn)換周期結(jié)束標(biāo)志輸出。每當(dāng)一個：轉(zhuǎn)換周期結(jié)束標(biāo)志輸出。每當(dāng)一個A/D轉(zhuǎn)換周轉(zhuǎn)換周期結(jié)束，期結(jié)束，EOC端輸出一個寬度為時鐘周期二分之一寬度的正端輸出一個寬度為時鐘周期二分之一寬度的正脈沖。脈沖。44v（11） ：過量程標(biāo)志輸出，平時為高電平。當(dāng)：過量程標(biāo)志輸出，平時為高電平。當(dāng) 大大于于VR時（被測電平輸入絕對值大于基準(zhǔn)電壓），時（被測電平輸入絕對值大于基準(zhǔn)電壓）， 端輸端輸出低電平。出低電平。v（12）DS1DS4：多路選通脈沖輸出端。：多路選通脈沖輸出端。DS1對應(yīng)千位，對應(yīng)千位，DS4對應(yīng)個位。每個選通脈沖寬度為對應(yīng)個位。每個選通脈沖寬度為18

38、個時鐘周期，兩個相個時鐘周期，兩個相鄰脈沖之間間隔鄰脈沖之間間隔2個時鐘周期。個時鐘周期。 ORVxOR45（13）Q0Q3：BCD碼數(shù)據(jù)輸出線。其中碼數(shù)據(jù)輸出線。其中Q0為最低位，為最低位，Q3為最高位。當(dāng)為最高位。當(dāng)DS2、DS3和和DS4選通期間，輸出三位完整的選通期間，輸出三位完整的BCD碼，即碼，即09十個數(shù)字任何一個都可以。但在十個數(shù)字任何一個都可以。但在DS1選通期選通期間，數(shù)據(jù)輸出線間，數(shù)據(jù)輸出線Q0Q3除了千位的除了千位的0或或1外，還表示了轉(zhuǎn)換值外，還表示了轉(zhuǎn)換值的正負(fù)極性和欠量程還是過量程，其含義見表。的正負(fù)極性和欠量程還是過量程，其含義見表。 46vQ3表示千位（表示千

39、位（1/2）數(shù)的內(nèi)容，）數(shù)的內(nèi)容，Q3 =“0”（低（低電平）時，千位數(shù)為電平）時，千位數(shù)為1；Q3 =“1”（高電平）時，千位數(shù)為（高電平）時，千位數(shù)為0；vQ2 表示被測電壓的極性，表示被測電壓的極性，Q2 =“1”表示正極表示正極性，性，Q2 =“0”表示負(fù)極性；表示負(fù)極性；vQ0 “1”表示被測電壓在量程外（過或欠表示被測電壓在量程外（過或欠量程），可用于儀表自動量程切換。當(dāng)量程），可用于儀表自動量程切換。當(dāng)Q3=“0”時，表示過量程；當(dāng)時，表示過量程；當(dāng)Q3=“1”時，表示欠量程。時，表示欠量程。（14）VDD：正電源端，接：正電源端，接5V。47二、二、MC14433與與80C51

40、單片機(jī)的接口單片機(jī)的接口 48v盡管盡管MC14433需外接的元件很少，但為使其工作與最佳狀需外接的元件很少，但為使其工作與最佳狀態(tài)，也必須態(tài)，也必須注意外部電路的連接和外接元器件的選擇注意外部電路的連接和外接元器件的選擇。由于。由于片內(nèi)提供時鐘發(fā)生器，使用時只需外接一個電阻；也可采用片內(nèi)提供時鐘發(fā)生器，使用時只需外接一個電阻；也可采用外部輸入時鐘或外接晶體振蕩電路。外部輸入時鐘或外接晶體振蕩電路。MC14433芯片工作電源芯片工作電源為為5V，正電源接，正電源接VDD，模擬部分負(fù)電源端接，模擬部分負(fù)電源端接VEE，模擬地，模擬地VAG與數(shù)字地與數(shù)字地VSS相連為公共接地端。為了提高電源的抗干

41、相連為公共接地端。為了提高電源的抗干擾能力，擾能力，正、負(fù)電源分別經(jīng)去耦電容正、負(fù)電源分別經(jīng)去耦電容0.047F、0.02F與與VSS（VAG）端相連）端相連。vMC14433芯片的芯片的基準(zhǔn)電壓須外接基準(zhǔn)電壓須外接，可由，可由MC1403通過分壓提供通過分壓提供2V或或200mV的基準(zhǔn)電壓。在一的基準(zhǔn)電壓。在一些精度不高的小型智能化儀表中，由于些精度不高的小型智能化儀表中，由于5V電源是電源是經(jīng)過三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓的，工作環(huán)境又比較好，這樣經(jīng)過三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓的，工作環(huán)境又比較好，這樣就可以通過電位器對就可以通過電位器對5V直接分壓得到。直接分壓得到。49vEOC是是A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束的輸出標(biāo)志信號，

42、每一次轉(zhuǎn)換結(jié)束的輸出標(biāo)志信號，每一次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOC端都輸出一個端都輸出一個1/2時鐘周期寬度的時鐘周期寬度的脈沖。當(dāng)給脈沖。當(dāng)給DU端輸入一個正脈沖時，當(dāng)前端輸入一個正脈沖時，當(dāng)前A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換周期的轉(zhuǎn)換結(jié)果將被送至輸出鎖存器，經(jīng)多路開關(guān)周期的轉(zhuǎn)換結(jié)果將被送至輸出鎖存器，經(jīng)多路開關(guān)輸出，否則將輸出鎖存器中原來的轉(zhuǎn)換結(jié)果。所以輸出，否則將輸出鎖存器中原來的轉(zhuǎn)換結(jié)果。所以DU端與端與EOC端相連，以選擇連續(xù)轉(zhuǎn)換方式，每次轉(zhuǎn)端相連，以選擇連續(xù)轉(zhuǎn)換方式，每次轉(zhuǎn)換結(jié)果都送至輸出寄存器。換結(jié)果都送至輸出寄存器。v由于由于MC14433的的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果是動態(tài)分時輸出的轉(zhuǎn)換結(jié)果是動態(tài)分時輸出的BCD碼碼，Q0Q3和和DS1DS4都不是總線式都不是總線式的。的。因此，因此，80C51單片機(jī)只