第8章 數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口

1、第第8章章 數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口數(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)型解碼網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(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) )2(8REFV7082*)2(iiREFV當(dāng)D7D0為任意數(shù)時(shí)，V0= *2i， Di=1對(duì)

2、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82REFV70iiD對(duì)N位二進(jìn)制數(shù)，V0= *2i （Ai相應(yīng)的數(shù)據(jù)位）NREFV210NiiA8.1.2. 性能參數(shù)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。 121n最小電壓比最大電壓 8位 *100%=0.39% nnREFnnnREFVV21212122125612.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)與單片機(jī)與8位位D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)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）

3、,寄存器的輸出隨輸入變化， ，數(shù)據(jù)鎖存在寄存器中。 1LEi0LEi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=1， =0， 從 把數(shù)據(jù)鎖存在輸入寄存器。CS1WR1LE1WR1LECS1WR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。XFER2WR2LE2WR2LEXFER2WR工作方式都無(wú)效，直通：一個(gè)有效，一個(gè)無(wú)效，單緩沖：分別有效，雙緩沖：

4、 2 LE1 2 LE1 2 LE1 LELELE8.2.48位位D/A轉(zhuǎn)換器接口方法轉(zhuǎn)換器接口方法1.單緩沖型接口方法DVAAVVREFREF.2)2.(2800780D為十進(jìn)制數(shù)表示的數(shù)字量11111111 00000001REFV256255REFV2561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；CS第二次P2.60 有效，輸入寄存器數(shù)據(jù)DAC寄存器。XFER3直通型的接口方法8.2.5D/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式轉(zhuǎn)換器的輸出方式1單極性輸出（單緩沖）輸出電壓：1111111100000001DVVREF.28025

5、5.256REFV256REFVREFREFREFnnVVVV8max021212要達(dá)到5V輸出，VREF的值要略高于5V！MOVDPTR,#7FFFHMOVA,R3數(shù)據(jù)存放在R3中MOVX DPTR,A2雙極性輸出128)128(2)2()2 .2 .2 .(2). 2().(7700667770112013202DVDVVAAAVVVVRRVRRVREFREFREFREFREFREF若VREF為正，A71V0正值，A70V0負(fù)值，分出極性。D255（FFH），D128（80H），V00D0（00H），V0VREFREFREFREFVVVV128112812708.4. D/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)

6、舉例轉(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: 0BFFFH 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,#XXHMOVDPTR,#0BFFFHMOVXDPTR,A程序設(shè)計(jì)：DA0:MOVR7,#80HMOVDPTR,#6000HMOVP2,#0BFHMOVR0,#0FFHDAI:MOVXA,DPTRMOVXRO,AINCDPTRLCALLDLY；延時(shí)tDJNZR7,DA1LJMPDA0END8

7、.4.2. 雙極性輸出接口系統(tǒng)設(shè)計(jì)雙極性輸出接口系統(tǒng)設(shè)計(jì)(波形發(fā)生器波形發(fā)生器)1. 電路(略) 片選 P2.6=0 1011=B V02= VREF=+5V 128)128(DVREF2. 軟件： (1)反向鋸齒波程序 -50+5t(a)MSN:MOVDPTR,#0BFFFHDA0:MOVR7,#80HDA1:MOVA,R7MOVX DPTR,ADJNZR7,DA1LJMPDA0(2) 正向鋸齒波程序 (b)-5+5tDSW:MOVDPTR,#0BFFFHMOVR7,#00HDAD0: MOVA,R7MOVX DPTR,AINCR7LJMPDAD0(3) 雙向鋸齒波程序 (c)-5+5tDS

8、W:MOVDPTR,#0BFFFHMOVR7,#00HDAD0: MOVA,R7MOVX DPTR,AINCR7LJMPDAD0（4）三角波程序(d)-5+5tSSW:MOVDPTR,#0BFFFHDAS0: MOVR7,#80HDAS1: MOVA,R7MOVX DPTR,AINCR7CJNER7#0FFH,DAS1DAS2: DECR7MOVR,R7MOVX DPTR,ACJNER7,#80H,DAS2LJMPDAS0（5）正弦波電壓(d)-5+5tSIN:MOVR7,#00HDAS0: MOVA,R7MOVDPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOVDPTR,#0BFFFHMOVX

9、 DPTR,AINCR7LJMPDAS0 TAB: DB80H，83H，86H，89HD=128+128Sin* *k=80H+80Hsin k* (k=0, 255)D0=80H+80Sin0* =80HD1=80H+80Sin1* =83HD2=80H+80Sin2* =86HD253=80H+80Sin253* =80H-6D254=80H+80Sin254* =80H-3D255=80H25522552255225522552255225528.4.3. 雙路雙路D/A同步控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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:11

10、01 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 7FFFHMOVDPTR,#0DFFFHMOVA,#DATA1MOVXDPTR,AMOVDPTR,#0BFFFHMOVA,#DATA2MOVXDPTR,AMOVDPTR,#7FFFHMOVXDPTR,A8.5 A/D轉(zhuǎn)換器模模/數(shù)轉(zhuǎn)換器數(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 雙積分式雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器原

11、理轉(zhuǎn)換器原理 特點(diǎn)：特點(diǎn)：消除干擾和電源噪聲 精度高 速度慢應(yīng)用：應(yīng)用：主要用于數(shù)字式測(cè)量?jī)x表中控制邏輯電 子開關(guān)計(jì)數(shù)器VX積分器VREF標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘比較器數(shù)據(jù)輸出T1正比與輸入電壓固定積分時(shí)間T0BAVB0VAT2固定斜率（反向積分）積分輸出t8.5.2 逐次逼近式逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器原理轉(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)中控制邏輯N位寄存器D/A轉(zhuǎn)換器輸出緩沖器VsVxDn-1.D0比較器輸出允許轉(zhuǎn)換結(jié)束啟動(dòng)時(shí)鐘8.5.3 描述描述A/D轉(zhuǎn)換器的性能參數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能參數(shù)1.分辨率分辨率：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。 量化誤差量化誤差： （1/2）LSB。反

12、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.偏移誤差偏移誤差：輸入模擬量為0時(shí)，輸出數(shù)字量不為“0”的偏移值。3.線性誤差線性誤差：實(shí)際的輸出特性曲線偏離理想直線的最大偏移值。4.精度精度 絕對(duì)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)精度相對(duì)精度：絕對(duì)精度與滿刻度之比。5.轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度：完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。6.電源靈敏度電源靈敏度：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)與單片機(jī)與8位位A/D轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)8.6.1 ADC0808/0809的主要功能的主要功能 1.分辨率為8位。

13、 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的組成及工作原理的組成及工作原理（外特性）（外特性）256R電阻網(wǎng)絡(luò)三態(tài)輸出鎖存緩沖器地址鎖存與譯碼八路模擬開關(guān)樹狀開關(guān)SAR控制與時(shí)序BCALEGNDIN1D0STARTCLKVCCOEEOCREF （ +）AIN2IN3IN4IN5IN7IN6IN0D1D2D3D4D5D6D7REF（-）工作時(shí)序工作時(shí)序模擬輸

14、入STARTEOCOE數(shù)字輸出通道地址ALE8.6.4 8031與ADC0808/0809接口設(shè)計(jì)接口設(shè)計(jì) 1.硬件接口設(shè)計(jì)硬件接口設(shè)計(jì) 方法：通過(guò)并行方法：通過(guò)并行I/O接口與接口與8031連接（如連接（如8155或或8255） 利用其三態(tài)輸出鎖存功能，直接連接利用其三態(tài)輸出鎖存功能，直接連接 例：例：P273，圖，圖8-22直接連接法直接連接法 IN0IN7分別為分別為7FF8H7FFFH 工作過(guò)程工作過(guò)程2. ADC0808/0809轉(zhuǎn)換器程序設(shè)計(jì)方法轉(zhuǎn)換器程序設(shè)計(jì)方法 （1）程序查詢方式）程序查詢方式 MOV R0，#40H MOV DPTR，#7FF8H MOVX DPTR，A JB

15、 P3.2，$ MOVX A， DPTRDPTR MOV R0R0，A A （2）延時(shí)方式 無(wú)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 0ORG 0 LJMP START LJMP START ORG 03H ORG 03H LJMP INT0P LJMP INT0P ；初始化程序；初始化程序 ； START：MOV R0，#70H MOV R7，#16 MOV SP，#3FH SETB IT0 SETB EX