第10章DA和AD转换技术.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,在计算机应用系统中，常需要,模拟量输出,，去控制系统中的执行机构,构成控制系统。将计算机中的,数字信号,转换为,模拟信号,，称为,D/A,转换,；通常计算机也需要对一些模拟信号（如电流、电压、压力等）进行检测，将,模拟信号,转换为,数字信号,，称为,A/D,转换。,第,9,章,D/A,和,A/D,转换技术,一、,D/A,转换器的性能指标,1,D/A,转换与,D/A,转换接口,1,、分辨率,分辨率是指,D/A,转换器能分辨的最小输出模拟增量,取决于输入数字量的二进制位数。,一个,n,位的,DAC,所能分辨的最小电压增量定义为满量程值的,2,-n,倍。,例如：满量程为,10V,的,8,位,DAC,分辨率为,10V,2,-8,=39mv,；一个同样量程的,16,位,DAC,的分辨率高达,10V,2,-16,=153uV,2,、转换精度,转换精度和分辨率是两个不同的概念。,转换精度是指满量程时,DAC,的实际模拟输出值和理论值的接近程度。,例如：满量程时理论输出值为,10V,实际输出值是在,9.99V,-10.01V,之间，其转换精度为,10mv,。通常，,DAC,的转换精度为分辨率之半，即为,LSB/2,。,LSB,是分辨率，是指最低一位数字量变化引起的变化量。,3,、相对误差,绝对误差与满量程值之比用,%,表示,，例如：转换精度为,10mv,若满量程输出值为,10V,则相对误差,10mv/10V=0.1%,。,4,、偏移量误差,偏移量误差是指输入数字量为零时，输出模拟量对零的偏移值。,这种误差通常可以通过,DAC,的外接,V,REF,和电位计加以调整。,5,、线性度,线性度是指,DAC,的实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏差。,通常，线性度不应超出,1/2LSB,。,二、,DAC0832,1,、内部结构,三、,DAC0832,与,MCS-51,单片机连接应用举例,1,、,MCS-51,和,DAC0832,的连接方式,直通方式,DAC0832,内部有两个起数据缓冲器作用的寄存器，分别受,IE,1,和,IE,2,控制。如果它们皆为高电平，那么,DI,0,DI,7,上信号便可直通地到达,“,8,位,DAC,寄存器,”,，进行,D/A,转换。因此，,ILE,接,+5V,以及使,CS,、,XFER,、,WR,1,和,WR,2,接地，,DAC0832,就可在直通方式下工作。直通方式下工作的,DAC0832,常用于不带微机的控制系统。,单缓冲单极性电压输出方式,单缓冲方式是指,DAC0832,内部的两个数据缓冲器,有一个处于直通方式，另一个受,MCS-51,的控制。,单极性电压输出电路中，当,V,REF,端接,+5V,（或,-5V,）时，输出电压范围是,0,-5V(,或,0,+5V),。如果,V,REF,端接,+10V,（或,-10V,）时，输出电压范围是,0,-10V,（,0,+10V,）。,例,1 DAC0832,用作波形发生器。试根据下图接线，分别写出产生锯齿波、三角波和方波的程序。,锯齿波程序,ORG 1000H,START:MOV R0,#0FEH,MOVX R0,A,INC A,SJMP START,END,三角波程序,三角波由线性下降段和线性上升段组成，相应程序为：,ORG 1000H,START:CLR A,MOV R0,#0FEH,DOWN:MOVX R0,A,；线性下降段,INC A,JNZ DOWN,；若未完，则转,DOWN,MOV A,#0FEH,UP:MOVX R0,A,；线性上升段,DEC A,JNZ UP,；若未完，则,UP,SJMP DOWN,；若已完，则循环,END,方波程序,ORG 1100H,START:MOV R0,#0FEH,LOOP:MOV A,#33H,MOVX R0,A,；置上限电平,ACALL DELAY,；形成方波顶宽,MOV A,#0FEH,MOVX R0,A,；置下限电平,ACALL DELAY,；形成方波底宽,SJMP LOOP,；循环,DELAY:MOV R7,#02,DELAY1:MOV R6,#0FFH,；延时程序,DELAY2:DJNZ R6,DELAY2,.DJNZ R7,DELAY1,RET,END,2,A/D,转换与,A/D,转换接口,一、,A/D,转换器的性能指标,2,、相对精度：,绝对误差与满量程之比，一般用,“,%,”,来,表示。,1,、绝对精度：,指对应于一个给定的数字量的实际模拟量输入与理论模拟量输入之差。,实际上对应于同一个数字量其模拟量输入不是固定值，而是一个范围。例如一个,A/D,转换电路，理论上,5V,应对应数字量,80H,；而实际上,4.997V,到,4.999V,都将产生数字量,80H,，则绝对误差将是（,4.997+4.999,）,/2-5=-2mV,。,3,、分辨率：,转换器所能分辨的被测量的最小值。,实际上分辨率就等于,1LSB=1/2,n,满刻度值，其中,n,为,A/D,转换器的位数，分辨率通常用位数表示，如,8,位、,10,位、,12,位等。例如对于一个,10,位转换器的分辨率为,1/1024,，显然，位数越多，分辨率就越高。,4,、量程：,指转换器的满刻度范围，亦即最大和最小,模拟值之差,5,、转换时间和转换率：,完成一次,A/D,转换所需的时间。转换率就是转换时间的倒数。,二、,ADC0809,ADC0809,是一种,8,位逐次逼近式,A/D,转换器,，可以,和微机直接接口。,ADC0809,与,ADC0808,可以相互代换。,START,为,“,启动脉冲,”,输入线，该线上正脉冲由,CPU,送来，宽度应,大于,100ns,，上升沿清零,SAR,，下降沿启动,ADC,工作。,EOC,为转换结束输出线，该线上高电平表示,A/D,转换已结束，数字量已锁入,“,三态输出所存器,”,。可用做中断输入,也可供查询。,OE,为,“,输出允许,”,线，高电平时能使,2,-1,2,-8,引脚上,输出转换后的数字量。,CLOCK,为时钟输入线，用于为,ADC0809,提供逐次比较所需时钟脉冲序列，输入范围,10,1280KHz,，通常应 用值：,500,640KHz,，当时钟,=640KHz,时，转换时间,100,s,。通常由,ALE,分频后提供。,V,ref,(+),和,V,ref,(-),为参考电压输入线，用于给电阻阶梯网络供给标准电压。,V,ref,(+),常和,Vcc,相连，,V,ref,(-),常接地。,三、,ADC0809,与,MCS-51,单片机接口,ORG 3000H,INIT1:SETB IT1,；置为下降沿触发,SETB EA,；单片机开中断,SETB EX1,；开中断,MOV DPTR,#0FEFFH,；建立地址指针,MOV A,#00H,；,0809,的,A,、,B,、,C,接,数据线时，选,IN0,通道输入,MOVX DPTR,A,；启动,0809,SJMP$,；等中断,ORG 0013H,INT1:LJMP PINT1,ORG 0100H,PINT1:MOV DPTR,#0FEFFH,MOVX A,DPTR,；读,A/D,结果,MOV 30H,A,；结果送,30H,单元,MOV A,#00H,；重新启动,0809,对,INT0,的转换,MOVX DPTR,A,RETI,；中断返回,若采用查询方式，则对,8031,单片机的,P3.3,口线进行查询,MOV DPTR#0FEF3H,；,0809,的,A,、,B,、,C,接低,八位地址线时，选,IN3,通,道输入,MOVX DPTR,A,；启动,0809,MOV R2,#20H,；延时查询,DLY:DJNZ R2,DLY,；,60us,延时,HE:JNB P3.3,HE,；查询转换结束否,MOVX A,DPTR,；取,A/D,转换结果,MOV R6,A,；,结果送,R6,HD:SJMP HD,；,停,