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1、Pagege1第11章 A/D与D/A接口1常用A/D转换接口芯片2常用D/A转换接口芯片PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege2在单片机应用系统中，特别是在实时控制系统中，常常需要把外界连续变化的物理量（如温度、压力、流量、速度），通过传感器变成电信号，再将其变成数字量送入单片机内进行加工处理。反之，也需要将单片机输出的数字量转为连续变化的模拟量，用以控制调节一些执行机构，实现对被控对象的控制。这种将模拟量转换为数字量的过程叫做模拟/数字（A/D）转换，将数字量转换为模拟量的过程叫做数字/模拟（D/A）转换。实现这种转换的器件，叫做模/数（A/D）转换器或
2、数/模（D/A）转换器。被测控的对象单片微机应用系统传感器 采样保持 A/D开关控制部件模拟执行部件 D/APDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege31 常用A/D转换接口芯片一、AD转换器二、主要技术指标三、常用A/D 转换芯片四、51-和A/D的接口PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege4一、AD转换器-ADC把输入模拟量转换成相应的数字量输出。一般为电压功能:转换过程:转换形式并行比较型逐次逼近型双积分型V/F转换型时间离散采样定理，辐值离散量化编码结构简单、抗干扰较强，速度慢，用于变化缓慢量测量。换精度高、抗干扰较强
3、，速度较慢，常用于仪表。结构不太复杂、换精度高、速度较快，常用于计算机AD接口。速度最快、结构复杂、常用要求转换速度极高的场合。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege5逐次逼近型AD转换原理框图VxVs转换步骤1 启动转换，而后在CP作用下产生逐次比较结果。2 CP1 控制电路使N位寄存器最高位为1，经DA产生Vs，若VxVs,则控制电路使该1保留，否则去掉。3 CP2、CP3、CPn 控制电路使N位寄存器逐位产生1，经DA产生各个Vs，若VxVs,则控制电路使该1保留，否则去掉，直至产生最终结果。转换时间估算：n位AD的转换需要n个CP脉冲，1个启动脉冲，
4、启动脉冲时间按2Tcp估算。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege6并行比较型AD转换器原理 3位编码的AD电路11113/14VR 11011/14VR 13/14VR1019/14VR 11/14VR1007/14VR 9/14VR0115/14VR 7/14VR0103/14VR 5/14VR0011/14VR 3/14VR0001/14VR输出VxPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege7n 双积分式ADC转换原理PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege8二、主要技术指标在设计A/D
5、转换器与单片机接口之前，一般要根据A/D转换器的技术指标选择A/D转换器芯片。转换精度分辨率：理论精度用AD转换位数表示。n位输出，有2n个等级，每个等级相差1/2nFSR。FSR满量程输出。一般分辨率指对参考电压的1/2n。转换误差：实际转换数字量与理论转换数字量的差值。一般用最低有效位的倍数表示，1/2LSB。2. 转换速度主要由转换类型决定。直接比较：几十ns逐次逼近：几十s双积分：几十msPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege9n 传统的A/D转换器是并行的，由于输入/输出的引脚很多，因而这一类芯片的体积都较大，接口设计较复杂。n 近几年推出的串行A
6、/D转换器，由于引脚大大减少，使得器件本身的体积亦明显减小。串行A/D的接口电路简单，功耗小，它的问世使得很多信号在现场获取成为现实，这样不仅降低了采集系统的成本，而且改善了信号获取的质量。9PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege10n 分类n 分辨率：8位/9位/10位24位n 性能：通常有通用型、精密型、低功耗型、高速型等n 按供电分类：有单电源与双电源等n 按模拟输入通道分类：有单通道与2/4/8等各种多通道n 按转换方式分类：大家较为熟悉的有逐次逼近比较式、双积分式、并行式等。10PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Page
7、ge11n 串行A/D转换器n 接口信号n 串行通信接口n 串行扩展接口n 基本引脚n 数据n 时钟n 控制（片选或其他形式的控制信号）11PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege121、双积分式（速度慢，精度高：用于速度要求不高的场合）；2、逐次逼近式（速度较快，精度较高：常用）。常用芯片：MC14433（3 位）双积分式 ICL7135（4 位）ICL7109（12位）ADC0808、ADC0809（8位）逐次逼近式 ADC1210（12位）AD574（12位）三、常用A/D转换芯片PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege
8、13四、51和A/D的接口1.概述A/D转换器与单片机接口具有硬、软件相依性。一般来说，A/D转换器与单片机的接口主要考虑的是数字量输出线的连接、ADC启动方式、转换结束信号处理方法以及时钟的连接等。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege14A/D转换器数字量输出线与单片机的连接方法与其内部结构有关。对于内部带有三态锁存数据输出缓冲器的ADC(如ADC0809、AD574等)，可直接与单片机相连。对于内部不带锁存器ADC，一般通过锁存器或并行I/O接口与单片机相连。在某些情况下，为了增强控制功能，那些带有三态锁存数据输出缓冲器的ADC也常采用I/O接口连接。
9、另外，随着位数的不同，ADC与单片机的连接方法也不同。对于8位ADC，其数字输出线可与8位单片机数据线对应相接。对于8位以上的ADC，必须增加读取控制逻辑，把8位以上的数据分两次或多次读取。为了便于连接，一些ADC产品内部已带有读取控制逻辑，而对于内部不包含读取控制逻辑的ADC，在和8位单片机连接时，应增设三态缓冲器对转换后的数据进行锁存。输出线与单片机的连接PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege15一个ADC开始转换时，必须加一个启动转换信号，这一启动信号要由单片机提供。不同型号的ADC，对于启动转换信号的要求也不同，一般分为脉冲启动和电平启动两种。对于脉
10、冲启动型ADC，只要给其启动控制端上加一个符合要求的脉冲信号即可，如ADC0809、ADC574等。通常用WR和地址译码器的输出经一定的逻辑电路进行控制。对于电平启动型ADC，当把符合要求的电平加到启动控制端上时，立即开始转换。在转换过程中，必须保持这一电平，否则会终止转换的进行。因此，在这种启动方式下，单片机的控制信号必须经过锁存器保持一段时间，一般采用D触发器、锁存器或并行I/O接口等来实现。AD570、AD571等都属于电平启动型ADC。启动转换信号PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege16当ADC转换结束时，ADC输出一个转换结束标志信号，通知单片机
11、读取转换结果。单片机检查判断A/D转换结束的方法一般有中断和查询两种。对于中断方式，可将转换结束标志信号接到单片机的中断请求输入线上或允许中断的I/O接口的相应引脚，作为中断请求信号；对于查询方式，可把转换结束标志信号经三态门送到单片机的某一位I/O口线上，作为查询状态信号。转换结束标志信号A/D转换器的另一个重要连接信号是时钟，其频率是决定芯片转换速度的基准。整个A/D转换过程都是在时钟的作用下完成的。A/D转换时钟的提供方法有两种：一种是由芯片内部提供(如AD574)，一般不许外加电路；另一种是由外部提供，有的用单独的振荡电路产生，更多的则把单片机输出时钟经分频后，送到A/D转换器的相应时
12、钟端。时钟信号PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege17 线性误差：1LSB 数字输出：TTL电平,三态输出 输 入: 8路(0V5V) 电 源：5V15V 时钟频率：640KHz(典型) 转换时间：100s 分辨率：8位 功 耗：15mW 输入电压范围：0VVREF 转换方式：逐次逼近 CMOS工艺，28Pin 输出：ADC0809芯片简介2. ADC0809与单片机的接口255-= -+-VVVVREFREFREFINB -NPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege181、 ADC0809的内部组成8路模拟开关及地址锁存
13、与译码电路选择8个模拟输入通道信号之一完成A/D转换；8位A/D转换器（逐次逼近型）完成所选通道的模拟信号的A/D转换；三态输出锁存缓冲锁存A/D转换后的数字结果；控制逻辑与时序控制芯片的工作并提供转换所需的时序。工作原理启动转换脉冲时钟脉冲 转换结束信号输出允许信号PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege192、ADC0809引脚功能IN0IN7 8路模拟电压输入;ALE 地址锁存信号；ADDA/B/C8路地址线;D0D78位数字信号输出;VREF基准电压，VREF(+)接VCC，VREF (-)接地；CLK时钟信号(10K1.2M);START转换启动信号
14、 ;EOC转换结束信号;OE输出允许信号:1允许; 0禁止，数据线高阻。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege20ALE ADDC ADDB ADDA 通道0 无1 0 0 0 IN01 0 0 1 IN1： : : : :1 1 1 1 IN73、 ADC0809工作过程及时序0809无CS，以START信号和OE信号替代片选信号CS。地址锁存信号ALE=1,将地址ADDA C锁存于内部地址锁存器中，对应通道输入的模拟电压便送入片内转换电路； ALE的后沿负跳变,作为转换启动信号START=0，转换开始；转换完成后，EOC=0变为EOC=1, 转换结束信号，可供CPU查询/中断请求；在OE端，加正允许信号OE=1 ，便将D0D7送上系统数据总线。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Pagege21ADDC ADDB ADDA 选通的通道0 0
