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1、D/A & A/D转换器及其与单片机接口19.1 D/A转换器及其与单片机接口 9.1.1 D/A转换转换 器的原理及主要技术术指标标 一、D/A转换转换 器的基本原理及分类类型电电阻网络络D/A转换转换 器 ：2输出电压 的大小与数字量具有对应的关系。 3二、D/A转换转换 器的主要性能指标标1、分辨率 分辨率是指输输入数字量的最低有效位（LSB）发发生变变化时时 ，所对应对应 的输输出模拟拟量（常为电压为电压 ）的变变化量。它反映了 输输出模拟拟量的最小变变化值值。 分辨率与输输入数字量的位数有确定的关系，可以表示成FS / 。FS表示满满量程输输入值值，n为为二进进制位数。对对于5V 的
2、满满量程，采用位的DAC时时，分辨率为为5V/25619.5mV； 当采用12位的DAC时时，分辨率则为则为 5V/40961.22mV。显显然 ，位数越多分辨率就越高。2、线线性度 线线性度（也称非线线性误误差）是实际转换实际转换 特性曲线线与理想 直线线特性之间间的最大偏差。常以相对对于满满量程的百分数 表示。如是指实际输实际输 出值值与理论值论值 之差在满满刻度 的以内。 43、绝对精度和相对精度v绝对精度（简称精度）是指在整个刻度范围内， 任一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值 之间的最大误差。绝对精度是由DAC的增益误差（ 当输入数码为全1时，实际输出值与理想输出值之差 ）、零
3、点误差（数码输入为全时，DAC的非零输 出值）、非线性误差和噪声等引起的。绝对精度（ 即最大误差）应小于1个LSB。v相对精度与绝对精度表示同一含义，用最大误差相 对于满刻度的百分比表示。54、建立时间v建立时间是指输入的数字量发生满刻度变化时， 输出模拟信号达到满刻度值的1/2LSB所需的时间 。是描述D/A转换速率的一个动态指标。 电流输出型DAC的建立时间短。电压输出型DAC的 建立时间主要决定于运算放大器的响应时间。根据 建立时间的长短，可以将DAC分成超高速（1S) 、高速（101S）、中速（10010S）、低速 （100S）几档。应当注意，精度和分辨率具有一定的联系，但 概念不同。
4、DAC的位数多时，分辨率会提高，对 应于影响精度的量化误差会减小。但其它误差（ 如温度漂移、线性不良等）的影响仍会使DAC的 精度变差。69.1.2 DAC0832芯片及其与单单片机接口DAC0832是使用非常普遍的位D/A转换转换 器，由于其片 内有输输入数据寄存器，故可以直接与单单片机接口。 DAC0832以电电流形式输输出，当需要转换为电压输转换为电压输 出时时， 可外接运算放大器。属于该该系列的芯片还还有DAC0830、 DAC0831，它们们可以相互代换换。DAC0832主要特性：v分辨率位；v电电流建立时间时间 S；v数据输输入可采用双缓缓冲、单缓单缓 冲或直通方式；v输输出电电流
5、线线性度可在满满量程下调节调节 ；v逻辑电逻辑电 平输输入与TTL电电平兼容；v单单一电电源供电电（5V15V）；v低功耗，20m。 7一、DAC0832内部结构及引脚89二、DAC0832与80C51单片机的接口 、单缓冲工作方式 此方式适用于只有一路模拟量输出，或有几路模拟量输出 但并不要求同步的系统。 10双极性模拟输出电压 ：双极性输出时的分辨率比单极性输出时降低 1/2，这是由于对双极性输出而言，最高位作为 符号位，只有7位数值位。112、双缓冲工作方式 多路D/A转换输出，如果要求同步进行，就应该 采用双缓冲器同步方式 。12完成两路D/A同步输出的程序如下：MOV DPTR，#0
6、DFFFH ；指向0832（）输入锁存器 MOV A，#data1 MOVX DPTR，A ；data1送入0832（）输入锁存器 MOV DPTR，#0BFFFH ；指向DAC0832（）输入锁存器 MOV A，#data2 MOVX DPTR，A ；data2送入0832（2）输入锁存器 MOV DPTR，#7FFFH ；同时启动0832 (1)、0832(2) MOVX DPTR，A ；完成D/A转换输出133、直通工作方式v当DAC0832芯片的片选信号、写信号、 及传送控制信号的引脚全部接地，允许输 入锁存信号ILE引脚接5V时，DAC0832 芯片就处于直通工作方式，数字量一旦输
7、入，就直接进入DAC寄存器，进行D/A转 换。149.2 /转换器及其与单片机接口 9.2.1 转换器的原理及主要技术指标一、逐次逼近式ADC的转换原理15二、双积分式ADC的转换原理16三、A/D转换器的主要技术指标1、分辨率vADC的分辨率是指使输出数字量变化一个 相邻数码所需输入模拟电压的变化量。常用 二进制的位数表示。例如12位ADC的分辨率 就是12位，或者说分辨率为满刻度FS的1/ 。一个10V满刻度的12位ADC能分辨输入电 压变化最小值是10V1/ =2.4mV。172、量化误差vADC把模拟量变为数字量，用数字量近似表示模拟量，这 个过程称为量化。量化误差是ADC的有限位数对
8、模拟量进行 量化而引起的误差。实际上，要准确表示模拟量，ADC的位 数需很大甚至无穷大。一个分辨率有限的ADC的阶梯状转换 特性曲线与具有无限分辨率的ADC转换特性曲线（直线）之间的最大偏差即是量化误差。 183、偏移误差v偏移误差是指输入信号为零时，输出信号不为零 的值，所以有时又称为零值误差。假定ADC没有非 线性误差，则其转换特性曲线各阶梯中点的连线必 定是直线，这条直线与横轴相交点所对应的输入电 压值就是偏移误差。、满刻度误差v满刻度误差又称为增益误差。ADC的满刻度 误差是指满刻度输出数码所对应的实际输入电 压与理想输入电压之差。195、线性度v线性度有时又称为非线性度，它是指转换器
9、实际的 转换特性与理想直线的最大偏差。6、绝对精度v在一个转换器中，任何数码所对应的实际模拟量输 入与理论模拟输入之差的最大值，称为绝对精度。对 于ADC而言，可以在每一个阶梯的水平中点进行测量 ，它包括了所有的误差。7、转换速率vADC的转换速率是能够重复进行数据转换的速度， 即每秒转换的次数。而完成一次A/D转换所需的时间 （包括稳定时间），则是转换速率的倒数。 20主要性能为：v分辨率为位；v精度：ADC0809小于1LSB（ADC0808小于 1/2LSB）；v单+5V供电，模拟输入电压范围为05V；v具有锁存控制的路输入模拟开关；v可锁存三态输出，输出与TTL电平兼容；v功耗为15m
10、W；v不必进行零点和满度调整；v转换速度取决于芯片外接的时钟频率。时钟频 率范围：101280KHz。典型值为时钟频率 640KHz，转换时间约为100S。9.2.2 ADC0809芯片及其与单单片机的接口21一、ADC0809的内部结构及引脚功能221、IN0IN7，路模拟量输入端。 2、D7D0，位数字量输出端。 3、ALE， 地址锁存允许信号输入端。通常向此引脚输入一个正 脉冲时，可将三位地址选择信号A、B、C锁存于地址寄存器内并 进行译码，选通相应的模拟输入通道。 4、START，启动A/D转换控制信号输入端。一般向此引脚输入一 个正脉冲，上升沿复位内部逐次逼近寄存器，下降沿后开始A/
11、D 转换。 5、CLK，时钟信号输入端。 6、EOC，转换结束信号输出端。A/D转换期间EOC为低电平，A/D 转换结束后EOC为高电平。 7、OE，输出允许控制端，控制输出锁存器的三态门。当OE为高 电平时，转换结果数据出现在D7D0引脚。当OE为低电平时， D7D0引脚对外呈高阻状态。 8、C、B、A，路模拟开关的地址选通信号输入端，3个输入端 的信号为000111时，接通IN0IN7对应通道。 9、VR（）、VR（）：分别为基准电源的正、负输入端。 23二、ADC0809与单片机的接口 1、查询方式 24例：对路模拟信号轮流采样一次，并依次把转换 结果存储到片内RAM以DATA为起始地址
12、的连续单 元中。 MAIN：MOV R1，#DATA ；置数据区首地址MOV DPTR，#7FF8H ；指向通道MOV R7，#08H ；置通道数 LOOP：MOVX DPTR，A ；启动A/D转换 HER：JB P3.3，HER ；查询A/D转换结束MOVX A，DPTR ；读取A/D转换结果MOV R1，A ；存储数据INC DPTR ；指向下一个通道INC R1 ；修改数据区指针DJNZ R7，LOOP ；个通道转换完否？ 252、中断方式 读取IN0通道的模拟量转换结果，并送至片内RAM以DATA 为首地址的连续单元中。ORG 0013H ；中断服务程序入口AJMP PINT1 ORG
13、 2000H MAIN：MOV R1, #DATA ；置数据区首地址SETB IT1 ；为边沿触发方式SETB EA ；开中断SETB EX1 ；允许中断MOV DPTR，#7FF8H ；指向IN0通道MOVX DPTR，A ；启动A/D转换 LOOP：NOP ；等待中断AJMP LOOP 26ORG 2100H ；中断服务程序入口 PINT1：PUSH PSW ；保护现场PUSH ACCPUSH DPLPUSH DPHMOV DPTR, #7FF8HMOVX A，DPTR ；读取转换后数据MOV R1，A ；数据存入以DATA为首地址的RAM中INC R1 ；修改数据区指针MOVX DPTR
14、，A ；再次启动A/D转换POP DPH ；恢复现场POP DPLPOP ACCPOP PSWRETI ；中断返回27主要性能为：v逐次逼近ADC，可选择工作于12位，也可工作于8 位。转换后的数据有两种读出方式：12位一次读出 ；位、位两次读出。v具有可控三态输出缓冲器，逻辑电平为TTL电平。v非线性误差：AD574AJ为1LSB，AD574AK为 1/2LSB。9.2.3 ADC574芯片及其与单单片机的接口v转换时间：最大转换时间为25S（属中档速度） 。v输入模拟信号，单极性时，范围为0V10V和 0V20V，从不同引脚输入。双极性输入时，范 围为0V5V和0V10V，从不同引脚输入。
15、 28v输出码制：单极性输入时，输出数字量为原码 ，双极性输入时，输出为偏移二进制码。v具有10.000V的高精度内部基准电压源，只 需外接一只适当阻值的电阻，便可向DAC部分的 解码网络提供参考输入。内部具有时钟产生电路 ，不须外部接线。v需三组电源：5V、VCC（12V15V） 、VEE（12V15V）。由于转换精度高， 所提供电源必须有良好的稳定性，并进行充分滤 波，以防止高频噪声的干扰。v低功耗：典型功耗为390mW。29一、AD574A引脚功能303132二、AD574A的单极性和双极性输入 单极性输入 双极性输入 331、单极性输入电路当输入电压为VIN=0V+10V时，应从引脚 10VIN输入，当VIN=0V+20V，应从20VIN 引脚输入。输出数字量D为无符号二进制码， 计算公式为：D=4096 VIN/VFS 或 ： VIN=
