《微机原理与接口技术项目教程 教学课件 ppt 作者 姜荣 项目九 数模与模数转换电路1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机原理与接口技术项目教程 教学课件 ppt 作者 姜荣 项目九 数模与模数转换电路1（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、项目九,数-模与模-数 转换电路,项目九 数-模与模-数转换电路,本项目主要讲解数模与模数转换的基本工作原理和它们的主要技术指标，并详细介绍了典型芯片DAC0832和ADC0809的内部结构及它们与CPU的接口等使用情况，最后介绍了A/D、D/A芯片选用应注意的问题。,项目导读,项目九 数-模与模-数转换电路,掌握数模、模数转换的基本概念。 理解控制系统中模拟接口的工作过程。 了解数-模转换的工作原理，并理解它的主要技术指标。 掌握DAC0832的工作原理，并能熟练设计接口电路。 了解模-数转换的工作原理，并理解它的主要技术指标。 掌握ADC0809的工作原理，并能熟练设计接口电路。 了解数-
2、模与模-数转换器芯片选用的一般性常识。,主要内容,项目九 数-模与模-数转换电路,在了解数模、模数转换工作原理的基础上，把重点放在理解DAC0832和ADC0809的转换原理和工作方式上，并能结合以前所学知识，设计简单实用的转换电路。,学习建议,本项目教学安排4学时，实训6学时。,学习进度,9.1 项目开篇：控制系统中的模拟接口,模拟量连续变化的物理量,数字量时间和数值上都离散的量,9.1 项目开篇：控制系统中的模拟接口 （续）,传感器 将各种现场的物理量测量出来 并转换成电信号（模拟电压或电流）,信号处理器 信号处理包括低通滤波电路， 以滤去干扰信号。,多路开关 把多个现场信号分时地接通到A
3、/D转换器,采样保持器 周期性地采样连续信号， 并在A/D转换期间保持不变,A/D转换器 A/D转换器是模拟量输入通道的核心环节 其作用是将模拟输入量转换成数字量,模拟量输出通道 微机输出的信号是以数字形式给出的， 而有的执行元件要求提供模拟的电流或 电压，故必须采用模拟量输出通道来实现。,锁存器 在微机与D/A转换器间用锁存器来保 持数字量的稳定。,D/A转换器 D/A转换器是模拟量输出通道的核心 环节，其作用是将数字量转换成模拟量。,放大驱动电路 经过D/A转换器得到的模拟信号，一般 要经过低通滤波器，使其输出波形平滑。 同时为了能驱动受控设备，可以采用功率 放大器作为模拟量输出的驱动电路
4、。,9.2项目备战：数-模、模-数转换器 及其接口技术,模拟量,数字量,任务9.2.1 掌握数-模转换器及其接口技术 1. 主要技术指标,转换精度 分辨率 分辨率这个参数表明DAC对模拟量的分辨能力。 输入的数字量位数越多，输出电压可分离的等级就越多，分辨率就越高。 转换误差 转换误差的来源很多，转换器中各元件参数值的误差，基准电源不够稳定和运算放大器的零漂的影响等。 D/A转换器的绝对误差（或绝对精度）是指输入端加入最大数字量（全1）时，D/A转换器的理论值与实际值之差。该误差值应低于最低有效位（LSB）的一半。 转换速度 建立时间（TSET） 转换速率（SR） 温度系数 温度系数是指在输入
5、不变的情况下，输出模拟电压随温度变化产生的变化量。,2. DAC0832的工作方式及其接口电路,DAC0832 8位电流输出型 通用DAC芯片,2. DAC0832的工作方式及其接口电路 DAC0832的内部结构,2. DAC0832的工作方式及其接口电路 DAC0832的内部结构（续1）,DAC0832的数字接口 8位数字输入端 DI0DI7（DI0为最低位） 输入寄存器（第1级锁存）的控制端 ILE、CS*、WR1* DAC寄存器（第2级锁存）的控制端 XFER*、WR2*,2. DAC0832的工作方式及其接口电路 DAC0832的内部结构（续2）,DAC0832的模拟输出 IOUT1、
6、IOUT2电流输出端 RFB反馈电阻引出端（电阻在芯片内） VREF参考电压输入端 10V10V AGND模拟信号地 VCC电源电压输入端 5V15V DGND数字信号地,2. DAC0832的工作方式及其接口电路 直通锁存器的工作方式,两级缓冲寄存器都是直通锁存器 LE1，直通（输出等于输入） LE0，锁存（输出保持不变）,2. DAC0832的工作方式及其接口电路 直通锁存器的工作方式（续）,LE1LE21 输入的数字数据直接进入D/A转换器,2. DAC0832的工作方式及其接口电路 单缓冲方式,LE11，或者LE21 两个寄存器之一始终处于直通状态 另一个寄存器处于受控状态（缓冲状态）
7、,2. DAC0832的工作方式及其接口电路 双缓冲方式,两个寄存器都处于受控（缓冲）状态 能够对一个数据进行D/A转换的同时；输入另一个数据,2. DAC0832的工作方式及其接口电路 模拟输出单极性工作,VREF可变电压。 VOUT的极性与VREF相反，其数值由输入和VREF决定。 R1用于零校准 R2用于满度增益校准。,VOUT=-IOUTRFB=-DVREF/256,2. DAC0832的工作方式及其接口电路 模拟输出双极性工作,双极性数字信号 如果基准电压VREF也是可变电压，则可实现四象限乘。,VOUT=-(2VOUT1+VREF)=(D-128)VREF/128,2. DAC08
8、32工作原理及其接口技术 CPU与DAC0832的接口,要求：利用DAC0832进行模-数转换，产生如图所示的负三角波波形。,分析：给D-A转换器输入一个数字量，就可以在模拟电压输出端得到一个与数字量大小成正比例的模拟电压VO。输入的数字量越大，则得到的输出模拟电压VO的幅值就越大，而模拟电压的极性与参考电压的极性相反。因此，只有将DAC0832的参考电压VREF接正电压，才能在输出给DAC0832数字量后，在模拟电压输出端得到负电压。,2. DAC0832工作原理及其接口技术 CPU与DAC0832的接口（续1）,产生负三角波的方法是：从0开始输出一个数字量给DAC0832，在VO端得到模拟
9、电压输出为0，再将数字量增加一个固定的幅值，再输出给DAC0832，使得在VO端的负电压按比例增大，直到达到负最大VMAX。当VO端达到最大输出模拟电压后，数字量再不断地等幅值减小并输出给DAC0832，直至最小。重复以上过程，就可在运算放大器的输出端得到连续的三角波形。VO端产生三角波电压输出的电路可接成双缓冲方式。,2. DAC0832工作原理及其接口技术 CPU与DAC0832的接口（续2）,STACK SEGMENT STACK DW 100 DUP（0） STACK ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE，SS：STACK,三角波程序段定义,2. DAC08
10、32工作原理及其接口技术 CPU与DAC0832的接口（续3）,MAIN PROC FAR PUSH DS XOR AX，AX PUSH AX MOV CX，0FFFFH ;产生65536个三角波,初始值设置,2. DAC0832工作原理及其接口技术 CPU与DAC0832的接口（续4）,NEXT： MOV AL，0 NEXT1： MOV DX，228H ;输入寄存器地址 OUT DX，AL ;数字量送输入寄存器 INC DX ;DAC寄存器地址 OUT DX， AL ;数字量送DAC寄存器 ADD AL，1 ;波形幅值加1 CMP AL，0FFH ;到达最大值否？ JB NEXT1 ;数字量
11、低于最大值转,三角波线段1生成,2. DAC0832工作原理及其接口技术 CPU与DAC0832的接口（续5）,NEXT2：MOV DX，228H ;输入寄存器地址 OUT DX，AL INC DX ;DAC寄存器地址 OUT DX，AL SUB AL，1 ;波形幅值减1 CMP AL，0 ;到达最小值否？ JA NEXT2,三角波线段2生成,2. DAC0832工作原理及其接口技术 CPU与DAC0832的接口（续6）,程序结束,LOOP NEXT ；65536个三角波输完否？ ；未完转NEXT继续 RET MAIN ENDP CODE ENDS END MAIN,3. DAC接口电路设计应
12、注意的问题,锁存CPU送出的数字量 不带锁存器 如AD7520、AD7521、DAC0808等 带有数据锁存器 如AC0832、DAC1210、AD7524等 端口设计应注意的问题 主机位数等于或大于DAC芯片位数 主机位数小于DAC芯片位数 输出精度的调整 地线的连接,任务9.2.2 掌握A-D转换器及其接口技术,模拟量,数字量,1. 采样和量化,取样 取样过程是将时间连续的信号变成时间不连续的模拟信号。 通过模拟开关来实现的，采样信号一系列的脉冲信号。 香农采样定理 量化和编码 化成某个最小数量单位的整倍数。 最小数量单位称作量化单位，用表示。 把量化的数值用二进制代码表示，称为编码。,2
13、. A/D的性能参数,转换精度 分辨率 分辨率是指AD转换器能分辨的最小模拟输入量 转换误差 绝对精度指的是在输出端产生给定的数字代码，实际需要的模拟输入值与理论上要求的模拟输入值之差。 相对精度指的是满刻度值校准以后，任意数字输出所对应的实际模拟输入值（中间值）与理论值（中间值）之差 。 转换时间 转换时间是AD转换完成一次所需的时间 量程 量程是指所能转换的输入电压范围 漏码 漏码是由于A/D转换器的非单调性引起的,3. ADC0809工作原理及其接口技术,具有A/D转换的基本功能 CMOS工艺制作 8位逐次逼近式ADC 转换时间为100 s 包含扩展部件 多路开关 三态锁存缓冲器,3.
14、ADC0809工作原理及其接口技术 内部结构图,3. ADC0809工作原理及其接口技术 内部结构图引脚作用,提供一个8通道的多路开关和寻址逻辑 IN0IN7：8个模拟电压输入端 ADDA、ADDB、ADDC：3个地址输入线 ALE：地址锁存允许信号 ALE的上升沿用于锁存3个地址输入的状态，然后由译码器从8个模拟输入中选择一个模拟输入端进行A/D转换,3. ADC0809工作原理及其接口技术 ADC0809的数字输出转换时序,3. ADC0809工作原理及其接口技术 ADC0809的数字输出,ADC0809内部锁存转换后的数字量 具有三态数字量输出端D0D7 配合输出允许信号OE 当输出允许
15、信号OE为高电平有效时，将三态锁存缓冲器的数字量从D0D7输出,3. ADC0809工作原理及其接口技术 ADC0809的数字输出转换公式,3. ADC0809工作原理及其接口技术 ADC0809的数字输出单极性转换示例,基准电压VREF(+)5V，VREF()0V 输入模拟电压Vin1.5V N （1.50）（50）256 76.8774DH,3. ADC0809工作原理及其接口技术 ADC0809的数字输出双极性转换示例,基准电压VREF(+)5V，VREF()5V 输入模拟电压Vin1.5V N （1.55）（55）256 89.6905AH,3. ADC0809工作原理及其接口技术 ADC芯片与主机的连接,ADC芯片相当于“输入设备”，需要接口电路提供数据缓冲器 主机需要控制转换的启动 主机还需要及时获知转换是否结束，并进行数据输入等处理,3. ADC0809工作原理及其接口技术
