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1、本章内容：,8.1 D/A转换器及其与单片机接口,8.2 A/D转换器及其与单片机接口,8.3 开关量接口,第8章 80C51的测控接口,8.1 D/A转换器及其与单片机接口,8.1.1 D/A转换器的原理及主要技术指标 一、D/A转换器的基本原理及分类 型电阻网络：,I=Vref/R,二、D/A转换器的主要性能指标,分辨率：输入数字量最低有效位发生变化时，所对应输出模拟量的变化量。,线性度：实际转换特性曲线与理想直线特性之间的最大偏差。常以相对于满量程的百分数表示。,例：5V满量程，位DAC时，分辨率：5V/25619.5mV； 12位DAC时，分辨率：5V/40961.22mV。 可见，位
2、数越多分辨率就越高。,例：是指实际输出值与理论值之差在满刻度的以内。,表示为：位数或FS/2n,绝对精度(精度):整个刻度内，任一输入对应的模拟量输出值与理论值间的最大误差。 增益误差（输入数码全1时，输出值与理想值之差） 零点误差（数码输入全时，DAC的非零输出值） 非线性误差和噪声等 绝对精度（即最大误差）应小于1个LSB。,相对精度:最大误差相对于满刻度的百分比,建立时间:输入的数字量满刻度变化时，输出信号达到满刻度值的1/2LSB所需的时间。 电流输出型建立时间短 电压输出型建立时间决定于运放的响应时间。,精度和分辨率的不同 ： 位数提高时，分辨率会提高；但其它误差（如温度漂移、线性不
3、良等）影响仍会使精度变差。,8.1.2 DAC0832芯片及其与单片机接口,电流形式输出，主要特性：,分辨率：位 电流建立时间：S 数据输入：双缓冲、单缓冲或直通方式 输出电流线性度：满量程下调节 逻辑电平：TTL电平兼容 单一电源：5V15V 低功耗：20m,一、DAC0832内部结构及引脚,二、DAC0832与80C51单片机的接口 、单缓冲工作方式 适于一路输出，或几路输出不要求同步的系统。,双极性输出 ：（偏移码：补码符号位取反）,分辨率比单极性时降低1/2（最高位作为符号位，只有7位数值位）。,可推出：VOUT（D27）x VREF / 27,当D 127，偏移码为1111 1111
4、， VOUT VREF1LSB 当D-127，偏移码为0000 0001， VOUT-(VREF1LSB),2、双缓冲工作方式 多路D/A转换输出，且要求同步输出时。,完成两路D/A同步输出的程序： MOV DPTR，#0DFFFH ；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
5、 DPTR，A ；完成D/A转换输出,3、直通工作方式 直通方式，数字量一旦输入，就直接进入DAC寄存器，进行D/A转换。,8.2 /转换器及其与单片机接口,一、逐次逼近式ADC的转换原理,8.2.1 转换器的原理及主要技术指标,二、双积分式ADC的转换原理,脉冲计数值与VIN对应,三、A/D转换器的主要技术指标,分辨率：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,如：10V满刻度的12位ADC能分辨输入电压变化最小值是10V1/ 212 =2.4mV。,表示为：位数或FS/2n,量化：用数字量近似表示模拟量的过程,量化误差：用有限位数进行量化引起的误差,图示：理想特性（直线）与阶梯
6、状特性间的最大偏差量化误差：,1LSB,向左平移后，1/2LSB,偏移误差：指输入为零时，输出信号不为零的值（又称零值误差）。,满刻度误差：满刻度数码对应的实际输入电压与理想电压之差（又称增益误差）。,线性度：指转换器实际的转换特性与理想直线的最大偏差（又称为非线性度）。,绝对精度：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。包括了所有的误差。,转换速率：每秒转换的次数。,主要性能 分辨率:位 精度：小于1LSB 单+5V供电，模拟输入电压范围为05V 路输入模拟开关 可锁存三态输出，输出与TTL电平兼容 功耗:15mW 不必进行零点和满度调整 转换时间：时钟640KHz时，约为
7、100S。（时钟频率范围：101280KHz）,8.2.2 ADC0809芯片及其与单片机的接口,一、ADC0809的内部结构及引脚功能,8路模拟量输入,8位数字量输出,地址锁存允许,通道地址输入,启动转换,时钟,转换结束时为1,输出控制,二、ADC0809与单片机的接口 1、查询方式,查询，为0时完成；中断，下降沿完成,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/
8、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？ ,2、中断方式 读取IN0通道的模拟量转换结果，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 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，#7
9、FF8H ；指向IN0通道 MOVX DPTR，A ；启动A/D转换 LOOP：NOP ；等待中断 AJMP LOOP,ORG 2100H ；中断服务程序入口 PINT1：PUSH PSW ；保护现场 PUSH ACC PUSH DPL PUSH DPH MOV DPTR, #7FF8H MOVX A，DPTR ；读取转换后数据 MOV R1，A ；数据存入以RAM INC R1 ；修改数据区指针 MOVX DPTR，A ；再次启动A/D转换 POP DPH ；恢复现场 POP DPL POP ACC POP PSW RETI ；中断返回,主要性能 逐次逼近式，可工作于12位，也可工作于8位。
10、数据有两种读出方式：12位一次读出；位、位两次读出。 可控三态输出缓冲器，逻辑电平为TTL电平 非线性误差：AD574AJ为1LSB,8.2.3 ADC574芯片及其与单片机的接口,转换时间：最大25S（属中档速度） 输入模拟信号：单极性时，范围为0V10V和0V20V，从不同引脚输入；双极性时，范围为0V5V和0V10V，从不同引脚输入。,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。 具有10.000V的高精度内部基准电压源，,电源：5V、VCC（12V15V）、VEE（12V15V）。 低功耗：典型功耗为390mW。,一、AD574A引脚功能,DB11DB0
11、：12位数据总线,12/8：模式选择。高电平，12位输出；低电平，分2次输出。,A0：转换宽度选择。为0，12位转换，25 S ；为1，仅8位转换，16 S,还作为高8位与低4位选择：为0，高8位有效；为1，低4位有效，采用左对其方式（中间4位为“0”，高4位高阻） 。,低4位中间4位0,CS：片选 R/C：读/转换 CE：芯片允许 STS：状态信号，1表示在转换，0表示完成,REFOUT:+10伏基准电压输出 REFIN：基准电压输入,BIP OFF：双极性补偿。,10VIN：10伏输入端 20VIN：20伏输入端 DG：数字地 AG：模拟地 VLOG：+5伏电源 VCC：1215伏电源 V
12、EE： 1215伏电源,二、AD574A的单极性和双极性输入,单极性输入,双极性输入,单极性。 从10VIN输入，VFS =10V， 1LSB=10/4096=24（mV)； 从20VIN 输入，VFS =20V， 1LSB=20/4096=49（mV)。,双极性。 VIN在5V5V之间，应从10VIN引脚输入； VIN在10V10V间，应从20VIN引脚输入。 从AD574A读到的数字量D是偏移二进制码。当信号从10 VIN输入，则VFS10V，若读得DFFFH，即1111 1111 1111B4095，可求得VIN4.9976 V。,三、AD574A与单片机的接口,低4位信息利用高4位高阻
13、状态,转换结果的读取有三种方式 STS空着，单片机就只能在启动AD574A转换后延时25S以上再读取转换结果，即延时方式； STS接80C31的端口线上，单片机就可以采用查询方式。当查得STS为低电平时，表示转换结束； STS接80C31的INTx 端，则可以采用中断方式读取转换结果。,AD574A：MOV DPTR，#0FFF8H ；送端口地址 MOVX DPTR，A ；启动AD574A SETB P1.0 ；置P1.0为输入 LOOP：JB P1.0，LOOP ；检测P1.0口 INC DPTR ；使R/C为1 MOVX A，DPTR ；读取高8位数据 MOV 41H，A ；高8位内容存入
14、41H单元 INC DPTR ；使R/C、A0均为1 INC DPTR ； MOVX A，DPTR ；读取低4位 MOV 40H ，A ；将低4位内容存入40H单元 . . 该程序也可按中断方式设计,AD574A的转换程序段：,3位半双积分A/D转换器： 具有抗干扰性能好 转换精度高（相当于11位二进制数） 自动校零 自动极性输出 自动量程控制信号输出 动态字位扫描BCD码输出 单基准电压，外接元件少，价格低廉等特点。 转换速度约110次/秒。 在不要求高速转换的场合，如温度控制系统中，被广泛采用,8.2.4 MC14433芯片及其与单片机的接口,一、MC14433的内部结构及引脚功能,转换电
15、压量程：199.9mV或1.999V。 基准电压：200mV或2V两种。,字位动态扫描BCD码输出：千、百、十、个位BCD码轮流地在Q0Q3端输出，同时在DS1DS4端出现同步字位选通信号。,外接器件：时钟振荡器外接电阻RC、外接失调补偿电容C0和外接积分阻容元件R1、C1。,引脚功能如下： VAG：被测电压VX和基准电压VR的接地端 VR：外接输入基准电压（2V或200mV） VX：被测电压输入端。,R1、R1/C1、C1 量程为2V时，C1=0.1F，R1=470k 量程为200mV时，C1=0.1F，R1=27k。 C01、C02：外接失调补偿电容C0端 C0的典型值为0.1F。,DU：更新转换结果控制端。常与EOC连接 CLK1和CLK0：时钟振荡器外接电阻端 RC值为300k，时钟频率为147 kHz（每秒约转换9次） VEE：负电源端，接5V VDD：正电源端，接5V,VSS：
