1、2020/7/28,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),1,第8 章 單片機接口技術(shù)基礎(chǔ),第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),2,2020/7/28,8.3 數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換接口,數(shù)模（D/A）及模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器的工作原理 與MCS-51系列單片機系統(tǒng)的接口應(yīng)用技術(shù)。,目前生產(chǎn)AD/DA的主要廠家有ADI、TI、BB、PHILIP、MOTOROLA等，,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),3,2020/7/28,ADI公司AD/DA器件,帶信號調(diào)理、1mW功耗、雙通道16位AD轉(zhuǎn)換器：AD7705 3V/5V CMOS信號調(diào)節(jié)AD轉(zhuǎn)換器：AD7714微功耗8通道12位AD轉(zhuǎn)換器：AD7888 微功耗、滿幅度電壓輸出、12位DA轉(zhuǎn)換器：

2、AD5320 24位智能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)MicroConvertersTM：ADuC824,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),4,2020/7/28,TI公司AD/DA器件美國德州儀器公司,TLC548/549 8位 CMOS A/D轉(zhuǎn)換器 TLV5616是一個12位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）帶有靈活的4線串行接口 TLV5580是一個8位80MSPS高速A/D轉(zhuǎn)換器。以最高80MHz的采樣速率將模擬信號轉(zhuǎn)換成8位二進制數(shù)據(jù)。,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),5,2020/7/28,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),6,2020/7/28,-主要性能指標： 1.分辨率：輸入的單位數(shù)字量變化引起的模擬量輸出的變化。通常表示為滿刻度值與2

3、n之比（n為D/A位數(shù)），如滿量程10V的8位D/A，分辨率為10V/28 =39.1mV,通常用輸入數(shù)據(jù)的位數(shù)來描述D/A轉(zhuǎn)換器，常用D/A轉(zhuǎn)換器有8位、10位、12位、14位、16位等。 輸入數(shù)據(jù)的位數(shù)與D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率有關(guān)。D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，其分辨率越高。,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),7,2020/7/28,2.轉(zhuǎn)換精度：位數(shù)越高，精度越高，但與分辨率不完全一致，精度受電源電壓、參考電壓、電阻等精度的影響，相同位數(shù)但不同型號的D/A，精度會有所不同。 3.建立時間：指輸入數(shù)字量發(fā)生變化后，輸出模擬量穩(wěn)定到相應(yīng)數(shù)值范圍（終值誤差1/2LSB）。輸出形式為電流的轉(zhuǎn)換時間較短，快速D/A的轉(zhuǎn)

4、換時間可達1us以下,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),8,2020/7/28,8.3.1數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832,DAC0832是一款典型8位D/A轉(zhuǎn)換器芯片，是美國國家半導(dǎo)體公司（NSC）的產(chǎn)品，具有兩個輸入數(shù)據(jù)鎖存器，能直接與MCS-51單片機相接口。 DAC0832以電流形式輸出模擬量，當需要電壓輸出時，需要外接運算放大器，把輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓。,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),9,2020/7/28,DAC0832是20腳雙列直插式的封裝結(jié)構(gòu)，,1.內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),10,2020/7/28,/LE=1，鎖存器輸出=輸入； /LE=0，數(shù)據(jù)鎖存,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),11,2020/7/2

5、8,2. DAC0832與MCS-51系列單片機的接口方法,（1）直通工作方式下的接口方法,-將兩級寄存器的控制信號接地。,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),12,2020/7/28,（2）單緩沖工作方式下的接口方法（重點）,一級鎖存,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),13,2020/7/28,89C51,+5V,DAC0832,P0.0,P0.1,P0.2,P0.3,P0.4,P0.5,P0.6,P0.7,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,WR1/,WR2/,CS/,XFER/,DGND,Rfb,Vref,ILE,VCC,I1,I2,Vo,AGND,5V,741,P2.7,比較P263/圖8-52,第8章

6、接口技術(shù)基礎(chǔ),14,2020/7/28,采用單緩沖方式輸出鋸齒波、矩形波、三角波、梯形波等的D/A轉(zhuǎn)換程序,#include “reg51.h” #include “absacc.h” #define DA0832 XBYTE0 x7F00 main() char i； do for(i=0；i255；i+) DAC0832=i； while(1)； ,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),15,2020/7/28,（3）雙緩沖工作方式下的接口方法 （了解）,作用： 1.提高轉(zhuǎn)換速度 2.同時啟動多個DAC轉(zhuǎn)化,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),16,2020/7/28,輸入寄存器地址：8fffh、a7ffh (P27=1，

7、P25=0，P23=1; P27=1，P25=1，P23=0) DAC寄存器地址：2fffh(P25=1，P23=1),編程：P263,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),17,2020/7/28,3. DAC0832的輸出方式,（1）單極性輸出,當VREF接-5V時，輸出電壓范圍是0+5V；當VREF接+5V時，輸出電壓范圍是0-5V； 當VREF接-10V時，輸出電壓范圍是0+10V；當VREF接+10V時，輸出電壓范圍是0-10V。,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),18,2020/7/28,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),19,2020/7/28,（2）雙極性輸出,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),20,2020/7/28,8.3.2 模數(shù)

8、轉(zhuǎn)換器ADC0809,A/D轉(zhuǎn)換器能把模擬電壓或電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。ADC0809是一款常用的8位A/D轉(zhuǎn)換器，其主要特征如下： （1）ADC0809是8路8位的A/D轉(zhuǎn)換器，可實現(xiàn)8路模擬信號的分時轉(zhuǎn)換； （2）具有A/D轉(zhuǎn)換的啟動和結(jié)束控制端； （3）轉(zhuǎn)換量程為 0 +5V； （4）單個 +5V電源供電； （5）工作溫度范圍為 -40C +85C； （6）低功耗，約15mW。,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),21,2020/7/28,一、主要技術(shù)指標 *1.分辨率：常用輸出二進制位數(shù)或BCD碼位數(shù)表示，也可用百分數(shù)表示，1/2n*100% 2.量化誤差：有限位數(shù)字量對模擬量進行量化而引起的誤差 3.

9、轉(zhuǎn)換精度：一個實際A/D和一個理想A/D在量化值上的差值 *4.轉(zhuǎn)換時間和轉(zhuǎn)換速率,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),22,2020/7/28,例如，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出為12位二進制數(shù)，最大輸入模擬信號為10V，則其分辨率為,分辨率=,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),23,2020/7/28,2. 轉(zhuǎn)換時間 轉(zhuǎn)換時間是指A/D轉(zhuǎn)換器從接到轉(zhuǎn)換啟動信號開始，到輸出端獲得穩(wěn)定的數(shù)字信號所經(jīng)過的時間。 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度主要取決于轉(zhuǎn)換電路的類型，不同類型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度相差很大。 雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度最慢，需幾百毫秒左右； 逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度較快，需幾十微秒； 并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速

10、度最快，僅需幾十納秒時間。,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),24,2020/7/28,例：某信號采集系統(tǒng)要求用一片A/D轉(zhuǎn)換集成芯片在1s內(nèi)對16個熱電偶的輸出電壓分數(shù)進行A/D轉(zhuǎn)換。已知熱電偶輸出電壓范圍為025mV（對應(yīng)于0450溫度范圍），需分辨的溫度為0.1，試問應(yīng)選擇幾位的A/D轉(zhuǎn)換器？其轉(zhuǎn)換時間為多少？,解：,分辨率,12位ADC的分辨率=,故需選用13位A/D轉(zhuǎn)換器?,轉(zhuǎn)換時間=,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),25,2020/7/28,3. 轉(zhuǎn)換誤差 它表示A/D轉(zhuǎn)換器實際輸出的數(shù)字量和理論上輸出的數(shù)字量之間的差別。,例如，轉(zhuǎn)換誤差 。就表明實際輸出的數(shù)字量和理論上應(yīng)得到的輸出數(shù)字量之間的誤差小于最低

11、位的半個字。,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),26,2020/7/28,1.內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),27,2020/7/28,ADC0809為雙列直插式封裝，有28個引腳。,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),28,2020/7/28,2. ADC0809的工作過程,ADC0809的工作過程如下： （1）選擇當前轉(zhuǎn)換的通道。即把通道號編碼送到A2、A1、A0引腳上。 （2）在START和ALE腳上加一個正脈沖，將通道選擇碼鎖存并啟動A/D轉(zhuǎn)換。 （3）轉(zhuǎn)換開始后，EOC變低，經(jīng)過64個時鐘周期后，轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC變高。 （4）轉(zhuǎn)換結(jié)束后，要設(shè)法在OE腳上形成一個高電平脈沖，打開輸出緩沖器，讓轉(zhuǎn)換好的數(shù)字量

12、輸出到數(shù)據(jù)總線上。,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),29,2020/7/28,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),30,2020/7/28,3. ADC0809與MCS-51系列單片機的接口方法,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),31,2020/7/28,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),32,2020/7/28,2、ADC0809與單片機的接口,延時等待方式,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),33,2020/7/28,#include “reg51.h” #include “absacc.h” unsigned char temp,i=0; unsigned char x8; void main (void) do for (i=0;i8;i+) XBYTE0

13、 x7ff8+i=temp;/啟動 delay(); /略，延時150ms xi=XBYTE0 x7ff8+i；/讀轉(zhuǎn)換結(jié)果 while(1); ,例： 對ADC0809的8個通道的模擬量輪流采集一次，采集的結(jié)果放在數(shù)組中。,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),34,2020/7/28,查詢與中斷方式,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),35,2020/7/28,#include “reg51.h” #include “absacc.h” sbit ad_busy=P32； main() static char idata ad8； char i； char pdata *ad_ch1； ad_chl=0 x7ff8；/設(shè)置

14、初始通道地址 for(i=0；i8；i+) *ad_chl=0； /啟動A/D轉(zhuǎn)換 i=i；/等待EOC信號變低 i=i； while(ad_busy=1)；/查詢 adi=*ad_chl；/存放結(jié)果 ad_chl+ ； ,例： 對ADC0809的8個通道的模擬量輪流采集一次，采集的結(jié)果放在數(shù)組ad中。,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),36,2020/7/28,#include “reg51.h” #include “absacc.h” sbit ad_busy=P32； char idata ad8； char pdata *ad_ch1； main() IT0=1；邊沿觸發(fā) EA=1； EX0=1； ad_chl=0 x7ff8；/設(shè)置初始通道地址 *ad_chl=0; while(1); ,第8章接口技術(shù)基礎(chǔ),37,2020/7/28,void ext1() interrupt 2 adi=*ad_chl；/存放