第十二章 模数和数模转换

采样:按相等时间间隔, 采样:按相等时间间隔,截取模拟量的瞬时值 采样定理:采样频率f 采样定理:采样频率 s>=2fm(fm:信号中最高频 信号中最高频 率分量)[百度文库取 常取f 率分量 常取 s=(3~4)fm] 量化单位: 电压量程范围 电压量程范围/2 量化单位:q=电压量程范围 n 数字量编码问题: 数字量编码问题 二进制码 通常有 BCD码 码 ASCII码 等 码
4.98v (FFH) )
编程: 编程:START: MOV AL , 00H ; 初值 AGAIN: OUT 80H , AL ; D/A转换 转换 CALL DELAY ; 延时
INC JMP
AL AGAIN
产生: 产生:0.5V～2.5V三角波 ～ 三角波
2.5v (FFH) )
0.5v
0.5V/19mv=26=1AH 2.5V/19mv=128=80H
011 3 010 2 001 1 000 0 t t0 实际电平 3.7 量化值 3 编码 011 t1 5.3 5 101 t2 6.3 6 110 t3 6.2 6 110 t4 t5 t6 t7 5.1 3.2 5 3 101 011 1.8 1.1 1 1 001 001
图12-5 模拟电压信号被量化的例子
A9 A3
REF(-) GND
编程: 编程:P426 2)用8255A控制 ) 控制ADC0809的方法 P428 控制 的方法
�
双极性二进制编码:(带符号 双极性二进制编码 带符号) 带符号 ,+5V 采用符号-数值二进制码 采用符号- 设8位A/D,+ 位 ,+
D7 1 D6 0 D5 0 D4 0 D3 0
数值位
D2 0
D1 0
D0 0
+0V
q=5V/127=39mV
+3q +2q +1q 0V -39mV -2q -3q
CLK:外接时钟脉冲 最高 外接时钟脉冲.最高 外接时钟脉冲 最高1280KHz(tc=50us) 典型640KHz(tc=100us) 典型 REF(+),REF(-):参考电压+,-输入端 参考电压+,- 参考电压+,-输入端 REF(-)接模拟地 接模拟地 0809只用一个通道时:若640KHz tc=100us 只用一个通道时: 只用一个通道时 8个通道都使用时: tc' =8*tc=800us 个通道都使用时: 个通道都使用时 举例: 举例: 1)定时中断数据采集 ) 每隔5ms对8个通道采集一次( 5ms = 个通道采集一次( 每隔 对 个通道采集一次 1/200Hz)共采集 个数据. )共采集1024个数据. 个数据
LE
3
AGND
1 CS WR1 2 18 WR2 XFER 17 20 10 VCC DGND
8位输入寄存器:LE*有效时,锁存 7~D0 位输入寄存器: 有效时, 位输入寄存器 有效时 锁存D 8位DAC寄存器 LE有效时 将8位输入寄存器的 寄存器: 有效时,将 位输入寄存器的 位 寄存器 有效时 内容传送到D/A转换器进行转换. 转换器进行转换. 内容传送到 转换器进行转换 DAC0832的三种工作方式: 的三种工作方式: 的三种工作方式 1)直通方式:DI7~DI0直接到 位D/A转换 直接到8位 )直通方式: 转换 条件: 条件:CS,WR1,WR2,XFER都接数字地 都接数字地 2)单缓冲方式:两寄存器任何一个接成直通 )单缓冲方式: 另一寄存器用于锁存数据 3)双缓冲方式: )双缓冲方式: 第一种情况: 第一种情况:ILE=1 WR1=WR2=IOW CS接译码信号,XFER接译码信号 接译码信号, 接译码信号 接译码信号
12-2 D/A转换器
输入:并行 数字量(二进制编码占多数 输入:并行TTL数字量 二进制编码占多数 数字量 二进制编码占多数) 输出:模拟量: 输入数字量/2 输出:模拟量: V0=VR×输入数字量 n n V0=-VR×输入数字量 输入数字量/2 分辨率: 分辨率: =FSR/2 n FSR-D/A转换器满量程 - 转换器满量程
中断一次, 采用时间的控制 用8259A,每5ms中断一次, , 中断一次 每中断一次采集8个通道的数据一次 个通道的数据一次. 每中断一次采集 个通道的数据一次. 定时中断电路: 定时中断电路:
8253 1MHz
CLK0 OUT0
8259A 200Hz
IR2 INT
接CPU的INTR端
8253:0#通道 方式2(分频器)时间常数5000 : 方式 (分频器)时间常数 通道0口地址 口地址318H 控制口 控制口31BH 通道 口地址
典型时钟频率 640KHz 3 tc=64×1/(640×10 ) =100uS × × AD0809模数转换器的应用: 模数转换器的应用: 模数转换器的应用
IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START EOC D3 OE CLK VCC REF(+) GND D1 1 2 3 4 5 6 7 ADC0809 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 IN2 IN1 IN0 A B C ALE D7 D6 D5 D4 D0 REF(-) D2
-1 -2 -n
例如: 位 转换器, 例如:8位A/D转换器,满量程 转换器 满量程+5V q=5V/256=19mV Vx=20mV-00000001 - Vx=40mV-00000010 - Vx=57mV-00000011 - 76 mv 时:0000 0100 Vx=75mV-00000011 - Vx=90mV-00000100 - Vx=4.981V-11111111 - 全1时:Vx=4.981v 时 Vx= 5V -11111111
AD7524的应用 的应用
+5V +5V +Vs 4 5 数据 总线 11 15 14 16 D0 Vref VDD Rf D1 AD7524 D7 CS WR GND 12 13 3
1 Io1 Io2 2
— A + VO
地址 总线 IOW
-Vs 译码
8位D/A转换器,该口地址为 位 转换器, 转换器 该口地址为80H. (q=19mv)要求输出 ～4.98V线性增加的锯 要求输出0～ = 要求输出 线性增加的锯 齿波. 齿波.
00000011 00000010 00000001 00000000=0+ 10000000=0 10000001 10000010 10000011
A/D分辨率问题 分辨率问题
采样保持器在A/D转换中的作用 转换中的作用 采样保持器在
— S Vi + CH Vc 脉冲
A VO
A/D
缓冲Vi,保证在 转换过程中, 不变. 缓冲 保证在A/D转换过程中,V0不变. 保证在 转换过程中
8259A:无需初始化命令字,只需写入中断屏蔽 无需初始化命令字, 无需初始化命令字 字即可.开放IR 键盘)的中断 字即可.开放 2和IR1(键盘 的中断. 键盘 的中断. 口地址:20H,21H. 口地址 +5V 0809的接线图 的接线图: 的接线图
IOR 1 IOW 2 I/O 300-307H 译 码 308-30FH 8路模 拟信号 A2 A1 A0 OE REF(+) VCC ALE CLK START IN0 EOC IN6 IN7 ADC0809 C B A D7-D0 500KHZ 308H D7 D7-D0
程序: 程序: BEGIN : MOV AL , 1AH ; 下限值 UP : OUT 80H , AL ; D/A转换 转换 INC AL ; 增1 CMP AL , 81H ;达上限? 达上限? 达上限 JNZ UP ; 否,继续 DEC AL ; 减1 DOWN: OUT 80H , AL ; D/A转换 转换 CMP AL , 1AH ;达下限? 达下限? 达下限 JNZ DOWN ; 不到 不到1A,转 转 JMP BEGIN
第二种情况:多片 时使用. 第二种情况:多片0832时使用. 时使用 注: 第1种方式:无需OUT操作 第2种方式:用一条OUT操作 第3种方式:需执行2条OUT指令
12-3 A/D转换
A/D转换的基本方法有: 转换的基本方法有: 转换的基本方法有 计数法,逐次逼近法,双斜积分法, 计数法,逐次逼近法,双斜积分法,并行转换 法. 逐次逼近法的优点:速度快, 逐次逼近法的优点:速度快,分辨率高 所以此法得到广泛使用. 所以此法得到广泛使用. 逐次逼近式A/D时间:确定 位数码需 个时钟脉 时间: 位数码需8个时钟脉 逐次逼近式 时间 确定1位数码需 转换时间tc=8×n 冲,n位A/D转换时间 位 转换时间 × 转换时间: × = 个时钟后结束 如8位A/D转换时间:8×8=64个时钟后结束 位 转换时间
IN7~IN0:8通道模拟输入端 通道模拟输入端 D7~D0:数据输出端 D7:高位 D0 :低位 数据输出端 高位 低位 START:启动端(开始转换)输入,高有效 启动端( 启动端 开始转换)输入, EOC:转换结束信号. 转换结束信号. 转换结束信号 OE:允许读出,加高信号,0809的数据输出到 允许读出, 允许读出 加高信号, 的数据输出到 D7~D0. C.B.A:通道选择输入端 通道选择输入端 # # 000-0(IN0) 111-7 (IN7) - ( - ALE:通道号锁存控制端,某通道号锁存后,对 通道号锁存控制端, 通道号锁存控制端 某通道号锁存后, 应通道模拟开关合.(通常ALE和START .(通常 应通道模拟开关合.(通常 和 连在一起使用) 连在一起使用)
二进制编码: 二进制编码: 以满量程为1,则实际值的比值总小于1 以满量程为 ,则实际值的比值总小于 A/D转换后的二进制数总以小数表示,且 转换后的二进制数总以小数表示, 转换后的二进制数总以小数表示 小数点不表示出来. 小数点不表示出来. 模拟量的参数电压V 模拟量的参数电压 R满量程 用FSR 二进制小数码: 二进制小数码: N=d12 +d22 ++dn2
第十二章 模数和数模转换
第一节 第二节 第三节 概述 D/A转换器 转换器 A/D转换器 转换器
12-1 概述
模拟信号 A/D 智能仪表 模拟信号 A/D 计算机 计算机输出的数字量 D/A 去控制被控对象
变换过程中: 在A/D变换过程中: 变换过程中
二进制数 111 7 110 101 100 6 5 4
DAC0832的结构及应用: 的结构及应用: 的结构及应用
DI7 DI6 DI5 DI4 DI3 DI2 DI1 DI0 13 14 15 16 4 5 6 7
8 12 VREF IOUT2 11 IOUT1 RFB 9 RFB
8位 输入 寄存器
8位 DAC 寄存器
8位 D/A 转换器
LE * ILE 19