AD转换器及其接口设计详解
AD转换器及其接口设计详解
AD转换器及其接口设计详解AD转换器(Analog-to-Digital Converter，简称ADC)是将模拟信号转换为数字信号的一种设备。
在现代电子系统中，由于数字信号处理的高速、高精度和可编程性等优势，数字信号的应用广泛而且日益增多，而模拟信号则需要通过AD转换器转换为数字信号才能够被处理和分析。
在设计AD转换器的接口时，需要考虑以下几个方面：1.信号输入接口：AD转换器的输入通常是来自于外界的模拟信号，如声音、视频、温度等。
因此，设计AD转换器的接口时，首先需要提供适当的模拟输入接口，通常是通过引脚或者接口连接。
2.时钟信号接口：AD转换器需要一个时钟信号来同步转换过程。
时钟信号的频率和精度对AD转换器的性能有重要影响。
因此，设计AD转换器的接口时，需要提供一个稳定的时钟信号输入接口，并能够精确控制时钟频率。
3.控制信号接口：AD转换器通常需要一些控制信号来配置转换参数，如采样率、精度、增益等。
因此，在设计AD转换器的接口时，应提供一些控制信号输入引脚或者接口，以便用户可以灵活地配置AD转换器的性能参数。
4.数字输出接口：AD转换器的输出是数字信号，通常是二进制码。
设计AD转换器的接口时，需要提供一个数字输出接口，可以是并行接口、串行接口或者其他形式的接口，以便用户可以直接读取或者传输AD转换器的输出信号。
5.数据传输接口：AD转换器的输出信号通常需要经过处理和传输才能被其他系统使用。
因此，在设计AD转换器的接口时，应考虑提供一个数据传输接口，以便用户可以方便地将AD转换器的输出数据传输给其他系统。
在实际的AD转换器设计中，还需要考虑一些其他因素，如功耗、电磁兼容性、抗干扰能力等。
此外，根据具体应用需求，还可以考虑一些特殊功能的接口设计，如温度传感器接口、输入放大器接口、数字滤波器接口等。
总之，AD转换器的接口设计应综合考虑模拟信号输入、时钟信号输入、控制信号输入、数字输出和数据传输等因素，并根据具体应用需求，设计合适的接口形式和参数，以提高AD转换器的性能和适用性。
AD转换器
6）内部具有三态输出缓冲器，可直接与8位、 12位或16位微处理器直接相连。 7）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。 8 ） 需 三 组 电 源 ： ＋ 5 V、VCC（＋12V～＋ 15V）、VEE（－12V～－15V）。 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。
按输出方式分可分为：并行、串行、串并行。 按转换原理可分为：计数式、双积分式、逐次 逼近式。 按转换速度可分为：低速（转换时间≥1s）、 中速（转换时间≤lms）、高速（转换时间 ≥1μ s）和超高速（转换时间≤1ns） 按转换精度和分辨率可分为：3位、4位、8位、 10位、12位、14位、16位
能将模拟电压成正比的转换成数字量。
是模拟信号和数字信号接口的关键部件。
2、应用
雷达、通信、电子对抗、声纳、卫星、导弹、测控系统、地 震预测、医疗、仪器仪表、图像和音频等领域。
一、A/D转换的一般步骤及基本原理 3、 A/D转换的一般步骤
A/D转换过程为：采样、保持、量化和编码。
（1）采样与保持
一、A/D转换的一般步骤及基本原理
3、高于8位的并行输出A/D转换器接口
接口的一般形式
数据分两次输入，需增加一个并行接口。除此之外，其接口 形式和工作原理与8位ADC相同。
图2-32Байду номын сангаас
高于8位ADC接口的一般形式
【例2】 ADC574与8031/8051 PC机接口设计
(1)．硬件连线 接口可以采用查询和中断二种控制方式。
(2)．软件设计
AD转换器及其接口设计
AD转换器及其接口设计AD转换器（Analog-to-Digital Converter，简称ADC）是一种将模拟信号转换为数字信号的电子设备。
在现代电子系统中，ADC被广泛应用于各种领域，包括通信、娱乐、医疗、工业控制等。
本文将详细介绍AD 转换器及其接口设计。
一、AD转换器的基本原理1.采样：AD转换器将模拟信号按照一定的时间间隔进行采样，即在一段时间内获取信号的样本值。
采样定理要求采样频率必须大于信号最高频率的两倍，以保证采样后的数字信号能完整地表示模拟信号。
2.量化：采样后的信号是连续的模拟信号，需要将其离散化为一定数量的离散值。
量化过程将每个样本值映射为最接近的一个离散值，并用有限位数的二进制表示。
3.编码：量化后的离散信号是一个个数字，需要进一步进行编码以表示其大小。
常用的编码方式有二进制码、格雷码等。
二、AD转换器的接口设计1.模拟输入端口：AD转换器通常具备一个或多个模拟输入端口，用于接收模拟信号。
模拟输入端口一般要满足一定的电压范围要求，通常为0V至参考电压（通常为3.3V或5V）之间。
2.数字输出端口：AD转换器通过数字输出端口将转换后的数字信号输出给外部设备。
数字输出端口一般为并行接口或串行接口，常见的有SPI、I2C和UART等。
3.时钟信号：AD转换器需要一个时钟信号来同步采样和转换过程。
时钟信号通常由外部提供，可以是外部晶体振荡器或其他时钟源。
4.控制信号：AD转换器还可能需要一些控制信号来设置工作模式、增益、采样率等参数。
控制信号一般由微处理器或其他逻辑电路生成和控制。
三、AD转换器的接口设计要点1.采样率：为了准确地表示模拟信号，AD转换器的采样率需要满足采样定理的要求。
采样率的选择需要根据应用场景和信号频率来确定。
2.分辨率：分辨率是指AD转换器能够表示的最小量化步长。
一般分辨率越高，表示精度越大。
分辨率一般由位数来表示，如8位、10位、12位等。
3.电压范围：AD转换器的模拟输入端口需要满足一定的电压范围要求。
计算机控制系统4第三章 (2)
②量程 它是指所能转换的电压范围。如5V、10V等。
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
③转换精度 它是指转换后所得结果相对于实际值的准确
度。A/D转换器的转换精度取决于量化误差q、微分线性 度误差DNLE和积分线性度误差INLE 。 积分线性度误差INLE: 在满量程输入范围内，偏离理想转
A/D转换器
PUSH DS
STI MOV AX,DATA
MOV AX,250AH
INT 21H MOV DX,220H
MOV DS,AX
MOV DX,220H IN AL,DX;读数 MOV ADTEMP,AL
MOV AL,21H;发EOI 命令 OUT 20H,AL POP DS;恢复现场 POP DX POP AX IRET
A B C G2A VCC y0 y1 y2
G2B y3 G1 Y7 y4 y5
* 1 * * * 1 1 1 1 1 1 1 1 0 * * * * 1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1
地
y6
设计时，根据具体接口芯片的要求，AO、 A1用作端口地址。
A/D转换器
例 ： AD574与ISA总线前62根信号线（即PC/XT总线）的接口
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
74LS138 16芯译码器
• A.B.C为选择端 G1、G2A、G2B为允许端 G2=G2A+G2B
G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
AD转换
模拟电压输入 1LSB
模拟电压输入 1/2LSB
5
3、偏移误差
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。
积分器输出
VIN
时钟
T1 T T2
t
3
三、A/D转换器的主要技术指标 1、分辨率 ADC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 1/2 1 2 。一个10V满刻度的12位ADC能分辨输 入电压变化最小值是10V×1/ 2 1 2 =2.4mV。
ADC_CONTR寄存器
ADC_RES、 ADC_RESL寄存器
ADC中断控制寄存器
ADC典型应用电路
电压基准源
ADC实现按键输入功能
10VIN 20VIN AG
CE STS
-5V～+5V -10V～+10V
23
采用双极性输入方式，可对±5V或±10V的模拟信号
进行转换。当AD574A与80C31单片机配置时，由于 AD574A输出12位数据，所以当单片机读取转换结果 时，应分两次进行：当Ａ0=0时，读取高8位；当Ａ 0=1时，读取低4位。
需三组电源：＋5V、VCC（＋12V～＋15V）、
VEE（－12V～－15V）。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。 低功耗：典型功耗为390mW。
ad转换模块引脚输入和输出
ad转换模块引脚输入和输出AD转换模块是一种将模拟信号转换为数字信号的电路模块。
它通常由模数转换器、采样保持电路、时钟电路等组成。
在实际应用中，AD转换模块被广泛应用于工业自动化、医疗设备、通信设备等领域。
本文将详细介绍AD转换模块的引脚输入和输出。
一、AD转换模块的引脚类型1. 电源引脚AD转换模块需要接受外部供电，因此需要有电源引脚。
通常情况下，AD转换模块的电源引脚有两个，一个是正极，一个是负极。
正极一般标记为VCC或者AVDD，负极则标记为GND或者AGND。
2. 控制引脚AD转换模块需要通过控制引脚来控制采样速率、采样精度等参数。
这些控制参数可以通过SPI接口或者I2C接口进行设置。
常见的控制引脚包括：（1）CS：芯片选择信号。
（2）SCLK：串行时钟信号。
（3）SDI：串行数据输入信号。
（4）SDO：串行数据输出信号。
3. 输入引脚AD转换模块的输入引脚用于接收模拟信号。
输入引脚一般有两个，一个是正极，一个是负极。
正极一般标记为AIN+，负极则标记为AIN-。
4. 输出引脚AD转换模块的输出引脚用于输出数字信号。
输出引脚一般只有一个，标记为DOUT。
二、AD转换模块的输入和输出特性1. 输入特性（1）输入范围：AD转换模块的输入电压范围是指在不损坏芯片的情况下，可以正确采样的电压范围。
一般情况下，AD转换模块的输入电压范围为0V~VREF。
（2）采样率：AD转换模块的采样率是指每秒钟可以进行多少次采样。
采样率越高，精度越高，但芯片成本也会随之增加。
（3）分辨率：AD转换模块的分辨率是指数字信号与模拟信号之间的精度差异。
分辨率越高，则数字信号与模拟信号之间的误差就越小。
2. 输出特性（1）输出格式：AD转换器通常会将数字信号以二进制形式输出。
因此，在使用数字信号时需要进行解码。
（2）输出速率：AD转换器的输出速率是指每秒钟可以输出多少个数字信号。
输出速率越高，则芯片的处理速度也会越快。
AD转换器及其接口设计详解
AD转换器及其接口设计详解AD转换器（Analog-to-Digital Converter）是将模拟信号转换为数字信号的电子设备。
它是现代电子系统中常见的组件之一，广泛应用于通信、测量、仪器仪表、音频处理等领域。
在AD转换器的设计中，接口设计是至关重要的，它直接影响着AD转换器的性能和可靠性。
物理接口是指AD转换器与其他外部设备（如微处理器、FPGA等）之间的连接方式和信号传输方式。
常见的物理接口包括并行接口、串行接口、I2C接口、SPI接口等。
在选择物理接口时，需要考虑系统的数据传输速度、数据带宽、线路长度、抗干扰能力等因素。
不同的物理接口有不同的特点和适用场景，因此需要根据具体应用需求选择适合的物理接口。
逻辑接口是指AD转换器与外部设备之间的控制和数据传输逻辑。
常见的逻辑接口包括并行接口、串行接口、I2C接口、SPI接口、USB接口等。
逻辑接口的设计需要考虑控制信号的数量、数据传输的稳定性、响应速度等因素。
同时，还需要考虑系统的复杂度、功耗、成本等方面的要求。
AD转换器的接口设计还需要考虑信号的采样率、分辨率和精度。
采样率是指AD转换器从模拟信号中采集样本的速率，常用单位为样本/秒（SPS），采样率越高，可以保留更多的信号细节。
分辨率是指AD转换器的输出数值的位数，通常以比特（bit）为单位，分辨率越高，可以提供更准确的数字化信号。
精度是指AD转换器输出的数字值与实际模拟信号之间的误差，一般以最大有效位数或最小非零位数表示，精度越高，误差越小。
在AD转换器的接口设计中，还需要考虑芯片的功耗、尺寸和成本等因素。
功耗是指AD转换器在工作过程中所消耗的电能，功耗越低，可以延长系统的电池寿命或减少系统的散热需求。
尺寸是指AD转换器的物理尺寸，尺寸越小，可以降低系统的体积和重量。
成本是指AD转换器的制造成本，成本越低，可以降低系统的总体成本。
总之，AD转换器的接口设计是一个综合考虑多个因素的过程，需要根据具体应用需求选择适当的物理接口、逻辑接口和信号参数。
ad转换器课程设计
a d转换器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解AD转换器的基本概念，掌握其工作原理；2. 学生能掌握AD转换器的转换方法，了解不同类型AD转换器的优缺点；3. 学生能了解AD转换器在现实生活中的应用，认识到其在工程技术领域的重要性。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析并设计简单的AD转换电路；2. 学生能够运用AD转换器进行模拟信号与数字信号之间的转换实验，并处理实验数据；3. 学生能够通过实践操作，掌握AD转换器的调试与优化方法。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习AD转换器，培养对电子技术的兴趣，提高学习积极性；2. 学生在学习过程中，养成合作、探究的学习习惯，增强团队协作能力；3. 学生能够认识到科技发展对社会进步的重要性，激发对科技创新的热情。
课程性质：本课程为电子技术基础课程，旨在使学生掌握AD转换器的基本原理、应用及实验方法。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础知识，具有较强的动手能力和探究精神。
教学要求：结合理论教学与实验操作，注重培养学生的实际操作能力和创新意识，提高学生的综合素质。
通过分解课程目标为具体学习成果，使学生在课程学习中获得全面、深入的理解。
二、教学内容1. AD转换器基本概念：包括模拟信号与数字信号的区别，AD转换器的作用及其在电子系统中的应用。
教材章节：第一章 电子技术基础2. AD转换器工作原理：重点讲解逐次逼近法、双积分法等常见AD转换方法。
教材章节：第二章 模拟电子技术3. AD转换器类型及优缺点：介绍并行AD转换器、串行AD转换器等不同类型，对比分析其性能特点。
教材章节：第三章 数字电子技术4. AD转换器的应用：举例说明AD转换器在医疗、工业、通信等领域的应用。
教材章节：第四章 电子技术应用5. AD转换器电路设计与实践：结合Multisim等软件，设计简单的AD转换电路，并进行仿真实验。
教材章节：第五章 电子电路设计与实践6. AD转换器实验操作：包括实验步骤、实验数据处理，以及实验现象分析。
12位AD转换器与单片机的接口电路设计
课程设计任务书2012/2013 学年第 1 学期学院：电子与计算机科学技术学院专业：学生姓名：学号：课程设计题目：12位A/D转换器与单片机的接口电路设计起迄日期:课程设计地点:指导教师:系主任：下达任务书日期: 2012年12月19日课程设计任务书目录第一章设计任务及功能要求 (5)1.1摘要 (5)1.2设计课题及任务 (5)1.3功能要求及说明 (5)第二章硬件设计 (6)2.1 系统设计元器件功能说明 (7)2.2 硬件电路总体及部分设计 (10)第三章软件设计 (12)3.1 基本原理容设计 (12)3.2 keil编程调试 (13)3.3 proteus仿真电路图 (19)第三章结果分析及总结 (19)附录 (20)第一章设计任务及功能要求1.1摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断的走向深入，单片机对我们的生活影响越来越大，很多工业领域中都用到单片机，日常生活中我们也离不开单片机的应用。
当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会，随着电子产业数字化程度的不断发展，逐渐形成了以数字系统为主体的格局。
A/D和D/A转换器作为模拟和数字电路的借口，正受到日益广泛的关注。
随着数字技术的飞速发展，人们对A/D和D/A转换器的要求也越来越高，新型模拟/数字和数字/模拟之间的转换技术不断涌现，正是因为这些，高集成度的逻辑器件应运而生，而且发展迅速，它不断地更新换代以满足程序的要求，并尽可能的提高其利用率。
本课程设计就对其中AD574模数转换器在微机数据采集系统中的应用加以阐述。
关键字：AD574转换器，80c51单片机，LED数码显示，串行输出1.2 设计课题及任务1．掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；2．学习简单电路系统设计，掌握Protel99的使用方法；3．掌握8051单片机、12位A/D芯片AD574的应用；4．学习掌握硬件电路设计的全过程。
1.3 功能要求及说明1．学习掌握8051单片机的工作原理及应用；2. 学习掌握12位A/D芯片AD574的工作原理及应用；3. 设计基于AD574的12位模拟信号采集器的工作原理图及PCB版图；4. 整理设计容，编写设计说明书。
AD转换器使用
．基本知识ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。
它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。
（1）．ADC0809的内部逻辑结构由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。
多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。
三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
（2）．引脚结构IN0－IN7：8条模拟量输入通道ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。
地址输入和控制线：4条ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。
当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。
A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。
通道选择表如下表所示。
C B A 选择的通道0 0 0 IN00 0 1 IN10 1 0 IN20 1 1 IN31 0 0 IN41 0 1 IN51 1 0 IN61 1 1 IN7数字量输出及控制线：11条ST为转换启动信号。
当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。
EOC为转换结束信号。
当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。
OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。
OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。
D7－D0为数字量输出线。
CLK为时钟输入信号线。
因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。
第9章 AD与DA转换器接口
9.2 D/A转换器的接口电路设计
DAC0832适合要求多片DAC同时进行转换的系统。
分别输入数据：利 用各自DAC0832的 CS与WR1先将各自 的数据输入到输入 寄存器； 同时触发转换：将 各片的XFER和WR2 连在一起，同时触 发，实现同时转换。
CS
WR1
WR2
微机接口技术
VREF D/A 转 换 器 A IOUT1 IOUT2 RFB AGND VCC DGND
；初始化8255A MOV DX，303H ；8255A的命令口， MOV AL，10000000B ；8255A的A、B组均为输出 OUT DX，AL ；写方式字 ；设置B口控制DAC的转换 MOV DX，301H ；8255A的B口地址 MOV AL，00010000B ；DAC0832为直通工作方式 OUT DX，AL
2. D/A转换器的连接特性
输入缓冲能力，表示能否与数据总线直接连接。
输入数据的宽度，即分辨率。 输入码制，表示能接受不同码制的数字量输入。 输出模拟量的类型，有电流型和电压型。 输出模拟量的极性，有正负电压极性。
8
9.1 D/A转换器的接口方法
二、D/A转换器与微处理器的接口方法
8
2
7
2 6 25 2 4 23 2 2 21 2 0 9.96 V 10 V
所以输出电压的范围是0~10V。
（4）当输入数字10010001B时：
V0 10 2
8
2
7
2 4 2 0 5.66V
7
9.1 D/A转换器的接口方法
微机接口技术
；第一个数据取入AL ；第一片0832输入寄存器地址送DX ；将第一个数据输出到第一片0832输入寄存器
AD转换器及其接口设计
面临的挑战
噪声和干扰
01
在实际应用中，AD转换器容易受到噪声和干扰的影响，导致转
换精度下降。
采样率和动态范围
02
提高采样率和动态范围是AD转换器面临的另一挑战，需要解决
带宽和分辨率之间的平衡问题。
低电压和低功耗限制
03
在便携式设备中，低电压和低功耗的限制对AD转换器的性能提
出了更高的要求。
未来展望
05 AD转换器的发展趋势和 挑战
技术发展趋势
高速高精度
随着科技的发展，AD转换器的速度和精度 不断提升，以满足各种高要求的应用需求。
低功耗
在便携式设备和电池供电的应用中，低功耗的AD转 换器成为发展趋势，有助于延长设备使用寿命。
集成化与智能化
将AD转换器与其他数字和模拟电路集成在 同一芯片上，实现智能化控制和数据处理。
混合信号接口挑战
设计复杂度增加、需要同时处理数 字和模拟信号的时序和同步问题。
04 AD转换器的应用
信号处理
模拟信号数字化
将连续变化的模拟信号转 换为离散的数字信号，便 于计算机处理和传输。
信号调理
通过AD转换器对模拟信号 进行放大、滤波等预处理， 提高信号质量。
数据采集ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在各种测试和测量系统中， AD转换器用于采集模拟信 号并转换为数字信号进行 存储和分析。
表示AD转换器能够转换 的最小模拟量，通常以
二进制位数表示。
表示AD转换器的实际输 出与理论输出之间的误
差。
表示AD转换器的输出与 输入之间的关系是否成
线性。
表示AD转换器完成一次 转换所需的时间。
03 AD转换器接口设计
数字接口设计
AD转换器接口
器,就实现了模拟通道选择。
第6章 接口芯片与接口技术
图6―31 ADC0809与8031的连接图
第6章 接口芯片与接口技术
启动A/D转换只需使用1条MOVX指令。在此之前,
要将P2.0清0并将末3位与所选择的通道号相对应的口 地址送入数据指针DPTR中。例如要选择IN0通道时,可 采用如下两条指令,即可启动A/D转换： MOV MOV DPTR,＃FE00H X @DPTR,A ;送入0809的口地址 ;启动A/D转换(IN0)
;D2D1D0=111,选择IN7通道
X @DPRT,A ;启动A/D转换
第6章 接口芯片与接口技术
6.6.4 A/D转换应用举例
设有一个8路模拟量输入的巡迥检测系统,使用中断 方式采样数据,并依次存放在外部RAM的A0H~A7H单 元中。采集完一遍以后即停止采集。其数据采样的初 始化程序和中断服务程序如下： 初始化程序： MOV MOV R0,＃A0H R2,＃08H ;设立数据存储区指针 ;8路计数值
注意：此处的A与A/D转换无关,可为任意值。
第6章 接口芯片与接口技术
图6―32 ADC0809信号的时间配合
第6章 接口芯片与接口技术
2.转换数据的传送
A/D转换后得到的数据为数字量,这些数据应传送给 单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D 转换的完成，因为只有确认数据转换完成后,才能进行 传送。通常可采用下述3种方式。 1)定时传送方式 对于一种A/D转换器来说,转换时间作为一项技术 指标是已知的和固定的。 2)查询方式 A/D 转 换 芯 片 有表示转 换结束的 状态信号 , 例 如 ADC0809的EOC端。
第6章 接口芯片与接口技术
(8)IOUT2 ：电流输出2,电路中保证IOUT1+IOUT2=常数。 (9)Rfb：反馈电阻端,片内集成的电阻为15kΩ。 (10)Vref：参考电压,可正可负,范围为-10~+10V。 (11)DGND：数字量地。 (12)AGND：模拟量地。
AD转换器及其接口设计详解
输入
数字量输出不能直接与总线相连。 需加三态门才能与数据总线相连。
CLK A15~A0
D7~D0 IOR
PC 总线I/O读 时序
T1
T2
T3 Tw T4
输出带可控三态缓冲器的 其数字量输出可直接与微机的数据总线相连。
PC 总 地址线 线
数据线
地 址 译 码
IOR
执行 IN AL, DX时： 在IOR的上升沿打开三态门， 数字量进入CPU
如果模拟量在-ΔΔ范围内，都产生相对应的唯一数字量，这个的精度为±1/2 。 如果模拟量在(+3Δ/4～－3Δ/4)范围内，都产生相对应的唯一数字量，这个的精度为±1/4。
3．转换时间和转换率 转换时间指完成一次转换所需的时间， 从启动信号开始到转换结束，得到稳定数字量的时间。
转换率是转换时间的倒数。
地
址
译 码
port_L
port_H
0 ≥1
0
0 ≥1
0
低
8位 三态
低8位
12 位
A/D 转
换
器
模拟量
输入
高
4 位
高4位
三态
读取转换结果到中: ,
, ,
1,
③ 转换启动信号
对D/A芯片，只要数字信号进入转换电路， 就开始D/A转换，无启动信号。
DI7~DI0 ILE
8位 输入 寄存器
LE1
≥1
CS
双积分型电路图
第一段对模拟输入积分。此时，
电容C放电为0，计数器复位，u 控制电路使S1接通模拟输入，
S
1
积分器A开始对积分，积分输
出为负值，输出为1，计数器
开始计数。计数器溢出后，控
试验六AD转换实验和DA转换实验
试验六、A/D转换实验和D/A转换实验一、实验目的1. 学习理解模/数信号转换的基本原理。
2. 掌握模/数转换芯片 ADC0809 的使用方法。
二、实验设备PC 机一台，TD-PITE 实验装置或 TD-PITC 实验装置一套，万用表一个。
三、实验容编写实验程序，将ADC单元中提供的0V～5V信号源作为ADC0809的模拟输入量，进行A/D转换，转换结果通过变量进行显示。
四、实验原理ADC0809 包括一个 8 位的逐次逼近型的 ADC 部分，并提供一个 8 通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑。
用它可直接输入 8 个单端的模拟信号，分时进行 A/D 转换，在多点巡回检测、过程控制等应用领域中使用非常广泛。
ADC0809 的主要技术指标为：分辨率：8 位单电源：＋5V总的不可调误差：±1LSB转换时间：取决于时钟频率模拟输入围：单极性 0～5V时钟频率围：10KHz～1280KHzADC0809 的外部管脚如图 4.47 所示，地址信号与选道的关系如表 4.6 所示。
模／数转换单元电路图如图4．48所示：五、实验步骤1．按图4．49连接实验线路。
2．编写实验程序，经编译、无误后装入系统。
．3．将变量VALUE添加到变量监视窗口中。
4．在JMP START语句行设置断点，使用万用表测量ADJ端的电压值，计算对应的采样值，然后运行程序。
5．程序运行到断点处停止运行，查看变量窗口中VALUE的值，与计算的理论值进行比较，看是否一致(可能稍有误差，相差不大)。
6．调节电位器，改变输入电压，比较VALUE与计算值，反复验证程序功能。
实验程序清单（AD1.ASM）SSTACK SEGMENT STACKDW 64 DUP(?)SSTACK ENDSPUBLIC VALUE ;设置全局变量以便变量监视DATA SEGMENTVALUE DB ? ;AD转换结果DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,CD:DATASTART: MOV AX, DATAMOV DS, AXMOV DX, 640H ;启动AD采样OUT DX, ALCALL DALLYIN AL, DX ;读AD采样结果MOV VALUE,AL ;将结果送变量JMP START ;在此处设置断点，观察变量窗口中的value值DELAY: PUSH CXPUSH AXMOV CX, 100HA5: MOV AX, 0800HA6: DEC AXJNZ A6LOOP A5POP AXPOP CXRETCODE ENDSEND START六、实验结果和截图在JMP处设置断点，以便观察变量窗口中的value值：D/A 转换实验一、实验目的1.学习数/模转换的基本原理。
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模拟输入量
2
工作原理
计数式 双积分式
特点
结构简单、原理清楚 转换速度慢、精度低，少用 精度高、转换速度慢，常用 转换速度较快、精度较高 常用
逐次逼近式 高速并行式
转换速度快，价格高
3
计数式A/D转换由8位D/A转换器、8位计数器和比较器组成。
C为计数器控制端： C=1，开始计数； C=0，停止计数。 模拟输入电压 Vi
+
A
比较器 C 8位 D/A 转换器 8位 计数器
计数时钟 CLK
V0
D/A转换器输出电压
S=0，使8位计数器清“0”，
D7-D0
S=1，使计数器准备计数。
开始转换 S
CLR
数字量输出D0~D7
EOC
转换结束
4
•启动信号S： S端 S端 ：使8位计数器清“0”， ： 计数器准备计数。
• 8位D/A转换器：数字量00H
uC=1。比较器的输出信号接时钟控制门的一个输入端。
定时器、计数器：计数器对时钟脉冲进行计数。当计数 器计满（溢出）时，定时器被置1，发出控制信号使 开关S1由A接到B，从而可以开始对Vref进行积分。
8
＋uI －Vref
A S 1 B uS1
R
C － + A uO － C uC G
积分器
+
比较器
反馈到比较器与Ui比较。因为，Ui > Uf，予以保留 此位的“1” 。 第二个时钟脉冲到来时，SAR 置为11000000码，经 过D／A转换器产生反馈电压
10.24 U f 512 . 2 7.68 V 2
因Ui > Uf ，故保留此位“1”。
14
第三个时钟脉冲到来时，SAR 状态置为 11100000，经D／A 转换器产生反馈电
10
逐次逼近式A/D转换
1. 组成 逐次逼近寄存器SAR 去/留码逻辑 环形计数器 数据寄存器
D/A转换器 比较器 基准电源 时序与逻辑控制电路 数字量输出锁存器
11
模拟输入 Ui
逐次逼近寄存器SAR
+ A
去码/留码逻辑 环形计数器 数据寄存器
时序 与逻 辑控 制 数字 量输 出锁 存器
-
比较器 D／A转换器
13
3. 工作过程
设逐次逼近寄存器SAR 是8位，基准电压10.24V，模拟 输入电压8.3V，转换成二进制数码。工作过程如下： 转换开始之前，先将SAR 清零； 转换开始，第一个时钟脉冲到来时，SAR的状态置 为10000000，经D／A转换器转换成反馈电压
1 U f U REF 512 . V 2
UREF
并 行 数 字 量 输 出
Uf=UREF (a12-1 + a22-2 + … + an2-n)
基准 电源
逐次逼近式A／D转换器结构
12
2.工作原理：
设定在SAR中的数字量经D／A转换器转 换成反馈电压Uf ；
SAR 顺次逐位加码控制 Uf 的变化； Uf 与等待转换的模拟量Ui 进行比较，大 则弃，小则留，逐次逼近； 最终留在SAR 的数据寄存器中的数码作 为数字量输出。
10.24 压 U f 7.68 3 8.96 V，因Ui < Uf ， 2
SAR 此位应置“ 0 ”。SAR 状态改为 11000000。 第四个时钟脉冲到来时，SAR 状态又置 为11010000，......。
3.5 AD转换器及其接口设计
一、A/D 转换器的基本原理 二、A/D转换器的技术指标 三、A/D转换器及其连接
四、典型A/D转换器
1
一、A/D 转换器的基本原理
数字输出量
A/D转换器
模拟输入量
数字输出量 111 110 101 100 011 010 001 000
1v
2v 3v 4v 5v 6v 7v
..
.
0
A/D转换时间
t
S启动
EOC结束
6
双积分式A/D转换
双积分型ADC又称双斜率ADC。 它的工作原 理是，对输入模拟电压和参考电压进行两次积分， 变换成和输入电压平均值成正比的时间间隔，并利 用计数器测出时间间隔，计数器的输出就是转换后 的数字量，如图所示。
1.组成
积分器：由集成运放和RC积分环节组成，其输入端 接控制开关S1。S1由定时信号控制，可以将极性相
反的输入模拟电压和参考电压分别加在积分器，进
行两次方向相反的积分。其输出接比较器的输入端。
7
检零比较器:其作用是检查积分器输出电压过零的时刻。
当uO>0时，比较器输出uC=0; 当uO<0时，比较器输出 时钟输入控制门G：标准周期为TCP的时钟脉冲CP接在 控制门G的一个输入端。另一个输入端由比较器输出 uC进行控制。当uC=1时，允许计数器对输入时钟脉冲 的个数进行计数；当uC=0时，禁止时钟脉冲输入到计 数器。
0V电压输出Vo。
当Vi>Vo时， C=1, 计数器从0开始计数， 只要Vi>Vo ，C=1，计数器不断计数， 当Vo≥Vi时, C=0，计数器停止计数。 • D7-D0为Vi所对应的数字量。实现了A/D转换。 C的 表示A/D转换结束，
5
可以作为中断请求信号或作为查询用。
计数式A/D转换时间图
Vi V0
逻辑 控制器
定时器
n 位二进制计数器
&
VG CP
Dn Dn 1 2
D0
n 位二进制计数器
双积分型ADC电路图
9
第一段对模拟输入积分。 第二段对参考电压积分， 此时，电容C放电为0，uS 1 又称定压积分。因为 uI 计数器复位，控制电 参考电压与输入电压 t 极性相反，可使积分 路使S1接通模拟输入uI， －V r ef 器的输出以斜率相反 积分器A开始对uI积分， uO 的线性斜坡恢复为0。 积分输出为负值，uC T1 T2 t 回0后结束，比较器的 输出为1，计数器开始 输出uC为0。通过控制 u I小 计数。计数器溢出后， u I大 门G的作用，禁止时钟 控制电路使S1接通参 u C 1 脉冲输入，计数器停 u O ＞0 考电压Vref，积分器结 u O ＜0 止计数。此时计数器 t 束对uI积分。这段的 的计数值D0～Dn-1就是 积分输出波形为一段 u 转换后的数字量。此 G n N 2 i 负值的线性斜坡。积 阶段的积分时间 …… … t T2=NiTCP,Ni为此定压 分时间T1=2nTCP，n为 定时 定压 积分段计数器的计数 计数器的位数。因此 个数。输入电压uI越 此阶段又称为定时积 双积分型ADC波形图 大，Ni越大。 分。TCP为计数时钟周 期。