智能仪器仪表第二章模拟量输入输出通道

void main (void ) { static uchar idata ad[COUNT]; ad0809_interrupt(ad); }
三、 AD574芯片及其接口
AD574共有5个控制引脚，定义如下：
cs CS： 片选信号，低电平有效。
_
CE： 片使能信号，高电平有效。 R c R/C：读/启动转换信号，高时读A/D转换结果，低时启动A/D转换。 12 8 12/8：输出数据长度控制信号，高为12位，低为8位。 A0： A0 有两种含义：当R/C为低时，A0为高，启动8位A/D转换； A0 为低，启动12位A/D转换。当R/C为高时，A0为高，输出低4位数据； A量输入通道
2.1.1 A／D转换器概述
一、A／D转换器的定义 A／D转换器是将模拟量转换为数字量的器件，这 个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量，但在 一般情况下，模拟量是指电压而言的。 二、A／D转换器的技术指标 1. 分辨率与量化误差 2. 转换精度 3. 转换速率 4. 满刻度范围
二、A／D转换器的技术指标
1. 分辨率与量化误差
量化误差是由A/D 转换器有限字长数字量对输入模拟量进 行离散取样（量化）引起的误差，其大小在理论上为一个单位 （1LSB ）。将实际转移曲线在零刻度处偏移1/2单位，可使得 量化误差为±1/2LSB。
A/D转换器的量化误差
2.1.1 A／D转换器概述
二、A／D转换器的技术指标
1. 分辨率与量化误差
分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化量的技术 指标，是数字量变化一个字所对应模拟信号的变化量。例如： 某A/D转换器为12位，即表示该转换器可以用212个二进制数对 输入模拟量进行量化。
若用百分比表示，其分辨率为（1/212)×100％ =0.025％， 若允许最大输入电压为10V，则它能分辨输入模拟电压的最小 变化量为10V×1/212 = 2.4mV。 A/D转换器的分辨率取决于A/D转换器的位数，所以习惯上 也以BCD 码数的位数直接表示。
void main (void ) { static uchar idata ad[10]; ad0809(ad); }
#include <absacc.h> #include <reg52.h> #define uchar unsigned char #define IN0 XBYTE[ 0XFEF8]/*设置ADC0809通道0的得地址*/ #define COUNT 8 bit bdata flag ;
三、A／D转换器的分类
① 逐次比较式A／D转换器：转换时间一般在μs级，转换精 度一般在0.1％上下，适用于一般场合。 ② 积分式A／D转换器：其核心部件是积分器，因此转换时 间一般在ms级或更长，但抗干扰性能强，转换精度可达0.01％ 或更高。适于数字电压表类仪器采用。 ③ 并行比较式又称闪烁式：采用并行比较，其转换时间可 达ns级，但抗干扰性能较差，由于工艺限制，其分辨率一般不高 于8位。可用于数字示波器等要求转换速度较快的仪器中。 ④ 改进型是在上述某种形式A／D转换器的基础上，为满足 某项高性能指标而改进或复合而成的。例如余数比较式即是在逐 次比较式的基础上加以改进，使其在保持原有较高转换速率的前 提下精度可达0.01％以上。
2.1.1 A／D转换器概述
二、A／D转换器的技术指标
2、转换精度
转换精度反映了一个实际A/D转换器与一个理想A/D转换器 在量化值上的差值，用绝对误差或相对误差来表示。由于理想 A/D转换器也存在着量化误差，因此， 实际A/D转换器转换精 度所对应的误差指标不包括量化误差在内。 转换精度指标通常由以下分项误差有组成： 偏移误差 满刻度误差 非线性误差 微分非线性误差
带限信号变换的快慢受到它的最高频率分量的限制，也就是说 它的离散时刻采样表现信号细节的能力是有限的。采样定理是 指，如果信号带宽不到采样频率的一半（即奈奎斯特频率）， 那么此时这些离散的采样点能够完全表示原信号。高于或处于 奈奎斯特频率的频率分量会导致混叠现象。大多数应用都要求 避免混叠，混叠问题的严重程度与这些混叠频率分量的相对强 度有关。
2.1.1 A／D转换器概述
二、A／D转换器的技术指标
4、满刻度范围
满刻度范围是指A/D转换器所允许最大的输入电压范围。 如（0～5）V，（0～10）V，（－5～＋5）V等 满刻度值只是个名义值，实际的A／D转换器的最大输入 电压值总比满刻度值小1／2n（n为转换器的位数）。这是因 为0值也是2n个转换器状态中的一个。 例如12位的A／D转换器，其满刻度值为10V，而实际允 4095 许的最大输入电压值为 ×10＝9.9976V。 4096
③ 非线性误差：是指实际转移函数与理想直线的最大偏移。 非线性误差不包括量化误差，偏移误差和满刻度误差。
④ 微分非线性误差：是指转换器实际阶梯电压与理想阶梯 电压(1LSB)之间的差值。为保证A/D转换器的单调性能，A/D转 换器的微分非线性误差一般不大于1LSB。非线性误差和微分非 线性误差在使用中很难进行调整。
二、 ADC0809芯片及其接口
二、 ADC0809芯片及其接口
2.1.2 逐次比较式A／D转换器与计算机接口
A／D转换器与微处理器连接方式以及智能仪器要求的 不同，实现A／D转换软件的控制方式就不同。目前常用的 控制方式主要有： 1． 程序查询方式： 2． 延时等待方式： 3． 中断方式：
2.1.2 逐次比较式A/D转换器与微处理器接口 一、 逐次比较式A／D转换器原理
它由N位寄存器、N位D／A转换器、比较器、逻辑控制电路、 输出缓冲器 五部分组成， 逐次比较式A／D转换 器大都做成单片集成电 路形式，使用时只需发 出A／D转换启动信号， 然后在EOC端查知A／D 转换过程结束后，取出 数据即可（实际A／D转 换过程已不是非常重 要）。
二、A／D转换器的技术指标
1. 分辨率与量化误差
分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的 技术指标。A/D转换器的分辨率取决于A/D转换器的位数，所 以习惯上以输出二进制数或BCD 码数的位数来表示。 量化误差是由于A/D 转换器有限字长数字量对输入模拟量 进行离散取样（量化）引起的误差，其大小在理论上也为一个 单位（1LSB ）。 量化误差和分辨率是统一的，即提高分辨率可以减小量化误差。
void ad0809_interrupt (uchar idata *x) { uchar i; uchar xdata *ad_adr; ad_adr=&IN0; TCON=0X04; IP=0X04; IE=0X04; for(i=0;i<COUNT;i++) { flag=0; *ad_adr=0; while(!flag); x[i] =*ad_adr; ad_adr++; } } service_int1() interrupt 2 using 1 { flag=1; }
b． 延时等待方式 MOV DPTR， #0FEF8H MOV A， #00H MOVX ＠DPTR， A MOVX R2， #48H WAIT：DJNZ R2， WAIT MOVX A， ＠DPTR MOV 30H， A
;指出IN0通道地址 ; 启动IN0通道转换 ；延时，等待EOC变低 ；查询，等待EOC变高 ；结果存30H ；启动IN0通道 ；延时约140μs ；转换结果存30H
结合下图所示的ADC0809与8031的接口电路， 给出查询、 等待定时和中断这三种方式下的转换程序。转换程序的功能是 将由IN0端输入的模拟电压转换为对应的数字量， 然后再存入 8031内部RAM的30H单元中。
1． 程序查询方式 2． 延时等待方式
3． 中断方式
a． 查询方式 MOV DPTR， #0FEF8H MOV A， #00H MOVX ＠DPTR，A MOV R2， #20H DLY： DJNZ R2， DLY WAIT：JB P3.3，WAIT MOVX A，＠DPTR MOV 30H， A
2.1.1 A／D转换器概述
二、A／D转换器的技术指标
3、转换速率
转换速率是指A／D转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。 转换速率也可表述为转换时间，即A／D转换从启动到结束 所需的时间，转换速率与转换时间互为倒数。 例如，某A／D转换器的转换速率为5MHz，则其转换时间 是200ns。
采样是将一个信号（即时间或空间上的连续函数）转换成一个 数值序列（即时间或空间上的离散函数）。采样定理指出，如 果信号是带限的，并且采样频率高于信号带宽的两倍，那么， 原来的连续信号可以从采样样本中完全重建出来。
二、 ADC0809芯片及其接口
二、 ADC0809芯片及其接口
ADC0809由三大部分组成：
1、8路输入模拟量选择电路：8路输入模拟量信号分别接到 IN0～IN7端。A，B，C为输入地址选择线，地址信息由ALE的上 升沿打入地址锁存器。 2、逐次比较式A／D转换器：START为启动信号，其上升 沿复位内部寄存器，下降沿启动A／D转换。EOC为转换结束标 志位，“0‖表示正在转换，“1‖表示一次A/D转换的结束。 CLOCK为外部时钟输入信号，当时钟频率取640kHz时，转换 一次约需100μs时间（ADC0809所能容许的最短转换时间）。 3、三态输出缓冲锁存器：A／D转换的结果由EOC信号上 升沿打入三态输出缓冲锁存器。OE为输出允许信号，当向OE端 输入一个高电平时，三态门电路被选通，这时便可读取结果。 否则缓冲锁存器输出为高阻态。
c． 中断方式 （主程序） MAIN：SETB IT1 ；选边沿触发 SETB EX1 ；允许中断 SETB EA ；打开中断 MOV DPTR，#0FEF8H MOV A， #00H ；启动A／D转换 中断服务程序： MOVX @DPTR，A NTR1：PUSH DPL ；保护现场 …… ；执行其他任务 PUSH DPH PUSH A MOV DPTR，#0FEF8H MOVX A， ＠DPTR ；读结果 MOV 30H， A ；结果存30H MOV A， #00H MOVX ＠DPTR, A ；启动下次转 POP A ；恢复现场 POP DPH POP DPL
第2章 智能仪器模拟量输入/输出通道
2.1 模拟量输入通道
2.1.1 A／D转换器概述 2.1.2 逐次比较式A／D转换器与微处理器接口 2.1.3 积分式A／D转换器与微处理器接口
2.2 高速模拟量输入通道
2.3 模拟量输出通道
2.4 数据采集系统
第2章 智能仪器模拟量输入/输出通道
智能仪器所处理的对象大部分是模拟量。而智能仪器的 核心——微处理器能接受并处理的是数字量，因此被测模拟 量必须先通过A／D转换器转换成数字量，并通过适当的接口 送入微处理器。在这里，我们把A／D转换器及其接口称为模 拟量输入通道。 同样，微处理器处理后的数据往往又需要使用D／A转换 器及相应的接口将其变换成模拟量送出。在这里，我们把D／ A转换器及相应的接口称为模拟量输出通道。
① ② ③ ④
转换精度
转换精度指标通常由以下分项误差有组成： ① 偏移误差：是指输出为零时，输入不为零的值，所以有 时又称零点误差。偏移误差可以通过在A/D转换器的外部加接调 节电位器，将偏移误差调至最小。 ② 满刻度误差：又称增益误差，它是指A/D转换器满刻度 时输出的代码所对应的实际输入电压值与理想输入电压值之差， 满刻度误差一般是由参考电压、放大器放大倍数、电阻网络误差 等引起。满刻度误差可以通过外部电路来修正。
C51编程举例
#include <absacc.h> #include <reg52.h> #define uchar unsigned char #define IN0 XBYTE[ 0XFEF8]/*设置ADC0809通道0的得地址*/ sbit EOC=P1^0; void ad0809 (uchar idata *x) { uchar i; uchar xdata *ad_adr; ad_adr=&IN0; for(i=0;i<8;i++) { *ad_adr=0; i=i; i=i; do{;}while(EOC); x[i] =*ad_adr; ad_adr+ } }