数模与模数转换器的使用

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VN 模拟量输入比较器 VX 时钟 启动 时序与控制 逻辑电路
D/A转换器
N位寄存器 EOC
输 N位数 出 字量输出 缓 冲 器 OE
逐次逼近A/D转换器原理图
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一、ADC0809的引脚及内部结构
0809引脚功能
IN7～IN0 VR CLK OE EOC ALE START D0~D7
电流输出 电流输出 选片 输入写 DAC写 写 数据锁存 数据传送 数据线
CS WR1 AGND DI3 DI2 DI1 DI0 VREF RFR DGND
DAC 0832
Vcc ILE WR2 XFER DI4 DI5 DI6 DI7 IOUT2 IOUT1
7
RF
R
IOUT1
DI7~DI0
8位输入 寄存器
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思考与练习
10-1 A/D转换器有哪些主要性能指标？叙述其含义。 10-2 A/D转换器的量化间隔与量化误差如何计算？试举例说明。 10-3 画出ADC0809典型应用电路，其中CLK引脚连接应注意什么问题？EOC引脚连接在中断 和查询工作方式下应如何处理？ 10-4 已知8031晶振为12MHz，0809口地址为BFFFH，且采用中断工作方式，要求对该8路模拟 信号不断循环A/D转换，转换结果存入以40H为首地址的内RAM中。编制程序并画出电路图。 10-5 在题10-4，若0809口地址为DFFFH，且采用P1.0查询方式，试画出电路图并编制程序。 10-6 ADC0809的8路输入通道是如何选择的？试举例说明。 10-7 选择A/D转换器片，应从哪几个方面考虑？ 10-8 0809A/D转换中断方式和查询方式各有什么优缺点？ 10-9 设有一个8路模拟量输入的巡回检测系统，使用中断方式采样数据，并依次存放在片内 RAM区从30H开始的8个单元中。试编写采集—遍数据的主程序和中断服务程序。 10-10 DAC0832有几种工作方式？各用于什么场合？如何应用？ 10-11 D/A转换器有哪些主要性能指标？叙述其含义。 10-12 画出DAC 0832单缓冲及双缓冲的典型应用电路。 10-13 选择D/A转换器芯片应从哪几个方面考虑？
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0809----8 0809----8位A/D ---IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START EOC D3 OE CLK VCC VR(+) GND D1 IN2 IN1 IN0 A B C ALE D7 D6 D5 D4 D0 VR(-) D2
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模拟量输入 参考电源 时钟 输出允许 转换结束 地址锁存 启动转换 数字量输出
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1
；延时等待
1
；读入转换好的数据
1
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②查询与中断方式
P0.7 . . . P0.0
D7 . . . D0
VR(+) VR(-)
+5V GND
ALE
373 G
CP D Q Q
A B C
0809
8031
WR ≥1 P2.7 RD P3.3
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CLK START ALE
P2.6 WR
CS XFER WR1 WR2
2011-3ห้องสมุดไป่ตู้10
DI7~DI0
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三、高于8位的D/A转换器与MCS-51单片机的接口技术 ① DACl208系列D/A转换器与MCS-51单片机的接口
74LS373
ALE
G
+5V
A0~A7 A0
Q0~Q7 OE
P0
D0~D7
DI4 DI11 DI10 DI3
R IOUT1
CS P2.7 WR XFER WR1 WR2
+
8031
P0
IOUT2
DI7~DI0 DAC0832
DAC0832单缓冲方式接口电路
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这种方式在不要求多个模拟通道同步输出时，可采用
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采用单缓冲方式输出锯齿波、矩形波、三角波、梯形波等的 D/A转换程序 锯齿波
ORG 2000H START：MOV DPTR，#7FFFH MOV A，#00H LP： MOVX INC SJMP @DPTR， A A LP ；选中0832 ；D/A数据初值 ；转换 ；修改D/A数据 ；循环，输出连续模拟量
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单片机和D/A转换器的接口 §10.2 MCS-51单片机和 单片机和 转换器的接口
一.8位D/A转换器 .8位D/A转换器DAC0832的引脚及结构 转换器
0832引脚功能
IOUT1 IOUT2
CS WR1 WR2 ILE XFER
2011-3-10 ～DI7 DI0～ DI0
ADDC 0 0 0 0 1
ADD B 0 0 1 1 0 0 1 1
ADDA 0 1 0 1 0 1 0 1
选通的通 道 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7
MOV DPTR，#7FFFH ；选中0809 MOV A ，##0 ；选中IN0 ；启动A/D转换 ；
MOVX @DPTR , A MOV R7, #50H DJNZ R7, $ MOVX A, @DPTR SJMP $
VCC
VREF RFB IOUT1 IOUT2 +
8031
WR P2.5 P2.6 P2.7
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BYTE1/ BYTE2
Y2 Y3
WR2 WR1 CS XFER
AGND DGND
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74LS138
DAC1208/1209/1210
② DACl208系列D/A转换程序解决方案 MOV DPTR，＃4001H MOV R1，＃DIGTH MOV A，＠R1 MOVX @DPTR，A DEC DPTR INC R1 MOV A，＠R1 SWAP A MOVX @DPTR，A MOV DPTR，＃6000H MOVX @DPTR，A ；使DPTR指向8位输入锁存器 ；使R1指向12位数的高8位单元 ；取高8位转换数据 ；向DACl208送高8位数据 ；使DPTR指向4位输入锁存器 ；使R1指向12位数的低4位单元 ；取低4位转换数据 ；再向DACl208送低4位数据 ；使DPTR指向DAC锁存器 ；完成12位D/A转换
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二、A/D转换器的主要性能指标 A/D转换即是将模拟量信号转换成数字量信号，常用于数据采 集系统 ①分辨率:输出数字量变化一个相邻数码所需输入电压的变化量。 习惯上以二进制位数或以BCD码位数表示。 例如，分辨率为l0位的A/D转换器表示该转换器的输出数据可以 用210个二进制数进行量化。 ②量化误差：在不计其它误差的情况下，一个分辨率有限的A／ D转换器的阶梯状转移特性曲线与具有无限分辨率的A/D转换器 转换特性曲线之间的最大误差。是由A/D转换器的有限分辨率而 引起的误差。 2011-3-10 5
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；置通道数 ；启动A/D转换 ；查询A/D转换结束否 ；转换结束，读入转换结果 ；存入内部RAM存储区 ；指向下一个通道 ；修改存储指针 ；8个通道是否转换完成
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DJNZ R7，LOOP ……
中断方式的程序解决方案
问：为什么将程序起始 地址设为0013H？
ORG 0013H AJMP PINT1 ORG 2000H MAIN：MOV R1，#DATA SETB IT1 ；边沿触发 SETB EA SETB EX1 MOV DPTR，#7FF8H MOVX @DPTR，A LOOP：NOP AJMP LOOP 主程序
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单片机和A/D转换器的接口 §10.3 MCS-51单片机和 单片机和 转换器的接口
----A/D转换即是将模拟量信号转换成数 字量信号，常用于数据采集系统，外界的 模拟信号经A/D转换后，读入单片机内部 以便进行处理。 常见A/D转换电路有双积分式和逐次 逼近式。A/D转换的主要指标是—精度 （位数）、转换时间。
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ORG 2100H PINT1：PUSH PSW PUSH ACC MOVX A ， @DPTR MOV @R1，A INC R1 INC DPTR MOVX @DPTR，A；再次启动 POP ACC POP PSW RETI 中断处理程序
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问：CPU响应中断 的条件是什么？
上述两种A/D工作方式: 中断方式最方便灵活，但要占用一个外中断资源； 查询方式不占用外中断资源，但要占用CPU工作时 间和占用一条I/O线。
分辨率高的转换器具有较小的量化误差。 ③转换精度：一个实际A/D转换器在量化值上与一个理想的A/D转 换器进行A/D转换的差值，可表示成绝对误差或相对误差。 ④转换时间与转换速度：A/D转换器完成一次转换所需要的时间称 为转换时间。 ——————————转换速度是转换时间的倒数。 注意：D/A电路一般是作成集成电路芯片，使用时要注意2个问 题：一个是转换时间及转换精度；另一个是转换出来的模拟量 的形式是什么（电流量还是电压量）。
8位DAC 寄存器
8位D/A 转换电路 IOUT2 VREF
ILE CS WR1 WR2 XFER
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DAC0832的逻辑结构
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二、DAC0832与单片机的接口 ①单缓冲方式接口电路 ----将两级寄存器的控制信号并接在一起，相当于控制 一级寄存器（线选译码地址7FFFH）。
+5V ILE RF
第十章 数／模（D/A）转换器及模／数（A/D）转换器的使用
本章主要介绍D/A和A/D转换器的主要性能指标，D/A转 换接口以及A/D转换接口在单片机测控系统中的应用，主要 是模拟量和开关量的输入、输出接口技术。
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§10.1 D/A和A/D转换器的主要性能指标 一、 D/A转换器的主要性能指标 ----D/A转换即是将数字量转换成相应的模拟量，常用于控 制系统中。如单片机输出不同的数字量经D/A转换后加给直 流电机，即可控制电机的转速。 ①分辨率：D/A转换器的分辨率指最小输出电压（对应 输入数字量1）与最大输出电压之比。 例如，对于8位的D/A转换器，其分辨率为：
UP：
JNZ UP DOWN：DEC A MOVX @DPTR， A
JNZ DOWN SJMP UP A=0FFH A=00 A=00
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②双缓冲方式
ALE
74LS373 G
Q0~Q7 D0~D7
+5V ILE
P0 P2.5 P2.7
OE
8031
CS XFER DI7~DI0 WR2 WR1 ILE +5V
ADC0809
START
CLK
IN0 · · IN7
A B C ALE VR（+） VR（-） OE 地址 锁存与 译码 8路 模拟量 开关 8位A/D 转换器 三态 输出 锁存器 EOC
D0 · · D7
ADC0809的结构框图
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二、ADC0809与单片机的接口 ①延时等待方式
A=0FFH A=00
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三角波
ORG 2000H START：MOV DPTR，#00FEH MOV A，#00H MOVX INC @DPTR， A A
；选中0832 ；D/A数据初值 ；转换 ；修改D/A数据（上升） ；未上升到最大值，继续 ；否则，修改D/A数据（下降） ；转换 ；未下降到最小值，继续 ；一个周期结束，继续 A=0FFH
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1 1 = 8 2 −1 255
≈ 0 . 004
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②线性度:通常用非线性误差的大小表示D/A转换器的线性度。 ________非线性误差是指理想的输入/输出特性的偏差与满刻度 输出之比的百分数。 ③转换速度（建立时间）:指D/A转换器从二进制数据输入到模 拟电压的稳定输出所需要的时间。 一般在几十微秒到几百微秒之间。 根据建立时间的长短，把D/A转换器分成以下几档： 超高速 较高速 高 速 中 速 低 速 <100ns l00 ns～1µs 1～10µs 10～100µs ≥100µs
P0 P0.0 P0.1 P0.2 ALE 8031 WR P2.7 RD
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D0~D7 A VR(+) B C VR(-) CLK 0809 START ALE OE +5V GND IN0 · · · · INT7
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CP D
Q Q
≥1 ≥1 ≥1
延时等待方式的程序解决 方案：
通道选择方法？
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④失调误差：数字输入全为0时，其模拟输出值与理想输出值的 偏差。 ——单极性D/A转换器，模拟输出的理想值为0伏， ——双极性D/A转换器，此理想值为负域满量程。 偏差值的大小一般用LSB的份数或用偏差值相对于满量程的百分 数表示。 ⑤输出极性及范围：D/A转换器的输出范围与参考电压有关。 电流输出型的D/A转换器，要用转换电路将其转换成电压。 ———输出范围还与转换电路有关。 ———输出极性有单极性和双极性两种。
≥1 1 INT1
OE EOC
IN0 · · · · · · INT7
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查询方式程序----8路模拟信号轮流采样一次，并将转换 结果分别存入内部RAM 以DATA为起始地址的连续8个单 元中。
MAIN：MOV R1, #DATA ；置数据区首地址
问：地址7FF8是如 何确定的？
MOV DPTR，#7FF8H ；选中IN0通道 MOV R7，#8H LOOP：MOVX @DPTR，A TEST：JB P3.3，TEST MOVX A，@DPTR MOV @R1，A INC DPTR INC R1