第十章ADDA接口剖析教材
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差相对于满量程的百分数度量。
在转换器电路设计中， 一般要求非线性误差不大于 ±1/2LSB。
5. 精度：一项综合指标，与器 件的非线性等因素有关。
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
三 D/A器件的分类与选取原则 1. 分类
输入形式：并行、串行
输出形式：电流型、电压型
内部结构：带锁存器、不带锁存器
10.1 基本概念
分辨率：
1 2N
100%
若输入电压为Vin：则有
D Vin 2N Vref
N＝8，则有：
D Vin 28 Vin 256
Vref
Vref
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
4. 转换时间 A/D器件完成一次模拟量到数字量的转换所需要的时间。
5. 采样频率（周期）
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
分类 双积分型
逐次比较型 并行
10.1 基本概念
速度
特点
20 sps－1Ksps 10 Ksps－2 Msps
速度较低，抗干扰能力 强 速度快
数Msps－数十 Gsps 速度快
sps：samples per second
输出形式：并行、串行 输出进制：BIN、DEC
Nyquist定理： fs 2 fmax
fs：采样频率，fmax : 信号频率的最高分量
实际情况：
fs (7～10) fmax
6. 转换精度
反映一个实际A/D器件在量化值上与一个理想A/D转换值 之间的差异。
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
二 A/D器件的分类、技术指标和选取原则 1. A/D器件的分类
10.1 基本概念
3. 分辨率
用输出二进制数的位数N表示。
8位A/D, Vref=5.000V （LSB：最小量化单位）
1LSB
5.000 28
5.000 256
19.53mv
10位A/D, Vref=5.000V
1LSB
5.000 210
5.000 1024
4.88mv
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
U0
VREF 2n
Rf R
D VREF 2n
D
实现：T型电阻网络。
当
Rf R
1时
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
二 技术指标
1. 分辨率：反映了输出模拟电压的最小变化量。
分辨率＝ 模拟量输出的满量程值U m 2n
例：8位D/A, Um=5.000v
分辨率＝
5.000 28
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
2. 主要技术指标 分辨率：6，8，10，12，14，16，18，20，24 转换时间：几个ns－几百μs
3. A/D器件的选择原则 精度、速度、输入/输出方式、成本、环境参数、资源情况
（资料、购买的便利性）。
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
3. 建立时间：输入数据变化后输出再次达到稳定所需要的时间。
速度 超高速 高速 较高速 中速 低速
Ts值 ＜100ns 1us－100ns 10us－1us 100us－10us
≥ 100us
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
4. 非线性误差 实际转换特性曲线与理想特性曲线之间的最大偏差，并以该偏
（c）量化方式1 （d）量化方式2
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
2. 量化误差 A/D的过程就是把电压进行量化的过程，即
v N U LSB
U LSB是数字信号最低有效位1所表示的数量大小 模拟电压不一定能被ULSB整除，就会产生误差。
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
2. 选取原则
◆ 分辨率：3－8位；9－12位；13位以上
低
中
高
◆ 建立时间
◆ 输入是否带锁存
◆ 输出电流型或电压型
◆ 串行或并行输入
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.2 DAC0832与MCS-51单片机的接口技术
一 DAC0832芯片介绍 1. DAC0832的特性
io
D
D/A
R
Uo
I0 ＝ Ki ×D U0＝ i0 ×R ＝ Ki ×R ×D
＝ Ku×D
其中： Ku （或Ki）表示转换比例，D表示输入ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ二进制数码。 《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
设D为n位二进制数码，按权展开，上式表示为 uo=Ku·(Dn-1×2n-1+Dn-2×2n-2 + ....... + D1×21+D0×20) 或io=Ki ·(Dn-1×2n-1+Dn-2×2n-2 + ...... + D1×21+D0×20)
数字量，也常常需要转换为模拟信号，控制外部设备。 A/D转换器（ADC）：模拟量→数字量的器件。 D/A转换器（DAC）：数字量→模拟量的器件。
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
10.1.1 A/D转换
一 基本概念 1. 模拟信号、离散信号、数字信号
（a）
（b）
数字信号：时间离散、幅值离散 （采样） (量化)
第十章 单片机与A/D、D/A的接口
主讲人 刘小英
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10 单片机与A/D、D/A的接口
10.1 基本概念 10.2 DAC0832与MCS-51单片机的接口技术 10.3 ADC0809的扩展
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
非电物理量（温度、压力、流量、速度等），须经传感器 转换成模拟电信号（电压或电流），然后转换成数字量，才能 在单片机中处理。
10.1 基本概念
三 A/D转换系统原理框图
传
前
滤
采
单
感
置
波
多
样
片
器
放
器
通
保
A/D
机
大
道
持
电
器
子
开
关
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
10.1.2 数模转换
一 基本思想 (zf)
先将单片机送给D/A转换器的各位二进制数按其权的大小转换为相应的模拟 分量，然后再用叠加方法把各模拟分量相加，其和就是D/A转换的结果。
5.000 256
19.53125mv
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
2. 标称满量程、实际满量程
Vref＝5.000v，标称满量程＝5.000v
实际满量程＝ 255 5.000 4.98 256
Uo＝
Vref 28
D
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
在转换器电路设计中， 一般要求非线性误差不大于 ±1/2LSB。
5. 精度：一项综合指标，与器 件的非线性等因素有关。
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
三 D/A器件的分类与选取原则 1. 分类
输入形式：并行、串行
输出形式：电流型、电压型
内部结构：带锁存器、不带锁存器
10.1 基本概念
分辨率：
1 2N
100%
若输入电压为Vin：则有
D Vin 2N Vref
N＝8，则有：
D Vin 28 Vin 256
Vref
Vref
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
4. 转换时间 A/D器件完成一次模拟量到数字量的转换所需要的时间。
5. 采样频率（周期）
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
分类 双积分型
逐次比较型 并行
10.1 基本概念
速度
特点
20 sps－1Ksps 10 Ksps－2 Msps
速度较低，抗干扰能力 强 速度快
数Msps－数十 Gsps 速度快
sps：samples per second
输出形式：并行、串行 输出进制：BIN、DEC
Nyquist定理： fs 2 fmax
fs：采样频率，fmax : 信号频率的最高分量
实际情况：
fs (7～10) fmax
6. 转换精度
反映一个实际A/D器件在量化值上与一个理想A/D转换值 之间的差异。
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
二 A/D器件的分类、技术指标和选取原则 1. A/D器件的分类
10.1 基本概念
3. 分辨率
用输出二进制数的位数N表示。
8位A/D, Vref=5.000V （LSB：最小量化单位）
1LSB
5.000 28
5.000 256
19.53mv
10位A/D, Vref=5.000V
1LSB
5.000 210
5.000 1024
4.88mv
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
U0
VREF 2n
Rf R
D VREF 2n
D
实现：T型电阻网络。
当
Rf R
1时
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
二 技术指标
1. 分辨率：反映了输出模拟电压的最小变化量。
分辨率＝ 模拟量输出的满量程值U m 2n
例：8位D/A, Um=5.000v
分辨率＝
5.000 28
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
2. 主要技术指标 分辨率：6，8，10，12，14，16，18，20，24 转换时间：几个ns－几百μs
3. A/D器件的选择原则 精度、速度、输入/输出方式、成本、环境参数、资源情况
（资料、购买的便利性）。
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
3. 建立时间：输入数据变化后输出再次达到稳定所需要的时间。
速度 超高速 高速 较高速 中速 低速
Ts值 ＜100ns 1us－100ns 10us－1us 100us－10us
≥ 100us
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
4. 非线性误差 实际转换特性曲线与理想特性曲线之间的最大偏差，并以该偏
（c）量化方式1 （d）量化方式2
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
2. 量化误差 A/D的过程就是把电压进行量化的过程，即
v N U LSB
U LSB是数字信号最低有效位1所表示的数量大小 模拟电压不一定能被ULSB整除，就会产生误差。
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
2. 选取原则
◆ 分辨率：3－8位；9－12位；13位以上
低
中
高
◆ 建立时间
◆ 输入是否带锁存
◆ 输出电流型或电压型
◆ 串行或并行输入
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.2 DAC0832与MCS-51单片机的接口技术
一 DAC0832芯片介绍 1. DAC0832的特性
io
D
D/A
R
Uo
I0 ＝ Ki ×D U0＝ i0 ×R ＝ Ki ×R ×D
＝ Ku×D
其中： Ku （或Ki）表示转换比例，D表示输入ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ二进制数码。 《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
设D为n位二进制数码，按权展开，上式表示为 uo=Ku·(Dn-1×2n-1+Dn-2×2n-2 + ....... + D1×21+D0×20) 或io=Ki ·(Dn-1×2n-1+Dn-2×2n-2 + ...... + D1×21+D0×20)
数字量，也常常需要转换为模拟信号，控制外部设备。 A/D转换器（ADC）：模拟量→数字量的器件。 D/A转换器（DAC）：数字量→模拟量的器件。
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
10.1.1 A/D转换
一 基本概念 1. 模拟信号、离散信号、数字信号
（a）
（b）
数字信号：时间离散、幅值离散 （采样） (量化)
第十章 单片机与A/D、D/A的接口
主讲人 刘小英
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10 单片机与A/D、D/A的接口
10.1 基本概念 10.2 DAC0832与MCS-51单片机的接口技术 10.3 ADC0809的扩展
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
非电物理量（温度、压力、流量、速度等），须经传感器 转换成模拟电信号（电压或电流），然后转换成数字量，才能 在单片机中处理。
10.1 基本概念
三 A/D转换系统原理框图
传
前
滤
采
单
感
置
波
多
样
片
器
放
器
通
保
A/D
机
大
道
持
电
器
子
开
关
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
10.1.2 数模转换
一 基本思想 (zf)
先将单片机送给D/A转换器的各位二进制数按其权的大小转换为相应的模拟 分量，然后再用叠加方法把各模拟分量相加，其和就是D/A转换的结果。
5.000 256
19.53125mv
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念
2. 标称满量程、实际满量程
Vref＝5.000v，标称满量程＝5.000v
实际满量程＝ 255 5.000 4.98 256
Uo＝
Vref 28
D
《单片机原理与应用》 光学与电子信息学院
10.1 基本概念