【单片机课程设计】第08章 模拟量通道接口.ppt
《【单片机课程设计】第08章 模拟量通道接口.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《【单片机课程设计】第08章 模拟量通道接口.ppt(42页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、模拟量通道接口概述模拟量通道接口概述 D/AD/A转换器转换器 A/DA/D转换器转换器第八章第八章 模拟量通道接口模拟量通道接口 自动化领域常常采用微型计算机进行实时控制自动化领域常常采用微型计算机进行实时控制和数据处理。和数据处理。所要采集的外部信号或被控对象的参数往往是所要采集的外部信号或被控对象的参数往往是一些在时间和数值上都是连续变化的模拟量。一些在时间和数值上都是连续变化的模拟量。但是,计算机只能接收和处理不连续的数字量。但是,计算机只能接收和处理不连续的数字量。因此,因此,A/D和和D/A。第八章 模拟量通道接口 第一节 模拟量通道接口概述 1.1.模拟量接口的地位和作用模拟量接
2、口的地位和作用 将模拟量转换为将模拟量转换为数字量的过程称为数字量的过程称为A/DA/D转换,完成这转换,完成这一转换的器件称为一转换的器件称为ADCADC转换器;转换器;将数字量转换为将数字量转换为模拟量的过程称为模拟量的过程称为D/AD/A转换,完成这转换,完成这一转换的器件称为一转换的器件称为DACDAC转换器。转换器。如图如图8-18-1所示所示 第一节 模拟量通道接口概述第八章 模拟量通道接口 图图8-1 8-1 微机自动测控系统的基本组成微机自动测控系统的基本组成 2.2.模拟量转换器的性能指标模拟量转换器的性能指标 第一节 模拟量通道接口概述第八章 模拟量通道接口 DAC(数(数
3、/模转换器)模转换器)模拟量转换器分类模拟量转换器分类ADC(模(模/数转换器)数转换器)第一节 模拟量通道接口概述第八章 模拟量通道接口 1)1)D/AD/A转换器的主要性能指标转换器的主要性能指标 分辨率:分辨率:定义:定义:D/A转换器能分辨的最小输出电压增量,常为满量程的转换器能分辨的最小输出电压增量,常为满量程的 倍。倍。例如:例如:10V满量程的满量程的8位位DAC芯片,分辨率芯片,分辨率 ;10V满量程的满量程的16位位DAC芯片,分辨率芯片,分辨率 。转换精度转换精度:定义:定义:D/A转换器实际输出值和理论值的接近程度。转换器实际输出值和理论值的接近程度。例如:若满量程输出理
4、论值为例如:若满量程输出理论值为10V,实际值为,实际值为9.99V-10.01V,则转换精度则转换精度 。第一节 模拟量通道接口概述第八章 模拟量通道接口 偏移量误差偏移量误差:定义:输入数字量为定义:输入数字量为0时,输出模拟量对时,输出模拟量对0的偏移值,常可通过的偏移值,常可通过DAC的的外接外接 和电位计加以调整。和电位计加以调整。线性度线性度:定义:定义:D/A转换器实际转换特性和理想直线间的最大偏差。转换器实际转换特性和理想直线间的最大偏差。通常,线性度通常,线性度 (为分辨率)。为分辨率)。第一节 模拟量通道接口概述第八章 模拟量通道接口 2)2)A/DA/D转换器的主要性能指
5、标转换器的主要性能指标 分辨率:分辨率:定义: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。定义: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。常用二进制的位数表示。例如:例如:12位位ADC的分辨率就是的分辨率就是12位,或者说分辨率为满刻度位,或者说分辨率为满刻度FS的的 。一个。一个10V满刻度的满刻度的12位位ADC能分辨的输入电压变化最小值能分辨的输入电压变化最小值是是 。量化误差量化误差:定义:定义:ADC把模拟量变为数字量,用数字量近似表示模拟量,这个把模拟量变为数字量,用数字量近似表示模拟量,这个过程称为量化。量化误差是过程称为量化。量化误
6、差是ADC的有限位数对模拟量进行量化而引的有限位数对模拟量进行量化而引起的误差。实际上,要准确表示模拟量,起的误差。实际上,要准确表示模拟量,ADC的位数需很大甚至无的位数需很大甚至无穷大。一个分辨率有限的穷大。一个分辨率有限的ADC的阶梯状转换特性曲线与具有无限分的阶梯状转换特性曲线与具有无限分辨率的辨率的ADC转换特性曲线(直线)之间的最大偏差即是量化误差。转换特性曲线(直线)之间的最大偏差即是量化误差。第一节 模拟量通道接口概述第八章 模拟量通道接口 偏移误差偏移误差:定义:当输入信号为定义:当输入信号为0时,输出信号不为时,输出信号不为0的值称为偏移误差(或称零的值称为偏移误差(或称零
7、值误差)。假定值误差)。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。偏移误差。满刻度误差满刻度误差:定义:满刻度输出数码所对应的实际输入电压与理想输入电压之差称定义:满刻度输出数码所对应的实际输入电压与理想输入电压之差称为满刻度误差(又称增益误差)。为满刻度误差(又称增益误差)。第一节 模拟量通道接口概述第八章 模拟量通道接口 线性度线性度:定义:转换器实际的转换特性与理想直线的最大偏差称为线性度。定义:转换器实际的
8、转换特性与理想直线的最大偏差称为线性度。绝对精度绝对精度:定义:在一个转换器中,任何数码所对应的实际模拟量输入与理论模定义:在一个转换器中,任何数码所对应的实际模拟量输入与理论模拟输入之差的最大值称为绝对精度。拟输入之差的最大值称为绝对精度。转换速率转换速率:定义:定义:ADC的转换速率是能够重复进行数据转换的速度,即每秒转的转换速率是能够重复进行数据转换的速度,即每秒转换的次数。而完成一次换的次数。而完成一次A/D转换所需的时间(包括稳定时间),则是转换所需的时间(包括稳定时间),则是转换速率的倒数。转换速率的倒数。1.1.D/A转换器原理 D/AD/A转换器实际上是把输入数字量中的每位转换
9、器实际上是把输入数字量中的每位都按其权值分别转换成模拟量,并通过运算都按其权值分别转换成模拟量,并通过运算放大器求和相加,即放大器求和相加,即“按权展开,然后相加按权展开,然后相加”。因此,。因此,D/AD/A转换器内部必须有一个解码网转换器内部必须有一个解码网络,以实现按权值分别进行络,以实现按权值分别进行D/AD/A转换;转换;解码网络通常有两种:二进制加权电阻网解码网络通常有两种:二进制加权电阻网络和络和T T型电阻网络。现代型电阻网络。现代D/AD/A转换器的解码网转换器的解码网络大多采用络大多采用T T型电阻网络。型电阻网络。为了说明为了说明T T型电阻网络原理,现以型电阻网络原理,
10、现以4 4位位D/AD/A转转换器为例加以介绍。如图换器为例加以介绍。如图8-28-2所示所示 第二节 D/A转换器 第八章 模拟量通道接口 第二节 D/A转换器 第八章 模拟量通道接口 图图8-2 T8-2 T型电阻网络型型电阻网络型D/AD/A转换器转换器 输入数字量:输入数字量:b3b2b1b0b3b2b1b0 输输 出出 电电 压:压:VoutVout若 ,则该电路可认为是D/A转换器。第二节 D/A转换器 第八章 模拟量通道接口 求证求证2.2.D/A转换器DAC0832 DAC0832DAC0832是目前较为常用的是目前较为常用的DACDAC芯片中芯片中的一种,它是由美国国家半导体
11、公司的一种,它是由美国国家半导体公司(National Semiconductor National Semiconductor CorporationCorporation)研制的。)研制的。下面对下面对DAC0832DAC0832的内部结构、引脚功能以及的内部结构、引脚功能以及与与CPUCPU的连接进行介绍。的连接进行介绍。第二节 D/A转换器 第八章 模拟量通道接口 DAC0832DAC0832是一个是一个8 8位的位的D/AD/A转换芯片,转换芯片,其内部由三部分电其内部由三部分电路组成:路组成:“8位输入寄存器位输入寄存器”用于存放用于存放CPU送来的送来的数字量;数字量;“8位位D
12、AC寄存器寄存器”用用于存放待于存放待转换数字量数字量;“8位位D/A转换电路路”。第二节 D/A转换器 第八章 模拟量通道接口 1)1)DAC0832DAC0832的结构与引脚功能的结构与引脚功能 图图8-3 DAC0832内部结构图内部结构图 第二节 D/A转换器 第八章 模拟量通道接口 D7D0:输入数据线;:输入数据线;ILE :输入锁存允许;:输入锁存允许;:片选信号;:片选信号;:写输入寄存器;:写输入寄存器;:写:写DAC寄存器;寄存器;:传送控制线。:传送控制线。:参考电压:参考电压-10V+10V;,:D/A转换差动电流输出;转换差动电流输出;:电源电压:电源电压;:内部反馈
13、电阻:内部反馈电阻;,:模拟地和数字地:模拟地和数字地。图图8-4 DAC0832外部引脚图外部引脚图 第二节 D/A转换器 第八章 模拟量通道接口 2)2)DAC0832DAC0832的工作方式 DAC0832工作方式工作方式直通方式直通方式 双缓冲器双缓冲器方式方式 单缓冲器单缓冲器方式方式 134直通方式直通方式 DAC0832DAC0832直通工作方式如图直通工作方式如图8-58-5所示。所示。将两个寄存器(输入寄存器和将两个寄存器(输入寄存器和DACDAC寄存器)的寄存器)的5 5个控制信个控制信号(号(ILEILE、)均预先置为有效,)均预先置为有效,两个寄存器都开通处于数据接收状
14、态,两个寄存器都开通处于数据接收状态,模拟输出始终跟随模拟输出始终跟随输入变化。输入变化。第二节 D/A转换器 第八章 模拟量通道接口 图图8-5 DAC0832直通方式的电路直通方式的电路 单缓冲器方式单缓冲器方式 DAC0832DAC0832单缓冲器单缓冲器工作方式如图工作方式如图8-68-6所示。所示。将两个寄存器(输入寄存器和将两个寄存器(输入寄存器和DACDAC寄存器)的寄存器)的3 3个控制信个控制信号(号(ILEILE、)均预先置为有效)均预先置为有效;接接单片机的片机的 ,接接单片机的片机的P2.7P2.7口口 。第二节 D/A转换器 第八章 模拟量通道接口 这样这样DAC08
15、32DAC0832的地址为的地址为7FFFH7FFFH则执行下列三条指令就可以则执行下列三条指令就可以将一个数字量转换为模拟量:将一个数字量转换为模拟量:MOVDPTR,#7FFFH ;端口地址送;端口地址送DPTR MOVA,#DATA ;8位数字量送累加器位数字量送累加器A MOVX DPTR,A ;向;向DAC0832写入数字量,同时启动转换写入数字量,同时启动转换 第二节 D/A转换器 第八章 模拟量通道接口 图图8-6DAC0832单缓冲方式的电路单缓冲方式的电路 第二节 D/A转换器 第八章 模拟量通道接口 图图8-88-8是是DAC0832DAC0832双缓冲方式的接口电路。双缓
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 单片机课程设计 【单片机课程设计】第08章 模拟量通道接口 单片机 课程设计 08 模拟 通道 接口