数模转换与模数转换接口.ppt

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1、微机原理第12章数模转换和模数转换接口本章内容一、概述二、A/D转换器原理及连接使用方法三、D/A转换器原理及连接使用方法2模拟量I/O接口的作用：实际工业生产环境——连续变化的模拟量例如：电压、电流、压力、温度、位移、流量计算机内部——离散的数字量二进制数、十进制数一、概述模拟量D/A传感器执行元件A/D数字量数字量模拟量模拟量输入(数据采集)模拟量输出(过程控制)计算机工业生产过程的控制流程：3模拟接口电路的任务模拟电路的任务0010110110101100工业生产过程传感器放大滤波多路转换&采样保持A/D转换放大驱动D/A转换输出接口微型计算机执行机构输入接口物理量变换信号处理信

2、号变换I/O接口输入通道输出通道4相关组件传感器（Transducer）非电量→电压、电流低通滤波平滑输出波形，降低干扰，提高信噪比量程放大器把传感器信号放大到A/D转换所需要的量程范围多路转换开关（Multiplexer）多选一采样保持电路（SampleHolder，S/H）保证变换时信号恒定不变5二、A/D转换器原理及连接使用方法1、工作原理及技术指标2、典型的ADC简介（ADC0809）61、工作原理及技术指标用途：将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便于计算机进行处理。常用于数据采集系统或数字化声音。A/D转换的四个步骤：采样→保持→量化→编码采样/保持：由采样保持电路完成量

3、化/编码：由ADC电路完成71、工作原理及技术指标逐次逼近型A/D转换器：结构：由D/A转换器、比较器和逐次逼近寄存器SAR组成。Vi-+逐次逼近寄存器D/A转换器Vc比较器数字量输出控制电路模拟量输入8工作原理类似天平称重量时的尝试法，逐步用砝码的累积重量去逼近被称物体。例如：用8个砝码20g，21g，…，27g，可以称出1-255g之间的物体。现有一物体，用砝码称出其重量。9主要技术指标1)精度量化间隔(分辨率)=Vmax/电平数(即满量程值)例：某8位ADC的满量程电压为5V，则其分辨率为5V/255=19.6mV2)转换时间转换一次需要的时间。精度越高（字长越长），转换速度越慢

4、。3)输入动态范围允许转换的电压的范围。如0--5V、-5V--+5V、0—10V等。102、典型的ADC简介（1）ADC08098通道8位A/D转换器，主要功能：①分辨率为8位②逐位逼近型③转换时间为100μs④内置三态输出缓冲器（可直接接到数据总线上）11ADC0809结构方框图图：ADC0809结构方框图D7-D0：输出数据线（三态）IN0-IN7：8通道（路）模拟输入ADDA、ADDB、ADDC：通道地址（通道选择）START：启动转换CLK：时钟输入（10KHz-1.2MHz）OE：输出允许（打开输出三态门）12引脚功能D7-D0：输出数据线（三态）IN0-IN7：8通道（路

5、）模拟输入ADDA、ADDB、ADDC：通道地址（通道选择）ALE：通道地址锁存START：启动转换EOC：转换结束，可用于查询或作为中断申请OE：输出允许（打开输出三态门）CLK：时钟输入（10KHz-1.2MHz）VREF(+)、VREF(-)：基准参考电压13ADC0809内部结构STARTEOCCLKOED7D0VREF(+)VREF(-)ADDCADDBADDAALEIN0IN7比较器8路模拟开关树状开关电阻网络三态输出锁存器时序与控制地址锁存及译码D/A8个模拟输入通道8选1逐位逼近寄存器SAR14工作时序①②③④⑤15ADC0809的工作过程根据时序图，ADC0809的工

6、作过程如下：①把通道地址送到ADDA-ADDC上，选择一个模拟输入端；②在通道地址信号有效期间，ALE上的上升沿使该地址锁存到内部地址锁存器；③START引脚上的下降沿启动A/D变换；④变换开始后，EOC引脚呈现低电平，EOC重新变为高电平时表示转换结束；⑤OE信号打开输出锁存器的三态门送出结果。16ADC0809与CPU的连接模拟输入端INi1）单路输入模拟信号可连接到任何一个输入端；地址线可根据输入固定连接；也可以由CPU给一个固定地址。ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809输入0输入1输入2输入3输入4CPU指定通道号ADC0809ADDCADDBA

7、DDAIN4输入+5V2）多路输入模拟信号按顺序分别连接到输入端；要转换哪一路输入，就将其编号送到地址线上(动态选择)。17ADC0809与CPU的连接A/D转换芯片与微处理器接口时，除了要有数据信息的传送外，还应有控制信息和状态信息的联系。其工作过程是：CPU送出控制信号至A/D转换器的启动端，使A/D转换器开始转换；A/D转换需要一定的转换时间，当CPU查询到转换完成，CPU执行输入指令将A/D转换的结果读入。18ADC0809芯片ADC0