【精品】mcs-51与d a转换器 a d转换器的接口（可编辑.ppt

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1、MCS-51与D A转换器 A D转换器的接口非电物理量非电物理量(温度、压力、流量、速度等温度、压力、流量、速度等)，须经传感器转换成模拟电信号须经传感器转换成模拟电信号(电压或电流电压或电流)，必须转换成数字量，才能在单片机中处理。必须转换成数字量，才能在单片机中处理。数字量，也常常需要转换为模拟信号。数字量，也常常需要转换为模拟信号。非电物理量非电物理量(温度温度.压力压力.流量流量.速度速度)传感器传感器模拟电信号模拟电信号(电压电压.电流电流)AD转换转换数字量数字量A/DA/D转换器转换器(ADC)(ADC)：模拟量：模拟量数字量的器件数字量的器件，D/AD/A转换器转换器(DAC

2、)(DAC)：数字量：数字量模拟量的器件模拟量的器件。只需只需合理选用商品化合理选用商品化大规模大规模ADCADC、DACDAC芯片，芯片，了解引脚、功能、接口。了解引脚、功能、接口。11.1 11.1 MCS-51MCS-51与与DACDAC的接口的接口11.1.1 D/A11.1.1 D/A转换器概述转换器概述1.1.概述概述 输入：数字量，输出：模拟量输入：数字量，输出：模拟量。转换过程：转换过程：送到送到DACDAC的各位二进制数按其权的大小转换为相应的的各位二进制数按其权的大小转换为相应的 模拟分量，再把各模拟分量叠加，其和就是模拟分量，再把各模拟分量叠加，其和就是D/AD/A转换的

3、结果。转换的结果。(1)(1)两种输出形式两种输出形式:电压输出电压输出形式与形式与电流输出电流输出形式。形式。电流输出的电流输出的D/AD/A转换器，如需模拟电压输出，转换器，如需模拟电压输出，可在其输出端加一个运算放大器构成的电流可在其输出端加一个运算放大器构成的电流/电压电压转换转换电路。电路。(2)D/A(2)D/A转换器内部是否带有锁存器转换器内部是否带有锁存器 D/A D/A转换需要一定时间，这段时间内转换需要一定时间，这段时间内输入端的数字量应稳定，输入端的数字量应稳定，为此应在数字量输入端的前设置锁存器，以提供数据锁存功能。为此应在数字量输入端的前设置锁存器，以提供数据锁存功能

4、。内部无锁存器的内部无锁存器的D/AD/A转换器转换器 可与可与P1P1、P2P2口口直接相接（因直接相接（因P1P1口和口和P2P2口的输出有锁存功能）口的输出有锁存功能）但与但与P0P0口口相接，需增加锁存器。相接，需增加锁存器。内部带有锁存器的内部带有锁存器的D/AD/A转换器转换器 内部不但有锁存器，还包括地址译码电路，有的还有双重或多内部不但有锁存器，还包括地址译码电路，有的还有双重或多重的数据缓冲电路，可与重的数据缓冲电路，可与MCS-51MCS-51的的P0P0口直接相接。口直接相接。2.2.主要技术指标主要技术指标(1)(1)分辨率分辨率 输入给输入给DACDAC的的单位数字量

5、变化单位数字量变化引起的模拟量输出的变化，引起的模拟量输出的变化，定义为输出满刻度值定义为输出满刻度值 与与2 2n n之比。显然，二进制位数越多，分辨率越高。之比。显然，二进制位数越多，分辨率越高。例如，例如，若满量程为若满量程为1010V V，根据定义则分辨率为根据定义则分辨率为1010V/2V/2n n。设设8 8位位D/AD/A转换，即转换，即n=8n=8，分辨率为分辨率为1010V/2V/2n n=39.1mV=39.1mV，该值占满量程的该值占满量程的0.391%0.391%，用符号，用符号1 1LSBLSB表示。表示。10 10位位 D/AD/A：1 1 LSB=9.77mV=0

6、.1%LSB=9.77mV=0.1%满量程满量程 12 12位位 D/AD/A：1 1 LSB=2.44mV=0.024%LSB=2.44mV=0.024%满量程满量程 根据对根据对DACDAC分辨率的需要分辨率的需要,来选定来选定DACDAC的位数。的位数。(2)(2)建立时间建立时间 描述描述DACDAC转换快慢的参数转换快慢的参数,表明转换速度。表明转换速度。建立时间：建立时间：从输入数字量到输出达到终值误差从输入数字量到输出达到终值误差1/21/2LSB(LSB(最低有效位最低有效位)时的时间。时的时间。电流输出时间较短，电压输出的，加上完成电流输出时间较短，电压输出的，加上完成I-V

7、I-V转换的时间，因此时间长一些转换的时间，因此时间长一些 快速快速DACDAC可达可达1 1 s s以下。以下。(3(3)精度精度 理想情况，精度与分辨率基本一致，理想情况，精度与分辨率基本一致，位数越多精度越高。位数越多精度越高。但由于电源电压、参考电压、电阻等各种因素存在着误差。但由于电源电压、参考电压、电阻等各种因素存在着误差。严格讲精度与分辨率并不完全一致。严格讲精度与分辨率并不完全一致。位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转换器精度有差别。位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转换器精度有差别。例如例如，某型号，某型号8 8位位DACDAC精度为精度为0.19%0.19%，另

8、一型号，另一型号8 8位位DACDAC精度为精度为0.05%0.05%。11.1.2 11.1.2 MCS-51MCS-51与与8 8位位DAC0832DAC0832的接口的接口1.1.DAC0832DAC0832芯片介绍芯片介绍(1)(1)DAC0832DAC0832的特性的特性美国国家半导体公司产品，美国国家半导体公司产品，具有两个输入数据寄存器的具有两个输入数据寄存器的8 8位位DAC,DAC,能直接与能直接与MCS-51MCS-51单片机相连。单片机相连。主要特性如下：主要特性如下：*分辨率为分辨率为8 8位；位；*电流输出，稳定时间为电流输出，稳定时间为1 1 s s；*双缓冲输入、

9、单缓冲输入、直接数字输入双缓冲输入、单缓冲输入、直接数字输入*单一电源供电（单一电源供电（+5+5+15+15V V）；）；(2)DAC0832(2)DAC0832的引脚及逻辑结构的引脚及逻辑结构 2.2.DACDAC的应用的应用 接口与接口与DACDAC的具体应用有关。的具体应用有关。(1)(1)单极性电压输出单极性电压输出 单极性模拟电压输出，可采用图单极性模拟电压输出，可采用图11-511-5或图或图11-911-9所示接线。所示接线。输出电压输出电压VoutVout与输入数字量与输入数字量B B的关系的关系:Vout=Vout=B*B*（V VREFREF/256/256）B=b727

10、+b626+b121+b020 B=b727+b626+b121+b020；VREF/256 VREF/256为一常数。为一常数。B B为为0 0时时VoutVout为为0 0，输入数字量，输入数字量255255时时VoutVout为最大为最大,输出电压为单极性。输出电压为单极性。2.2.DACDAC的应用的应用 接口与接口与DACDAC的具体应用有关。的具体应用有关。(1)(1)单极性电压输出单极性电压输出 单极性模拟电压输出，可采用图单极性模拟电压输出，可采用图11-511-5或图或图11-911-9所示接线。所示接线。输出电压输出电压VoutVout与输入数字量与输入数字量B B的关系的

11、关系:Vout=Vout=B*B*（V VREFREF/256/256）B=b727+b626+b121+b020 B=b727+b626+b121+b020；VREF/256VREF/256为一常数。为一常数。B B为为0 0时时VoutVout为为0 0，输入数字量，输入数字量255255时时VoutVout为最大，输出电压单极性。为最大，输出电压单极性。(2)(2)双极性电压输出双极性电压输出 采用图采用图11-311-3接线：接线：Vout=Vout=（B B128128）*（V VREFREF/128/128）V VREFREF/2R+V/2R+V0101/R+V/R+V0 0/2R

12、=0/2R=0 V VREFREF+2V+2V0101+V+V0 0=0=0 V V0 0=-V=-VREFREF-2V-2V0101 =-V =-VREFREF+2BV+2BVREFREF/256/256 =V =VREFREF/128(B-128)/128(B-128)Vout=B*（VREF/256）(3)DAC(3)DAC用作程控放大器用作程控放大器DACDAC的输出和输入之间的关系的输出和输入之间的关系:Vout=-(Vin/BVout=-(Vin/B）*256*256256/256/B B看作看作放大倍数放大倍数。但输入数字量。但输入数字量B B不得为不得为“0”“0”。R256V

13、BR256VBIoREFout1=0IIout1Rfb=+256RRBVVfbino-=inoVB256V-=取R=Rfb3.3.MCS-51MCS-51与与DAC0832DAC0832的接口电路的接口电路(1)(1)单缓冲方式单缓冲方式DAC0832DAC0832内两缓冲器内两缓冲器一个处于直通方式一个处于直通方式，另一处于受控的锁存方式另一处于受控的锁存方式在实际应用中，在实际应用中，如果只有一路模拟量输出，如果只有一路模拟量输出，或虽是多路模拟量输出但并不要求多路输出同步的情况下，或虽是多路模拟量输出但并不要求多路输出同步的情况下，可采用单缓冲方式。可采用单缓冲方式。单缓冲方式的接口如图

14、单缓冲方式的接口如图11-5:11-5:图图WR2WR2*和和XFERXFER*接地，故接地，故DAC0832DAC0832“8“8位位DACDAC寄存器寄存器”(图图11-211-2)直通方式直通方式。“8“8位输入寄存器位输入寄存器”受受CSCS*和和WR1WR1*端控制端控制，且由译码器输出端，且由译码器输出端FEHFEH送来送来(也可由也可由P2P2口的某一根口线来控制口的某一根口线来控制)。80318031执行如下两条指令就可在执行如下两条指令就可在WR1WR1*和和CSCS*上产生低电平信号，上产生低电平信号，使使08320832接收接收80318031送来的数字量。送来的数字量。

15、MOVMOVR0R0，#0FEH#0FEH ；DACDAC地址地址FEHR0FEHR0 MOVX R0MOVX R0，A A ；WR*WR*和译码器和译码器FEHFEH输出端有效输出端有效现举例说明现举例说明DAC0832DAC0832单缓冲方式的应用。单缓冲方式的应用。例例11-111-1DAC0832DAC0832用作波形发生器。用作波形发生器。分别写出产生分别写出产生锯齿波、三角波锯齿波、三角波和和矩形波矩形波的程序。的程序。锯齿波的产生锯齿波的产生 ORG 2000HORG 2000HSTART:MOV R0START:MOV R0，#0FEH#0FEH；DACDAC地址地址FEH R

16、0FEH R0 MOV A MOV A，#00H#00H；数字量数字量A ALOOP:MOVX R0LOOP:MOVX R0，A A；数字量数字量D/AD/A转换器转换器 INC A INC A；数字量逐次加数字量逐次加1 1 SJMP LOOP SJMP LOOP输入数字量从输入数字量从0 0开始，逐次加开始，逐次加1 1，为，为FFHFFH时，加时，加1 1则清则清0 0，模拟输出又，模拟输出又为为0 0，然后又循环，输出锯齿波，如图，然后又循环，输出锯齿波，如图11-611-6。每一上升斜边分每一上升斜边分256256个小台阶，每个小台阶暂留时间为执行后三条个小台阶，每个小台阶暂留时间为

17、执行后三条指令所需要的时间指令所需要的时间。(2)(2)三角波的产生三角波的产生 ORG 2000H ORG 2000HSTART:MOV R0START:MOV R0，#0FEH#0FEH MOV A MOV A，#00H#00HUP:MOVXUP:MOVXR0R0，A A ；三角波上升边三角波上升边 INC A INC A JNZ UP JNZ UPDOWN:DOWN:DEC ADEC A；A=0A=0时再减时再减1 1又为又为FFHFFH MOVX R0 MOVX R0，A A JNZ DOWN JNZ DOWN ；三角波下降边三角波下降边 SJMP UP SJMP UP(3(3)矩形波

18、的产生矩形波的产生ORG 2000HORG 2000HSTART:MOV R0START:MOV R0，#0FEH#0FEHLOOP:LOOP:MOV AMOV A，#data1#data1 MOVX R0 MOVX R0，A A；置矩形波上限电平置矩形波上限电平 LCALL DELAY1 LCALL DELAY1；调用高电平延时程序调用高电平延时程序 MOV A MOV A，#data2#data2 MOVX R0 MOVX R0，A A；置矩形波下限电平置矩形波下限电平 LCALL DELAY2 LCALL DELAY2；调用低电平延时程序调用低电平延时程序 SJMP LOOP SJMP

19、LOOP；重复进行下一个周期重复进行下一个周期DELAY1DELAY1、DELAY2DELAY2为两个延时程序，为两个延时程序，决定矩形波高、低电平时的持续时间决定矩形波高、低电平时的持续时间。频率也可采用延时长短来改变。频率也可采用延时长短来改变。(2)(2)双缓冲方式双缓冲方式:多路同步输出，必须采用双缓冲同步方式。多路同步输出，必须采用双缓冲同步方式。1#1#DAC0832DAC0832因和译码器因和译码器FDHFDH相连，占有两个相连，占有两个端口地址端口地址FDHFDH和和FFHFFH。2#2#DAC0832DAC0832的两个的两个端口地址端口地址为为FEHFEH和和FFHFFH。

20、其中，其中，FDHFDH和和FEHFEH分别为分别为1#1#和和2#2#DAC0832DAC0832的数字量输入控制端口地址，的数字量输入控制端口地址，FFHFFH为启动为启动D/AD/A转换的端口地址。转换的端口地址。例例11-2 11-2 内部内部RAMRAM中两个长度为中两个长度为2020的数据块，的数据块，起始地址为分别为起始地址为分别为addr1addr1和和addr2addr2，addr1addr1和和addrr2addrr2中数据中数据从从1 1#和和2 2#DAC0832DAC0832同步输出同步输出。(addr1(addr1和和addr2addr2中的数据，为绘制曲线的中的数

21、据，为绘制曲线的X X、Y Y坐标点。坐标点。)DAC0832DAC0832各端口地址：各端口地址：FDH:FDH:1#DAC08321#DAC0832数字量输入控制端口数字量输入控制端口FEH:FEH:2#DAC08322#DAC0832数字量输入控制端口数字量输入控制端口FFH:FFH:1#1#和和2#2#DAC0832DAC0832启动启动D/AD/A转换端口转换端口工作寄存器工作寄存器0 0区的区的R1R1指向指向addr1addr1；1 1区的区的R1R1指向指向addr2addr2；0 0区的区的R2R2存放数据块长度；存放数据块长度；0 0区和区和1 1区的区的R0R0指向指向D

22、ACDAC端口地址。端口地址。ORG 2000H ORG 2000H addr1 DATA 20H addr1 DATA 20H；定义存储单元定义存储单元 addr2 DATA 40H addr2 DATA 40H；定义存储单元定义存储单元DTOUT:MOV R1DTOUT:MOV R1，#addr1#addr1 ；0 0区区R1R1指向指向addr1addr1 MOV R2 MOV R2，#20#20 ；数据块长度送数据块长度送0 0区区R2R2 SETB RS0 SETB RS0 ；切换到工作寄存器切换到工作寄存器1 1区区 MOV R1 MOV R1，#addr2#addr2；1 1区区

23、R1R1指向指向addr2addr2 CLR RS0 CLR RS0 ；返回返回0 0区区NEXT:MOV R0NEXT:MOV R0，#0FDH#0FDH ；0 0区区R0R0指向指向1#1#DAC0832DAC0832数数.字量控制端口字量控制端口 MOV A MOV A，R1 R1 ；addr1addr1中数据送中数据送A A MOVX RO MOVX RO，A A ；addr1addr1中数据送中数据送1#1#DAC0832DAC0832 INC R1 INC R1 ；修改修改addr1addr1指针指针0 0区区R1R1 SETB RS0 SETB RS0 ；转转1 1区。区。MOV

24、 R0 MOV R0，#0FEH#0FEH；1 1区区R0R0指向指向2#2#DAC0832DAC0832数字量控制端口数字量控制端口 MOV A MOV A，R1 R1 ；addr2addr2中数据送中数据送A A MOVX R0 MOVX R0，A A ；addr2addr2中数据送中数据送2#2#DAC0832DAC0832 INC R1 INC R1 ；修改修改addr2addr2指针指针1 1区区R1R1 INC R0 INC R0 ；1 1区区R0R0指向指向DACDAC的启动的启动D/AD/A转换端口转换端口 MOVX R0 MOVX R0，A A ；启动启动DACDAC进行转换

25、进行转换 CLR RS0 CLR RS0 ；返回返回0 0区区 DJNZ R2 DJNZ R2，NEXT NEXT ；若未完，则跳若未完，则跳NEXTNEXT LJMP DTOUT LJMP DTOUT ；若送完，则循环若送完，则循环 END END11.1.3 11.1.3 MCS-51MCS-51与与1212位位DAC1208DAC1208的接口的接口8 8位位DACDAC分辨率不够，可用分辨率不够，可用1212位位。常用常用DAC1208DAC1208系列与系列与DAC1230DAC1230系列。系列。1.DAC12081.DAC1208系列的结构引脚及特性系列的结构引脚及特性双缓冲结构

26、。双缓冲结构。不是用一个不是用一个1212位锁存器，而是用一个位锁存器，而是用一个8 8位锁存器和一个位锁存器和一个4 4位锁存器，位锁存器，以便和以便和8 8位数据线相连。位数据线相连。引脚功能：引脚功能：CS*CS*：片选信号。片选信号。WR1*WR1*：写信号，低电平有效写信号，低电平有效BYTE1/BYTE2*BYTE1/BYTE2*：字节顺序控制信号。字节顺序控制信号。1 1：开启开启8 8位和位和4 4位两个锁存器，将位两个锁存器，将1212位全部打入锁存器。位全部打入锁存器。0 0：仅开启仅开启4 4位输入锁存器。位输入锁存器。WR2*WR2*：辅助写。该信号与辅助写。该信号与X

27、FER*XFER*信号相结合，信号相结合，当同为低电平时，把锁存器中数据打入当同为低电平时，把锁存器中数据打入DACDAC寄存器。寄存器。当为高电平时，当为高电平时，DACDAC寄存器中的数据被锁存起来。寄存器中的数据被锁存起来。XFER*XFER*：传送控制信号，与传送控制信号，与WR2*WR2*信号结合，将输入锁存器中的信号结合，将输入锁存器中的1212位位数据送至数据送至DACDAC寄存器。寄存器。DI0-DI11:DI0-DI11:1212位数据输入。位数据输入。IOUT1IOUT1：D/AD/A转换电流输出转换电流输出1 1。当。当DACDAC寄存器全寄存器全1 1时，输出电流最大，

28、时，输出电流最大，全全0 0时输出为时输出为0 0 I IOUT2 OUT2：D/AD/A转换电流输出转换电流输出2 2。I IOUT1OUT1+I+IOUT2OUT2=常数常数RFBRFB：反馈电阻输入反馈电阻输入VREF VREF：参考电压输入参考电压输入VCC VCC：电源电压电源电压DGNDDGND、AGNDAGND：数字地和模拟地数字地和模拟地主要特性：主要特性：(1)(1)输出电流稳定时间：输出电流稳定时间：1 1 s s；(2)(2)基准电压：基准电压：VREF=-10+10VVREF=-10+10V；(3)(3)单工作电源：单工作电源：+5+15+5+15V V；(4)(4)低

29、功耗：低功耗：2020mWmW。2.2.接口电路设计及软件编程接口电路设计及软件编程(1)(1)接口电路设计接口电路设计80318031与与DAC1208DAC1208转换器的接口如图转换器的接口如图11-1111-11。高高8 8位输入寄存器端口地址：位输入寄存器端口地址：40014001H;H;低低4 4位寄存器端口地址：位寄存器端口地址：40004000H;H;DACDAC寄存器的端口地址：寄存器的端口地址：60006000H H。由于由于80318031的的P0.0P0.0分时复用，分时复用，所以所以P0.0P0.0与与DAC1208DAC1208的的BYTE1/BYTE2*BYTE1

30、/BYTE2*相连时，要有锁存器相连时，要有锁存器7474LS377LS377。外接外接AD581AD581做做1010V V基准电压源。模拟电压输出接为双极性。基准电压源。模拟电压输出接为双极性。采用双缓冲方式。采用双缓冲方式。先送高先送高8 8位数据位数据DI11 DI4,DI11 DI4,再送入低再送入低4 4位数据位数据DI3DI0DI3DI0，而不能按相而不能按相反的顺序传送。反的顺序传送。如先送低如先送低4 4位后送高位后送高8 8位，结果会不正确。位，结果会不正确。在在1212位数据分别正确地进入两个输入寄存器后位数据分别正确地进入两个输入寄存器后,再打开再打开DACDAC寄存器

31、。寄存器。单缓冲方式不合适，在单缓冲方式不合适，在1212位数据不是一次送入的情况下，边传送边位数据不是一次送入的情况下，边传送边转换，会使输出产生错误的瞬间毛刺。转换，会使输出产生错误的瞬间毛刺。图中图中DAC1208DAC1208的电流输出端外接两个运放的电流输出端外接两个运放LF356LF356，其中其中运放运放1 1用作用作I/VI/V转换转换，运放运放2 2实现实现双极性电压输出双极性电压输出（-10-10V V+10+10V V）。）。电位器电位器W1W1定零点，电位器定零点，电位器W2W2定满度。定满度。2 2软件编程软件编程设设1212位数字量存放在内部位数字量存放在内部RAM

32、RAM的两个单元，的两个单元，1212位数的位数的高高8 8位位在在DIGITDIGIT单元单元，低低4 4位位在在DIGIT+1DIGIT+1单元的低单元的低4 4位位。按图按图11-1111-11的电路将的电路将1212位数据送到位数据送到DAC1208DAC1208去转换，去转换，D/AD/A转换程序：转换程序：MOV DPTRMOV DPTR，#4001H#4001H;8;8位输入寄存器地址位输入寄存器地址MOV R1MOV R1，#DIGIT#DIGIT;高高8 8位数据地址位数据地址MOV AMOV A，R1R1;取出高取出高8 8位数据位数据MOVX DPTRMOVX DPTR，

33、A A;高高8 8位数据送位数据送DAC1208DAC1208DEC DPLDEC DPL;DPTR;DPTR修改为修改为4 4位输入寄存器地址位输入寄存器地址INC R1INC R1;低低4 4位数据地址位数据地址MOV AMOV A，R1R1;取出低取出低4 4位数据位数据MOVX DPTRMOVX DPTR，A A;低低4 4位数据送位数据送DAC1208DAC1208MOV DPTRMOV DPTR，#6000H#6000H;DAC;DAC寄存器地址寄存器地址MOVX DPTRMOVX DPTR，A A ;12;12位同步输出完成位同步输出完成1212位位D/AD/A转换转换11.1.

34、4 MCS-5111.1.4 MCS-51与与1212位位DAC1230DAC1230系列的接口系列的接口DAC1230DAC1230内部结构和应用特性与内部结构和应用特性与DAC1208DAC1208完全相似，完全相似，只不过只不过DAC1230DAC1230系列的低系列的低4 4位数据线在片内与高位数据线在片内与高4 4位数据线相连，位数据线相连，在片外表现为在片外表现为8 8位数据线位数据线，故比，故比DAC1208DAC1208少四个引脚，少四个引脚，2020脚脚DIPDIP封装。封装。内部结构及引脚如图内部结构及引脚如图11-1211-12。DAC1230DAC1230与与8 8位单

35、片机的接口比位单片机的接口比DAC1208DAC1208还要简单；还要简单；但但DAC1208DAC1208系列与系列与1616位单片机连接更方便。位单片机连接更方便。11.2 11.2 MCS-51MCS-51与与ADCADC的接口的接口11.2.1 11.2.1 A/DA/D转换器概述转换器概述 模拟量转换成数字量，模拟量转换成数字量，便于计算机进行处理。便于计算机进行处理。随超大规模集成电路，大量结构不同、性能各异随超大规模集成电路，大量结构不同、性能各异A/DA/D转换芯片产生。转换芯片产生。A/DA/D转换器的分类转换器的分类根据转换原理可将根据转换原理可将A/DA/D转换器分成转换

36、器分成两大类两大类:直接型、间接型直接型、间接型 目前使用较广泛的有：目前使用较广泛的有：2.2.A/DA/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标(1)(1)转换时间和转换速率转换时间和转换速率 A/D A/D完成一次转换所需要的时间。转换时间的倒数为转换速率。完成一次转换所需要的时间。转换时间的倒数为转换速率。并行式并行式转换时间最短约转换时间最短约20502050nsns，速率为速率为50205020M M次次/s(1M=106s(1M=106）；）；逐次比较式逐次比较式转换时间约为转换时间约为0.40.4 s s，速率为速率为2.52.5M M次次/s s。(2)(2)分辨率分辨率

37、习惯用输出二进制位数或习惯用输出二进制位数或BCDBCD码位数表示。码位数表示。例例AD574 A/DAD574 A/D转换器，输出二进制转换器，输出二进制1212位，即用位，即用212212个数进行量化，个数进行量化，其分辨率为其分辨率为1 1LSBLSB，用百分数表示用百分数表示1/212=0.241/212=0.24。又如又如双积分式输出双积分式输出BCD BCD 码的码的A/DA/D转换器转换器MC14433,MC14433,其分辨率为三位半其分辨率为三位半 若满字位为若满字位为19991999，用百分数表示其分辨率为，用百分数表示其分辨率为1/1999100%=0.05%1/1999

38、100%=0.05%。量化误差量化误差:量化过程引起的误差。量化过程引起的误差。是由于有限位数字对模拟量进行量化而引起的误差。是由于有限位数字对模拟量进行量化而引起的误差。量化误差理论上定为量化误差理论上定为1 1个单位分辨率，提高分辨率可减少量化误差个单位分辨率，提高分辨率可减少量化误差(3 3)转换精度转换精度 定义为一个实际定义为一个实际ADCADC与一个理想与一个理想ADCADC在量化值上的差值。在量化值上的差值。可用绝对误差或相对误差表示。可用绝对误差或相对误差表示。3.3.A/DA/D转换器的选择转换器的选择按输出代码的有效位数按输出代码的有效位数:8:8位、位、1010位、位、1

39、212位等。位等。按转换速度按转换速度:超高速超高速1ns.1ns.高速高速11 s.s.中速中速1ms.1ms.低速低速1s1s等。等。为适应系统集成需要，将为适应系统集成需要，将多路转换开关、多路转换开关、时钟电路、时钟电路、基准电压源、基准电压源、二二/十进制译码器和转换电路集成在一个芯片内，为用户提供方便。十进制译码器和转换电路集成在一个芯片内，为用户提供方便。(1)A/D转换器位数的确定转换器位数的确定系统总精度涉及的环节较多：系统总精度涉及的环节较多：传感器变换精度、信号预处理电路精度和传感器变换精度、信号预处理电路精度和A/D转换器及输出电路、转换器及输出电路、控制机构精度，还包

40、括软件控制算法。控制机构精度，还包括软件控制算法。A/D转换器的位数至少要比系统总精度要求的最低分辨率高转换器的位数至少要比系统总精度要求的最低分辨率高1位，位，位位数应与其他环节所能达到的精度相适应。数应与其他环节所能达到的精度相适应。只要不低于它们就行，太高无意义，且价高。只要不低于它们就行，太高无意义，且价高。8位以下：位以下：低分辨率低分辨率912位：位：中分辨率中分辨率13位以上：位以上：高分辨率高分辨率 (2)A/D(2)A/D转换器转换速率的确定转换器转换速率的确定从启动转换到转换结束，输出稳定的数字量，需要一定的时间，这从启动转换到转换结束，输出稳定的数字量，需要一定的时间，这

41、就是就是A/DA/D转换器的转换时间。转换器的转换时间。低速：低速：转换时间从几转换时间从几msms到几十到几十m ms s 。中速：中速：逐次比较型的逐次比较型的A/DA/D转换器的转换时间可从几转换器的转换时间可从几 s100s100 s s左右。左右。高速：高速：转换时间仅转换时间仅2010020100nsns。用于雷达用于雷达.数字通讯数字通讯.实时光谱分析实时光谱分析.实时瞬态纪录实时瞬态纪录.视频数字转换等。视频数字转换等。如用转换时间为如用转换时间为100100 s s的集成的集成A/DA/D转换器，其转换速率为转换器，其转换速率为1010000000次次/秒。根据采样定理和实际

42、需要，秒。根据采样定理和实际需要，一个周期的波形需采一个周期的波形需采1010个点，最高也只能处理个点，最高也只能处理1 1kHzkHz的信号。的信号。把转换时间减小到把转换时间减小到1010 s s，信号频率可提高到信号频率可提高到1010kHzkHz。11.2.2 11.2.2 MCS-51MCS-51与与ADC 0809(ADC 0809(逐次比较型逐次比较型)的接口的接口1.ADC08091.ADC0809引脚及功能引脚及功能逐次比较式逐次比较式8 8路模拟输入、路模拟输入、8 8位输出位输出A/DA/D转换器。转换器。共共2828脚，双列直插式封装。脚，双列直插式封装。(1)(1)I

43、N0IN7IN0IN7：8 8路模拟信号输入端。路模拟信号输入端。(2)(2)D0D7D0D7：8 8位数字量输出端。位数字量输出端。(3)(3)C C、B B、A A：控制控制8 8路模拟通道切换，路模拟通道切换，C C、B B、A=000111A=000111分别对应分别对应IN0IN7IN0IN7通道。通道。(4)(4)OEOE、STARTSTART、CLKCLK：控制信号端，控制信号端，OE OE为输出允许端，为输出允许端，START START为启动信号输入端，为启动信号输入端，CLK CLK为时钟信号输入端。为时钟信号输入端。(5)VR(+)(5)VR(+)和和VR(-)VR(-)

44、：参考电压输入端。参考电压输入端。2.2.ADC0809ADC0809结构及转换原理结构及转换原理结构如图结构如图11-1511-15。08090809完成完成1 1次转换需次转换需100100 s s左右，可对左右，可对0505V V信号转换。信号转换。3.3.MCS-51MCS-51与与ADC0809ADC0809的接口的接口 单片机如何来控制单片机如何来控制ADCADC?首先用指令选择首先用指令选择08090809的一个模拟输入通道，的一个模拟输入通道，执行执行MOVX DPTRMOVX DPTR，A A，单片机的单片机的WR*WR*信号有效，信号有效，产生一个启动信号给产生一个启动信号

45、给08090809的的 STARTSTART脚，对选中通道转换。脚，对选中通道转换。转换结束后，转换结束后，08090809发出转换结束发出转换结束EOCEOC信号，该信号可供查询，信号，该信号可供查询，也可作为向单片机发出的中断请求信号也可作为向单片机发出的中断请求信号;执行执行MOVX AMOVX A，DPTRDPTR，单片机发出单片机发出RD*RD*信号信号,加到加到OEOE端高电平，把转换完毕的数字量读到端高电平，把转换完毕的数字量读到A A中。中。查询和中断控制两种工作方式。查询和中断控制两种工作方式。(1)(1)查询方式查询方式08090809与与80318031单片机的接口如图单

46、片机的接口如图11-1611-16。ALEALE信号经信号经D D触发器二分频作为时钟信号，如时钟频率为触发器二分频作为时钟信号，如时钟频率为6 6MHzMHz，则则ALEALE脚的输出频率为脚的输出频率为1 1MHzMHz，二分频后为二分频后为500500kHzkHz，符合符合08090809对时钟对时钟频率的要求。频率的要求。地址译码引脚地址译码引脚C C、B B、A A分别与地址总线分别与地址总线A2A2、A1A1、A0A0相连，以选通相连，以选通IN0IN7IN0IN7中的一个。中的一个。P2.7P2.7（A15A15）作为片选信号，在启动作为片选信号，在启动A/DA/D转换时，由转换

47、时，由WR*WR*和和P2.7P2.7控制控制ADCADC的地址锁存和转换启动，由于的地址锁存和转换启动，由于ALEALE和和STARTSTART连在一起，因此连在一起，因此08090809在锁存通道地址的同时，启动并进行转换。在锁存通道地址的同时，启动并进行转换。08090809具有输出三态锁存器，具有输出三态锁存器，8 8位数据输出引脚可直接连数据总线。位数据输出引脚可直接连数据总线。在读取转换结果时，用低电平的读信号和在读取转换结果时，用低电平的读信号和P2.7P2.7脚经脚经1 1级或非门后，级或非门后，产生的正脉冲作为产生的正脉冲作为OEOE信号，用以打开三态输出锁存器。信号，用以打

48、开三态输出锁存器。下面程序采用软件延时的方式，对下面程序采用软件延时的方式，对8 8路模拟信号轮流采样一次，并路模拟信号轮流采样一次，并依次把结果转储到数据存储区的转换程序。依次把结果转储到数据存储区的转换程序。MAIN:MOV R1MAIN:MOV R1，#data#data;置数据区首地址置数据区首地址 MOV DPTR MOV DPTR，#7FF8H;#7FF8H;端口地址送端口地址送DPTRDPTR，P2.7=0P2.7=0，且指向且指向IN0IN0 MOV MOVR7R7，#08H#08H;置转换的通道个数置转换的通道个数LOOP:MOVXLOOP:MOVXDPTRDPTR，A A;

49、启动启动A/DA/D转换转换 MOV MOVR6R6，#0AH#0AH;软件延时，等待转换结束软件延时，等待转换结束DELAY:NOPDELAY:NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ DJNZR6R6，DELAYDELAY MOVX MOVXA A，DPTRDPTR;读取转换结果读取转换结果 MOV MOVR1R1，A A;存储转换结果存储转换结果 INC INCDPTRDPTR;指向下一个通道指向下一个通道 INC INCR1R1;修改数据区指针修改数据区指针 DJNZ DJNZR7R7，LOOPLOOP;8 8个通道全采样完否？未完则继续个通道全采样完否？未完则继续 (2)(2

50、)中断方式中断方式 只需将图只需将图11-1611-16中的中的EOCEOC脚经一非门连接到脚经一非门连接到80318031的的INT1*INT1*脚即可。转脚即可。转换结束时，换结束时，EOCEOC发出一个脉冲向单片机提出中断申请，单片机响应发出一个脉冲向单片机提出中断申请，单片机响应中断请求，由外部中断中断请求，由外部中断1 1的中断服务程序读的中断服务程序读A/DA/D结果，并启动结果，并启动08090809的的下一次转换，外中断下一次转换，外中断1 1采用跳沿触发。采用跳沿触发。INIT1:SETB INIT1:SETB IT1IT1 ；外部中断外部中断1 1初始化编程初始化编程 SE