第10章AD与DA转换器接口-D06.ppt
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1、第10章A/D及D/A转换接口n n主要内容1控制系统中的模拟接口2数/模转换器芯片(DAC)及其接口技术3模/数转换器芯片(ADC)及其接口技术4A/D及D/A器件的选择1微机的重要应用领域之一是信号自动监测和自动控制系统。一个闭环控制系统可表示为:被控对象传感器A/D转换D/A转换功放计算机10.1 10.1 控制系统中的模拟接口控制系统中的模拟接口 2微机与控制系统的接口31、传感器它是把非电信号转换成电信号的器件。2、多路切换开关多路开关的作用是实现多路复用,以降低系统的成本。3、整形放大从模拟开关送来的信号往往很微弱,需要经过整形放大环节。4、采样保持在转换期间保持采样信号不变,可保
2、证转换的精度。45、A/D转换器按分辨率可分为4位、6、8位、10位、12位、14位、16位等。按工作原理可分为逐次逼近型和积分型等。6、D/A转换器经D/A转换后的模拟信号通常需要进行低通滤波和功放等处理。按输出可分为电流型和电压型。510.2 10.2 数数/模转换器芯片模转换器芯片(DAC)DAC)及其接口技术及其接口技术 1 D/A的性能参数和术语的性能参数和术语2 D/A转换器的分类转换器的分类3 典型典型D/A转换器工作原理转换器工作原理4 4 D/AD/A转换器应用举例转换器应用举例 6 D/AD/A的性能参数和术语的性能参数和术语 1分辨率(resolution)这个参数表明D
3、AC对模拟值的分辨能力,它是最低有效位(LSB)所对应的模拟值。如分辨率为8位的D/A能给出满量程电压的1/256的分辨能力。2精度(accuracy)顾名思义D/A的精度表明D/A转换的精确程度。它可分为绝对精度和相对精度。73.线性误差和微分线性误差4.数据转换器的温度系数5.建立时间(SettlingTime)6.电源敏感度(PowerSupplySensitivity)7.输出电压一致性(顺从性)(OutputVoltageCompliance)8D/AD/A转换器的分类转换器的分类 1.电压输出型2.电流输出型3.乘算型D/A转换器中有使用恒定基准电压的,也有在基准电压输入上加交流信
4、号的,后者由于能得到数字输入和基准电压输入相乘的结果而输出,因而称为乘算型D/A转换器。4.一位D/A转换器9典型典型D/AD/A转换器工作原理转换器工作原理 D/A转换器的种类很多,功能、特性各异,典型的D/A转换器芯片DAC0832。DAC0832是 NS(NationalSemiconductorCorporation)公司生产的内部带有数据输入寄存器和(R2R)T型电阻网络的8位D/A转换器,DAC0832与微机接口方便,转换控制容易,具有一定的代表性。10DAC0832DAC0832具有以下主要特性具有以下主要特性 (1)电流输出型D/A转换器(2)数字量输入具有双重缓冲功能,且可双
5、缓冲、单缓冲或直通方式数字输入(3)与所有微处理器可直接接口(4)输入数据的逻辑电平满足TTL电平规范(5)分辨率为8位(6)满量程误差为1LSB11DAC0832DAC0832具有以下主要特性具有以下主要特性 (7)转换时间(建立时间)1s(8)增益温度系数为2010-6/(9)参考电压10V(10)单电源+5V+15V(11)功耗20mW12DAC0832DAC0832内部结构和外部引脚内部结构和外部引脚 13引脚功能引脚功能 1 1 ILE:输入锁存允许信号,输入,高电平有效。CS:片选信号,输入,低电平有效,WR1:写信号1WR2:写信号2XFER:数据传送控制信号,输入,低电平有效。
6、DI7DI0:8位数字量输入端,DI0为最低位,DI7为最高位。IOUT1:DAC电流输出1IOUT2:DAC电流输出214引脚功能引脚功能 2 2 RFB:片内反馈电阻引脚VREF:参考电源或叫基准电源输入端,范围为+10V-10V,要求电压准确,稳定性好。VCC:芯片供电电压端,范围为+5V+15V,最佳值为+15V。AGND:模拟地,即芯片模拟电路接地点,所有的模拟地要连在一起。DGND:数字地,即芯片数字电路接地点,所有的数字电路地连在一起。15 0832 Vcc ILE Vref Rfb Iout1 Iout2 AGND DGNDDI70-+VOUT+5V0832单缓冲方式接口如图:
7、数据总线D7D0CSWR1XFERWR2WR译码器地址总线M/IO1.单缓冲方式接口16图中输入寄存器锁存,DAC寄存器直通。由该电路产生锯齿波。设输入寄存器的地址7FFFH,编制程序如下:DAS:MOV DX,7FFFH ;输入寄存器地址 MOV AL,00H ;转换初值 WW:OUT DX,AL;D/A转换 INC AL ;转换值增量 NOP ;延时 NOP JMP WW17 2.双缓冲方式接口与应用 对于多路D/A转换接口,要求同步进行D/A转换输出时,必须采用双缓冲器同步方式 其工作原理是:数字量的输入锁存和D/A转换输出是分两步完成的,即CPU的数据总线分时地向各路D/A转换器输入要
8、转换的数字量并锁存在各自的输入寄存器中,然后CPU对所有的D/A转换器发出控制信号,使各D/A转换器输入锁存器中的数据打入DAC寄存器,实现同步转换输出。183 3个模个模拟拟量同量同时输时输出的接出的接线图线图 19D/AD/A转换器应用举例转换器应用举例 D/A转换器的用途十分广泛,例如:D/A转换器作为波形发生器,即利用D/A转换器产生各种波形,如方波、三角波、锯齿波等。基本原理是:利用D/A转换器输出模拟量与输入数字量成正比关系这一特点,将D/A转换器作为微机的输出接口,CPU通过程序向D/A转换器输出随时间呈不同变化规律的数字量,则D/A转换器就可输出各种各样的模拟量(电流或电压)。
9、利用示波器可以从D/A转换器输出端观察到各种波形20用用08320832作波形作波形发发生器的硬件生器的硬件连连接接图图 2182558255A A的初始化的初始化 设 8255A的 端 口 地 址 分 别 为 3F0H,3F1H,3F2H,3F3HMOV DX,3F3H ;8255A控制口地址MOV AL,80H ;设置8255方式字,PA、PB、OUT DX,AL ;PC均为方式0输出MOV DX,3F2H ;8255A的C口地址MOV AL,10H ;置DAC0832为直通工作方式OUT DX,AL22生成锯齿波循环生成锯齿波循环 LOP:MOV DX,3F0H ;8255A口地址 MO
10、V AL,00H ;输出数据初值 OUT DX,AL ;锯齿波输出 INC AL ;修改数据 NOP NOP JMP LOP ;锯齿波循环 2310.3 10.3 模模/数转换器芯片数转换器芯片(ADC)ADC)及其接口技术及其接口技术 1 AD转换器的分类及特点2 AD转换器的主要技术指标3 典型A/D转换器工作原理4 A/D转换器与微机接口需注意的问题241 AD1 AD转换器分类及特点转换器分类及特点 25ADAD转换器的基本原理转换器的基本原理1 1 (1)积分型积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率),然后由定时器/计数器获得数字值。优点是用简单电路
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