AD_DA转换

null第十一章 模数(A/D)和数模(D/A)转换第十一章 模数(A/D)和数模(D/A)转换了解控制系统的基本流程 了解每个环节的功能及实现 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 了解A/D和D/A转换的原理 掌握D/A0832和A/D0809的结构及与CPU的连接方法 学会使用A/D和D/A组成简单控制系统11.1 概述（P383）11.1 概述（P383）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： 二进制数工业生产过程的闭环控制概述概述一、一个实时控制系统（P383） 传感器（Transducer、Sensor） 非电量→电压、电流 概述概述一、一个实时控制系统变送器（Transformer） 转换成标准的电信号 信号处理（Signal Processing） 放大、整形、滤波 多路转换开关（Multiplexer） 多选一 采样保持电路（Sample Holder，S/H） 保证变换时信号恒定不变 A/D变换器（A/D Converter） 模拟量转换为数字量 D/A变换器（D/A Converter） 数字量转换为模拟量概述概述二、多路模拟开关（P384）1.作用: 切换模拟信号2.产品: AD7501、AD7503：多路输入，一路输出； CD4051、CD4052、CD4097：双向切换的多路开关。 A/D转换器对应于多路输入，一路输出，使多路模拟信号轮流与A/D转换器接通。D/A转换器对应于一路输入，多路输出，使输出的模拟信号轮流分配到各模拟通路，控制相应的机构。概述概述A2~A1: 决定0~7通路的哪个开关处于闭合。CMOS开关可双向工作，即可作为8入1出，也可作为1入8出。概述概述三、采样、量化和编码（P386）采样：按相等的时间间隔从模拟信号上截取一系列离散电压瞬时值。 例 (P387图11-5) ：量化：按分层原理，将截取的值数量化。分层值N越大，量化值越接近于实际值。N也 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示用几位二进制位表示模拟信号的数值。编码：将量化的数值用二进制数表示出来。四、采样保持器（P389）1 、采样过程: 将采样脉冲加到采样器，使得在输出端得到一个脉冲序列。(教材P389图11-6)概述概述四、 采样保持器2 、采样保持: 如果模拟信号变化比较快, 就要在A/D之前加上采样保持电路, 使得在转换期间保持模入信号不变。有的A/D芯片内就集成有采样保持电路，具体可从芯片使用 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 中查到。若A/D转换器的速度比较模拟信号变化速度高很多倍, 则在A/D芯片之前可不加采样保持电路。可将模拟信号直接加到A/D转换器上。 例ADC0809转换时间为100μs, 要求模入信号在100μs之内基本不变。概述概述概述概述四、 采样保持器采样保持器的三个重要指标：1.孔径时间TAP：模拟开关从闭合到完全断开的过渡时间。2.捕捉时间TAC ：从保持到采样不是直线跳变, 而是有一段时间叫捕捉时间。3.保持电压衰减速率：保持状态下由于漏电流引起的保持电压衰减。11.2 D/A转换器（P391）11.2 D/A转换器（P391）一、D/A转换器原理IO=权电阻网络d1 I1 + d2 I2 + d3 I3 + d4 I1 d1、d2 、d3 、d4表示对应开关S1 ~ S4的状态。di = 0表示对应开关Si断开； di =1表示对应开关Si闭合。设N=d1d2d3d4D/A 转换器D/A 转换器一、D/A转换器原理IO=VO=  Rf If= Rf IO取Rf =R/2则：VO= RfIO= VR(d12-1+ d22-2 + d32-3 + d42-4)Vo=VR*N/2n ，N=d1d2d3d4，n为位数=VR*(d123+d222+d321+d4)/24D/A转换器D/A转换器二、D/A转换的主要性能指标（P393）1 、输入数字量: 位数、码制、数据格式和逻辑电平。2 、输出模拟量: 电流和电压。多数为电流型，如DAC0832即为电流型，靠外接运算放大器转换成电压。3 、分辨率: 数据发生1LSB变化时所对应的输出电压的变化。 与输入数字量的位数n的关系为： =FSR/2n式中：FSR(Full Scale Range)为D/A转换器满量程输出电压。 8位D/A转换器的分辨率=FSR*1/256=0.39%FSR12位D/A转换器的分辨率=FSR*1/4096=0.0244%FSRD/A转换器D/A转换器二、D/A转换的主要性能指标4 、精度: 实际输出值与理论值之间的最大偏差。用最大的静态转换误差的形式表示。5 、线性误差: 在D/A转换时，若数据连续转换(两相邻数据间差值为1)，则输出的模拟量应该是线性的。用实际输出值与理想输出值的最大偏差与满量程值之比的百分数来表示线性误差。这个转换误差应包括非线性误差、比例系数误差以及漂移误差等综合误差，它反映了实际输出电压与理论输出电压之间的接近程度。一般用最小量化阶⊿来度量，如±1/2LSB (Least Significant Bit) 。也可用满量程的百分比来度量，如0.05% FSRD/A转换器D/A转换器二、D/A转换的主要性能指标6 、建立时间 tS (转换时间): DAC的输入数字量有满刻度值的变化时，其输出模拟信号电压达到满刻度值1/2LSB（最低有效位）时所需要的时间。D/A转换器D/A转换器8位电流输出型A/D转换器。可通过编程，利用数/模转换器输出特定波形。D/A转换器D/A转换器START: MOV AL, 0FFH AGAIN: INC AL OUT 80H, AL CALL DELAY JMP AGAIN首先计算数字量N N=Vo/VR*2nD/A转换器D/A转换器例2. 要求用图11-10电路，形成一个正向和反向三角波，波形下限为0.5V,上限为2.5V。分析： 1LSB=5V/256=0.019V START: MOV AL, 1AH UP : OUT 80H, AL INC AL CMP AL, 81H JNZ UP DEC AL下限：0.5V/0.019=26=1AH 上限：2.5V/0.019=128=80HDOWN: OUT 80H, AL DEC AL CMP AL, 19H JNZ DOWN JMP STARTD/A转换器D/A转换器特性：8位电流输出型D/A转换器；引脚图见P397内部结构转换时间1μs, 双缓冲D/A转换器D/A转换器2. DAC0832工作方式：直通式、单缓冲式、双缓冲式。(1) 直通式:(2) 单缓冲式:将两个寄存器中的一个接成直通方式。CPU只需一次写入即开始转换，控制比较简单。即：使两个内部寄存器都处于直通状态。模拟输出始终跟随输入变化。不能直接与数据总线连接，需外加并行接口(如74LS373、8255等)。因此，很少用。D/A转换器D/A转换器2. DAC0832(3) 双缓冲式:优点：a) 数据接收与D/A转换可异步进行；b) 可实现多个DAC同步转换输出 ——分时写入、同步转换。转换要有两个步骤：D/A转换器D/A转换器MOV DX, 320H ；指向输入寄存器 MOV AL, DATA ；输入被转换的数据 OUT DX, AL ；数据打入输入寄存器 INC DX ；指向DAC寄存器 OUT DX, AL ；选通DAC寄存器，相当于启动D/A ；转换器2. DAC0832D/A转换器D/A转换器3路DAC系统图：2. DAC083211.3 A/D转换（P401）11.3 A/D转换（P401）主要技术指标：将连续变化的模拟信号转换为数字信号。常用的A/D转换方法有计数法、逐次逼近法、双斜积分法等。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/256=19.6mV 量化误差: 用数字（离散）量表示连续量时，由于数字量字长有限而无法精确地表示连续量所造成的误差。 (字长越长，精度越高)绝对量化误差=量化间隔/2= (满量程电压/2n)/2相对量化误差 =((1/2)(1/量化电平数目)) 100%11.3 A/D转换11.3 A/D转换例：满量程电压=10V，A/D变换器位数=10位，则转换时间: 转换一次需要的时间。精度越高（字长越长），转换速度越慢。绝对量化误差 ≈ 10/211 = 4.88mV相对量化误差 ≈ 1/211 *100% = 0.049%输入动态范围: 允许转换的电压的范围。如0～5V、0～10V等。A/D转换A/D转换一、A/D转换器原理（P401）逐次逼近式模/数（A/D）转换器原理 实现A/D转换的方法有多种，而逐次逼近式A/D转换具有速度快，分辨率高等优点获得了广泛的应用。这种A/D转换器的比较过程与天平的称重的过程相似。若一台天平具有32克、16克、 8克、 4克、 2克和1克等6种砝码，需要称量的物体重量为27.4克。称量从最重的砝码试起，过程如下表所示。M=D5*32+D4*16+D3*8+D2*4+D1*2+D0*1=27（克）A/D转换A/D转换一、A/D转换器原理逐次逼近式A/D转换器基本组成控制逻辑(SAR)：移位寄存器、数据寄存器、时序电路及去留码逻辑电路；DAC:产生电子砝码；比较器：对输入电压与电子砝码进行比较，并由控制逻辑决定该砝码的去留。null 设转换器的位数n=4，则相应的电子砝码分别为2.5V、1.25V、0.625V、0.3125V。 VR=5V，Vi=3V,则转换过程及结果如表转换时间的计算转换时间的计算 逐次逼近法每进行一次比较，即决定一个码的去留（0或1）需要8个时钟脉冲，所以8位转换器完成一次转换大约需要8*8=64个CLK。A/D转换A/D转换二、典型的A/D转换器（P404）1. ADC0809 8通道（8路）输入、8位字长、逐位逼近型、转换时间100μs、内置三态输出缓冲器。 外部引脚（见教材P423）说明如下：A/D转换A/D转换二、典型的A/D转换器1. ADC0809引脚D7～D0：输出数据线（三态） OE：输出允许（打开输出三态门） IN0～IN7：8通道（路）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 CLK：时钟输入（10KHz～1.2MHz） VREF(+)、VREF(-)：基准参考电压A/D转换A/D转换A/D转换A/D转换1、选择通道，即通道号送入A、B、C 2、在ALE、START输入正脉冲，锁存通道并启动转换 3、转换开始后，EOC变低；过大约64个CLK，转换结束，EOC变高 4、转换结束后，在OE输入高电平就打开输出缓冲器，可以读取转换结果A/D转换A/D转换1. ADC0809ADC0809与PC总线的接口 需要考虑如下几方面 ①输入通道号的确定：由地址线确定；由数据线确定 ②数据线的连接：直接接CPU；由并行接口芯片8255接至CPU ③启动转换信号Start的连接：由地址译码信号及写信号 ；8255的引脚 ④状态信号EOC端的连接：接至其中一根数据线；给8259的中断源引脚 A/D转换A/D转换 单路输入 模拟信号可固定连接到任何一个输入端 地址线根据输入线编号固定连接(高电平或低电平)如图： 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)A/D转换A/D转换多路输入时，地址线不能接死，而是要通过一个接口芯片与数据总线连接。接口芯片可以选用：锁存器74LS273，74LS373等（要占用一个I/O地址）可编程并行接口8255（要占用四个I/O地址）A/D转换A/D转换内部已接有三态门，故可直接连到DB上。也可另外通过一个输入接口与DB相连。A/D转换A/D转换独立连接：用两个信号分别进行控制——需占用两个I/O端口或两个I/O数据线(用8255时)；统一连接：用一个脉冲信号的上升沿进行地址锁存，下降沿实现启动转换——只需占用一个I/O端口或一个I/O线(用8255时)，参见教材P409图11-23。A/D转换A/D转换软件延时等待(比如延时1ms)——不用EOC信号。 CPU效率最低。软件查询EOC状态:EOC通过一个三态门连到数据总线的D0(其他数据位也可以)。三态门要占用一个I/O端口地址。CPU效率低把EOC作为中断申请信号，接到8259的IR端。在中断服务程序中读入转换结果，效率高。A/D转换A/D转换A/D转换A/D转换用延时等待的方法： …… MOV DX, start_port OUT DX, AL ;启动转换 CALL DELAY_1MS ;延时1ms MOV DX, oe_port IN AL, DX ;读入结果 ……用查询EOC状态的方法： …… MOV DX, start_port OUT DX, AL ;启动转换 LL: MOV DX, eoc_port IN AL, DX ;读入EOC状态 AND AL, 01H ;测试第0位(EOC状态位) JZ LL ;没转换完，则循环检测 MOV DX, oe_port IN AL, DX ;读入结果 ……A/D转换A/D转换(1)用定时中断控制采样率,用地址信号选择通道的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 在PC/XT（以8088为CPU）机上采用ADC0809设计一块8通道的数据采集卡。要求：以200Hz的速率对每个通道均采集1024个数据，也就是每隔5ms对各通道轮流采集一个数据，然后将它们存放到以DBUFF开始的数据缓冲区中。分析分析1、每隔5ms，即控制采样速率，可以用软件延时和中断方式，本 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 选用中断，即每隔5ms发出一次中断，要求采样一次，5ms可以用8253定时，把8253的输出送给8259的IRi，8259的INTR送入cpu的INTR，请求cpu进行转换设8253的输入时钟频率为1MHz。 8253定时常数=1MHZ/200HZ=5000,工作在方式2。 OUT0每5ms产生一次中断，在中断服务程序里完成8路转换。主程序控制1024次。null2、判断转换结束的方式：延时、查询EOC电平或用EOC正跳变请求中断。本题选择查询EOC电平，为了能读取EOC电平，把EOC电平接一个三态门，三态门的使能端提供一个地址，另一端接CPU的一个数据线。 3、流程：初始化所有芯片后，开中断，每次中断都要对八路信号进行一次采样转换，执行一次中断服务程序后返回主程序，判断是否采集了1024次，如果还没有则继续等待中断发生，可以用跳转指令实现等待 MOV BX,1024 …… AGAIN: CMP BX, 0 JNZ AGAIN 即不足1024则主程序在这打转，其目的是拖时间，等待再次发生中断请求，再去执行中断服务程序A/D转换A/D转换A/D转换A/D转换分析：采用查询方式检查转换是否结束。 EOC连接到地址为308H端口的数据线D7上。定时器8253产生中断后，在中断子程序中对8路模拟输入通道分别采样一次。8个通道的地址分别为: 300H~307HA/D转换A/D转换ADINT : PROC NEAR MOV CX, 0008H MOV DX, 300H NEXT: OUT DX, AL PUSH DX MOV DX, 308H POLL: IN AL, DX TEST AL, 80H JNZ POLL NO_END: IN AL, DX TEST AL, 80H JZ NO_END中断服务子程序数据采集部分：POP DX IN AL, DX MOV [SI], AL INC DX INC SI LOOP NEXT DEC BX ;组数减1完整程序见P407~408A/D转换A/D转换A/D转换A/D转换综合举例：用一片A/D,一片D/A构成边采集边回放显示的电路。用查询方式从ADC 0809的IN3 采集正弦，然后送D/A，要求采集一点,马上送D/A一点，共采集64K点,通过示波器回放显示。A/D 、D/A与CPU的连接同前，D/A工作在双缓冲方式。CPU通过一片8255A芯片的C口的PC0脚作为ADC 0809 转换结束EOC信号的查询输入端。 8255A的端口地址为200H~203H。A/D转换A/D转换综合举例：VREFDAC 0832CSWR1IOUT2IOUT1VCCILEXFERWR2+5V+12V+5VIOR++12V-12V&CSA0YOESTARTALECLKEOCIOWCS220~227H500KHZ接8255A(202H)的PC0CBAIN3A2A1A0D7~D0ADC 0809228~22FHD7~D0•–11&A/D转换A/D转换综合举例： ┇ ；初始化 MOV DX,203H ；8255A控制口地址 MOV AL,89H ；送方式控制字，C口作输入 OUT DX,AL BBB: MOV CX,0FFFFH ；采集64K CCC: MOV DX,223H ；选IN3 OUT DX,AL ；启动A/D,并锁存IN3 MOV DX,202H ；8255A C口地址 FFF: IN AL,DX ；PC0接EOC TEST AL,01 ；转换完成否? JZ FFF ；未完,继续 MOV DX,223H ；已完 IN AL,DX ；读入数据 MOV DX,228H ；D/A输入寄存器地址 OUT DX,AL ；输入寄存器←(AL) INC DX ；(DX)=229H OUT DX,AL ；锁存到D/A寄存器,输出 LOOP CCC ；(CX)-10,继续采集 ┇