第12章 A/D和D/A转换接口

null第12章 A/D和D/A转换接口 A/D转换器的工作原理 ADC0809转换器与8051单片机的接口电路 D/A转换器的工作原理 DAC832转换器与8051单片机的接口电路 开关量驱动输出接口电路 第12章 A/D和D/A转换接口 本章大纲12.1 A/D转换电路接口技术 12.2 D/A转换接口电路 12.3 单片机开关量驱动输出接口电路 12.4 实践训练—简易波形发生器 12.5 实践训练—简易数字电压 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 思考与练习 本章大纲null12.1 A/D转换电路接口技术 A/D转换器是一种能把输入模拟电压或电流变成与成正比的数字量，即能把被控对象的各种模拟信息编程计算机可以识别的数字信息。A/D转换器种类很多，但从原理上通常可以分为以下4种：计数器式A/D转换器、双积分式A/D转换器、逐次逼近式A/D转换器和并行A/D转换器。 计数器式A/D转换器结构很简单，但转换速度也很慢，所以很少采用。双积分式A/D转换器抗干扰能力强，转换精度也很高，但速度不够理想，常用于数字式测量仪表中。计算机中广泛采用逐次逼近式A/D转换器作为接口电路，它的结构不太复杂，转换速度也高。并行A/D转换器的转换速度最快，但因结构复杂而造价较高，故只用于那些转换速度极高的场合。 12.1.1 A/D转换器的主要性能指标 12.1.1 A/D转换器的主要性能指标 1、转换精度 转换精度通常用分辨率和量化误差来描述。 （1）分辨率。分辨率UREF/2N，它表示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，其中N为A/D转换的位数，N越大，分辨率越高，习惯上分辨率常以A/D转换位数表示。 （2）量化误差。量化误差是指零点和满度校准后，在整个转换范围内的最大误差。通常以相对误差形式出现，并以LSB（Least Significant Bit，数字量最小有效位所表示的模拟量）为单位。 2、转换时间 指A/D转换器完成一次A/D转换所需时间。转换时间越短，适应输入信号快速变化能力越强。当A/D转换的模拟量变化较快时就需选择转换时间短的A/D转换器，否则会引起较大误差。12.1.2 A/D转换原理 12.1.2 A/D转换原理 图12-2 逐次逼近式A/D转换器原理框图 图12-3 逐次逼近式A/D转换过程示意图12.1.2 A/D转换原理 12.1.2 A/D转换原理 图12-4 双积分式A/D转换器原理框图12.1.2 A/D转换原理 12.1.2 A/D转换原理 图12-5 积分器输出波形图12.1.3 A/D转换器ADC0809的接口 12.1.3 A/D转换器ADC0809的接口 图12-6 ADC0809内部逻辑结构图 12-7 ADC0809引脚图12.1.3 A/D转换器ADC0809的接口 12.1.3 A/D转换器ADC0809的接口 图12-8 ADC0809典型应用12.1.4 ADC0809与单片机的接口电路编程 12.1.4 ADC0809与单片机的接口电路编程 图12-9 ADC0809 与单片机的接口电路null D/A转换是单片机应用系统后向通道的典型接口技术。根据被控装置的特点，一般要求应用系统输出模拟量，例如：电动执行机构，直流电动机等。但是，在单片机内部，对检测数据进行处理后输出的还是数字量，这就需要将数字量通过D/A转换成相应的模拟量。 11.2 D/A转换接口电路 12.2.1 D/A转换器工作原理 12.2.1 D/A转换器工作原理 图12-10 权电阻解码网络D/A转换器电路原理图12.2.1 D/A转换器工作原理 12.2.1 D/A转换器工作原理 图12-11 T型电阻解码网络D/A转换器电路原理图12.2.1 D/A转换器工作原理 12.2.1 D/A转换器工作原理 图 12-12 开 关 型 D/A 转 换 器 电 路 原 理 图12.2.2 D/A转换器的技术性能指标 12.2.2 D/A转换器的技术性能指标 1、分辨率 分辨率是D/A转换器对输入量变化敏感程度的描述，与输入数字量的位数有关。如果数字量的位数为n，则D/A转换器的分辨率为1/2。例如，8位数的分辨率为1/256，10位数的分辨率为1/1 024。因此，数字量位数越多，分辨率也就越高，即转换器对输入量变化的敏感程度也就越高。 2、输入编码形式 如二进制码、BCD码等。 3、转换线性 通常给出在一定温度下的最大非线性度，一般为0.01%～0.03%。 4、输出形式 常用的有电压输出和电流输出两种形式。电压型输出，一般为5～10 V，也有高压型输出，为24～30 V；电流型输出，一般为20 mA左右，高者可达3 A。12.2.2 D/A转换器的技术性能指标 12.2.2 D/A转换器的技术性能指标 5、转换时间 转换时间是描述D/A转换速度快慢的一个参数，指从输入数字量变化到输出达到终值误差±（1，2）LSB（最低有效位）时所需的时间。输出形式为电流时，转换时间较短；输出形式为电压时，由于转换时间还要加上运算放大器的延迟时间，因此转换时间要长一些。转换时间通常为几十纳秒至几微秒。 6、接口形式 通常根据D/A转换器是否内置数据锁存器分为两类。带锁存器的D/A转换器，对来自单片机的转换数据可以保存，因此可直接挂接在数据总线上接收转换数据。对于不带锁存器的D/A转换器，除可直接挂接在并行I/O口上外，也可外加锁存器后挂接到数据总线上。12.2.2 D/A转换器的技术性能指标 12.2.2 D/A转换器的技术性能指标 7、温度系数 以上各项性能指标一般是在环境温度为25℃下测定的。环境温度的变化会对D/A转换精度产生影响，这一影响分别用失调温度系数、增益温度系数和微分非线性温度系数来表示。这些系数的含义是环境温度变化1℃时该项误差的相对变化率。12.2.3 典型D/A转换器芯片DAC0832 12.2.3 典型D/A转换器芯片DAC0832 图12-13 DAC0832内部结构框图 图12-14 DAC0832引脚排列图12.2.3 典型D/A转换器芯片DAC0832 12.2.3 典型D/A转换器芯片DAC0832 图12-16 DAC0832单缓冲工作方式与8051的连接12.2.3 典型D/A转换器芯片DAC0832 12.2.3 典型D/A转换器芯片DAC0832 图12-17 DAC 0832单缓冲工作方式与8051另一种连接方式12.2.3 典型D/A转换器芯片DAC0832 12.2.3 典型D/A转换器芯片DAC0832 图12-18 DAC0832双缓冲工作方式时接口电路null 在单片机控制系统中，常需要用开关量去控制和驱动一些执行元件，如发光二极管、继电器、电磁阀、晶闸管等。但8051单片机驱动能力有限，且高电平（拉电流）比低电平（灌电流）驱动电流小。一般情况下，需要加驱动接口电路，且用低电平驱动。12.3 单片机开关量驱动输出接口电路 12.3.1 发光二极管 12.3.1 发光二极管 图12-19 CPU与LED接口电路12.3.2 蜂鸣器 12.3.2 蜂鸣器 图12-20 蜂鸣器实物图 图12-21 蜂鸣器的应用电路12.3.2 蜂鸣器 12.3.2 蜂鸣器 图12-22 硬件电路图12.3.3 单片机与继电器接口电路 12.3.3 单片机与继电器接口电路 图12-23 继电器实物图12.3.3 单片机与继电器接口电路 12.3.3 单片机与继电器接口电路 图12-24 单片机与继电器连接的接口电路12.3.4 光电隔离接口 12.3.4 光电隔离接口 图12-26 常用的三极管型光电耦合器原理图12.3.4 光电隔离接口 12.3.4 光电隔离接口 图12-27 单片机接口中的光电隔离电路null12.4 实践训练—简易波形发生器 图12-28 波形发生电路原理图null10.5 实践训练—简易数字电压表 图12-29 简易电压表电路原理图null10.5 实践训练—简易数字电压表 图12-29 简易电压表电路原理图null10.5 单片机与PC机通信的接口电路 图10-20 单片机RS-232接口 思考与练习1.概念 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 1） DAC 0832利用哪些控制信号可以构成3种不同的工作方式？ 2） ADC0809与8051单片机接口时有哪些控制信号？作用分别是什么？ 2.操作题 1）画出ADC0809典型应用电路，其中，CLK引脚和EOC引脚在连接时应如何处理。 2）DAC0832与51系列单片机连接，产生三角波形，其幅值和周期可调，试画出其电路图，并编写程序。 思考与练习