华东交通大学单片机微机原理与应用基础教程第6章接课件.ppt

1、1机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series6.1 常用并行常用并行I/O接口芯片接口芯片 6.2 键盘及其接口键盘及其接口6.3 LED数码显示器及其接口数码显示器及其接口 6.5 D/A转换器及其接口转换器及其接口 6.6 A/D转换器及其接口转换器及其接口第第6章章 接口芯片与接口技术接口芯片与接口技术 2机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 数/模转换器常被称为D/A转换器（简称DAC），它是把数字量转变成模拟量的器件。 D/A转换器的基本结构包

2、括4个部分：电阻解码网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。目前常用D/A转换器其电阻解码网络为T型电阻网络结构。本节即阐述T型电阻网络式D/A转换器的结构及转换原理。6.5 D/A转换器及其接口转换器及其接口 3机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 本节以 4 位 D/A 转换器为例说明其工作原理，如下图。D0D3为输入数字量用作电流控制开关，VREF为外加基准电源，Rfb为外接运算放大器的反馈电阻。6.5 D/A转换器及其接口转换器及其接口 4机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control

3、 System 51 Series5机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 由于各支路开关的状态受要转换的二进制数D3、D2、D1、D0 控制的，并不一定全是“1”。因此，可以得如下通式：00112233O1IDIDIDIDIRVDDDDI400112233O12)2222(REF6机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series7机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series D/A转换器性能指标

4、是衡量芯片质量的重要参数，也是选用D/A芯片型号的依据。主要性能指标有： 1. 分辨率 2. 转换精度 3. 非线性误差 4. 稳定时间 5. 工作温度范围6.5 D/A转换器及其接口转换器及其接口 8机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series分辨率 = 满刻度值/(2n-1)=VREF / 2n 定义：当输入数字量变化1时，输出模拟量变化的大小。对于一个N位的D/A转换器其分辨率为： 例如：对于满刻度值5.12V，单极性输出，D/A转换器的 分辨率为： 8位D/A 5.12V/2820mV 10位D/A 5.12V/210=

5、5.12V/10245mV 12位D/A 5.12V/212=5.12V/40961.25mV1. 分辨率分辨率9机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 是指转换后所得的实际值和理论值的接近程度。它和分辨率是两个不同的概念。例如，满量程时的理论输出值为10V，实际输出值是在9.99V10.01V之间，其转换精度为10mV。对于分辨率很高的D/A转换器并不一定具有很高的精度。2. 转换精度转换精度10机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 定义：在满刻度

6、范围内，偏离理想转换特性的最大误差。一般用最低有效位LSB的分数来表示。为0.010.8。 数字量输入模拟量输出 理想特性实际特性满刻度 非线性误差3. 非线性误差非线性误差11机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series4. 稳定时间稳定时间 -指从输入数字量变化到输出模拟量达到终值误差1/2LSB时所需的时间，是描述D/A转换速度快慢的一个参数。显然，稳定时间越大，转换速度越低。对于输出是电流的D/A转换器来说，稳定时间是很快的，约几微秒，而输出是电压的D/A转换器，其稳定时间主要取决于运算放大器的响应时间。 LSB(Lea

7、st Significant Bit，最低，最低有效位有效位): LSB是是给这些单元给这些单元值的一个二进制整数位位置值的一个二进制整数位位置，决定，决定是否这个数字是偶数或奇数是否这个数字是偶数或奇数。它它类似于一个十进制整数的最不重要的数字，它是在一类似于一个十进制整数的最不重要的数字，它是在一个最右边个最右边位置位置的数字的数字。12机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series1. DAC 0832的结构的结构2. DAC 0832的引脚的引脚3. DAC 0832的接口的接口4. DAC0832的单极性和双极性输出方式

8、的单极性和双极性输出方式5. DAC 0832的应用的应用6.5 D/A转换器及其接口转换器及其接口 13机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series8位输入寄存器8位D/A转换器DI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7+ILECSWR1XFERWR2VREFIOUT1IOUT2DGNDLE1LE2Rfb8位DAC寄存器1. DAC0832的结构的结构 8位输入寄存器由8个D锁存器组成，用来作为输入数据的缓冲寄存器。 它的8个数据输入可以直接和微机的数据总线相连。LE1为其控制输入，LE1=1时，D触发器接收信号，IE1

9、=0时，为锁存状态。 8位DAC寄存器它也由8个D锁存器组成。8位输人数据只有经过DAC寄存器才能送到D/A转换器去转换。 它的控制端为LE2，当LE2=1时，输出跟随输入，而当LE2=0时为锁存状态。DAC寄存器的输出直接送到8位D/A转换器进行数模转换。 LE1=1的条件： ILE=1，WR1=0，CS=0 LE2=1的条件： WR2=0，XFER=014机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series2. DAC0832的引脚的引脚DAC0832是CMOS工艺，双列直插式20引脚。DAC083212345678910CSVCC

10、ILEWR2XFERDI4DI5DI6DI7Iout2Iout1WR1AGNDDI3DI2DI1DI0VrefRfbDGND11121314151617181920 VCC电源可以在5-15V内变化。典型使用时用15V电源。 AGND为模拟量地线，DGND为数字量地线，使用时，这两个接地端应始终连在一起。 Vref为参考电压输入端，Vref接外部的标准电源，一般在+10V到-10V范围内选用。 DAC0832的引脚图15机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series DAC0832有IOUT1两和IOUT2个电流输出端： IOUT

11、1的输出是与数字量成比例的电流，当DAC寄存器中为全1时输出电流最大，当DAC寄存器中为全0时输出电流为0。 IOUT2为某一常数与IOUT1之差，即IOUT1 + IOUT2=常数2. DAC0832的引脚的引脚8位输入寄存器8位D/A转换器DI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7+ILECSWR1XFERWR2VREFIOUT1IOUT2DGNDLE1LE2Rfb8位DAC寄存器DAC0832是CMOS工艺，双列直插式20引脚。16机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series2. DAC0832的引脚的引脚DAC08

12、32是CMOS工艺，双列直插式20引脚。8位输入寄存器8位D/A转换器DI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7+ILECSWR1XFERWR2VREFIOUT1IOUT2DGNDLE1LE2Rfb8位DAC寄存器 Rfb为运算放大器的反馈电阻, 引脚Rfb则是这个反馈电阻瑞，接到运算放大器的输出端。 实际使用时常将电流转为电压来使用，即将IOUT1和IOUT2加到一个运算放大器的输入。Iout2Iout1Rfb电 平 输 出IOUT1IOUT2Rfb17机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series2. DAC0832的引

13、脚的引脚8位输入寄存器8位D/A转换器DI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7+ILECSWR1XFERWR2VREFIOUT1IOUT2DGNDLE1LE2Rfb8位DAC寄存器DAC0832是CMOS工艺，双列直插式20引脚。 DI0-DI7是数字量输入信号线。可以直接和微机的数据总线相连。 ILE：输入锁存允许信号，高电平有效。只有当ILE =1时，输入数字量才可能进入8位输入寄存器。 CS：片选输入，低电子有效。只有当WR1CS=0时，这片0832才被选中工作。18机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series2.

14、 DAC0832的引脚的引脚8位输入寄存器8位D/A转换器DI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7+ILECSWR1XFERWR2VREFIOUT1IOUT2DGNDLE1LE2Rfb8位DAC寄存器DAC0832是CMOS工艺，双列直插式20引脚。 XFER：传送控制信号，低电平有效。控制数据从输入寄存器到DAC寄存器的传送。 WR1：写信号1，低电平有效，控制输入寄存器的写入。 WR2：写信号2，低电平有效，控制DAC寄存器的写入。 19机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series DAC0832转换器可以有三种工作

15、方式。转换器可以有三种工作方式。 1）直通方式：）直通方式：这时两个8位数据寄存器都处于数据接收状态，即LEI和IE2都为1。输人数据直接送到内部DA转换器去转换。 2）单缓冲方式：）单缓冲方式：这时两个8位数据寄存器中有一个处于直通方式(数据接收状态)，而另一个则受微机送来的控制信号控制。在单缓冲工作方式时，0832中两个数据寄存器有一个处于直通方式，一般都是将8位DAC寄存器置于直通方式。 3）双缓冲方式：）双缓冲方式：这时两个8位数据寄存器都不处于直通方式，单片机或其他微机必须送两次写信号才能完成一次D/A转换。3. DAC0832的接口的接口20机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈

16、慧：陈慧 Micro Control System 51 Series1）直通方式）直通方式123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:13-Feb-1999Sheet of File:C:My Documents考 试 题 图 .ddbDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9INT012INT113T014T115P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P2.021P2.122P2.2

17、23P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728RD17WR16PSEN29ALE/P30TXD11RXD108051Vcc20Iout111lsbDI07Iout212DI16DI25Rfb9DI34DI416Vref8DI515DI614msbDI713ILE19WR218CS1WR12Xfer17DAC0832VccGND 直通方式直通方式：两个8位数据寄存器都处于数据接收状态。输入数据直接送到内部D/A转换器去转换。这种方式可用于一些不带微机的控制系统中。DAC0832直通方式电路连接图21机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control S

18、ystem 51 Series 单缓冲方式：单缓冲方式：有3种形式。最常用的是将DAC寄存器置于直通方式，而输入寄存器工作于受控状态，如下图。此时，0832对于51单片机来说相当于一个外部RAM单元。 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:13-Feb-1999Sheet of File:C:My Documents考 试 题 图 .ddbDrawn By:GND EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039

19、P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD108051D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE1174HC373Vcc20Iout111lsbDI07Iout212DI16DI25Rfb9DI34DI416Vref8DI515DI614msbDI713ILE19WR218CS1WR12Xfer17U?DAC0832vcc2）单缓冲方式）单缓冲方式DAC0832单缓冲

20、方式电路连接图22机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 双缓冲方式：双缓冲方式：两个8位数据寄存器都不处于直通方式，微机必须送两次写信号才能完成一次D/A转换。若采用双缓冲方式，则DAC0832应被看作是外部RAM的两个单元。 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:13-Mar-2012Sheet of File:F:工 作 精 品 课 单 片 机 教 案 .ddbDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT11

21、3T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD108PC51D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE1174LS373P00P01P02P03P04P05P06P07P00P01P02P03P04P05P06P07AB0AB1AB2AB3AB4AB5AB6AB7AB8AB9AB1

22、0AB11AB12AB13AB14AB15AGND3Vcc20Iout111lsbDI07Iout212DI16DI25Rfb9DI34DI416Vref8DI515DI614msbDI713ILE19WR218CS1WR12Xfer17DAC0832P00P01P02P03P04P05P06P07+5V3）双缓冲方式）双缓冲方式DAC0832双缓冲方式电路连接图23机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series例如，当VREF = +5V（或-5V）、数字量变化范围为0255时，输出模拟电压变化范围为0-5V（或0+5V）。4.

23、 DAC0832的单极性和双极性输出方式的单极性和双极性输出方式n DAC0832的单极性输出的单极性输出方式方式DAC0832单极性输出方式电路 右图为DAC0832单极性输出方式，采用一级运算放大器将电流输出变换为电压输出，输出电压VOUT与参考电压VREF极性相反，与输入数字量B成前述的比例关系：24机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 设VREF = +5V，则VOUT1的输出范围为0-5V，VOUT2的输出范围为-5V+5V。 例如：当VOUT1=0V时，VOUT2=-5V；当VOUT1=-2.5V时，VOUT

24、2=0V；当VOUT1= -5V时，VOUT2=+5V。4. DAC0832的单极性和双极性输出方式的单极性和双极性输出方式n DAC0832的双极性输出的双极性输出方式方式DAC0832双极性输出方式电路 右图为DAC0832单极性输出方式，第二级运放将第一级运放的单极性输出VOUT1变换双极性输出VOUT2，有如下关系式：refOUTVV128128数码225机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series D/A转换器转换器是计算机控制系统中常用的接口器件,它可以直接控制被控对象,例如控制伺服电动机或其它执行机构。它也可以很方

25、便地产生各种输出波形,如矩形波、三角波、阶梯波、锯齿波、梯形波、正弦波及余弦波等。这里介绍用D/A转换器来产生各种波形。n 锯齿波的产生锯齿波的产生n 三角波的产生三角波的产生 n 梯形波的产生梯形波的产生 5. DAC0832的应用的应用26机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 锯齿波分为正向锯齿波和负向锯齿波。许多控制应用中要求有一个线性增长的电压（正向锯齿）来控制检测过程，如移动记录笔或移动电子束等，因此正向锯齿波应用广泛，其波形如右图所示：n 锯齿波的产生锯齿波的产生 MOV DPTR,#7FFFH MOV A,

26、#00H WW:MOVX DPTR,A INC A NOP NOP NOP AJMP WW【例例6-12】DAC0832与计算机的接口电路如下图，设0832输入寄存器的 地址为7FFFH ，试编写产生锯齿波的程序。 正向锯齿波波形图程序代码程序代码27机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 程序每循环1次，(A)加1，可见锯齿波的上升沿是由 256个小阶梯构成的。 可通过循环程序段的机器周期数，计算出锯齿波的 周期,并可根据需要通过延时的办法来改变波形周期。 通过A加1，可得到正向的锯齿波；如要得到负向的 锯齿波，只要将(

27、A)加1改为(A)减1的指令即可实现。 程序中(A)的变化范围为0255，所得到的锯齿波为 满幅度。 n 锯齿波的产生锯齿波的产生 锯齿波发生程序的几点说明锯齿波发生程序的几点说明28机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 实际线性波形仍是一些台阶很小的阶梯波形。为了更逼近线性增长，应使台阶的幅度尽可能小(1位LSB)，并且整个波形中台阶的高度和宽度应保持不变。为此，要特别注意转折处的处理，避免出现台阶的宽度变宽或其他影响波形线性的现象出现。n 三角波的产生三角波的产生 三角波三角波由两段直线组成的，先送出一个线性增长的波

28、形，达到最大值时，再进出一个线性减少的波形，两者结合，就成为三角波。然后使之不断地重复，就能得到一个连续的波形，如右图所示。三角波波形图4. DAC0832的应用的应用29机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:13-Feb-1999Sheet of File:C:My Documents考 试 题 图 .ddbDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9INT012INT113T014T115P1.01P1.1

29、2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728RD17WR16PSEN29ALE/P30TXD11RXD108051Vcc20Iout111lsbDI07Iout212DI16DI25Rfb9DI34DI416Vref8DI515DI614msbDI713ILE19WR218CS1WR12Xfer17DAC0832VccGND START:CLR A UP:MOV P1,A INC A J

30、NZ UP MOV A,#254 DOWN:MOV P1,A DEC A JNZ DOWN SJMP UPn 三角波的产生三角波的产生【例例6-13】DAC0832与计算机的接口电路如下图，设0832输入寄存器的 地址为7FFFH ，产生三角波的程序如下： 程序代码程序代码30机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 本程序所产生的三角波谷值为0，峰值为+5V(或-5V)。 若改变下限值和上限值，那么三角波的谷值和峰值也 随之改变。 改变延时时间可改变三角波的斜率。 若在谷值和峰值处延时较长时间的话，则输出梯形 波，延时时间

31、的长短取决于梯形波上下边的宽度。n 三角波的产生三角波的产生 三角波发生程序的几点说明三角波发生程序的几点说明31机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 梯形波有多种形式，波形如下图所示： 实现方法与锯齿波和三角波相似。n 梯形波的产生梯形波的产生4. DAC0832的应用的应用梯形波波形图32机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series6.6 A/D转换器及其接口转换器及其接口 A/D转换器用以实现模拟量向数字量的转换。按转换原理可分为4种：计数式、双积分

32、式、逐次逼近式及并行式A/D转换器。前最常用的是双积分式和逐次逼近式。 双积分式A/D转换器的主要优点为转换精度高、抗干扰性能好、价格便宜；缺点为转换速度较慢。因此这种转换器主要用于速度要求不高的场合。 逐次逼近式A/D转换器是一种速度较快、精度较高的转换器,其转换时间大约在几微秒到几百微秒之间。33机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series6.6 A/D转换器及其接口转换器及其接口 采样系统：采样系统：把连续变化的量变成离散量再进行处理的微机控制系统。 采样形式：采样形式：有周期采样（应用最多）、多阶采样和随机采样。 周期采

33、样：周期采样：以相同的时间间隔进行采样，即把一个连续变化的模拟信号y(t)，按一定的时间间隔T 转变为在瞬时0,T,2T,的一连串脉冲序列信号。y*(t)，如下图。1. 数据采样过程数据采样过程0t0T2T3Tt采样器y( t )*y( t )*y( t )y( t ) T图2-7 信号的采样过程信号的采样过程34机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 对一个具有有限频谱的连续信号f (t)进行采样，设 为原信号有效频谱中的最高频率， 为采样频率。若采样频率满足 ，再通过一个理想的低通滤波器，则采样信号 f *(t) 能够

34、不失真地复现原来的连续信号 f (t)。 实际系统中，一般将采样频率 选得比 大得多。2. 采样定理采样定理6.6 A/D转换器及其接口转换器及其接口 35机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series采样时间或采样宽度采样时间或采样宽度-采样开关每次闭合的时间。采样周期采样周期T-采样开关每次通断的时间间隔。 实际系统中，远小于T ，即可以近似地认为采样信号 y*(t) 是原信号 y(t) 在采样开关闭合时的瞬时值。0t0T2T3Tt采样器y( t )*y( t )*y( t )y( t ) T图2-7 信号的采样过程信号的采样

35、过程3. 采样常用术语采样常用术语36机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 采样信号f 是时间上离散而幅值上连续的信号，需要经过A/D转换进行数字编码，才能运用计算机进行处理，这个过程称为量化量化。量化公式如下：4. 4. 量化和量化误差量化和量化误差式6-1中：L为整数；q为量化间隔； ( )为余数，对其有截尾和舍入两种处理方法。(式式6-1)(式式6-2) 量化间隔和量化误差是A/D转换器的主要技术指标之一。量化间隔量化间隔可由下式求得：37机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control

36、 System 51 Series4. 量化和量化误差量化和量化误差 量化误差用符号 表示，有两种：绝对量化误差和相对量化误差。分别由下式求得： 绝对量化误差公式绝对量化误差公式 相对量化误差公式相对量化误差公式(式式6-3)(式式6-4)38机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 例如，例如，当满量程电压为5V，采用10位A/D转换器的量化间隔、绝对量化误差、相对量化误差分别如下。绝对绝对量化误差量化误差: 相对量化误差相对量化误差: 4. 量化和量化误差量化和量化误差量化间隔量化间隔: 39机械电子工程系机械电子工程系

37、主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 零阶采样保持器零阶采样保持器的作用是在两次采样的间隔时间内，一直保持采样值不变，直到下一个采样时刻。其组成原理电路与工作波形如下图。5. 零阶采样保持器零阶采样保持器零阶采样保持器40机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 采样保持器由输入输出缓冲放大器A1、A2和采样开关S、保持电容CH等组成。 采样期间：采样期间：开关S闭合，输入电压VIN通过A1对CH快速充电，输出电压VOUT跟随VIN变化； 保持期间：保持期间：开关S断开，由于A2

38、的输入阻抗很高，理想情况下电容CH将保持电压VC不变，因而输出电压VOUT=VC也保持恒定。零阶采样保持器5. 零阶采样保持器零阶采样保持器41机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 保持电容CH的作用十分重要，由于保持电容的漏电流所致， 实际上保持期间电压VC在缓慢下降。保持电压VC的变化率为: ID-保持期间电容的总泄漏电流，它包括放大器的输入电流、 开关截止时的漏电流与电容内部的漏电流等。 CH-增大电容CH值可以减小电压变化率，但同时又会增加充 电即采样时间，因此保持电容的容量大小与采样精度成 正比而与采样频率成反

39、比。一般情况下，保持电容CH是 外接的，所以要选用聚四氟乙烯、聚苯乙烯等高质量的 电容器，容量为5101000pF。HDdcdCItV(式式6-3)5. 零阶采样保持器零阶采样保持器42机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 在A/D通道中，采样保持器的采样和保持电平应与后级的A/D转换相配合，该电平信号既可以由其它控制电路产生，也可以由A/D转换器直接提供。 保持器在采样期间，不启动A/D转换器，而一旦进入保持期间，则立即启动A/D转换器，从而保证A/D 转换时的模拟输入电压恒定，以确保A/D转换精度。5. 零阶采样保持

40、器零阶采样保持器43机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 1. 1. 分辨率分辨率 A/D转换器的分辨率是指A/D转换器对微小输入信号变化的敏感程度。分辨率越高，转换时对输入量微小变化的反应越灵敏。通常用数字量的位数来表示，如8位、10位、12位等。分辨率为n，表示它可以对满刻度的1/2n的变化量作出反应。即： 分辨率 = 满刻度值/2n 44机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 转换精度可以用绝对误差和相对误差来表示。 绝对误差绝对误差指对应于一

41、个给定数字量A/D转换器的误差，其误差的大小由实际模拟量输入值和理论值之差来度量。绝对误差包括增益误差，零点误差和非线性误差等。 相对误差相对误差指绝对误差与满刻度值之比，一般用百分数表示。A/D转换器常用若干个LSB来表示，1LSB = 1/ 2n 。 例如：例如：一个8位05V的A/D转换器，如其相对误差为 1LSB，则其绝对误差为19.5 mV，相对百分误差为0.39。一般来说，位数n越大，其相对误差（或绝对误差）越小。2. 转换转换精度精度 45机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series A/D转换器完成一次转换所需的

42、时间称为转换时间。逐位逼近式A/D 转换器的转换时间为微秒级；双积分式A/D转换器的转换时间为毫秒级。3. 转换时间转换时间46机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series ADC0809是一种8路模拟输入8位数字输出的逐次比较型A/D转换器，相对误差为1/ 280.39 %，模拟电压转换范围是0+5V，标准转换时间为100s，采用28脚双立直插式封装。1. ADC0809的结构及引脚的结构及引脚2. ADC0809的接口的接口3. ADC0809的应用的应用47机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Co

43、ntrol System 51 Series1. ADC0809的内部结构及其引脚的内部结构及其引脚ADC0809的内部结构及其引脚示意图48机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series1. ADC0809的内部结构及其引脚的内部结构及其引脚ADC0809芯片为28引脚双列直插式封装。 VCC为芯片+5V电源输入端。 GND为芯片电源接地端。 VREF(+)、VREF(-)分别为参考基准电源的正、负输入端。参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。其典型值为VREF(+) = +5V，VREF(-) = 0V。

44、ADC0809的引脚图49机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series地址锁存与译码8位A/D转换器输出锁存与缓冲器IN0IN1IN2IN3IN4IN5D0D1D2D3D4D5D6D7IN6IN7ADDBADDAADDCALEOESTARTEOCVref+Vref-CLOCK1. ADC0809的内部结构及其引脚的内部结构及其引脚ADC0809的引脚图ADC0809芯片为28引脚双列直插式封装。 IN7IN0：模拟量输入通道。ADC0809对输入模拟量的要求主要有：信号单极性，电压范围05 V，若信号过小还需进行放大。另外，在A

45、/D转换过程中，模拟量输入的值不应变化太快，因此，对变化速度快的模拟量，在输入前应增加采样保持电路。50机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series地址锁存与译码8位A/D转换器输出锁存与缓冲器IN0IN1IN2IN3IN4IN5D0D1D2D3D4D5D6D7IN6IN7ADDBADDAADDCALEOESTARTEOCVref+Vref-CLOCKADDA, ADDB,ADDC：地址线。ADDA为低位地址, ADDC为高位地址, 用于对模拟通道进行选择。1. ADC0809的内部结构及其引脚的内部结构及其引脚ADC0809芯

46、片为28引脚双列直插式封装。 地址状态与通道相对应关系表见下页51机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series 地址状态与通道相对应的关系表ADDC ADDB ADDA 选择的通道0000 0 10 1 00 1 11 0 01 0 1 1 1 0 1 1 1 IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN71. ADC0809的内部结构及其引脚的内部结构及其引脚52机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series地址锁存与译码8位A/D转换器输出锁存与缓冲器IN0I

47、N1IN2IN3IN4IN5D0D1D2D3D4D5D6D7IN6IN7ADDBADDAADDCALEOESTARTEOCVref+Vref-CLOCK ALE：地址锁存允许信号。在ALE信号上跳沿，ADDA、ADDB、ADDC的状态送入地址锁存器中。1. ADC0809的内部结构及其引脚的内部结构及其引脚ADC0809芯片为28引脚双列直插式封装。53机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series地址锁存与译码8位A/D转换器输出锁存与缓冲器IN0IN1IN2IN3IN4IN5D0D1D2D3D4D5D6D7IN6IN7ADDB

48、ADDAADDCALEOESTARTEOCVref+Vref-CLOCK START：转换启动信号。START上跳沿时所有内部寄存器清0；START下跳沿时开始进行A/D转换；在A/D转换期间,START应保持低电平。1. ADC0809的内部结构及其引脚的内部结构及其引脚ADC0809芯片为28引脚双列直插式封装。54机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series地址锁存与译码8位A/D转换器输出锁存与缓冲器IN0IN1IN2IN3IN4IN5D0D1D2D3D4D5D6D7IN6IN7ADDBADDAADDCALEOESTAR

49、TEOCVref+Vref-CLOCK D7D0：数据输出线。它们为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。1. ADC0809的内部结构及其引脚的内部结构及其引脚ADC0809芯片为28引脚双列直插式封装。55机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series地址锁存与译码8位A/D转换器输出锁存与缓冲器IN0IN1IN2IN3IN4IN5D0D1D2D3D4D5D6D7IN6IN7ADDBADDAADDCALEOESTARTEOCVref+Vref-CLOCK1. ADC0809的内部结构及其引脚的内部结构及其引脚ADC0

50、809芯片为28引脚双列直插式封装。 OE：输出允许信号。其用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0，输出数据线呈高电阻；OE=1，输出转换得到的数据。56机械电子工程系机械电子工程系主主讲讲：陈慧：陈慧 Micro Control System 51 Series地址锁存与译码8位A/D转换器输出锁存与缓冲器IN0IN1IN2IN3IN4IN5D0D1D2D3D4D5D6D7IN6IN7ADDBADDAADDCALEOESTARTEOCVref+Vref-CLOCK1. ADC0809的内部结构及其引脚的内部结构及其引脚ADC0809芯片为28引脚双列直插式封装。 CLOC