第08章-模数转换课件.ppt

1、A/DA/D与与D/AD/A接口接口能够把模拟量转换为数字量的器件称为能够把模拟量转换为数字量的器件称为模数转换器模数转换器（ADCADC）。）。能够把数字量转换为模拟量的器件称为能够把数字量转换为模拟量的器件称为数模转换器数模转换器（DACDAC）。）。D/AD/A与与A/DA/D转换是计算机用于工业控制等领域的一项重要技术，其转换是计算机用于工业控制等领域的一项重要技术，其在控制系统中的作用如下图所示。它主要由以下几个部件组成：在控制系统中的作用如下图所示。它主要由以下几个部件组成：硬件结构决定着程序设计硬件结构决定着程序设计，在程序设计时应该考虑的问，在程序设计时应该考虑的问题题ADC0

2、809的功能是什么？的功能是什么？如何编程控制如何编程控制ADC0809？lADC0809实现模数转换的基本原理是什么？实现模数转换的基本原理是什么？lADC0809的引脚功能是什么？的引脚功能是什么？lADC0809的内部结构？的内部结构？lADC0809的控制步骤？的控制步骤？在掌握在掌握ADC0809编程控制的基本知识后，接下来呢编程控制的基本知识后，接下来呢l如何确定如何确定ADC0809的端口地址？的端口地址？l如何对如何对ADC0809进行读写操作？进行读写操作？ADC主要有以下性能指标：主要有以下性能指标：(1)分辨率分辨率 分辨率表明了分辨率表明了A/D转换器能够转换器能够分辨

3、最小的模拟信号的能力，分辨最小的模拟信号的能力，即即V/2n(n为转换的数据宽度为转换的数据宽度).分辨率仅表明了分辨率仅表明了A/D转换器在理论上可转换器在理论上可以达到的精度。以达到的精度。(2)转换精度转换精度 转换精度是转换精度是A/D转换器实际输出值和理想输出值的误差转换器实际输出值和理想输出值的误差,可用绝对可用绝对精度或相对精度来表示。精度或相对精度来表示。绝对精度：绝对精度等于实际转换结果与理论转换结果之差，通绝对精度：绝对精度等于实际转换结果与理论转换结果之差，通常以数字量的最小有效位（常以数字量的最小有效位（LSB）的分数值来表示。）的分数值来表示。例如，例如，1LSB，1

4、/2LSB，1/4LSB等。等。相对精度：相对精度是绝对精度与模拟电压满量程的百分比相对精度：相对精度是绝对精度与模拟电压满量程的百分比.(3)转换时间转换时间 转换时间是指模拟信号输入启动转换到转换结束，输出达转换时间是指模拟信号输入启动转换到转换结束，输出达到最终值并稳定所经历的时间到最终值并稳定所经历的时间.A/D转换芯片转换芯片ADC0809 主要技术指标如下：主要技术指标如下：*分辨率：分辨率：8位；位；*转换方法：逐次逼近法；转换方法：逐次逼近法；*转换时间：转换时间：100s；*输入模拟电压范围：输入模拟电压范围：8路模拟电压均为路模拟电压均为05V；*电源电压：电源电压：5V。

5、和和CPU三总线相连的引脚三总线相连的引脚 D7D0：8位数字量输出引脚。位数字量输出引脚。ADDA、ADDB、ADDC：通道地址选择信号，其中，：通道地址选择信号，其中，ADDA为为低位，低位，ADDC为高位。为高位。ADDC、ADDB、ADDA 的的111000对应对应IN7IN0。START：A/D转换启动信号。当转换启动信号。当START引脚出现一个宽度不小引脚出现一个宽度不小于于100us的高电平时，使逐次逼近寄存器清的高电平时，使逐次逼近寄存器清0，并启动，并启动0809开始转换。开始转换。ALE：地址锁存允许信号，当引脚出现一个宽度不小于：地址锁存允许信号，当引脚出现一个宽度不小

6、于100us的的高电平时，高电平时，锁存锁存ADDA、ADDB、ADDC通道地址选择信号。通道地址选择信号。OE：允许输出信号，当：允许输出信号，当OE1时，打开时，打开0809内部的输出内部的输出 锁存器，锁存器，把把ADC的转换结果送往数据总线的转换结果送往数据总线D0D7。EOC：转换结束指示。该引脚在转换开始及转换中间均为低电：转换结束指示。该引脚在转换开始及转换中间均为低电平。转换结束后，平。转换结束后，EOC呈现高电平，该引脚可用于向呈现高电平，该引脚可用于向CPU提出中断提出中断请求。请求。其他引脚其他引脚 IN0IN7：8路模拟输入，具体由路模拟输入，具体由ADDA、ADDB、

7、ADDC 三位三位地址编码选择其中的一路。地址编码选择其中的一路。VREF(+)、VREF（）（）：二个参考电压输入引脚，通常参考电：二个参考电压输入引脚，通常参考电压从压从VREF(+)端引入，而端引入，而VREF（）（）与模拟地与模拟地AGND相连。相连。当当VREF(+)接接5V时，输入电压范围为时，输入电压范围为0V5V。CLK：时钟输入信号，要求频率不高于：时钟输入信号，要求频率不高于1280kHz。GND：ADC的数字接地端。的数字接地端。ADC0809的一次转换分为以下的一次转换分为以下4个阶段：个阶段：1，在在ALE信号的作用下，地址引脚信号的作用下，地址引脚ADDCADDA上

8、的信号被锁上的信号被锁存存。随后，由地址引脚选择的模拟信号被多路开关接通，进入。随后，由地址引脚选择的模拟信号被多路开关接通，进入ADC0809；2，在启动脉冲在启动脉冲START的作用下，的作用下，A/D转换开始转换开始。3，转换完成，转换完成后，后，ADC0809转换结束信号转换结束信号EOC由低电平变为高电平，由低电平变为高电平，该信号可以作为状态信号由该信号可以作为状态信号由CPU查询，也可以作为中断请求信号通查询，也可以作为中断请求信号通知知CPU一次一次A/D转换已经完成。转换已经完成。4，CPU在查询式在查询式I/O程序或中断服务程序中程序或中断服务程序中执行读执行读ADC080

9、9 数据数据端口的指令端口的指令，该指令经地址译码电路产生高电平，该指令经地址译码电路产生高电平，OE有效信号有效信号，打开输出三态缓冲器，打开输出三态缓冲器，转换结果通过系统转换结果通过系统 数据总线进入数据总线进入CPU。图图 ADC0809的时序图的时序图ADC0809ADC0809采取三总线方式与采取三总线方式与CPUCPU相连相连ADC0809ADC0809的的数据线数据线连接？连接？ADC0809ADC0809三三根地址线根地址线的连接？的连接？ADC0809ADC0809的的控制线控制线和和状态线呢状态线呢？必须使必须使STARTSTART引脚输入高电平才可以启动转换；必须使引脚

10、输入高电平才可以启动转换；必须使ALEALE引脚输入高引脚输入高电平才可以锁存地址信号，选中被转换的电平才可以锁存地址信号，选中被转换的INnINn引脚。（注：这两个引脚引脚。（注：这两个引脚可以被可以被CPUCPU同时控制）同时控制）若想将转换数据传送到数据总线，从而进入到若想将转换数据传送到数据总线，从而进入到CPUCPU，必须使，必须使OEOE引脚输入引脚输入1 1（当然由（当然由CPUCPU控制输入），该信号如何控制？控制输入），该信号如何控制？EOCEOC引脚引脚如何使用？程序控制方式与如何使用？程序控制方式与EOCEOC引脚有什么关联？引脚有什么关联？ADC0809ADC0809有

11、片选信号么？如何确定有片选信号么？如何确定08090809的端口地址？的端口地址？ADC0809ADC0809的其他引脚：的其他引脚：CLK,REF+,REF-CLK,REF+,REF-#define IN0_ADRXBYTE0 xc000/11xx xxxx xxxx x000Bmain()unsigned char temp;while(1)IN0_ADR=x;/写入什么数无所谓写入什么数无所谓.关键是发出写操作，关键是发出写操作，/该操作会使该操作会使START与与ALE信号有效，信号有效，/锁定对锁定对IN0引脚输入并转换引脚输入并转换delay();temp=IN0_ADR;与与CP

12、U的又一连接方案的又一连接方案 ADC0809的接口设计需考虑的问题如下：的接口设计需考虑的问题如下：ADDA、ADDB、ADDC三端可直接连接到三端可直接连接到CPU地址总线地址总线 A0、A1、A2端，但此种方法占用的端，但此种方法占用的I/O口地址多。每一个模口地址多。每一个模拟输入端对应一个口地址，拟输入端对应一个口地址，8个模拟输入端占用个模拟输入端占用8个口个口 地址，地址，对于微机系统外设资源的占用太多，因而一般对于微机系统外设资源的占用太多，因而一般 ADDA、ADDB、ADDC分别接在数据总线的分别接在数据总线的D0、D1、D2 端，通过数端，通过数据线输出一个控制字作为模拟

13、通道选择的控制信号。据线输出一个控制字作为模拟通道选择的控制信号。ALE信号为启动信号为启动ADC0809选择开关的控制信号，该控制信选择开关的控制信号，该控制信号可以和启动转换信号号可以和启动转换信号START同时有效。同时有效。1A，2A：时钟输入端，脉冲下降：时钟输入端，脉冲下降沿有效沿有效 1clear，2clear：异步清：异步清0端端 1QA1QD，2QA2QD:输出端输出端 VCC：电源端：电源端 GND：地端：地端引脚功能：引脚功能：CLK信号的生成信号的生成uCLK：时钟输入信号，要求频率不高于：时钟输入信号，要求频率不高于640kHzu实际设计中，通常采用实际设计中，通常采用 将将ALE信号分频信号分频 方式来获得方式来获得u本电路板中使用了一片本电路板中使用了一片74ls393芯片芯片74ls393芯片是芯片是 双四位二进制双四位二进制 计数器计数器注：注：H1L0对对ALE信号信号做做2分频分频对对ALE信号信号做做4分频分频注：注：ALE在每个机器周期内输出两个脉冲，即它的输出频率为：在每个机器周期内输出两个脉冲，即它的输出频率为：晶振频率晶振频率/12*2连接数据总线连接数据总线JP20或或JP23译码译码电路电路生成生成控制控制信号信号使用中断时，连引使用中断时，连引脚脚INT0或或INT1连地址总线连地址总线JP22连连74ls393输出输出