数模转换器与模数转换器培训课件.ppt
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1、数模转换器与模数转换器数模转换器与模数转换器数模转换器与模数转换器3同样,计算机控制外部设备时,如电动调节阀、同样,计算机控制外部设备时,如电动调节阀、调速系统等,需要将计算机输出的数字信号变调速系统等,需要将计算机输出的数字信号变换成外设能够接受的模拟信号。换成外设能够接受的模拟信号。将模拟量转换成数字量的器件称为模数转换器将模拟量转换成数字量的器件称为模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC),也称),也称为为A/D转换器或者转换器或者ADC器件;器件;将数字量转换成模拟量的器件称为数模转换器将数字量转换成模拟量的器件称为数模转换器(Digital to
2、Analog Converter,DAC),也称),也称为为D/A转换器。转换器。4以单片机为核心,具有模拟量输入和输出的应以单片机为核心,具有模拟量输入和输出的应用系统结构如图所示。用系统结构如图所示。图9-1 具有模拟量输入输出的单片机系统 5传感器和变送器的区别传感器和变送器的区别检测仪表在模拟电子技术条件下,一般是包括检测仪表在模拟电子技术条件下,一般是包括传感器、检测点取样设备及放大器(进行抗干传感器、检测点取样设备及放大器(进行抗干扰处理及信号传输),当然还有电源及现场显扰处理及信号传输),当然还有电源及现场显示部分(可选择)。示部分(可选择)。传感器是一种把非电量转变成电信号的器
3、件。传感器是一种把非电量转变成电信号的器件。电信号一般分为连续量、离散量两种,实际上电信号一般分为连续量、离散量两种,实际上还可分成模拟量、开关量、脉冲量等。还可分成模拟量、开关量、脉冲量等。6模拟信号一般采用模拟信号一般采用4-20mA DC的标准信号传输。的标准信号传输。数字化过程中,常常把传感器和微处理器及通数字化过程中,常常把传感器和微处理器及通信网络接口封装在一个器件(称为检测仪表)信网络接口封装在一个器件(称为检测仪表)中,完成信息获取、处理、传输、存贮等功能。中,完成信息获取、处理、传输、存贮等功能。在自动化仪表中经常把检测仪表称为变送器,在自动化仪表中经常把检测仪表称为变送器,
4、如温度变送器、压力变送器等。如温度变送器、压力变送器等。7本章内容安排本章内容安排本章首先介绍模数转换器的工作原理及性能指本章首先介绍模数转换器的工作原理及性能指标;标;然后介绍模数转换器然后介绍模数转换器ADS7852与单片机的接口与单片机的接口方法及编程应用,介绍方法及编程应用,介绍STC15F2K60S2单片机单片机片内集成模数转换模块的使用;片内集成模数转换模块的使用;最后介绍数模转换器最后介绍数模转换器TLV5616与单片机的接口与单片机的接口方法及编程应用。方法及编程应用。89.1模数转换器的工作原理及性能指标一、模数转换器的工作原理一、模数转换器的工作原理根据转换的工作原理不同,
5、模数转换器可以分根据转换的工作原理不同,模数转换器可以分为计数为计数-比较式、逐次逼近式和双斜率积分式。比较式、逐次逼近式和双斜率积分式。计数计数-比较式模数转换器结构简单,价格便宜,比较式模数转换器结构简单,价格便宜,转换速度慢,较少采用。转换速度慢,较少采用。下面主要介绍逐次逼近式和双斜率积分式模数下面主要介绍逐次逼近式和双斜率积分式模数转换器的工作原理。转换器的工作原理。91、逐次逼近式模数转换器的工作原理、逐次逼近式模数转换器的工作原理逐次逼近式模数转换器电路框图如图所示。逐次逼近式模数转换器电路框图如图所示。图9-2 逐次逼近式模数转换器的工作原理10逐次逼近式模数转换器主要由逐次逼
6、近寄存器逐次逼近式模数转换器主要由逐次逼近寄存器SAR、数字、数字/电压转换器、比较器、时序及控电压转换器、比较器、时序及控制逻辑等部分组成。制逻辑等部分组成。11工作过程工作过程当模数转换器收到当模数转换器收到“转换命令转换命令”并清除并清除SAR寄存器后,寄存器后,控制电路先设定控制电路先设定SAR中的最高位为中的最高位为“1”,其余位为,其余位为“0”,此预测数据被送至,此预测数据被送至D/A转换器,转换成电压转换器,转换成电压Vc。然后将然后将Vc与输入模拟电压与输入模拟电压Vx在高增益的比较器中进行在高增益的比较器中进行比较,比较器的的输出为逻辑比较,比较器的的输出为逻辑0或逻辑或逻
7、辑1。如果如果VxVc,说明此位置,说明此位置“1”是对的,应予保留;如是对的,应予保留;如果果VxVc,说明此位置,说明此位置“1”不合适,应予清除。不合适,应予清除。按该方法继续对次高位进行转换、比较和判断,决定按该方法继续对次高位进行转换、比较和判断,决定次高位应取次高位应取“1”还是取还是取“0”。重复上述过程,直至确定重复上述过程,直至确定SAR最低位为止。最低位为止。该过程完成后,状态线改变状态,表示已完成一次完该过程完成后,状态线改变状态,表示已完成一次完整的转换,整的转换,SAR中的内容就是与输入的模拟电压对应中的内容就是与输入的模拟电压对应的二进制数字代码。的二进制数字代码。
8、122、双积分式模数转换器的工作原理、双积分式模数转换器的工作原理双积分式模数转换器转换方法的抗干扰能力比双积分式模数转换器转换方法的抗干扰能力比逐次逼近式模数转换器强。逐次逼近式模数转换器强。该方法的基础是测量两个时间:该方法的基础是测量两个时间:一个是模拟输入电压向电容充电的固定时间一个是模拟输入电压向电容充电的固定时间另一个是在已知参考电压下放电所需的时间另一个是在已知参考电压下放电所需的时间模拟输入电压与参考电压的比值就等于上述两模拟输入电压与参考电压的比值就等于上述两个时间值之比。个时间值之比。13双积分模数转换器的组成框图如图所示。双积分模数转换器的组成框图如图所示。图9-3 双积
9、分式模数转换器的组成框图14为了提高服务的品质,皮尔卡丹服饰连锁集团也接受了改善服务的培训:全部连锁店的店长集中起来,有计划的按照既定的规划流程进行培训。培训结束之后,这些店长觉得大有收获,掌握了很多新的服务技巧。3、工作业绩优。在工作中有优秀的业绩表现,能起到表率作用;(1)技术规格中特别要求的备品备件、易损件和专用工具的费用。第九条 竞争上岗工作人员必须严格工作程序,自觉遵守干部人事工作纪律和有关规章制度,抵制各种不正之风。2.1认真贯彻执行国家有关压力容器的管理规范和安全技术操作规程。第七条 推荐工作的要求全面顾客服务制度的规划与建立,属于策略规划范畴。在日常工作中,企业的服务人员更多接
10、触到的是服务规划和执行技巧的落实,即如何建立全面参与的植根式服务文化、落实顾客满意服务。这些执行技术的实用性更高、针对性更强。5.8严格执行交接班制度,不迟到、不早退、不脱岗、不串岗。(11)具备承担PPP项目编制项目实施方案、财政承受能力论证、物有所值评价的能力的证明材料;对医院服务的基本要求是:希望医院能够把病人当成顾客。例如,有家医院的环境空间很艺术化,灯光温和。整个医院仿佛是个贵宾招待所,这与传统印象中医院冷冰冰的形象大不相同。5.4加气站内室外高压管道宜埋地敷设。室内管道宜采用管沟敷设,管沟应用干沙填充,并设活门及通风孔。五、开标与评标5.3增压前的天然气管道宜埋地敷设,其管顶距地面
11、不应小于0.5m。冰冻地区宜敷设在冰冻线以下。双积分式模数转换器优点双积分式模数转换器优点具有精度高、抗干扰能力强的特点,在实际工具有精度高、抗干扰能力强的特点,在实际工程中得到了使用。程中得到了使用。由于逐次逼近式模数转换技术能很好的兼顾速由于逐次逼近式模数转换技术能很好的兼顾速度和精度,故在度和精度,故在16位以下的模数转换器中得到位以下的模数转换器中得到了广泛应用。了广泛应用。15二、模数转换器的性能指标二、模数转换器的性能指标A/D转换器是实现单片机数据采集的常用外围转换器是实现单片机数据采集的常用外围器件。器件。A/D转换器的品种繁多,性能各异,在转换器的品种繁多,性能各异,在设计数
12、据采集系统时,首先碰到的问题就是如设计数据采集系统时,首先碰到的问题就是如何选择合适的何选择合适的A/D转换器以满足系统设计的要转换器以满足系统设计的要求。求。选择选择A/D转换器需要综合考虑多项因素,如系转换器需要综合考虑多项因素,如系统技术指标、成本、功耗、安装等。统技术指标、成本、功耗、安装等。161、分辨率、分辨率分辨率是分辨率是A/D转换器能够分辨最小信号的能转换器能够分辨最小信号的能力,表示数字量变化一个相邻数码所需输入力,表示数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。模拟电压的变化量。分辨率越高,转换时对输入模拟信号变化的分辨率越高,转换时对输入模拟信号变化的反应就越灵敏。
13、反应就越灵敏。17例如,例如,8位位A/D转换器能够分辨出满刻度的转换器能够分辨出满刻度的1/256,若满刻度输入电压为,若满刻度输入电压为5V,则该,则该8位位A/D转换器能够分辨出输入电压变化的最小值为转换器能够分辨出输入电压变化的最小值为19.5mV。分辨率常用分辨率常用A/D转换器输出的二进制位数表示。转换器输出的二进制位数表示。常见的常见的A/D转换器有转换器有8位、位、10位、位、12位、位、14位位和和16位等。位等。18一般把一般把8位以下的位以下的ADC器件归为低分辨率器件归为低分辨率ADC器件;器件;912位的位的ADC器件称为中分辨率器件称为中分辨率ADC器件;器件;13
14、位以上的位以上的ADC器件称为高分辨率器件称为高分辨率ADC器件。器件。如何选择如何选择 10位以下的位以下的ADC器件误差较大,器件误差较大,11位以上位以上对减小误差并无太大贡献,但对对减小误差并无太大贡献,但对ADC器件的器件的要求却提得过高。因此,取要求却提得过高。因此,取10位或位或11位是合适位是合适的。由于模拟信号先经过测量装置,再经的。由于模拟信号先经过测量装置,再经A/D转换器转换后才进行处理,因此,总的误差是转换器转换后才进行处理,因此,总的误差是由测量误差和量化误差共同构成的。由测量误差和量化误差共同构成的。19A/D转换器的精度应与测量装置的精度相匹配。转换器的精度应与
15、测量装置的精度相匹配。一方面要求量化误差在总误差中所占的比重要一方面要求量化误差在总误差中所占的比重要小,使它不显著地扩大测量误差;小,使它不显著地扩大测量误差;另一方面必须根据目前测量装置的精度水平,另一方面必须根据目前测量装置的精度水平,对对A/D转换器的位数提出恰当的要求。转换器的位数提出恰当的要求。202、通道、通道有的单芯片内部含有多个有的单芯片内部含有多个ADC模块,可同时模块,可同时实现多路信号的转换;实现多路信号的转换;常见的多路常见的多路ADC器件只有一个公共的器件只有一个公共的ADC模模块,由一个多路转换开关实现分时转换。块,由一个多路转换开关实现分时转换。3、基准电压、基
16、准电压基准电压有内、外基准和单、双基准之分。基准电压有内、外基准和单、双基准之分。214、转换速率、转换速率转换时间:转换时间:A/D转换器从启动转换到转换结束,转换器从启动转换到转换结束,输出稳定的数字量,需要的一定的转换时间。输出稳定的数字量,需要的一定的转换时间。转换速率:转换时间的倒数就是每秒钟能完成转换速率:转换时间的倒数就是每秒钟能完成的转换次数。的转换次数。A/D转换器的型号不同,转换时间不同。逐次转换器的型号不同,转换时间不同。逐次逼近式单片逼近式单片A/D转换器转换时间的典型值为转换器转换时间的典型值为1.0200s。22应根据输入信号的最高频率来确定应根据输入信号的最高频率
17、来确定ADC转换速度,保转换速度,保证转换器的转换速率要高于系统要求的采样频率。证转换器的转换速率要高于系统要求的采样频率。确定确定A/D转换器的转换速率时,应考虑系统的采样速转换器的转换速率时,应考虑系统的采样速率。率。例如,如果用转换时间为例如,如果用转换时间为100s的的A/D转换器,则其转转换器,则其转换速率为换速率为10KHz。根据采样定理和实际需要,一个周。根据采样定理和实际需要,一个周期的波形需采期的波形需采10个样点,那么这样的个样点,那么这样的A/D转换器最高转换器最高也只有处理频率为也只有处理频率为1KHz的模拟信号。对一般的单片的模拟信号。对一般的单片机而言,在如此高的采
18、样频率下,要在采样时间内完机而言,在如此高的采样频率下,要在采样时间内完成成A/D转换以外的工作,如读取数据、再启动、保存转换以外的工作,如读取数据、再启动、保存数据、循环计数等已经比较困难了。数据、循环计数等已经比较困难了。235、采样、采样/保持器保持器采样采样/保持也称为跟踪保持也称为跟踪/保持(保持(Track/Hold缩写缩写T/H)。)。原则上采集直流和变化非常缓慢的模拟信号时原则上采集直流和变化非常缓慢的模拟信号时可不用采样保持器。可不用采样保持器。对于其他模拟信号一般都要加采样保持器。如对于其他模拟信号一般都要加采样保持器。如果信号频率不高,果信号频率不高,A/D转换器的转换时
19、间短,转换器的转换时间短,即使用高速即使用高速A/D转换器时,也可不用采样转换器时,也可不用采样/保持保持器。器。246、量程、量程量程即所能转换的电压范围,如量程即所能转换的电压范围,如2.5V、5V和和10V。7、满刻度误差、满刻度误差满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差称为满刻度误差。之差称为满刻度误差。8、线性度、线性度实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移称为线性度。称为线性度。259、数字接口方式、数字接口方式根据转换的数据输出接口方式,根据转换的数据输出接口方式,A/D转换器可转换器可以分为
20、并行接口和串行接口两种方式。以分为并行接口和串行接口两种方式。并行方式一般在转换后可直接接收,但芯片的并行方式一般在转换后可直接接收,但芯片的引脚比较多;引脚比较多;串行方式所用芯片引脚少,封装小,但需要软串行方式所用芯片引脚少,封装小,但需要软件处理才能得到所需要的数据。件处理才能得到所需要的数据。在单片机在单片机I/O引脚不多的情况下,使用串行器引脚不多的情况下,使用串行器件可以节省件可以节省I/O资源。资源。但是并行器件具有明显的转换速度优势。在转但是并行器件具有明显的转换速度优势。在转换速度要求较高的情况下应选用并行器件。换速度要求较高的情况下应选用并行器件。261、团(总)支部要充分
21、发挥共青团育人功能,通过举办报告会、演讲会、党课教育等形式,加强党的基础知识教育,在团员青年中形成争当先进的良好氛围,不断扩大入党积极分子队伍,定期向党支部了解团员、青年(35岁以下)写入党申请书的情况;【案例】5S活动推行时,必须先制定各部门(如车间、办公室、仓库)整理、整顿的基准。如不要品处理办法、物料定位规定等规则。同时明确部门5S责任区域及共用区域的责任人。投标人不同意以上修正,则其投标将被拒绝。16 合同的转让与分包(2)在缺陷责任期结束之前,根据有关承包合同,负责督促承包方履行合同义务。17.2 如果投标人在投标时提交了主选方案和备选方案,评标委员会可以对投标人的备选方案进行评审,
22、以决定是否采纳备选标。一般说来,观光饭店选择的行销定位是个人商务酒店,它的客人是个体化的。因此,酒店将服务定义为因人而异的差异性服务,这就需要充分考虑客人的国籍、地区、特殊习惯等因素,如:有的客人习惯住高楼层,有的喜欢面对湖面。(2)如果以文字表示的数据与数字表示的有差别,应以文字为准,并修正数字;服务有时候令人疲倦,因此在培训中要考虑员工的抗压性训练和压力管理。顾客抱怨的时候,工作量太大的时候,员工都要具备一定的抗压能力,具备一定的。服务培训的范围要拓展到广义的范畴,不只是对顾客服务的品质追求,还有对服务人员的人文关怀。三定点摄影的效果10、模拟信号类型、模拟信号类型通常通常ADC器件的模拟
23、输入信号都是电压信号。器件的模拟输入信号都是电压信号。同 时 根 据 信 号 是 否 过 零,还 分 成 单 极 性同 时 根 据 信 号 是 否 过 零,还 分 成 单 极 性(Unipolar)信号和双极性()信号和双极性(Bipolar)信号。)信号。11、电源电压、电源电压电源电压有单电源,双电源和不同电压范围之电源电压有单电源,双电源和不同电压范围之分,早期的分,早期的ADC器件要有器件要有+15V/-15V,如果选,如果选用单用单+5V电源的芯片则可以使用单片机系统电电源的芯片则可以使用单片机系统电源。源。2712、功耗、功耗一般一般CMOS工艺的芯片功耗较低,对于电池供工艺的芯片
24、功耗较低,对于电池供电的手持系统对功耗要求比较高的场合一定要电的手持系统对功耗要求比较高的场合一定要注意功耗指标。注意功耗指标。13、封装、封装常见的封装有双列直插封装(常见的封装有双列直插封装(Dual In-line Package,DIP)和表贴型()和表贴型(Surface Mount Devices,SMD)封装。)封装。289.2模数转换器的应用模数转换器的应用 本节首先分别介绍德州仪器公司生产的本节首先分别介绍德州仪器公司生产的A/D转换器转换器ADS7852的应用方法,然后介绍的应用方法,然后介绍STC15F2K60S2单片机片内集成的单片机片内集成的ADC模块的模块的使用。使
25、用。29一、一、12位并行位并行A/D转换器转换器ADS7852及其应用及其应用1、ADS7852简介简介ADS7852是德州仪器公司(是德州仪器公司(Texas Instruments,TI)生产的一款高速逐次逼近式)生产的一款高速逐次逼近式A/D转换器。转换器。30具有以下主要特点:具有以下主要特点:带有采样保持器带有采样保持器具有具有8路模拟量输入、并行路模拟量输入、并行12位输出位输出内部带有内部带有2.5V的参考电压源,输入的采样电压的参考电压源,输入的采样电压可以从可以从0V到到2倍的参考电压值倍的参考电压值500kHz的采样频率,转换时间最大只需的采样频率,转换时间最大只需1.7
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