单片机原理与应用及C51程序设计第八章MCS-51与DA、AD的接口.pdfVIP

第八章 MCS-51与D/A、A/D的接口 第八章 MCS-51与D/A、A/D 的接口 8.1 MCS-51单片机与ADC 的接口 8.1.1 A/D转换器概述 一．A/D转换器的类型及原理 A/D转换器（ADC ）的作用是把模拟量转换成数字量，以便 于计算机进行处理。 随着超大规模集成电路技术的飞速发展，现在有很多类型的 A/D转换器芯片，不同的芯片，它们的内部结构不一样，转换原理 也不同，各种A/D转换芯片根据转换原理可分为计数型A/D转换 器、逐次比较式、双重积分型和并行式A/D转换器等；按转换方法 可分为直接A/D转换器和间接A/D转换器；按其分辨率可分为4~16 位的A/D转换器芯片。 1．计数型A/D转换器 计数型A/D转换器由D/A转换器、计数器和比较器组成，工作时， 计数器由零开始计数，每计一次数后，计数值送往D/A转换器进行转 换，并将生成的模拟信号与输入的模拟信号在比较器内进行比较， 第八章 MCS-51与D/A、A/D的接口 若前者小于后者，则计数值加1，重复D/A转换及比较过程，依此类 推，直到当D/A转换后的模拟信号与输入的模拟信号相同，则停止计 数，这时，计数器中的当前值就为输入模拟量对应的数字量。这种 A/D转换器结构简单、原理清楚，但它的转换速度与精度之间存在矛 盾，当提高精度时，转换的速度就慢，当提高速度时，转换的精度就 低，所以在实际中很少使用。 2 ．逐次逼近型A/D转换器 逐次逼近型A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、寄存器及 控制电路组成部分。与计数型相同，也要进行比较以得到转换的数 字量，但逐次逼近型是用一个寄存器从高位到低位依次开始逐位试 探比较。转换过程如下：开始时寄存器各位清0，转换时，先将最高 位置1，送D/A转换器转换，转换结果与输入的模拟量比较，如果转 换的模拟量比输入的模拟量小，则1保留，如果转换的模拟量比输入 模拟量大，则1不保留，然后从第二位依次重复上述过程直至最低 位，最后寄存器中的内容就是输入模拟量对应的数字量。一个n位的 逐次逼近型A/D转换器转换只须要比较n次，转换时间只取决于位数 和时钟周期。逐次逼近型A/D转换器转换速度快，在实际中广泛使 用。 第八章 MCS-51与D/A、A/D的接口 3．双重积分型A/D转换器 双重积分型A/D转换器将输入电压先变换成与其平均值成正比 的时间间隔，然后再把此时间间隔转换成数字量，它属于间接型转 换器。它的转换过程分为采样和比较两个过程。采样即用积分器对 输入模拟电压进行固定时间的积分，输入模拟电压值越大，采样值 越大，比较就是用基准电压对积分器进行反向积分，直至积分器的 值为0，由于基准电压值固定，所以采样值越大，反向积分时积分时 间越长，积分时间与输入电压值成正比，最后把积分时间转换成数 字量，则该数字量就为输入模拟量对应的数字量。由于在转换过程 中进行了两次积分，因此称为双重积分型。双重积分型A/D转换器转 换精度高，稳定性好，测量的是输入电压在一段时间的平均值，而 不是输入电压的瞬间值，因此它的抗干扰能力强，但是转换速度 慢，双重积分型A/D转换器在工业上应用也比较广泛。 二．A/D转换器的主要性能指标 1．分辨率 3．量程 2 ．转换时间 4 ．转换精度 第八章 MCS-51与D/A、A/D的接口 8.1.2 ADC0809与MCS-51的接口 一．ADC0809芯片 ADC0809是CMOS单片型逐次逼近型A/D转换器，具有8路模拟量输 入通道，有转换起停控制，模拟输入电压范畴为0~+5V，转换时间 为100s，它的内部结构如图所示。 CLOCK START IN0 IN1