2第二节AD转换.docVIP

实验 AD转换 一、实验目的 1．掌握AD转换的基本原理； 2．掌握系统AD转换的操作方法； 3．了解系统AD转换电路的原理。 二、实验设备 1．RZ8689型 微机控制与智能仪器实验平台 2．STM32开发模块 3．计控模块 4．PC机1台(安装软件Labview及计控配套软件) 5．USB连接线1根 6．铆孔连接导线若干 三、实验原理 1、AD转换的基本原理 在现代控制理论和计算机控制理论中，很多复杂的算法已经很难直接通过模拟电路实现，而需要借助处理功能强大的计算机，而计算机处理的是数字信号，因此就需要通过一种方法，将需要处理的连续的模拟信号转换成离散的数字信号，该过程即为模-数转换（AD转换）。AD转换就是把模拟量转换成数字量，以便pc等进行处理，一般用来作为数据采集。A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号，因此，A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，例如，取样和保持，量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。 图1 AD转换信号和模拟信号 2、系统DA转换原理 系统DA转换使用了处理器STM32的内置DA转换器，该转换器为12位C，是一种逐次逼近型数字模拟转换器—0xFFFFF）的数值进行转换，对应DA输出电压为0-3.3v，通过下图所示的DA转换电路，将0-3.3v的电压转换为-3.3-3.3v。在实验前，需要通过调节W1对DAC输出信号进行调零。这样，对应数字输出（0x00000-0xFFFFF）DAC输出电平为-3.3-3.3v，该对应关系是线性对应的。 数字量 0 0x0FFFF 0xFFFFF 模拟量（v） -3.3 0 3.3 需要注意的是，由于电路参数会有一定的误差，因此DAC对照值仅供参考，实际情况参考对应的实验平台。 图2 AD转换电路 3、配套软件介绍 图 DA转换界面 连接设备：选择适当的端口，连接设备； 运行系统：点击按钮，运行系统； 转换类型：可选择“电平转换”或“波形转换”； 参数修改：设置输出的电平或设置波形的参数（类型，频率，幅度）； 采样间隔：采样率设置，单位ms； 波形显示区1：在窗口显示输出的DA转换波形。 波形显示区2：在窗口显示输入的AD转换波形。 四、实验步骤 （一）、实验准备 实验在RZ8689（微机控制与智能仪器）实验平台上完成。 1、实验前，找出STM32模块，计控模块，数字PID控制实验模块； （1）、将“STM32模块”放置到实验平台CPU扩展板位置（主板中间上侧）； （2）、将“计控模块”放置到实验平台左下角扩展板位置； （3）、将“数字PID控制实验模块”放置到实验平台右下角扩展板位置。 2、确定“STM32模块”已经写入计控对应实验程序，否则需要连接仿真器烧写程序。 （二）、实验步骤 1、使用USB连接线连接PC和“STM32模块”的USB接口，如果正常连接，上电后在PC的“设备管理器”中应该有如下图所示的端口，请记下该端口号； 图 USB正常连接后设备管理器出现框中所示端口 注：如果没有发现该端口，请查找原因。 2、使用铆孔连接线连接“STM32模块”的DA输出端STM32DA至“计控模块”的P03（计控输出电路单元的输入端）； 3、使用铆孔连接线连接“STM32模块”的AD输入端STM32AD至“计控模块”的P06（计控输入电路单元的输出端）； 4、打开计控配套软件，选择“AD转换”实验，在连接设备下拉列表中选择之前记下的端口号（对应STM32对应的USB接口），并点击连接，如果连接正常，则连接指示灯变为亮绿色。 如无法正常连接，请查找原因。 5、点击运行按钮，系统开始运行。 6、DA输出调零：在“转换类型”框，选择电平转换，设定转换输出电平为0，此时使用万用表或示波器测量“计控模块”的P04（计控输出单元电路的输出端），调整电位器W1,使P04输出为0电平。 7、连接“计控模块”的P04和P05，使系统DA输出和AD输入完成自环连接。此时使用万用表或示波器测量“计控模块”的P06（计控输入单元的输入端），调整电位器W2，使P06输出电平幅度为1.6v。 （三）实验内容 1、在实验中，我们采用了DA-AD自环的模式测试AD数据； 2、电平转换 （1）在软件上选择电平转换，使用滑动杆修改DA输出值。 （2）使用示波器测量计控模块的P04输出端，记录其电平值。同时观察AD转换后的电平。 2、波形转换 （1）在软件上选择波形转换； （2）使用示波器测量计控模块的P04输出端，记录其波形。 （3）观察AD转换后的波形数据，和示波器观测波形进行对比，并记录该波形。 3、对实验结果进行分析，并完成实验报告。 4