ADDA转换器介绍.ppt

Ch.8 模拟量的输入输出 模拟量I/O接口的作用： 实际工业生产环境——连续变化的模拟量 例如：电压、电流、压力、温度、位移、流量 计算机内部——离散的数字量 二进制数、十进制数 工业生产过程的闭环控制 8.1 模拟量I/O通道的组成 8.2 数/模（D/A）变换器 8.2.1 D/A变换器的基本原理及技术指标 D/A变换器的基本工作原理 组成：模拟开关、电阻网络、运算放大器 两种电阻网络：权电阻网络、R-2R梯形电阻网络 基本结构如图： D/A变换原理 运放的放大倍数足够大时，输出电压VO与输入电压Vin的关系为： 若输入端有n个支路, 则输出电压VO与输入电压Vi的关系为： 令每个支路的输入电阻为2iRf , 并令Vin为一基准电压Vref，则有 如果每个支路由一个开关Si控制，Si=1表示Si合上，Si=0表示Si断开，则上式变换为 如果用8位二进制代码来控制图中的S1～S8(Di=1时Si闭合；Di=0时Si断开)，那么根据二进制代码的不同，输出电压VO也不同，这就构成了8位的D/A转换器。 可以看出，当代码在0～FFH之间变化时，VO相应地在0～-(255/256)Vref之间变化。 为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际的D/A转换器采用R-2R梯形电阻网络(见下页)，它只用两种阻值的电阻(R和2R)。 R-2R梯形电阻网络 8.3 模/数（A/D）转换器 用途 将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便于计算机进行处理。常用于数据采集系统。 类型 计数型A/D变换器 双积分型A/D变换器 逐次逼近型A/D变换器 8.3.1 工作原理及技术指标 逐次逼近型A/D转换器的结构 主要技术指标 精度 量化间隔(分辨率) = 满量程电压 A/D的最大数字量输出 例：某8位ADC的满量程电压为5V，则其分辨率为 5V/255=19.6mV 量化误差: 用数字（离散）量表示连续量时，由于数字量字长有限而无法精确地表示连续量所造成的误差。(字长越长，精度越高) 量化误差 = 量化间隔/2 主要技术指标（续） 转换时间 转换一次需要的时间。精度越高（字长越长），转换速度越慢。 输入动态范围 允许转换的电压的范围。如0～5V、0～10V等。 典型的A/D转换器简介 ADC0809 8通道（8路）输入 8位字长 逐位逼近型 转换时间100μs 内置三态输出缓冲器 ADC0809内部结构 引脚功能 D7～D0：输出数据线（三态） IN0～IN7：8通道（路）模拟输入 ADDA、ADDB、ADDC：通道地址（通道选择） ALE：通道地址锁存 START：启动转换 EOC：转换结束，可用于查询或作为中断申请 OE：输出允许（打开输出三态门） CLK：时钟输入（10KHz～1.2MHz） VREF(+)、VREF(-)：基准参考电压 工作时序 ADC0809的工作过程 根据时序图，ADC0809的工作过程如下： ①把通道地址送到ADDA～ADDC上，选择模拟输入； ②在通道地址信号有效期间，ALE上的上升沿该地址锁存到内部地址锁存器； ③START引脚上的下降沿启动A/D变换； ④变换开始后，EOC引脚呈现低电平， EOC重新变为高电平时表示转换结束； ⑤OE信号打开输出锁存器的三态门送出结果 。 ADC0809与系统的连接 地址线ADDA-ADDC 多路输入时，地址线不能接死，而是要通过一个接口芯片与数据总线连接。接口芯片可以选用： 锁存器74LS273，74LS373等（要占用一个I/O地址） 可编程并行接口8255（要占用四个I/O地址） CPU用一条OUT指令把通道地址通过接口芯片送给0809 数据输出线D0-D7 内部已接有三态门，故可直接连到DB上 也可另外通过一个输入接口与DB相连 地址锁存ALE和启动转换START 两种连接方法： 独立连接：用两个信号分别进行控制——需占用两个I/O端口或两个I/O线(用8255时)； 统一连接：用一个脉冲信号的上升沿进行地址锁存，下降沿实现启动转换——只需占用一个I/O端口或一个I/O线(用8255时). 转换结束EOC 软件延时等待(比如延时1ms)——不用EOC信号 CPU效率最低 软件查询EOC状态 EOC通过一个三态门连到数据总线的D0(其他也可以) 三态门要占用一个I/O端口地址 CPU效率低 把EOC作为中断申请信号，接到8259的IRQ端 在中断服务程序中读入转换结果，效率高 程序:循环采样 MO