《微型计算机接口技术知识课件》第9章 AD DA转换器接口.pptVIP

2018-5-25 计算机接口技术 1 第9章 A/D与D/A转换器接口 本章主要内容 模拟量接口的作用 A/D转换器接口设计的任务与方法 A/D转换器接口应用设计举例 D/A转换器接口设计的任务与方法 D/A转换器接口应用设计举例 2018-5-25 计算机接口技术 2 9.1 模拟量接口的作用 微型计算机在实时控制、在线动态测量和对物理过程进行监控，以及图像、语音处理领域的应用中，都要与一些连续变化的模拟量（如温度、压力、流量、位移、速度、光亮度、声音、颜色等）打交道，但数字计算机本身只能识别和处理数字量，因此，必须经过转换器，把模拟量A转换成数字量D，或将数字量D转换成模拟量A，才能实现CPU与被控对象之间的信息交换。 显然，微机在面向过程控制、自动测量和自动监控系统与各种被控 、被测对象发生关系时，需要设置一种“模拟量接口”。 2018-5-25 计算机接口技术 3 模拟量接口电路的作用:把微处理器系统的离散的数字信号与模拟设备中连续变化的模拟信号电压、电流之间建立起适配关系，以便计算机执行控制与测量任务。 从硬件角度来看，模拟量接口就是微处理器与A/D转换器和D/A转换器之间的连接电路，前者称为模入接口，后者称为模出接口。 2018-5-25 计算机接口技术 4 9.2 A/D转换器 功能：把模拟量变换成数字量 分类：按分辨率可分为4位、6位、8位、10位、14位、16位和BCD码的312位、512位等 ；按照转换速度可分为超高速、高速、中速及低速等； 按转换原理可分为直接ADC（有逐次逼近型、并联比较型等 ）和间接ADC （有电压／时间转换型（积分型）、电压／频率转换型、电压／脉宽转换型等 ）。 2018-5-25 计算机接口技术 5 9.2.1 A/D转换器的主要技术指标 1.分辨率 分辨率是指ADC能够把模拟量转换成二进制数的位数。例如，用1个10位ADC转换一个满量程为5V的电压，则它能分辨的最小电压为5000mV/1024≈5mV。若模拟输入值的变化小于5mV的电压，则ADC无反映，输出保持不变，即只能分辨出5mV以上的变化。同样5V电压，若采用12位ADC，则它能分辨的最小电压为5000mV/4096≈1mV。可见，ADC的数字量输出位数越多，其分辨率就越高。 2018-5-25 计算机接口技术 8 9.2.2 A/D转换器的外部特性 由于A/D转换器内部一般没有设置供用户访问的寄存器，也没有命令字。它的转换操作是由其内部硬件逻辑电路完成的，而不是它执行内部的命令完成的，因此，它不好用可编程特性的编程模型来表述。在分析A/D转换器芯片时，主要是看它的外部连接特性，其中转换启动信号是CPU对A/D转换器唯一的控制信号。 从外部特性来看，无论是哪种ADC芯片，都必不可少地设置有4种基本外部信号线。这些信号线是实现A/D转换操作的条件，也是设计ADC接口硬件电路的依据。 2018-5-25 计算机接口技术 9 1．模拟信号输入线 来自被转换对象的模拟量输入线，有单通道输入与多通道输入之分接口硬件电路的依据。 2．数字量输出线 ADC的数字量数据输出线。数据线的根数表示ADC的分辨率。 3．转换启动线 外部控制信号，此信号一到，A/D转换才能开始，启动转换信号不到，ADC不会自动开始转换，并且是发一次启动信号只能转换一次，采集一个数据。 4．转换结束线 转换完毕后由ADC发出A/D转换结束信号，利用它以查询或中断方式向微处理器报告转换已经完成。只有转换结束信号出现时，微处理器才可以开始读取数据。 2018-5-25 计算机接口技术 10 几种A/D转换器芯片相同功能的引脚对照如表9.1所示。 2018-5-25 计算机接口技术 11 9.3 A/D转换器接口设计的任务与方法 由于接口连接的对象A/D转换器自身的操作比较单一，因而要求外部对它实施的控制比较简单，所以转换器接口只需少数几根信号线，采用并行接口就绰绰有余，甚至使用一些IC芯片也能满足接口功能要求。 但是，转换器与CPU交换数据的方式多种多样，查询、中断、DMA方式都有可能，因此在转换器接口设计中会牵涉到对系统中断、DMA资源的应用。 A/D转换器接口设计的任务，主要有两个方面：ADC如何与CPU进行连接和如何与CPU交换数据，有时还要考虑对所采集的数据进行在线处理。 2018-5-25 计算机接口技术 12 9.3.1 A/D转换器与CPU的连接 在A/D转换器与CPU的进行连接时，要注意分析它的4种外部 信号线的特点，采用不同的方法。 1.ADC转换的启动信号