1、第9章 MCS-51与D/A及A/D转换器接口,9.1 概述 9.2 D/A转换器及其接口 9.3 A/D转换器及其接口,9.1 概述,图9-1 单片机和被控实体间的接口示意图,返回本章首页,9.2 D/A转换器及其接口,9.2.1 D/A转换器 9.2.2 MCS-51和D/A的接口,返回本章首页,9.2.1 D/A转换器,图9-2 最简单D/A转换器框图,关系式：Vout=BVR 式中，VR为常量，由参考电压VREF决定；B为 数字量，常为一个二进制数。数字量B的位数通常为8位和12位等，由D/A转换器芯片型号决定。B为n位时的通式为：B= bn-1 bn-2b1 b0= bn-12n-1
2、+ bn-22n-2+ b121+ b020 式中，bn-1为B的最高位；b0为最低位。,1D/A转换器的原理,D/A转换器的原理： 把输入数字量中每位都按其权值分别转换成模拟量，并通过运算放大器求和相加（如图9-3所示）。根据克希荷夫定律，如下关系成立： I3=23 I2=22 I1=21 I0=20,图9-3 T型电阻网络型D/A转换器,2D/A转换器的性能指标,l分辨率（Resolution）辨率是指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量，取决于输入数字量的二进制位数。 l转换精度（Conversion Accuracy）指满量程时DAC的实际模拟输出值和理论值的接近程度。 l偏移量误差（
3、Offset Error）偏移量误差是指输入数字量为零时，输出模拟量对零的偏移值。 l线性度（Linearity）线性度是指DAC的实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏移差。,3DAC0832,lDAC0832内部结构 DAC0832内部由三部分电路组成（如图9-4所示）。 “8位输入寄存器”、“8位DAC寄存器”、“8位D/A转换电路”由8位T型电阻网络和电子开关组成， l引脚功能 DAC0832共有20条引脚，双列直插式封装。引脚连接和命名如图9-5所示。 （1）数字量输入线DI7DI0（8条）；（2）控制线（5条）；（3）输出线（3条）； （4）电源线（4条）。,图9-4 DAC083
4、2原理框图,图9-5 双极性DAC的接法,返回本节,9.2.2 MCS-51和D/A的接口,1DAC的应用 l DAC用作单极性电压输出 l DAC用作双极性电压输出（表9-1、图9-6所示） l DAC用作控制放大器（如图9-7 所示）,表9-1 双极性输出电压与输入数字量的关系,图9-6 双极性DAC的另一种接法,图9-7 控制放大器用DAC0832,2MCS-51与8位DAC的接口 MCS-51和DAC0832接口时，有三种连接方式： 直通方式、单缓冲方式如图9-89-9所示 和双缓冲方式如图9-10所示 。,图9-8 单缓冲方式下的DAC0832,图9-9 例9.3所产生的波形,图9-
5、10 8031和两片DAC0832的接口（双缓冲方式）,3MCS-51与12位DAC的接口 l DAC1208的内部结构和原理（如图9-11所示） l MCS-51和DAC1208的连接（图9-12示）,图9-11 DAC1208内部框图,图9-12 8031和DAC1208,返回本节,9.3 A/D转换器及其接口,9.3.1 A/D接口设计要点 9.3.2 双积分型A/D 转换器工作原理 9.3.3 逐次逼近型A/D转换器接口,返回本章首页,对于一个模拟信号转换成数字信号所要求的基本部件有： 模拟多路转换器与信号调节电路。 采样/保持电路。 A/D转换器。 通道控制电路。,9.3.1 A/D
6、接口设计要点,1选择合适的系统采样速度 2减小A/D转换的孔径误差 3合理选用A/D转换器,返回本节,9.3.2 双积分型A/D 转换器工作原理,1双积分型A/D转换器工作原理 双积分型A/D转换是一种间接A/D转换技术。首先将模拟电压转换成积分时间，然后用数字脉冲计时方法转换成计数脉冲数，最后将此代表模拟输入电压大小的脉冲数转换成二进制或BCD码输出。因此，双积分型A/D转换器转换时间较长，一般要大于4050ms。 图9-13给出了微机控制的双积分电路原理图。其工作原理可由图9-14所示的工作波型图予以说明。,图9-13 双积分ADC电路原理图,图9-14 各点输出波形,2MC14433与M
7、CS-51单片机的接口,图9-15 MC14433与8031直接连接的接口方法,37109与MCS-51单片机接口,图9-16 ICL7109与8031的接口电路图,图9-17 ICL7109工作时序图,返回本节,9.3.3 逐次逼近型A/D转换器接口,1逐次逼近型ADC基本原理,图9-18 逐次逼近ADC原理电路框图,图9-19 四位逐次逼近型A/D转换时序,2ADC0808/0809与MCS-51单片机的接口,图9-20 0808/0809与8031接口电路,图9-21 0808/0809工作时序图,3AD574A与MCS-51单片机接口,图9-22 AD574A与8031接口电路图,表9-2 AD574A逻辑控制真值表,（a）启动与转换 （b）转换结果输出图9-23 AD574A控制时序图,图9-24 AD574的单极性转换,返回本节,
