微机接口实验-串行AD

08串行A/D转换实验座位号：37王梦石08串行模式/数字转换实验王梦石实验目的：了解如何使用串行模数转换芯片TLC549进行电压采集和数据处理。实验原理：1 tlc5549TLC549是8位串行连续比较A/D转换芯片。通常，处理器可以通过串行控制线路控制此芯片。该芯片具有4Mhz系统时钟和软推荐控制电路、高达17us的转换时间和40，000次/秒的转换速度。总偏移误差最高为0.5LSB，典型功耗值为6mW。TLC549针图表和分配如下：4、8英尺电源输入和接地；2英尺AIN用于模拟采样电压输入；5英尺CS_n是切片选择信号，CS_n是较高级别时，数据输出DATA_OUT端点处于较高阻力状态。7发I/OCLK是时钟信号输入端。6发DOUT用于转换的串行数据输出；1，3发是基准电压输入端。2TLC549作业计时：TLC549在读取旧数据后，将立即切换到电压采样、ADC转换、转换后挂起模式，在芯片上执行以下A/D转换，直到重新读取数据。也就是说，此次读取的数据是以前的转换值，读取操作后将重新开始转换。转换一次所需的时间最长为17us，芯片不转换，结束信号输出。计时控制：降低CS。内部电路延迟CS向下测量，等待ten，然后自动将上一转换结果的最高位(D7)位输出到DATA_OUT侧。前四个I/O_CLOCK周期的下降一次沿第2、3、4和第5位(D6、D5、D4、D3)移动，片上采样在第4个I/O_CLOCK中保持减少，并开始输入示例模拟。以下3个I/O_CLOCK周期减少沿6、7、8(D2、D1、D0)的转换位移动：最后，片上采样保持电路在第8个I/O_CLOCK后应保持高CS或低I/O_CLOCK级别，此状态应保持tconv，直到维护和转换操作完成。实验内容：电气原理图：此测试的两个部分基本相同，但只有TLC549的AIN端输入信号不同。第1部分输入直流电压信号；在第2部分中，输入正弦信号。1REF连结基准来源的5V(可调整阻抗调整)CLK、DAT和-CS分别连接至P10、P11和P12。D2地球电位器输出liananin。模拟电压信号收集通过单芯片P1端口控制串行AD转换芯片TLC549完成，并保留在内部数据内存中。记录10组不同的电压转换值，并分析错误。程序代码、注释和流程图：CSBITP1.2DATBITP1.1CLKBITP1.0AD_DATADATA 30HORG8000HAjpmainORG8100HMAIN:MOVSP，#60HACALLTLC549 _ ADC先进行一次样品MOVR7，# 0FFH延迟DJNZR7，$ACALLTLC549 _ ADC获取最后一个抽样的结果MOVAD_DATA，A；保存抽样结果SJMP$TLC549_ADC:CLRACLRCLKCLRCS选择TLC549MOVR6，#8TLCAD_L1:SETBCLK诺夫诺夫MOVC、DATRLCACLRCLKDAT=0，准备读取下一个数据诺夫DJNZR6，TLCAD_L1SETBCS禁止TLC549，重新启动A/D转换SETBCLKRETEND模拟效果：下图显示了电位器拨号到其他位置时的A/D转换结果。使用2信号源产生0 5V间隔的正弦波，使用串行A/D转换芯片TLC549实现信号获取，使用采样规律分析采样频率和输入信号频率之间的关系。程序代码、注释和流程图：CSBITP1.2DATBITP1.1CLKBITP1.0ORG8000HAjpmainORG800BHAjpintt0ORG8100HMAIN:MOVSP，#60HMOVR1，#30HACALLTLC549 _ ADC先运行一次MOVTMOD，#02HMOVTH0，#37HMOVTL0，# 37H设定取样率，变数SETBET0允许T0中断打开Bea设置总中断SETBTR0开始计时Cjni R1、# 50h、$；等待中断，直到R1到达50HCLRTR0SJMP$TLC549_ADC:CLRACLRCLKCLRCSMOVR6，#8TLCAD_L1:SETBCLK诺夫诺夫MOVC、DATRLCACLRCLK诺夫DJNZR6，TLCAD_L1SETBCSSETBCLKRETORG8400HINTT0:T0中断程序ACALLTLC549_ADCMOVR1，AINCR1地址指针1莱蒂END模拟效果：下图显示了一次采样的结果。实验现象和数据记录：1REF连结基准来源的5V(可调整阻抗调整)CLK、DAT和-CS分别连接至P10、P11和P12。D2地球电位器输出liananin。模拟电压信号收集通过单芯片P1端口控制串行AD转换芯片TLC549完成，并保留在内部数据内存中。记录10组不同的电压转换值，并分析错误。基准电压为5.02V，测量10组数据12345678910模拟值5.024.394.033.613.032.672.171.451.080.69数值(转换前)255225207184155136109745433数值(转换后)5.004.414.063.613.042.672.141.451.060.65绝对错误-0.020.020.030.000.010.00-0.030.00-0.02-0.04相对误差-0.39%0.50%0.72%-0.05%0.31%-0.12%-1.50%0.08%-1.95%-6.22%使用2信号源产生0 5V间隔的正弦波，使用串行A/D转换芯片TLC549实现信号获取，使用采样规律分析采样频率和输入信号频率之间的关系。取样频率固定在10kHz，取样不同频率的正弦波。A4.21kHZ12345678转换值0.980.234.411.462.463.690.554.80910111213141516转换值0.453.812.291.624.340.254.671.001718192021222324转换值3.033.180.884.730.274.221.762.132526272829303132转换值3.960.414.790.633.542.641.334.53B1.66kHZ12345678转换值4.711.880.270.983.244.774.001.68910111213141516转换值0.251.133.444.793.851.500.231.311718192021222324转换值3.614.803.671.330.231.483.794.802526272829303132转换值3.501.150.251.663.954.793.301.00C803HZ12345678转换值4.753.131.950.940.330.290.821.82910111213141516转换值2.994.024.694.794.323.382.211.131718192021222324转换值0.410.250.661.582.733.834.594.822526272829303132转换值4.473.612.461.330.530.230.551.35D393HZ12345678转换值3.812.702.111.561.070.680.410.25910111213141516转换值0.250.390.661.041.522.072.643.201718192021222324转换值3.734.184.514.734.824.774.574.262526272829303132转换值3.813.302.732.151.601.090.680.41实验分析：1AD转换错误本实验中使用的ADC方法是使用二进制数向上近似。也就是说，如果DAC结果大于模拟值，请将此位置保留为0，否则，请将此位置设置为1，从高位置向下设置为1，然后放置1。这样重复位置判断。由于这种转换方法，转换值和实际值之间的错误实际上是检查错误(只考虑转换方法的错误)。根据实验中的实际情况：模拟-数字转换间隔约为0.02V，因此最大值为-0.02V、最小值为0V、均匀分布、估计位-0.01V。10组实际测量数据的误差平均值也为-0.01V，但是此数据没有参考值。可以看出具有三个数据集的绝对误差是正数，这显然是因为其他错误。因为我们使用的实验仪器本身在DAC上产生错误，做出错误的判断等实验操作者将偶然的错误引入实验结果。因此，测量结果只能得出ADC转换更准确的结论。2采样定理在模拟/数字信号转换期间，当采样频率fs.max大于信号的最大频率fmax的两倍(fs.max=2fmax)时，采样后的数字信号将完全保留原始信号中的信息。这是取样定理。使用10kHz采样信号对其他频率信号进行采样。采样4.21kHz正弦信号表明，即使采样的数字信号已经满足采样定理的条件，也不能很好地保持原始信号。如果对频率更高的信号进行采样，则表明可能会得到不再需要的结果。在采样定理的实际应用中，通常保证采样频率位信号最大频率的510倍。b、c、d从三个数据集采样的信号频率逐渐降低，表明频率越低，正弦波恢复得越好。但是，为了节省诸如采样结果序列的长度等资