第2章输入通道

1、第第2 2章章 模拟量输入通道模拟量输入通道 前节内容回顾：前节内容回顾： 1 1输入输出通道的类型；输入输出通道的类型； 2 2多路开关，采样保持器的原理及作用；多路开关，采样保持器的原理及作用； 3 3模拟量输出通道。模拟量输出通道。v 引言引言v 2.1 2.1 信号调理电路信号调理电路 v 2.2 2.2 多路模拟开关多路模拟开关v 2.3 2.3 前置放大器前置放大器v 2.4 2.4 采样保持器采样保持器v 2.5 A/D2.5 A/D转换器转换器 v 2.6 A/D2.6 A/D转换接口电路转换接口电路本章主要内容本章主要内容引言引言 模拟量输入通道的结构组成如图所示模拟量输入通

2、道的结构组成如图所示, ,显然，该通道的显然，该通道的核心是模核心是模/ /数转换器即数转换器即A/DA/D转换器，通常把模拟量输入通道转换器，通常把模拟量输入通道称为称为A/DA/D通道或通道或AIAI通道。通道。传感变送器信号调理多路模拟开关前置放大器采样保持器转换器接口逻辑电路过程参数PC总线图 3-1 模 拟 量 输 入 通 道 的 结 构 组 成A/D2.1 2.1 信号调理电路信号调理电路 在控制系统中，对被控量的检测往往采用各种在控制系统中，对被控量的检测往往采用各种类型的测量变送器，当它们的输出信号为类型的测量变送器，当它们的输出信号为0 - 10 0 - 10 mAmA或或4

3、 -20 mA4 -20 mA的电流信号时，的电流信号时，一般是采用电阻分压一般是采用电阻分压法把现场传送来的电流信号转换为电压信号，以下法把现场传送来的电流信号转换为电压信号，以下是两种变换电路。是两种变换电路。 1. 1. 无源无源I/VI/V变换变换 2. 2. 有源有源I/VI/V变换变换 1. .无源无源I/VI/V变换变换 无源无源I/VI/V变换电路是利用无源器件变换电路是利用无源器件电阻电阻来实现，加上来实现，加上RCRC滤波和二极管限幅等保护，如滤波和二极管限幅等保护，如图图(a)(a)所示，其中所示，其中R2R2为精密电阻。为精密电阻。2. 2. 有源有源I/VI/V变换变

4、换 有源有源I/VI/V变换是利用有源器件变换是利用有源器件运算放大运算放大器和电阻电容组成，如图（器和电阻电容组成，如图（b b）所示。）所示。 2.2 2.2 多路模拟开关多路模拟开关计计算算机机A/DA/D转换转换多路多路开关开关IN0INn选择多路开关的依据：速度、成本、同步选择多路开关的依据：速度、成本、同步2.3 2.3 前置放大器前置放大器 前置放大器的任务是将模拟输入前置放大器的任务是将模拟输入小信号放大到小信号放大到A/DA/D转换的量程范围之内，转换的量程范围之内，如如0-5VDC.0-5VDC. 对单纯的微弱信号，可用一个运算放大器进行单端对单纯的微弱信号，可用一个运算放

5、大器进行单端同相放大或单端反相放大。如图所示，同相放大或单端反相放大。如图所示，信号源的一端若信号源的一端若接放大器的正端为同相放大接放大器的正端为同相放大，同相放大电路的放大倍数，同相放大电路的放大倍数G G =1+R2/R1=1+R2/R1； 若信号源的一端接放大器的负端为若信号源的一端接放大器的负端为反相放大反相放大，反相放大，反相放大电路的放大倍数电路的放大倍数G G = =R2/R1R2/R1。当然，这两种电路都是单。当然，这两种电路都是单端放大，所以信号源的另一端是与放大器的另一个输入端放大，所以信号源的另一端是与放大器的另一个输入端共地。端共地。2.4 2.4 采样保持器采样保持

6、器 当某一通道进行当某一通道进行A/DA/D转换时，由于转换时，由于A/D A/D 转换需要一转换需要一定的时间，如果输入信号变化较快，就会引起较大的定的时间，如果输入信号变化较快，就会引起较大的转换误差（孔径误差）。为了保证转换误差（孔径误差）。为了保证A/DA/D转换的精度，需转换的精度，需要应用采样保持器。另外一个作用是能够保证多参数要应用采样保持器。另外一个作用是能够保证多参数同步转换。同步转换。 v 3.4.1 3.4.1 数据采样定理数据采样定理 v 3.4.2 3.4.2 采样保持器采样保持器 2.4.1 2.4.1 数据采样定理数据采样定理离散系统或采样数据系统离散系统或采样数

7、据系统-把连续变化的量变成离把连续变化的量变成离 散量后再进行处理的计算机控制系统。散量后再进行处理的计算机控制系统。离散系统的采样形式离散系统的采样形式-有周期采样、多阶采样和随有周期采样、多阶采样和随机采样。应用最多的是周期采样。机采样。应用最多的是周期采样。周期采样周期采样-就是以相同的时间间隔进行采样，即把就是以相同的时间间隔进行采样，即把一个连续变化的模拟信号一个连续变化的模拟信号y y( (t t) )，按一定，按一定的时间间隔的时间间隔T T 转变为在瞬时转变为在瞬时0 0，T T，2 2T T，的一连串脉冲序列信号的一连串脉冲序列信号 y y* *( (t t) )，如图所示。

8、如图所示。0t0T2T3Tt采样器y( t )*y( t )*y( t )y( t ) T图2-7 信号的采样过程采样器的常用术语：采样器的常用术语：采样器或采样开关采样器或采样开关-执行采样动作的装置，执行采样动作的装置，采样时间或采样宽度采样时间或采样宽度-采样开关每次闭合的时间采样开关每次闭合的时间采样周期采样周期T-T- -采样开关每次通断的时间间隔采样开关每次通断的时间间隔 在实际系统中，在实际系统中， T T ，也就是说，可以近似地认为采样，也就是说，可以近似地认为采样信号信号y y* *( (t t) )是是y y( (t t) )在采样开关闭合时的瞬时值。在采样开关闭合时的瞬时

9、值。信号的采样过程信号的采样过程 香农定理指出：为了使采样信号香农定理指出：为了使采样信号y y* *( (t t) )能完全复现原信能完全复现原信号号y y( (t t) )，采样频率，采样频率f f 至少要为原信号最高有效频率至少要为原信号最高有效频率f fmaxmax的的2 2倍，倍，即即f f 2f 2fmaxmax。 采样定理给出了采样定理给出了y y* *( (t t) )唯一地复现唯一地复现y y( (t t) )所必需的最低采样所必需的最低采样频率。频率。实际应用中，常取实际应用中，常取f f （510510）f fmaxmax。2.4.22.4.2采样保持器采样保持器 1 1

10、、 零阶采样保持器零阶采样保持器-零阶采样保持器是在两次采样零阶采样保持器是在两次采样的间隔时间内，一直保持采样值不变直到下一个采样时刻。的间隔时间内，一直保持采样值不变直到下一个采样时刻。它的组成原理电路与工作波性如图所示。它的组成原理电路与工作波性如图所示。 INV1A2AHCOUTVSOUTVINVtt图 2-8 采样保持器 路电理原)a (性波作工)b(采样保持2 2、零阶集成采样保持器、零阶集成采样保持器-常用的零阶集成采样常用的零阶集成采样保持器有保持器有LF198/298/398LF198/298/398等，区别为价格、性等，区别为价格、性能。能。2.4.22.4.2采样保持器采

11、样保持器 在在A/DA/D通道中，采样保持器的采样和保持电通道中，采样保持器的采样和保持电平应与后级的平应与后级的A/DA/D转换相配合，该电平信号既可以转换相配合，该电平信号既可以由其它控制电路产生，也可以由由其它控制电路产生，也可以由A/DA/D转换器直接提转换器直接提供。供。 总之，保持器在采样期间，不启动总之，保持器在采样期间，不启动A/DA/D转换转换器，而一旦进入保持期间，则立即启动器，而一旦进入保持期间，则立即启动A/DA/D转换器，转换器，从而保证从而保证A/D A/D 转换时的模拟输入电压恒定，以确转换时的模拟输入电压恒定，以确保保A/DA/D转换精度。转换精度。2.5 A/

12、D2.5 A/D转换器转换器v 2.5.1 2.5.1 工作原理与性能指标工作原理与性能指标 v 2.5.2 ADC08092.5.2 ADC0809及其接口电路及其接口电路 v 2.5.3 AD574A2.5.3 AD574A芯片及其接口电路芯片及其接口电路 主要知识点主要知识点2.5.1 2.5.1 工作原理与性能指标工作原理与性能指标 1 1逐位逼近式逐位逼近式A/DA/D转换原理转换原理 2 2双积分式双积分式A/DA/D转换原理转换原理 3 3A/DA/D转换器的性能指标转换器的性能指标 1 1逐位逼近式逐位逼近式A/DA/D转换原理转换原理 现以现以4 4位位A/DA/D转换器把模

13、拟量转换器把模拟量9 9转换为二进制数转换为二进制数10011001为例，说明逐位逼近式为例，说明逐位逼近式A/DA/D转换器的工作原理。转换器的工作原理。 反馈电压D / A转换器VIN比较器控制时序和逻辑电路逐位逼近寄存器(SAR)数字量输 出锁存器启动CLK模拟量输 入VOVCD0图 图 2-9 逐位逼近式逐位逼近式A/D转换原理图转换原理图 D1D2D3 当启动信号作用后，时钟信号在控制逻辑作用下，当启动信号作用后，时钟信号在控制逻辑作用下， 首先使寄存器的最高位首先使寄存器的最高位D3 D3 1 1，其余为，其余为0 0， 此数字量此数字量10001000经经D/AD/A转换器转换成

14、模拟电压即转换器转换成模拟电压即V VO O 8 8，送到比较器输入端与被转，送到比较器输入端与被转换的模拟量换的模拟量V VININ = 9 = 9进行比较，控制逻辑根据比较器的输出进行进行比较，控制逻辑根据比较器的输出进行判断。当判断。当V VININ V VO O，则保留，则保留D D3 3 = 1 = 1； 再对下一位再对下一位D2D2进行比较进行比较，同样先使，同样先使D2 D2 1 1，与上一位，与上一位D3D3位一位一起即起即11001100进入进入D/AD/A转换器，转换为转换器，转换为V VO O 12 12再进入比较器，与再进入比较器，与V VININ 9 9比较，因比较，

15、因V VIN IN V VO O，则使，则使D2 D2 0 0； 再下一位再下一位D1D1位也是如此位也是如此，D1 D1 1 1即即10101010，经，经D/AD/A转换为转换为V VO = O = 1010，再与，再与V VININ 9 9比较，因比较，因V VININ V VO O，则使，则使D D1 1 0 0； 最后一位最后一位D D0 0 1 1- -即即10011001经经D/AD/A转换为转换为V VO O 9 9，再与，再与V VININ 9 9比比较，因较，因V VININ V VO O，保留，保留D D0 0 1 1。比较完毕，寄存器中的数字量。比较完毕，寄存器中的数字

16、量10011001即为模拟量即为模拟量9 9的转换结果，存在输出锁存器中等待输出。的转换结果，存在输出锁存器中等待输出。 一个一个 n n 位位A/DA/D转换器的模数转换表达式是转换器的模数转换表达式是 （3-43-4） 式中式中 n n n n位位A/DA/D转换器；转换器； V VR+R+、V VR R- - 基准电压源的正、负输入；基准电压源的正、负输入； V VININ要转换的输入模拟量；要转换的输入模拟量； B B转换后的输出数字量。转换后的输出数字量。 即当基准电压源确定之后，即当基准电压源确定之后，n n位位A/DA/D转换器的输转换器的输出数字量出数字量B B与要转换的输入模

17、拟量与要转换的输入模拟量V VININ呈正比。呈正比。nRRRVVVVB2IN 例题例题3-23-2：一个：一个8 8位位A/DA/D转换器，设转换器，设V VR+ = 5.02 VR+ = 5.02 V， V VR R = 0 V = 0 V，计算当，计算当V VININ分别为分别为0 V0 V、2.5 V2.5 V、5 V5 V时所对时所对应的转换数字量。应的转换数字量。 解：把已知数代入公式解：把已知数代入公式 ： 0 V 0 V、2.5 V2.5 V、5 V5 V时所对应的转换数字量分别为时所对应的转换数字量分别为00H00H、80H80H、FFHFFH。 此种此种A/DA/D转换器的

18、常用品种有普通型转换器的常用品种有普通型8 8位单路位单路ADC0801ADC0801ADC0805ADC0805、8 8位位8 8路路ADC0808/0809ADC0808/0809、8 8位位1616路路ADC0816/0817ADC0816/0817等，混合集成高速型等，混合集成高速型1212位单路位单路AD574AAD574A、ADC803ADC803等。等。82002. 502ININVVVVVBnRRRnRRRVVVVB2INNIV源电准基辑逻制控器分积器较比钟时器数计入输拟模始开换转束结换转出输量字数0D1-nD定固率斜1T2T间时分积定固压压电电入入输输于于比比正正2T和和1T

19、关开图框成组路电)a(理原分积双)b(图理原换转D/A式分积双10 2图2 2双积分式双积分式A/DA/D转换原理转换原理 双积分式双积分式A/DA/D转换原理图转换原理图 双积分式双积分式A/DA/D转换原理如图所示，在转换开始信号控制下，转换原理如图所示，在转换开始信号控制下，开关接通模拟输入端，输入的模拟电压开关接通模拟输入端，输入的模拟电压V VIN IN 在固定时间在固定时间T T内对内对积分器上的电容积分器上的电容C C充电（正向积分），时间一到，控制逻辑充电（正向积分），时间一到，控制逻辑将开关切换到与将开关切换到与V VININ极性相反的基准电源上，此时电容极性相反的基准电源上

20、，此时电容C C开始开始放电（反向积分），同时计数器开始计数。当比较器判定电放电（反向积分），同时计数器开始计数。当比较器判定电容容C C放电完毕时就输出信号，由控制逻辑停止计数器的计数，放电完毕时就输出信号，由控制逻辑停止计数器的计数，并发出转换结束信号。这时计数器所记的脉冲个数正比于放并发出转换结束信号。这时计数器所记的脉冲个数正比于放电时间。电时间。 放电时间放电时间T T1 1或或T T2 2又正比于输入电压又正比于输入电压V VININ，即输入电压大，则，即输入电压大，则放电时间长，计数器的计数值越大。因此，计数器计数值的放电时间长，计数器的计数值越大。因此，计数器计数值的大小反映了

21、输入电压大小反映了输入电压V VININ在固定积分时间在固定积分时间T T内的平均值。内的平均值。 此种此种A/DA/D转换器的常用品种有输出为转换器的常用品种有输出为3 3位半位半BCDBCD码（二进码（二进制编码的十进制数）的制编码的十进制数）的ICL7107ICL7107、MC14433MC14433、输出为、输出为4 4位半位半BCDBCD码的码的ICL7135ICL7135等。等。 （1 1）分辨率分辨率 分辨率是指分辨率是指A/DA/D转换器对微小输入信号变化转换器对微小输入信号变化的敏感程度。分辨率越高，转换时对输入量微小的敏感程度。分辨率越高，转换时对输入量微小变化的反应越灵敏

22、。通常用数字量的位数来表示，变化的反应越灵敏。通常用数字量的位数来表示，如如8 8位、位、1010位、位、1212位等。即：位等。即： 分辨率分辨率 = = 满刻度值满刻度值/2/2n n 3 3A/DA/D转换器的性能指标转换器的性能指标 A/D A/D转换器的转换精度转换器的转换精度可以用绝对误差和相可以用绝对误差和相对误差来表示。对误差来表示。 所谓所谓绝对误差绝对误差，是指对应于一个给定数字，是指对应于一个给定数字量量A/DA/D转换器的误差，其误差的大小由实际模拟量转换器的误差，其误差的大小由实际模拟量输入值和理论值之差来度量。输入值和理论值之差来度量。 相对误差相对误差是指绝对误差

23、与满刻度值之比，一是指绝对误差与满刻度值之比，一般用百分数来表示，对般用百分数来表示，对A/DA/D转换器常用最低有效值转换器常用最低有效值的位数的位数LSBLSB（Least Significant Bit)Least Significant Bit)）来表示，）来表示，1LSB = 11LSB = 1 2 2n n 。（2 2）转换精度）转换精度 例如，对于一个例如，对于一个8 8位位05V05V的的A/DA/D转换转换器，如果其相对误差为器，如果其相对误差为1LSB1LSB，则其绝对，则其绝对误差为误差为19.5 mV19.5 mV。一般来说，位数。一般来说，位数n n越大，越大，其相对

24、误差（或绝对误差）越小。其相对误差（或绝对误差）越小。（3 3）转换时间）转换时间 A/D A/D转换器完成一次转换所需的时间称为转转换器完成一次转换所需的时间称为转换时间。如逐位逼近式换时间。如逐位逼近式A/D A/D 转换器的转换时间转换器的转换时间为微秒级，双积分式为微秒级，双积分式A/DA/D转换器的转换时间为毫转换器的转换时间为毫秒级。秒级。 2.5.2 ADC08092.5.2 ADC0809及其接口电路及其接口电路主要知识点主要知识点v 1 1、ADC0809ADC0809芯片介绍芯片介绍v 2 2ADADC0809C0809接口接口电路电路1 1、 ADC0809 ADC080

25、9芯片介绍芯片介绍1 1、 ADC0809 ADC0809芯片介绍芯片介绍8 8位逐位逼近式位逐位逼近式A/DA/D转换器转换器分辨率为分辨率为1/ 21/ 28 8 0.39 % 0.39 %模拟电压转换范围是模拟电压转换范围是 0 - +5 V 0 - +5 V标准转换时标准转换时间为间为1 10000 s s采用采用2828脚双立直插式封装脚双立直插式封装微机控制技术 AD0808/0809 AD0808/0809原理图原理图0 01 10 0 表表3-2 3-2 被选通道和地址的关系被选通道和地址的关系C CB BA A选中通道选中通道0 00 00 0IN0IN00 00 01 1I

26、N1IN10 01 10 0IN2IN20 01 11 1IN3IN31 10 00 0IN4IN41 10 01 1IN5IN51 11 10 0IN6IN61 11 11 1IN7IN7ADC0809ADC0809的内部转换时序的内部转换时序ALEC.B.ASTARTEOCOEDO7DO0图2-12 ADC0809的转换时序图图3-14 ADC08093-14 ADC0809的转换时序的转换时序 其转换过程表述如下：其转换过程表述如下：首先首先ALEALE的上升沿将地址的上升沿将地址代码锁存、译码后选通模拟开关中的某一路，使该代码锁存、译码后选通模拟开关中的某一路，使该路模拟量进入到路模拟

27、量进入到A/DA/D转换器中。同时转换器中。同时START START 的上升沿的上升沿将转换器内部清零，下降沿起动将转换器内部清零，下降沿起动A/DA/D转换，即在时钟转换，即在时钟的作用下，逐位逼近过程开始，转换结束信号的作用下，逐位逼近过程开始，转换结束信号EOCEOC即即变为低电平。当转换结束后，变为低电平。当转换结束后，EOCEOC恢复高电平，此时，恢复高电平，此时，如果对输出允许如果对输出允许OEOE输入一高电平命令，则可读出数输入一高电平命令，则可读出数据。据。2 2ADC0809ADC0809接口电路接口电路 A/DA/D转换器的接口电路主要是解决主机如何分转换器的接口电路主要

28、是解决主机如何分时采集多路模拟量输入信号的，即主机如何启动时采集多路模拟量输入信号的，即主机如何启动A/DA/D转换，如何判断转换，如何判断A/DA/D完成一次模数转换，如何完成一次模数转换，如何读入并存放转换结果的。下面介绍三种典型的接读入并存放转换结果的。下面介绍三种典型的接口电路。口电路。 v （1 1）查询方式读）查询方式读A/DA/D转换数据转换数据 v （2 2）定时方式读）定时方式读A/DA/D转换数据转换数据v （3 3）中断）中断方式读方式读A/DA/D转换数转换数据据 （1）查询方式读A/D转换数 课本例程：对课本例程：对8 8路模拟量输入参数进行巡回检测，每个通道采样路模

29、拟量输入参数进行巡回检测，每个通道采样256256次，并将采样值存放在外部次，并将采样值存放在外部RAMRAM的的A000A7FFHA000A7FFH区域中区域中源程序如下：源程序如下：START：MOV R0，#00H ；建立外部；建立外部 RAM 缓冲区地址指针缓冲区地址指针 MOV P2，#0A0H MOV R3，#00H ；置采样次数计数器初值；置采样次数计数器初值 MOV R4，#00H MOV R6，#08H ；设通道计数器初值；设通道计数器初值 MOV DPTR，#7FF8H ；通道地址寄存器设初值；通道地址寄存器设初值AGAIN: MOVX DPTR，A ；启动；启动A/D转换

30、转换 微机控制技术A15 A14 A13 A1 2 A11 A10 A9 A8 A15 A14 A13 A1 2 A11 A10 A9 A8 A7-.A2 A1 A0A7-.A2 A1 A00 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0LOOP1：JNB P1.7，LOOP1；等待；等待 A/D 转换结束转换结束 MOVX A，DPTR ；读；读 A/D 转换结果转换结果 MOVX R0，A ；存入；存入 RAM 单元单元 INCDPTR；修改通道号；修改通道号 INC P2；修改；修改 RAM 地址地址 DJNZ

31、 R6，AGAIN；判通道计数器是否为；判通道计数器是否为“0” DJNZ R3，DONE；判采样次数计数器是否为；判采样次数计数器是否为“0” RETDONE： INC R4 ;采样次数加采样次数加1 MOV P2，#0A0H ; 恢复存放数据指针恢复存放数据指针 MOV A，R4 ; MOV R0，A ;存放新数据地址指针存放新数据地址指针 MOV R6，#10H ;恢复通道计算机初值恢复通道计算机初值 AJMP AGAIN微机控制技术（2 2）定时方式读）定时方式读A/DA/D转换数转换数 定时方式与查询方式不同的仅仅在于启动定时方式与查询方式不同的仅仅在于启动A/DA/D转换后，无需转

32、换后，无需查询查询EOCEOC引脚状态而只需等待转换时间，调用定时子程序（引脚状态而只需等待转换时间，调用定时子程序（CALL CALL DELAYDELAY）即可。）即可。 （3 3）中断方式读）中断方式读A/DA/D转换数转换数(2)(2)软件编程软件编程 完成中断方式的完成中断方式的 A/D A/D 转换的程序有两转换的程序有两部分部分: : 主程序主程序 设置触发方式（本例是边沿触发）设置触发方式（本例是边沿触发） 安排中断矢量安排中断矢量 开中断等开中断等 启动启动 A/D A/D 中断服务程序。中断服务程序。 读取转换结果读取转换结果 主程序：主程序： ORG 0000H AJMP

33、 MAIN ORG 0003H AJMP ATOD；转至中断服务程序；转至中断服务程序ORG 0200H；主程序；主程序 MAIN： SETB IT0 ；选择边沿触发方式；选择边沿触发方式SETB EX0；允许外部中断；允许外部中断0SETB EA ；开放总中断；开放总中断MOV DPTR，#AREAD ；建立；建立A/D转换器地址指针转换器地址指针MOVX DPTR，A；启动；启动A/D转换转换 HERE： AJMP HERE；模拟主程序；模拟主程序微机控制技术 中断服务程序：中断服务程序：ORG 0220H ATOD：PUSH PSW ；保护现场；保护现场PUSH ACCPUSH DPLP

34、USH DPHMOV DPTR，#AREAD MOVX A， DPTR ；读；读 A/D 转换结果转换结果MOV DATA，A POP DPH ；恢复现场；恢复现场POP DPLPOP ACCPOP PSWRETI ；返回主程序；返回主程序 AREAD EQU OFF80H DATA EQU 50H微机控制技术 显然，定时方式比查询方式简单，但前提是必显然，定时方式比查询方式简单，但前提是必须预先精确地知道须预先精确地知道A/DA/D转换芯片完成一次转换芯片完成一次A/DA/D转换所转换所需的时间。需的时间。 这两种方法的共同点是硬软件接口简单，但在这两种方法的共同点是硬软件接口简单，但在转换

35、期间独占了转换期间独占了CPUCPU时间，好在这种逐位逼近式时间，好在这种逐位逼近式A/DA/D转换的时间只在微秒数量级。当选用双积分式转换的时间只在微秒数量级。当选用双积分式A/DA/D转转换器时，因其转换时间在毫秒级，因此采用中断法换器时，因其转换时间在毫秒级，因此采用中断法读读A/DA/D转换数的方式更为适宜。因此，在设计数据采转换数的方式更为适宜。因此，在设计数据采集系统时，究竟采用何种接口方式要根据集系统时，究竟采用何种接口方式要根据A/DA/D转换器转换器芯片而定。芯片而定。 8 8位位A/DA/D转换器的分辨率约为转换器的分辨率约为0.00390.0039，转换精，转换精度在度在

36、0.40.4以下以下, , 这对一些精度要求比较高的控制这对一些精度要求比较高的控制系统而言是不够的，因此要采用更多位的系统而言是不够的，因此要采用更多位的A/DA/D转换转换器，如器，如1010位、位、1212位、位、1414位等位等A/DA/D转换器。下面以转换器。下面以AD574AAD574A为例介绍为例介绍1212位位A/DA/D转换器及其接口电路。转换器及其接口电路。2.5.3 AD574A2.5.3 AD574A芯片及其接口电路芯片及其接口电路 主要知识点主要知识点v 1 1AD574AAD574A芯片介绍芯片介绍v 2. AD574A2. AD574A接口电路接口电路1 1AD5

37、74AAD574A芯片介绍芯片介绍1 1AD574AAD574A芯片介绍芯片介绍vAD574AAD574A是一种高性能的是一种高性能的1212位逐位逼近式位逐位逼近式A/DA/D转换器转换器v分辨率为分辨率为1/21/212 12 = 0.024%= 0.024%v转换时间为转换时间为25s,25s,适合于在高精度快速采样系统中使用适合于在高精度快速采样系统中使用v内部结构大体与内部结构大体与ADC0809ADC0809类似，由类似，由1212位位A/DA/D转换器、控制转换器、控制逻辑、三态输出锁存缓冲器与逻辑、三态输出锁存缓冲器与10V10V基准电压源构成，可基准电压源构成，可以直接与主机

38、数据总线连接，但只能输入一路模拟量以直接与主机数据总线连接，但只能输入一路模拟量vAD574AAD574A也采用也采用2828脚双列直插式封装脚双列直插式封装微机控制技术 AD574 AD574结构原理图结构原理图各引脚功能如下：各引脚功能如下：Vcc：工作电源正端，：工作电源正端，+12 VDC或或+15 VDC。VEE：工作电源负端，：工作电源负端， 12 VDC或或 15 VDC。VL：逻辑电源端，：逻辑电源端，+5 VDC。虽然使用的工作电源为。虽然使用的工作电源为 12VDC或或 15 VDC， 但数字量输出及控制信号的逻但数字量输出及控制信号的逻辑辑 电平仍可直接与电平仍可直接与T

39、TL兼容。兼容。DGND，AGND：数字地，模拟地。：数字地，模拟地。REF OUT：基准电压源输出端，芯片内部基准电压源：基准电压源输出端，芯片内部基准电压源为为+10.00 V 1。REF IN：基准电压源输入端，如果：基准电压源输入端，如果REF OUT通过电通过电阻接至阻接至REF IN，则可用来调量程。，则可用来调量程。 ：转换结束信号，高电平表示正在转换，低电平：转换结束信号，高电平表示正在转换，低电平表示已转换完毕。表示已转换完毕。 DB0-DB11 DB0-DB11：1212位输出数据线，三态输出锁存，可与主位输出数据线，三态输出锁存，可与主机数据线直接相连。机数据线直接相连。

40、 CE CE：片能用信号，输入，高电平有效。：片能用信号，输入，高电平有效。 ：片选信号，输入，低电平有效。：片选信号，输入，低电平有效。 R/ R/ ：读：读/ /转换信号，输入，高电平为读转换信号，输入，高电平为读A/DA/D转换数据，转换数据，低电平为起动低电平为起动A/DA/D转换。转换。12/ 12/ ：数据输出方式选择信号，输入，高电平时输出：数据输出方式选择信号，输入，高电平时输出1212位数据，低电平时与位数据，低电平时与A0A0信号配合输出高信号配合输出高8 8位或低位或低4 4位数位数据。据。12/ 12/ 不能用不能用TTLTTL电平控制，必须直接接至电平控制，必须直接接

41、至+5V(+5V(引脚引脚1)1)或数字地或数字地( (引脚引脚15)15)。STSCSC88A0A0：字节信号，在转换状态，：字节信号，在转换状态，A0A0为低电平可使为低电平可使AD574AAD574A产产生生1212位转换，位转换，A0A0为高电平可使为高电平可使AD574AAD574A产生产生8 8位转换。在读位转换。在读数状态，如果数状态，如果12/ 12/ 为低电平，为低电平，A0A0为低电平时，则输出高为低电平时，则输出高8 8位数，而位数，而A0A0为高电平时，则输出低为高电平时，则输出低4 4位数；如果位数；如果12/ 12/ 为高为高电平，则电平，则A0A0的状态不起作用。

42、的状态不起作用。CECE、 、R/ R/ 、12/ 12/ 、 A0 A0各控制信号的组合作用，列各控制信号的组合作用，列于表。于表。注：注： 表示表示1 1或或0 0都可以。都可以。CSC888 10VIN10VIN，20VIN20VIN，BIP OFFBIP OFF：模拟电压信号输入端。单极：模拟电压信号输入端。单极性应用时，将性应用时，将BIP OFFBIP OFF接接0 V0 V，双极性时接，双极性时接10 V10 V。量程可以。量程可以是是10 V10 V，也可以是，也可以是20 V20 V。输入信号在。输入信号在10 V10 V范围内变化时，范围内变化时，将输入信号接至将输入信号接

43、至10 V10 VININ；在；在20V20V范围内变化时，接至范围内变化时，接至20V20VININ。模拟输入信号的几种接法如表所示。模拟输入信号的几种接法如表所示。 模拟输入信号的几种接法模拟输入信号的几种接法微机控制技术图图 单极性单极性模拟量输入电路的连接模拟量输入电路的连接无需无需 0 0 位位调调整整无需无需 满满量程量程调调整整微机控制技术图图 双极性模拟量输入电路的连接双极性模拟量输入电路的连接 P47P47234 高于8位A/D转换器及其接口技术微机控制技术图图 AD574A AD574A与微型机接口电路与微型机接口电路单极单极性性单字节输出单字节输出1212位向左位向左对齐

44、对齐(1)(1)硬件设计硬件设计 A/D A/D 数字量输出数字量输出 直接与单片机数据总线接口直接与单片机数据总线接口 ( ( 内部含三态锁存器内部含三态锁存器 ) )。 采用采用 12 12 位位 向左对齐输出格式向左对齐输出格式 将将 A/D A/D 低低 4 4 位位 DB3 DB3DB0 DB0 接到接到 8031 8031 高高4 4位位 DB11 DB11DB8 DB8 上。上。 读出时读出时: :第一次输出第一次输出 DB11 DB11DB4DB4（高（高8 8位），位）， 第二次输出第二次输出 DB3 DB3 DB0 DB0（低（低4 4位），位）， ( DB7 ( DB7D

45、B4 DB4 为为 0000H ) 0000H ) 转换结束信号的处理转换结束信号的处理 标志位标志位 STS STS 接到接到 P1.0 P1.0位。位。( (供查询供查询 ) ) 。 ( P1.0 = STS = 0 ( P1.0 = STS = 0 时读入数据时读入数据 ) ) 微机控制技术234 高于8位A/D转换器及其接口技术(2)(2)逻辑控制逻辑控制 ( (寻址、启动和读出寻址、启动和读出) ) 数据读出方式选择数据读出方式选择: : 数据格式选择端数据格式选择端 0V 0V（接地）（接地）( (分两次输出分两次输出) ) 启动启动A/DA/D和读取转换结果，用和读取转换结果，用CECE， 和和 R/ R/ 控制。控制。 P0.1=0 P0.1=0，启动，启动 A/D A/D 转换转换 字节控制端字节控制端A