学习情境5模数和数模转换控制系统-项目1-1知识准备

学习情境5-模数和数模转换控制系统当今世界，计算机技术得到了飞速发展与普及，尤其在现代控制、通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。单片机是一个典型的数字系统。数字系统只能对输入的数字信号进行处理，其输出信号也是数字的。但是在工业控制、通信、检测等系统和日常生活中的许多物理量都是模拟量，比如温度、位移、长度、压力、速度、图像等等。为了实现数字系统对这些电模拟量的检测、运算和控制，就需要一个模拟量和数字量之间相互转换的过程。要使计算机或数字仪表能识别、处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。数模转换就是将离散的数字量转换为连接变化的模拟量，模数转换则相反。模数和数模转换器是单片机控制系统中最为常见并使用的元器件，理解并掌握这些转换器的使用也是处理单片机真实工程项目的基本要求。情境描述项目-1将输入电压转成数字显示1知识储备学习情境5-模数和数模转换控制系统一、项目描述二、项目分析该项目要求从ADC0809的通道IN3输入0-5V的模拟量，通过该转换器转换成数字量并在数码管上以十进制形式显示出来。将输入电压转成数字显示是在模数转换中非常常见，也是非常有代表性的一类任务。ADC0809是带有8位A/D转换器和8路多路开关以及与微处理机兼容的控制逻辑CMOS组件，适合完成该项目。该任务需要掌握的知识技能如下：(1)ADC0809的特点和工作过程；(2)单片机系统开发板上的硬件连接；(3)进行A/D转换的程序设计；(4)单片机、转换器和KeilC51软件的互联；任务1认识模数转换A/D人类已经进入数字化时代，数字化的浪潮促使模拟信号向数字化信号的转变愈加频繁，推动了A/D转换器不断变革。现在的软件、无线电、数字图像采集都需要有高速的A/D采样保证有效性和精度。引导问题1什么是模拟量，并举例说明。引导问题2什么是数字量，并举例说明。引导问题3单片机内部运算时使用数字量还是模拟量，为什么？引导问题4模数转换器的主要作用是什么？模数转换一般要经过取样、保持、量化及编码四个步骤。在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，例如，取样和保持，量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。采样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。任务2

模数转换的过程保持是将取样电路每次取得的模拟信号转换为数字信号都需要一定时间，为了给后续的量化编码过程提供一个稳定值，每次取得的模拟信号必须通过保持电路保持一段时间。量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量的有一定间隔的离散值。编码则是按照一定的规律，把量化后的值用二进制数字表示，然后转换成二值或多值的数字信号流。这样得到的数字信号可以通过电缆、微波干线、卫星通道等数字线路传输。任务2

模数转换的过程引导问题5什么是采样定理？引导问题6在使用数字量表示模拟量时，数字位数的多少和精度有什么关系？引导问题7

解释A/D转换的主要技术指标。分辩率转换速率量化误差偏移误差满刻度误差线性度模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是把经过与标准量比较处理后的模拟量转换成以二进制数值表示的离散信号的转换器。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。任务2

认识模数转换器引导问题8A/D转换器的分类如右图，请查阅资料并作简单了解。引导问题9分别解释ADC0809、ADC0832、PCF8591？ADC0809

ADC0832

PCF8591引导问题11为什么需要进行数模转换？任务4认识数模转换D/A引导问题12举例说明哪些地方需要用到数模转换？引导问题13D/A转换的主要技术指标有哪些？任务4认识数模转换D/A引导问题14写出两种数模转换方式。引导问题15常用的数模转换芯片有哪些？任务4认识数模转换D/A引导问题12