模拟信号输入通道.ppt
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模拟信号输入通道.ppt
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A/DA/D转换器及接口技术转换器及接口技术转换器及接口技术转换器及接口技术学习目标:
学习目标:
ADC0809ADC0809与单片机之间的硬件连接及与单片机之间的硬件连接及与单片机之间的硬件连接及与单片机之间的硬件连接及软件编程软件编程软件编程软件编程A/D转换器接口pA/D转换器是实现模拟量向数字量转换的器件,按转换原理可分为四种:
计数式A/D转换器、双积分式A/D转换器、逐次逼近式A/D转换器和并行式A/D转换器。
p目前最常用的A/D转换器是双积分式A/D转换器和逐次逼近式A/D转换器。
前者的主要优点是转换精度高,抗干扰性能好,价格便宜,但转换速度较慢,一般用于速度要求不高的场合。
后者是一种速度较快、精度较高的转换器,其转换时间大约在几微秒到几百微秒之间。
8.2/转换器及其与单片机接口转换器及其与单片机接口一、逐次逼近式一、逐次逼近式ADC的转换原理的转换原理转换器的原理及主要技术指标转换器的原理及主要技术指标最高位先置最高位先置最高位先置最高位先置11,其余全,其余全,其余全,其余全00VVININ与与与与80H80H对应的对应的对应的对应的VVNN比比比比较较较较VVININ大,本位大,本位大,本位大,本位D7D7置置置置11,下位置,下位置,下位置,下位置11VVININ小,本位小,本位小,本位小,本位D7D7置置置置00,下位置,下位置,下位置,下位置11如此类推。
如此类推。
如此类推。
如此类推。
88位比较完,输出结果位比较完,输出结果位比较完,输出结果位比较完,输出结果二、双积分式二、双积分式ADC的转换原理的转换原理对对对对VVININ进行进行进行进行固定时间固定时间固定时间固定时间TT积分积分积分积分VVININ大,积分输出大,积分输出大,积分输出大,积分输出电压高电压高电压高电压高;VVININ小,积分输出小,积分输出小,积分输出小,积分输出电压低电压低电压低电压低;然后对然后对然后对然后对标准电压标准电压标准电压标准电压进行反向积分进行反向积分进行反向积分进行反向积分VVININ大,积分时间大,积分时间大,积分时间大,积分时间长长长长;VVININ小,积分时间小,积分时间小,积分时间小,积分时间短短短短;脉冲计数值与脉冲计数值与脉冲计数值与脉冲计数值与VVININ对应对应对应对应三、三、A/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标分辨率分辨率:
使输出数字量变化一个相邻数码:
使输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量所需输入模拟电压的变化量如:
如:
10V满刻度满刻度的的12位位ADC能分辨输入电压变化最能分辨输入电压变化最小值是小值是10V1/221212=2.4mV。
表示为:
表示为:
位数位数或或FS/2n量化量化:
用数字量近似表示模拟量的过程:
用数字量近似表示模拟量的过程量化误差量化误差:
用有限位数进行量化引起的误差:
用有限位数进行量化引起的误差图示:
理想特性(直线)与阶梯状特性间的最图示:
理想特性(直线)与阶梯状特性间的最大偏差量化误差:
大偏差量化误差:
1LSB1LSB向左平移后,向左平移后,向左平移后,向左平移后,1/2LSB1/2LSB偏移误差:
指输入为零时,输出信号不为零的值偏移误差:
指输入为零时,输出信号不为零的值(又称零值误差)。
(又称零值误差)。
满刻度误差:
满刻度数码对应的实际输入电压与理满刻度误差:
满刻度数码对应的实际输入电压与理想电压之差(又称增益误差)。
想电压之差(又称增益误差)。
线性度:
指转换器实际的转换特性与理想直线的最线性度:
指转换器实际的转换特性与理想直线的最大偏差(又称为非线性度)。
大偏差(又称为非线性度)。
绝对精度:
任何数码所对应的实际模拟量输入与理绝对精度:
任何数码所对应的实际模拟量输入与理论模拟输入之差的最大值。
包括了所有的误差。
论模拟输入之差的最大值。
包括了所有的误差。
转换速率:
每秒转换的次数。
转换速率:
每秒转换的次数。
A/D转换器接口ADC0809ADC0809是一个是一个是一个是一个88位位位位88通道的逐次逼近式通道的逐次逼近式通道的逐次逼近式通道的逐次逼近式ADAD转换器。
转换器。
转换器。
转换器。
主要性能主要性能分辨率分辨率:
位位精度:
小于精度:
小于1LSB单单+5V供电,模拟输入电压范围为供电,模拟输入电压范围为05V路输入模拟开关路输入模拟开关可锁存三态输出,输出与可锁存三态输出,输出与TTL电平兼容电平兼容功耗功耗:
15mW不必进行零点和满度调整不必进行零点和满度调整转换时间:
时钟转换时间:
时钟640KHz时,约为时,约为100S。
(时。
(时钟频率范围:
钟频率范围:
101280KHz)ADC0809ADC0809芯片及其与芯片及其与单片机的接口片机的接口A/D转换器接口通道选择表地址码选择的通道CBA000001010011100101110111IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7A/D转换器接口CLK:
时钟信号,可由单片机ALE信号分频得到。
转换步骤转换步骤转换步骤转换步骤1.1.1.1.ALEALEALEALE信号上升沿有信号上升沿有信号上升沿有信号上升沿有效,锁存地址并效,锁存地址并效,锁存地址并效,锁存地址并选中相应通道。
选中相应通道。
选中相应通道。
选中相应通道。
2.2.2.2.STSTSTST信号有效,开信号有效,开信号有效,开信号有效,开始转换。
始转换。
始转换。
始转换。
A/DA/DA/DA/D转换转换转换转换期间期间期间期间STSTSTST为低电平。
为低电平。
为低电平。
为低电平。
3.3.3.3.EOCEOCEOCEOC信号输出高电信号输出高电信号输出高电信号输出高电平,表示转换结平,表示转换结平,表示转换结平,表示转换结束束束束。
4.4.4.4.OEOEOEOE信号有效,允信号有效,允信号有效,允信号有效,允许输出转换结果。
许输出转换结果。
许输出转换结果。
许输出转换结果。
A/D转换器接口ADC0809引脚图A/D转换器接口ADC0809引脚图
(1)IN7IN0:
8个模拟量输入通道。
(2)ADDA、ADDB、ADDC:
地址线。
(3)ALE:
地址锁存允许信号。
对应ALE上升沿,ADDA、ADDB和ADDC地址状态送入地址锁存器中,经译码后输出选择模拟信号输入通道。
(4)START:
转换启动信号。
对应START上跳沿时,所有内部寄存器清0;对应START下跳沿,开始进行A/D转换;在A/D转换期间,START应保持低电平。
(5)D7D0:
数据输出线,为三态缓冲输出形式,可以和单片机的数据线直接相连。
A/D转换器接口ADC0809引脚图(6)OE:
输出允许信号,用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。
当OE=0时,输出数据线呈高电阻;当OE=1时,输出转换得到的数据。
(7)CLK:
时钟信号。
ADC0809的内部没有时钟电路,所需时钟信号由外界提供,因此有时钟信号引脚。
通常使用频率为500kHz的时钟信号(8)EOC转换结束状态信号。
启动转换后,系统自动设置EOC=0,转换完成后,EOC=1。
该状态信号既可作为查询的状态标志,又可以作为中断请求信号使用。
(9)Vref:
参考电源。
参考电压用来与输入的模拟信号进行比较,作为逐次逼近的基准,其典型值为+5V(Vref(+)=+5V,Vref(-)=0V)。
A/D转换器接口单片机系统扩展三总线首先输入首先输入3位地址,并使位地址,并使ALE=1,将地址存入地,将地址存入地址锁存器中。
此地址经译码选通址锁存器中。
此地址经译码选通8路模拟输入之路模拟输入之一到比较器。
一到比较器。
START上升沿将逐次逼近寄存器复位,下降沿启上升沿将逐次逼近寄存器复位,下降沿启动动AD转换。
转换。
转换时转换时EOC输出信号变低,指示转换正在进行。
输出信号变低,指示转换正在进行。
直到直到AD转换完成,转换完成,EOC变为高电平,指示变为高电平,指示AD转换结束,结果数据存入锁存器。
转换结束,结果数据存入锁存器。
EOC信号即可用作中断申请又可用作查询。
当信号即可用作中断申请又可用作查询。
当OE输入高电平时,输出三态门打开,转换结果输入高电平时,输出三态门打开,转换结果(8位数字量)输出到数据总线上。
位数字量)输出到数据总线上。
工作过程工作过程ADC0809与单片机的接口与单片机的接口查询方式查询方式查询查询查询查询,为,为,为,为00时完成;时完成;时完成;时完成;中断中断中断中断,下降沿完成,下降沿完成,下降沿完成,下降沿完成A/D转换器接口单片机与单片机与A/D转换器接口程序设计,主要有转换器接口程序设计,主要有以下四个步骤:
以下四个步骤:
p启动启动A/D转换,转换,START引脚得到下降沿。
引脚得到下降沿。
p查询查询EOC引脚状态,引脚状态,EOC引脚由引脚由0变变1,表示,表示A/D转换过程结束。
转换过程结束。
p允许读数,将允许读数,将OE引脚设置为引脚设置为1状态。
状态。
p读取读取A/D转换结果。
转换结果。
.课题目标课题目标利用单片机和利用单片机和A/D转换器组成的转换器组成的系统,测量系统,测量05V的模拟电压,并的模拟电压,并在数码管上显示出来。
在数码管上显示出来。
课题分析课题分析任务要求:
实现任务要求:
实现数字数字电压表,要测量输电压表,要测量输入的模拟电压,并实现数字显示。
入的模拟电压,并实现数字显示。
单片机的输入量和输出量都是数字信号,单片机的输入量和输出量都是数字信号,因而需要用因而需要用一种特殊的电路一种特殊的电路,将输入的,将输入的模拟信号变换为单片机能够识别的数字模拟信号变换为单片机能够识别的数字信号。
信号。
采用典型的采用典型的8位并行传输的位并行传输的A/D转换芯片转换芯片ADC0809作为模作为模/数转换器件。
数转换器件。
采用采用LED数码管作为显示器件。
数码管作为显示器件。
硬件电路硬件电路单片机端口分配:
单片机端口分配:
P0口:
接口:
接ADC0809数据信号输出端。
数据信号输出端。
P2口:
接口:
接ADC0809地址输入线、控制线。
地址输入线、控制线。
P1口:
接数码管的位码。
口:
接数码管的位码。
P3口:
接数码管的段码。
口:
接数码管的段码。
数码管显示电路:
(数码管显示电路:
(P121图图9-1a)采用用阴极数码管。
采用用阴极数码管。
P1口输出经三极管反相后提供位码。
口输出经三极管反相后提供位码。
P3口输出提供段码。
口输出提供段码。
ADC0809模数转换电路模数转换电路模拟信号从模拟信号从IN0输入。
输入。
基准电压基准电压VREF(-)接地,接地,VREF(+)接接5.12V。
数字信号输出端接数字信号输出端接P0口。
口。
转换结束转换结束EOC输出信号接输出信号接P2.0。
地址输入端地址输入端ADDA、ADDB、ADDC接接P2.1、P2.2、P2.3。
输出允许信号输出允许信号OE(OUTPUTENABLE)接)接P2.5。
启动信号启动信号START、地址锁存允许信号、地址锁存允许信号ALE接接P2.6。
时钟信号输入端时钟信号输入端CLOCK接接P2.7。
软件设计软件设计主程序主程序main()定时器初始化定时器初始化中断初始化中断初始化ADC0809初始化初始化循环显示循环显示动态显示函数动态显示函数display()ADC0809操作函数操作函数ADC0809()数据转换函数数据转换函数covert()定时器定时器T0中断读取数据函数中断读取数据函数time0()定时器定时器T1中断产生时钟脉冲函数中断产生时钟脉冲函数time1()总体分析总体分析ADC0809时钟脉冲的产生时钟脉冲的产生ADC0809时钟频率范围:
时钟频率范围:
101280KHz,典型运用为典型运用为640KHz。
产生时钟脉冲的方法:
产生时钟脉冲的方法:
1、对单片机、对单片机ALE引脚输出的信号进行二分频后得到。
引脚输出的信号进行二分频后得到。
2、采用单片机定时器来完成。
、采用单片机定时器来完成。
若单片机采用若单片机采用12M
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- 关 键 词:
- 模拟 信号 输入 通道