单片机原理及应用AD和DA转换器接口.ppt

A/D和D/A转换器接口
A/D及D/A转换器的性能指标
分辨率(Resolution)
分辨率是指A/D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。
转换精度(Conversion Accuracy)
转换精度指满量程时ADC的实际模拟输出值和理论值的接近程度。
量程(满刻度范围——FULL Scale Range)
量程是指输入模拟电压的变化范围。例如某转换器具有10V的单极性范围或-5~+5V的双极性范围。则它们的量程都为10V。满刻度只是个名义值,实际的A/D,D/A转换器的最大输出值总是比满刻度值小1/2n,n为转换器的位数。例如12位的A/D转换器,其满刻度值为10V,而实际的最大输出值为:
A/D转换器的主要技术指标
线性度(Linearity)
线性度是指ADC的实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏移差。
转换时间(Conversion Time)
从发出启动转换开始直至获得稳定的二进代码所需的时间称为转换时间,转换时间与转换器工作原理及其位数有关,同种工作原理的转换器,通常位数越多,其转换时间越长。
D/A转换器的主要技术指标
D/A转换器的主要技术指标与A/D转换器基本相同,只是转换时间的概念略有不同,D/A转换器的转换时间又叫建立时间,它是指当输入的二进制代码从最小值突然跳变至最大值时,其模拟输出电压相应的满度跳跃并达到稳定所需的时间。一般而言,D/A的转换时间比A/D要短得多。
DAC芯片类型及接口方法
各种类型的DAC芯片都具有数字量输入端和模拟量输出端及基准电压端。数字输入端有以下几种类型:①无数据锁存器,②带单数据锁存器,③带双数据锁存器,④可接收串行数字输入。第1种在与单片机接口时,要外加锁存器,第2种和第3种可直接与单片机接口,第4种与单片机接口十分简单,接收数据较慢,适用于远距离现场控制的场合。模拟量输出有两种方式:电压输出及电流输出。电压输出的DAC芯片相当于一个电压源,其内阻很小,选用这种芯片时,与它匹配的负载电阻应较大。电流输出的芯片相当于电流源,其内阻较大,选用这种芯片时,负载电阻不可太大。
在实际应用中,常选用电流输出的DAC芯片实
现电压输出,如图所示
无内部数据锁存器的DAC芯片,尤其是分辩率高于8位的DAC芯
片,在设计与8位单片机接口时,要外加数据锁存器作为缓
冲器。下图是一种单缓冲器接口。
在10位DAC芯片与8位单片机之间接入两个锁存器,锁存器A锁存10位数据
中的低8位,锁存器B锁存高2位。单片机分两次输出数据,先输出低8位数
据到锁存器A,后输出高2位数据到锁存器B。设锁存器A和锁存器B的地址
分别为002CH和002DH,则执行下列指令后完成一次D/A转换:
MOV DPTR,#002CH
MOV A,#DATA8
MOVX ***@DPTR,A ;输出低8位
INC DPTR
MOV A,#DATA2
MOVX ***@DPTR,A ;输出高2位
这种接口存在一个问题,就是在输出低8位数据和高2位数据之间,会产生
“毛剌”现象,(b)所示。假设两个锁存器原来的数据为
0001111000,现在要求转换的数据为0100001011,新数据分两次输出,
第一次输出低8位,这时DAC将把新的8位数据的与原来数据的高2位一起
组成0000001011转换成输出电压,而该电压是不需要的,即所谓“毛刺”。
避免产生毛刺的方法之一是采用双组缓冲器结
构,如下图所示。
单片机先把低8位数据选通输入锁存器1中,然后将高2位数据选
通输入锁存器3中,并同时选通锁存器2,使锁存器2与锁存器3
组成10位锁存器向DAC同时送入10位数据由DAC转换成输出电
压。当地址如图中所示时,执行以下程序完成一次D/A转换:
MOV DPTR,#6000H
MOV A,#DATA8
MOVX ***@DPTR,A ;输出低8位数据
INC DPTR
MOV A,#DATA2
MOVX ***@DPTR,A ;输出高2位,并同时输出10位数据