微机原理与接口技术第13章.ppt

13.1模拟量输入与输出通道
13.2数模（D/A）转换器
13.3D/A转换器与微处理器的接口
13.4模数（A/D）转换器
13.5A/D转换器与微处理器的接口13.1模拟量输入与输出通道13.1.1模拟量输入通道的组成
典型的模拟量输入通道由以下几部分组成：
1．传感器
2．量程放大器
3．低通滤波器
4．多路开关
5．采样保持电路
6．A/D转换器13.1.2模拟量输出通道的组成
典型的模拟量输出通道由以下几部分组成：
1．D/A转换器
2．锁存器
3．放大驱动电路
13.2数模（D/A）转换器13.2.1D/A转换的基本原理
数字量是由一位一位的数位构成的，每个数位都代表一定的权。
为了把一个数字量变为模拟量，必须把每一位的数码按照权来转换为对应的模拟量，再把各模拟量相加，这样，得到的总模拟量便对应于给定的数据。
D/A转换器的主要部件是电阻开关网络，通常是由输入的二进制数的各位控制一些开关，通过电阻网络，在运算放大器的输入端产生与二进制数各位的权成比例的电流，经过运算放大器相加和转换而成为与二进制数成比例的模拟电压。
13.2.2D/A转换器的主要技术指标
1．分辨率
这是D/A转换器对微小输入量变化敏感程度的描述，通常用数字量的位数来表示，如8位、12位等。
2．精度
精度反映D/A转换的精确程度，可分为绝对精度和相对精度。
3．建立时间
建立时间也称稳定时间，是指在D/A的数字输入端加上满量程的变化（如从全“0”变为全“1”）以后，其模拟输出稳定到最终值±1/2LSB时所需的时间。4．输出电平
不同型号的D/A转换器的输出电平相差较大。
5．线性误差
相邻两个数字量之间的差应是1LSB，即理想的转换特性应是线性的。在满量程范围内，偏离理想的转换特性的最大值称为线性误差。
6．温度系数
在规定的范围内，相应于温度每变化1℃，增益、线性度、零点及偏移（对双极性D/A）等参数的变化量。13.2.3典型的D/A转换器芯片
1．DAC0832
（1）DAC0832的逻辑结构
DAC0832是美国国家半导体公司生产的8位D/A芯片，其逻辑结构框图见图13-6所示。2．DAC1210
（1）DAC1210的逻辑结构
DAC1210是美国国家半导体公司生产的12位D/A转换器芯片，是智能化仪表中常用的一种高性能的D/A转换器。DAC1210的逻辑结构框图如图13-8所示。
13.3D/A转换器与微处理器的接口13.4模数（A/D）转换器13.4.1A/D转换的基本原理
应用最为广泛的是逐次逼近型的A/D转换器，其转换原理如图13-12（a）所示，主要有逐次逼近寄存器SAR、D/A转换器、比较器以及时序和控制逻辑等部分组成。其实质是逐次把设定的SAR寄存器中的数字量经D/A转换后得到电压VC，与待转换的模拟电压VX进行比较。比较时，先从SAR的最高位开始，逐次确定各位的数码应是“1”还是“0”，其工作过程如下：
转换前，先将SAR寄存器各位清零。转换开始时，控制逻辑电路先设定SAR的最高位为“1”，其余位为“0”，此试探值经D/A转换成电压VC，然后将VC与模拟输入电压VX比较。如果VX≥VC，说明SAR最高位的“1”应予保留；如果VX<VC，说明SAR的该位应予清零。然后再对SAR寄存器的次高位置“1”，依上述方法进行D/A转换和比较。如此重复上述过程，直至确定SAR寄存器的最低位为止。最后，SAR寄存器中的内容就是与输入模拟量VX相对应的二进制数字量。13.4.2A/D转换器的主要技术指标
1．分辨率
分辨率是指A/D转换器响应输入电压微小变化的能力。通常用数字输出的最低位（LSB）所对应的模拟输入的电平值表示。
2．精度
精度可分为绝对精度和相对精度。
3．转换时间
转换时间是指A/D转换器完成一次转换所需的时间，即从启动信号开始到转换结束并得到稳定的数字输出量所需的时间。
4．电源灵敏度
电源灵敏度是指A/D转换器的供电电源的电压发生变化时，产生的转换误差。
5．量程
量程是指所能转换的模拟输入电压范围。
6．输出逻辑电平
多数A/D转换器的输出逻辑电平与TTL电平兼容。
7．工作温度范围
由于温度会对比较器、运算放大器、电阻网络等产生影响，故只在一定的温度范围内才能保证额定精度指标。
13.4.3A/D转换器与系统连接的问题
1．启动信号的供给
A/D转换器要求的启动信号一般有两种形式：即电平启动信号和脉冲启动信号。
2．转换结束信号以及转换数据的读取
A/D转换结束时，A/D转换芯片会输出转换结束信号，通知CPU读取转换数据。
CPU一般可以采用4种方式和A/D转换器进行联络来实现对转换数据的读取。
第一种