第9章80C51的模拟量接口课件

2024/7/122024/7/121单片机原理与接口技术v1南阳师范学院南阳师范学院第第9 9章章 80C5180C51的模拟量接口的模拟量接口2024/7/122024/7/122D/AD/A转换器转换器及其与单片机的接口及其与单片机的接口 9.1/转换器转换器及其与单片机的接口及其与单片机的接口 9.22024/7/122024/7/123在单片机测控系统中，被测量的温度、压力、流在单片机测控系统中，被测量的温度、压力、流量、速度等非电物理量，须经传感器先转换成连续变化的量、速度等非电物理量，须经传感器先转换成连续变化的模拟电信号（电压或电流），模拟电信号必须转换成数字模拟电信号（电压或电流），模拟电信号必须转换成数字量后才能在单片机中进行处理。实现模拟量转换成数字量量后才能在单片机中进行处理。实现模拟量转换成数字量的器件称为的器件称为A/D转换器（转换器（ADC）。单片机处理完毕的数字）。单片机处理完毕的数字量，有时需要转换为模拟信号输出。数字量转换成模拟量量，有时需要转换为模拟信号输出。数字量转换成模拟量的器件称为的器件称为D/A转换器（转换器（DAC）。）。2024/7/122024/7/124D/A转换器简介：转换器简介：1概述概述购买和使用D/A转换器时，要注意D/A转换器选择转换器选择的几个问题。（1）D/A转换器的输出形式转换器的输出形式两种输出形式两种输出形式。一种是电压输出电压输出，即给D/A转换器输入的是数字量，而输出为电压。另一种是电流输出电流输出。对电流输出的D/A转换器，如需要模拟电压输出，可在其输出端加一个由运算放大器构成的I-V转换转换电路，将电流输出转换为电压输出。2024/7/122024/7/125（2）D/A转换器与单片机的接口形式转换器与单片机的接口形式单片机与D/A转换器的连接，早期多采用8位数字量并行传输的并行接口，现在除并行接口外除并行接口外，带有串行口的串行口的D/A转转换器品种也不断增多换器品种也不断增多。除了通用的UART串行口串行口外，目前较为流行的还有I2C串行口串行口和SPI串行口串行口等。所以在选择单片D/A转换器时，要考虑单片机与D/A转换器的接口形式接口形式。2024/7/122024/7/1262主要技术指标主要技术指标使用者最关心的指标如下。（1）分辨率）分辨率指单片机输入给输入给D/A转换器的转换器的单位数字量的变化单位数字量的变化，所引起的，所引起的模模拟量输出的变化拟量输出的变化，通常定义为定义为输出满刻度值与2n之比（n为D/A转换器的二进制位数）。习惯上用输入数字量的二进制位数表习惯上用输入数字量的二进制位数表示示。位数越多，分辨率越高，即D/A转换器对输入量变化的敏感程度越高。例如，例如，8位的D/A转换器，若满量程输出为10V，根据分辨率定义，则分辨率为则分辨率为10V/2n，分辨率为，分辨率为2024/7/122024/7/12710V/256=39.1mV，即输入的二进制数最低位的变化可引起输出的模拟电压变化39.1mV，该值占满量程的0.391%，常用符号1LSB表示。同理：10位D/A转换1LSB=9.77mV=0.1%满量程12位D/A转换1LSB=2.44mV=0.024%满量程16位D/A转换1LSB=0.076mV=0.00076%满量程使用时，应根据对根据对D/A转换器分辨率转换器分辨率的需要来选定D/A的位位数数。2024/7/122024/7/128（2）建立时间）建立时间描述D/A转换器转换快慢转换快慢的一个参数，用于表明转换时间表明转换时间或转换速度或转换速度。其值为从其值为从输入数字量到输出达到终值误差输入数字量到输出达到终值误差(1/2)LSB时时所需的时间所需的时间。电流输出电流输出的转换时间较短较短，而电压输出电压输出的转换器，由于要加上完成I-V转换的运算放大器的延迟时间，因此转换时间要转换时间要长一些长一些。快速D/A转换器的转换时间可控制在1s以下。2024/7/122024/7/129（3）转换精度）转换精度理想情况下，转换精度与分辨率基本一致，位数越多精度越高。但由于电源电压、基准电压、电阻、制造工艺等各种因素存在着误差。严格讲，转换精度与分辨率并不完全一致转换精度与分辨率并不完全一致。只要位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转换器但相同位数的不同转换器转转换精度换精度会有所不同会有所不同。例如，例如，某种型号的8位DAC精度为0.19%，而另一种型号的8位DAC精度为0.05%。2024/7/122024/7/12109.1 D/A转换器及其与单片机的接口 DAC0832主要特性 9.1.1 DAC0832芯片主要特性与结构分辨率位；分辨率位；电流建立时间电流建立时间SS；数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式；数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式；输出电流线性度可在满量程下调节；输出电流线性度可在满量程下调节；输入逻辑电平与输入逻辑电平与TTLTTL兼容；兼容；单电源供电（单电源供电（5V5V15V15V）；）；低功耗，低功耗，20m20m。美国国家半导体公司的美国国家半导体公司的DAC0832DAC0832芯片是具有两个输入数芯片是具有两个输入数据寄存器的据寄存器的8 8位位DACDAC，它能直接与，它能直接与80C5180C51单片机连接。单片机连接。2024/7/122024/7/1211DAC0832的引脚图2024/7/122024/7/1212DAC0832的逻辑结构122024/7/122024/7/1213引脚功能：引脚功能：DI0DI0DI7DI7：8 8位数字信号输入端位数字信号输入端CSCS*：片选端。片选端。ILEILE：数据锁存允许控制端，高电平有效。数据锁存允许控制端，高电平有效。WR1WR1*：输入寄存器写选通控制端。当输入寄存器写选通控制端。当CSCS*=0=0、ILE=1ILE=1、WR1 WR1*=0=0时，数据信号被锁存时，数据信号被锁存在在输入寄存器中。输入寄存器中。XFERXFER*：数据传送控制。数据传送控制。WR2WR2*：DACDAC寄存器写选通控制端。当寄存器写选通控制端。当XFERXFER*=0=0，WR2WR2*=0=0 时，输入寄存器状态传入时，输入寄存器状态传入DACDAC寄存器中。寄存器中。IOUTIOUT1 1：电流输出电流输出1 1端，输入数字量全端，输入数字量全“1 1”时，时，IOUTIOUT1 1最最大，大，输入数字量全为输入数字量全为“0 0”时，时，IOUTIOUT1 1最小。最小。2024/7/122024/7/1214IOUTIOUT2 2：D/AD/A转换器电流输出转换器电流输出2 2端，端，IOUTIOUT2 2+IOUT+IOUT1 1=常数。常数。R Rfbfb：外部反馈信号输入端，外部反馈信号输入端，内部已有反馈电阻内部已有反馈电阻R Rfbfb，根据需要也可外接反馈电阻。根据需要也可外接反馈电阻。VccVcc：电源输入端，可在电源输入端，可在+5+5V V+15V+15V范围内。范围内。DGNDDGND：数字信号地。数字信号地。AGNDAGND：模拟信号地。模拟信号地。“8 8位输入寄存器位输入寄存器”用于存放用于存放CPUCPU送来的数字量，使输入送来的数字量，使输入 数字量得到缓冲和锁存，由数字量得到缓冲和锁存，由LE1LE1*控制；控制；“8 8位位DACDAC寄存器寄存器”存放待转换的数字量，由存放待转换的数字量，由LE2LE2*控制；控制；“8 8位位D/AD/A转换电路转换电路”由由T T型电阻网络和电子开关组成，型电阻网络和电子开关组成，T T型电阻网络输出和数字量成正比的模拟电流。型电阻网络输出和数字量成正比的模拟电流。2024/7/122024/7/1215（1）单缓冲方式）单缓冲方式指DAC0832内部的两个数据缓冲器两个数据缓冲器有一个有一个处于处于直通直通方式方式，另一个另一个处于受单片机控制的锁存方式锁存方式。在实际应用中，如果只有一路模拟量输出，或虽是多路模拟量输出但并不要求多路输出同步的情况下，可采用单缓冲方式。9.1.2 DAC0832与单片机的接口2024/7/122024/7/1216 单缓冲方式MOV DPTR,#7FFFHMOV A,#dataMOVX DPTR,A2024/7/122024/7/1217(2)双缓冲同步方式接口双缓冲同步方式接口对于多路DA转换接口，要求同步进行DA转换输出时，必须采用多缓冲器同步方式接法。DAC0832采用这种接法时，数字量的输入和DA转换输出是分两步完成的，即CPU的数据总线分时地向各路DA转换器输入要转换的数字量并锁存在各自的输入寄存器中，然后CPU对所有的DA转换器发出控制信号，使各DA转换器输入锁存器中的数据打入DAC寄存器，实现同步转换输出。双缓冲方式,就是把DAC0832的两个锁存器都接成受控锁存方式。由于两个锁存器分别占据两个地址,因此在程序中需要使用两条传送指令,才能完成一个数字量的模拟转换。2024/7/122024/7/1218 双缓冲方式MOV DPTR,#0DFFFHMOV A,#data1MOVX DPTR,AMOV DPTR,#0BFFFHMOV A,#data2MOVX DPTR,AMOV DPTR,#7FFFHMOVX DPTR,A2024/7/122024/7/1219 直通方式I ILELE接接5V5V，CSCS、WR1WR1、WR2WR2、XFERXFER均接地。均接地。【例例9-19-1】试编写程序段，实现产生三角波。已知三角波的试编写程序段，实现产生三角波。已知三角波的最低值和最高值分别为最低值和最高值分别为WLWL和和WHWH。MOV DPTR,#7FFFH MOV R7,#WLUP:INC R7 MOV A,R7 MOVX DPTR,A CJNE R7,#WH，UP ;三角波上升边三角波上升边DOWN:DEC R7 MOV A,R7 MOVX DPTR,A CJNE R7,#WL，DOWN ;三角波下降边三角波下降边 JMP UP 2024/7/122024/7/1220ORG 0000HORG 0000HSTARTSTART：MOV DPTRMOV DPTR，#7FFFH#7FFFH；DAC0832DAC0832地址送地址送DPTRDPTR MOV AMOV A，#00H#00H ；置数字量初值；置数字量初值LOOPLOOP：MOVX DPTRMOVX DPTR，A A ；送数并转换；送数并转换 INC AINC A NOP NOP ；延时；延时(延时时间决定锯齿波斜率延时时间决定锯齿波斜率)SJMP LOOPSJMP LOOP ENDEND实现产生锯齿波实现产生锯齿波 输入数字量从输入数字量从0 0开始，逐次加开始，逐次加1 1，为为FFHFFH时，加时，加1 1则清则清0 0，模拟输出又为，模拟输出又为0 0，然，然后又循环，输出锯齿波后又循环，输出锯齿波.2024/7/122024/7/1221实现产生矩形波实现产生矩形波ORG 2000HORG 2000HSTART:START:MOV R0MOV R0，#0FEH#0FEHMOVX R0MOVX R0，A A；置矩形波上限电平置矩形波上限电平LCALL DELAY1LCALL DELAY1；调用高电平延时程序调用高电平延时程序MOV AMOV A，#data2#data2MOVX R0MOVX R0，A A；置矩形波下限电平置矩形波下限电平LCALL DELAY2LCALL DELAY2；调用低电平延时程序调用低电平延时程序SJMP LOOPSJMP LOOP；重复进行下一个周期重复进行下一个周期2024/7/122024/7/1222单片机在自动控制领域中，除数字量之外经常会遇到另一种物理量，即模拟量，常需将检测到的连续变化的模拟量。例如：温度、速度、压力、电流、电压等转换成离散的数字量。才能输入到单片微机中进行处理。如果需要对被空对象控制时，再将处理的数字量经AD转换器转换成模拟量输出，实现对被控对象过程或仪器、仪表、机电设备、装置的控制。9.2 /转换器及其与单片机的接口 2024/7/122024/7/12231A/D转换器概述转换器概述目前单片的ADC芯片较多，对设计者来说，只需合理的选择芯片即可。现在部分的单片机片内集成了A/D转换器，在片内A/D转换器不能满足需要，还是需外扩。尽管A/D转换器的种类很多，但目前广泛应用在单片机应用系统中的主要有逐次比较型转换器和双积分型转换器，此外-式转换器逐渐得到重视和较为广泛的应用。逐次比较型A/D转换器，在精度、速度和价格上都适中，是最常用的A/D转换器。2024/7/122024/7/1224双积分型双积分型A/D转换器转换器，具有精度高、抗干扰性好、价格低廉等优点，与逐次比较型A/D转换器相比，转换速度较慢，近年来在单片机应用领域中也得到广泛应用得到广泛应用。-式式ADC具有积分式与逐次比较型ADC的双重优点。它对工业现场的串模干扰具有较强的抑制能力，不亚于双积分ADC，它比双积分ADC有较高的转换速度，与逐次比较型ADC相比，有较高的信噪比，分辨率高，线性度好，不需要采样保持电路。由于上述优点，式ADC得到了重视，已有已有多种多种 式式A/D芯片可供用户选用芯片可供用户选用。2024/7/122024/7/1225A/DA/D转换器转换器按照输出数字量的有效位数分为按照输出数字量的有效位数分为4 4位、位、8 8位、位、1010位、位、1212位、位、1414位、位、1616位并行输出位并行输出以及以及BCDBCD码输出码输出的的3 3位半、位半、4 4位半、位半、5 5位半位半等多种。等多种。目前，除并行输出目前，除并行输出A/DA/D转换器外，随着单片机串行扩展方转换器外，随着单片机串行扩展方式的日益增多，式的日益增多，带有带有同步同步SPISPI串行接口串行接口的的A/DA/D转换器的使用也转换器的使用也逐渐增多逐渐增多。串行输出的。串行输出的A/DA/D转换器具有转换器具有占用端口线少、使用占用端口线少、使用方便、接口简单方便、接口简单等优点。等优点。较为典型的串行较为典型的串行A/DA/D转换器为美国转换器为美国TITI公司公司的的TLC549TLC549（8 8位）、位）、TLC1549TLC1549（1010位）以及位）以及TLC1543TLC1543（1010位）和位）和TLC2543TLC2543（1212位）。位）。2024/7/122024/7/1226 A/D A/D转换器按照转换速度可大致分为转换器按照转换速度可大致分为超高速超高速（转换时间（转换时间1ns1ns）、）、高速高速（转换时间（转换时间1 1 s s）、）、中速中速（转换时间（转换时间1ms1ms）、）、低速低速（转换时间（转换时间1s1s）等几种不同转换速度的芯片。）等几种不同转换速度的芯片。为适应系为适应系统集成的需要，有些转换器还将统集成的需要，有些转换器还将多路转换开关、时钟电路、基多路转换开关、时钟电路、基准电压源、准电压源、2/102/10进制译码器进制译码器和和转换电路转换电路集成在一个芯片内集成在一个芯片内，为，为用户提供很多方便。用户提供很多方便。2024/7/122024/7/12272A/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标（1）转换时间和转换速率）转换时间和转换速率A/D完成一次转换所需的时间所需的时间。转换时间的倒数为转换速率。（2）分辨率）分辨率在A/D转换器中，分辨率是衡量A/D转换器能够分辨出输入模能够分辨出输入模拟量最小变化程度的技术指标拟量最小变化程度的技术指标。分辨率取决于A/D转换器的转换器的位数位数，所以习惯上用输出的二进制位数或BCD码位数表示。例如，例如，A/D转换器AD1674的满量程输入电压为5V，可输出12位二进制数，即用212个数进行量化，其分辨率分辨率为为1LSB，也即2024/7/122024/7/12285V/212=1.22mV，其分辨率为分辨率为12位位，或A/D转换器能分辨出分辨出输入电压输入电压1.22mV的变化。量化过程引起的误差称为量化误差量化误差。是由于有限位数字量有限位数字量对模拟量进行量化对模拟量进行量化而引起的误差。理论上规定为一个单位分辨率的-1/2-+1/2LSB，提高A/D位数既可以提高分辨率，又能够减少量化误差。（3）转换精度）转换精度转换精度定义为一个实际A/D转换器与一个理想A/D转换器在量化值上的差值，可用绝对误差或相对误差表示。2024/7/122024/7/12299.2.1 ADC0809芯片及其与单片机的接口 ADC0809A/D转换器主要性能逐次比较式8路模拟输入、8位输出的A/D转换器 分辨率为位；分辨率为位；精度：精度：ADC0809ADC0809小于小于1LSB1LSB；单单+5V+5V供电，模拟输入电压范围为供电，模拟输入电压范围为0 05V5V；具有锁存控制的路输入模拟开关；具有锁存控制的路输入模拟开关；可锁存三态输出，输出与可锁存三态输出，输出与TTLTTL电平兼容；电平兼容；功耗为功耗为15mW15mW；不必进行零点和满度调整；不必进行零点和满度调整；转换时间约为转换时间约为100100S S（时钟频率（时钟频率640KHz640KHz时）。时）。2024/7/122024/7/1230ADC0809的引脚图2024/7/122024/7/1231共共28引脚，双列直插式封装引脚，双列直插式封装。引脚功能如下：IN0IN7：8路模拟信号输入端。D0D7：转换完毕的8位数字量输出端。A、B、C与与ALE：控制8路模拟输入通道的切换。A、B、C分别与单片机的三条地址线相连，三位编码对应三位编码对应8个通道地址个通道地址端口端口。C、B、A=000111分别对应IN0IN7通道的地址。各路模拟输入间切换可改变C、B、A引脚的编码来实现。OE、START、CLK：OE为输出允许端，START为启动信号输入端，CLK为时钟信号输入端。2024/7/122024/7/1232EOCEOC：转换结束输出信号。当转换结束输出信号。当A/DA/D转换开始转换时，该引脚为转换开始转换时，该引脚为低电平，当低电平，当A/DA/D转换结束时，该引脚为高电平。转换结束时，该引脚为高电平。V VR R（+）、）、V VR R（）：）：基准电压输入端。基准电压输入端。2 2ADC0809ADC0809结构及转换原理结构及转换原理 采用逐次比较法完成采用逐次比较法完成A/DA/D转换，单一转换，单一+5V+5V电源供电。片内带电源供电。片内带有锁存功能的有锁存功能的8 8选选1 1模拟开关，由模拟开关，由C C、B B、A A的编码的编码来决定来决定所选的所选的通道通道。完成一次转换需。完成一次转换需100100 s s左右左右（转换时间与（转换时间与CLKCLK脚的时钟脚的时钟频率有关），具有输出频率有关），具有输出TTLTTL三态锁存缓冲器，可直接连到单片三态锁存缓冲器，可直接连到单片机数据总线上。通过适当的外接电路，可对机数据总线上。通过适当的外接电路，可对0 05V5V的模拟信号的模拟信号进行转换。进行转换。2024/7/122024/7/1233ADC0809结构框图2024/7/122024/7/12343AT89S51单片机与单片机与ADC0809的接口的接口 单片机单片机如何控制如何控制ADC开始转换开始转换，如何得知转换结束如何得知转换结束以及以及如何读入转换结果如何读入转换结果。控制控制ADC0809的转换过程：先选择的转换过程：先选择ADC0809一个模拟一个模拟输入通道，然后使单片机的输入通道，然后使单片机的WR*信号有效，产生一个启动脉信号有效，产生一个启动脉冲。信号给冲。信号给ADC0809的的START脚，对选中通道转换。当转脚，对选中通道转换。当转换结束后，换结束后，0809发出转换结束发出转换结束EOC（高）信号，该信号可供（高）信号，该信号可供查询，也可反相后作为向中断请求信号；当单片机发出读控查询，也可反相后作为向中断请求信号；当单片机发出读控制信号，通过逻辑电路控制制信号，通过逻辑电路控制OE端为高电平，把转换完毕的端为高电平，把转换完毕的数字量读入到存入到存储器中。数字量读入到存入到存储器中。2024/7/122024/7/1235单片机读取单片机读取ADC的转换结果时，可采用的转换结果时，可采用查询查询和和中断控中断控制制两种方式。两种方式。查询方式查询方式是在单片机把启动信号送到是在单片机把启动信号送到ADC之后，执行之后，执行其他程序，同时对其他程序，同时对ADC0809的的EOC脚不断进行检测，以查脚不断进行检测，以查询询ADC变换是否已经结束，如查询到变换已经结束，则读入变换是否已经结束，如查询到变换已经结束，则读入转换完毕的数据。转换完毕的数据。2024/7/122024/7/1236中断控制方式中断控制方式是在启动信号送到是在启动信号送到ADC之后，单片机执之后，单片机执行其他程序。行其他程序。ADC0809转换结束并向单片机发出中断请求信转换结束并向单片机发出中断请求信号，单片机响应此中断请求，进入中断服务程序，读入转换完号，单片机响应此中断请求，进入中断服务程序，读入转换完毕的数据。毕的数据。中断控制方式效率高，特适合于转换时间较长的中断控制方式效率高，特适合于转换时间较长的ADC。362024/7/122024/7/123737ADC0809与80C51查询式接口2024/7/122024/7/1238 由于ADC0809片内无时钟，可利用80C51提供的ALE信号经D触发器二分频后获得500kHz时钟信号，ALE脚的频率是80C51时钟频率的1/6。引脚C、B、A分别与地址总线A2、A1、A0相连，选通IN0IN7中的一个。P2.7（A15）作为片选信号，在启动A/D转换时，由WR*和P2.7控制ADC的地址锁存和转换启动，由于ALE和START连在一起，因此0809在锁存通道地址的同时，启动并进行转换。读取转换结果，用RD*信号和P2.7脚经或非后，产生的正脉冲作为OE信号，用以打开三态输出锁存器。2024/7/122024/7/1239 对对8 8路模拟信号轮流采样一次，采用软件延时的方式，路模拟信号轮流采样一次，采用软件延时的方式，并依次把结果转储到数据存储区。并依次把结果转储到数据存储区。MAIN:MAIN:MOV R1MOV R1，#data#data;置数据区首地址置数据区首地址 MOVMOV DPTR DPTR，#7FF8H#7FF8H;端口地址送端口地址送DPTRDPTR，P2.7=0P2.7=0，；且指向通道且指向通道IN0IN0MOVMOVR7R7，#08H#08H;置转换的通道个数置转换的通道个数LOOP:MOVXLOOP:MOVX DPTR DPTR，A A;启动启动A/DA/D转换转换MOVMOVR6R6，#0AH#0AH;软件延时，等待转换结束软件延时，等待转换结束DELAY:NOPDELAY:NOPNOPNOPNOPNOPDJNZDJNZR6R6，DELAYDELAYMOVXMOVXA A，DPTRDPTR;读取转换结果读取转换结果2024/7/122024/7/1240MOVMOVR1R1，A A;存储转换结果存储转换结果INCINCDPTRDPTR;指向下一个通道指向下一个通道INCINCR1R1;修改数据区指针修改数据区指针DJNZDJNZR7R7，LOOPLOOP;8 8个通道全采样完否？未完则继续个通道全采样完否？未完则继续(2)(2)中断方式中断方式 将上图中将上图中EOCEOC脚脚经一非门连接到经一非门连接到80805151的的INT1INT1*脚脚即可。即可。转换结束时，转换结束时，EOCEOC发出一个脉冲向单片机提出中断申请，发出一个脉冲向单片机提出中断申请，单片机响应中断请求，在中断服务程序读单片机响应中断请求，在中断服务程序读A/DA/D结果，并结果，并启动启动08090809的下一次转换，外中断的下一次转换，外中断1 1采用跳沿触发。采用跳沿触发。2024/7/122024/7/1241程序如下：程序如下：INIT1:SETBINIT1:SETB IT1 IT1 ；外部中断外部中断1 1初始化编程初始化编程SETB SETB EAEA ；CPUCPU开中断开中断SETBSETBEX1EX1 ；选择外中断为跳沿触发方式选择外中断为跳沿触发方式MOVMOVDPTRDPTR，#7FF8H#7FF8H；端口地址送端口地址送DPTRDPTRMOVMOVA A，#00H#00H ;MOVXMOVXDPTRDPTR，A A；启动启动08090809对对IN0IN0通道转换通道转换 ；完成其他的工作完成其他的工作中断服务程序中断服务程序:PINT1:MOV DPTRPINT1:MOV DPTR，#7FF8H#7FF8H；A/DA/D结果送内部结果送内部RAMRAM单元单元3030H HMOVXMOVXA A，DPTRDPTRMOVMOV30H30H，A AMOVMOVA A，#00H#00H；启动启动08090809对对IN0IN0的转换的转换MOVXMOVXDPTRDPTR，A;A;RETIRETI2024/7/122024/7/1242ADC0809与80C51中断式接口2024/7/122024/7/1243某些应用中，8位位ADC常常不够常常不够，须选择分辨率大于选择分辨率大于8位位的芯片，如10位、位、12位、位、16位位A/D转换器，由于10位、16位接口与12位类似，因此仅以常用12位A/D转换器AD1674为例介绍。1AD574A简介简介美国AD公司12位逐次比较型位逐次比较型A/D转换器转换器。转换时间为转换时间为25 s，转换精度为转换精度为0.05%0.05%。为28引脚双列直插式封装引脚双列直插式封装。目前带有采样保持器的目前带有采样保持器的12位改进型产品位改进型产品AD1674正以其优正以其优良的性能价格比逐渐取代良的性能价格比逐渐取代AD574A和和AD674A。439.2.2 AD574A芯片及其与单片机的接口 2024/7/122024/7/1244主要性能 可工作于可工作于1212位，也可工作于位，也可工作于8 8位位 ；可可1212位一次读出或位位两次读出位一次读出或位位两次读出 ；三态输出缓冲器，三态输出缓冲器，TTLTTL电平电平 ；最大转换时间为最大转换时间为2525S S；输入信号可是单极性，也可是双极性输入信号可是单极性，也可是双极性 单极性输入时输出原码。双极性输入时输出偏移码；单极性输入时输出原码。双极性输入时输出偏移码；典型功耗为典型功耗为390mW390mW；非线性误差：非线性误差：AD574AKAD574AK为为1/2LSB1/2LSB。2024/7/122024/7/12452024/7/122024/7/1246引脚的功能如下：引脚的功能如下：CSCS*：片选信号端。片选信号端。CECE：片启动信号。片启动信号。R/CR/C*：读出读出/转换控制信号。转换控制信号。12/812/8*：数据输出格式选择。数据输出格式选择。1:1:12 12条数据线同时输出转换结果，条数据线同时输出转换结果，0:0:转换结果为两个单字节输出，即只有高转换结果为两个单字节输出，即只有高8 8位或低位或低4 4位有位有效。效。A0A0：字节选择控制线。分为字节选择控制线。分为转换期间、读出期间转换期间、读出期间在转换期间在转换期间:0:0:进行进行1212位转换（转换时间为位转换（转换时间为2525 s s）；）；1:1:进行进行8 8位转换（转换时间为位转换（转换时间为1616 s s）。在读出期间：在读出期间：2024/7/122024/7/1247结果的高结果的高8位位结果的低结果的低4 4位位+4+4位尾位尾0 00:0:高高8 8位数据有效；位数据有效；1:1:低低4 4位数据有效，中间位数据有效，中间4 4位为位为“0 0”，高，高4 4位为三态。位为三态。因此当两次读出因此当两次读出1212位数据时，位数据时，1212位数据遵循位数据遵循左对齐左对齐原则，如原则，如下所示：下所示：上述五个控制信号组合的真值表如下上述五个控制信号组合的真值表如下表表所示所示:2024/7/122024/7/1248CECECSCS*R/CR/C*12/812/8*A0A0操操 作作0 0X X1 11 11 11 11 1X X1 10 00 00 00 00 0X XX X0 00 01 11 11 1X XX XX XX X+5V+5V地地地地X XX X0 01 1X X0 01 1无操作无操作无操作无操作初始化为初始化为1212位转换位转换初始化为初始化为8 8位转换位转换允许允许1212位并行输出位并行输出允许高允许高8 8位输出位输出允许低允许低4 4位位+4+4位尾位尾0 0输出输出AD574AD574控制真值表控制真值表2024/7/122024/7/1249STSSTS：转换结束状态引脚。转换结束状态引脚。转换完成时为低电平。转换完成时为低电平。可作为状态信息被可作为状态信息被CPUCPU查询，也可用它查询，也可用它的下跳沿向的下跳沿向CPUCPU发出中断申请，通知发出中断申请，通知A/DA/D转换已完成，可读取转转换已完成，可读取转换结果。换结果。2.2.AD574AD574的工作特性的工作特性 工作状态由工作状态由CECE、CSCS*、R/CR/C*、12/812/8*、A0A0五个五个控制信号决定，当控制信号决定，当CE=1CE=1，CSCS*=0=0同时满足同时满足,才处于才处于转换转换状态状态。AD574 AD574处于处于工作状态工作状态时，时，R/CR/C*=0=0,启动启动A/DA/D转换；转换；R/CR/C*=1=1为数据为数据读出。读出。12/12/8 8*和和A0A0端用来控制转换字长和数据格式。端用来控制转换字长和数据格式。A0=0A0=0按按1212位位转换方式启动转换；转换方式启动转换；A0=1A0=1按按8 8位位转换方式启动转换。转换方式启动转换。当当AD574AD574处于处于数据读出（数据读出（R/CR/C*=1=1）状态时，状态时，A0A0和和12/812/8*成为数成为数2024/7/122024/7/1250据输出格式控制端。据输出格式控制端。12/12/8 8*=1=1对应对应1212位并行输出位并行输出；12/12/8 8*=0=0对应对应8 8位的双字节输出位的双字节输出。其中。其中A0=0A0=0时输出高时输出高8 8位。位。A0=1A0=1时输出低时输出低4 4位，位，并以并以4 4个个0 0补足尾随的补足尾随的4 4位。位。注意：注意：12/12/8 8*端与端与TTLTTL电平不兼容，故只能直接接电平不兼容，故只能直接接+5+5V V或地。另或地。另外外A0A0在数据输出期间不能变化。在数据输出期间不能变化。3.3.AD574AD574的单极性和双极性输入特性的单极性和双极性输入特性 图图(a)a)为为单极性转换电路单极性转换电路，可实现，可实现:0 01010V V或或0 02020V V的转换。的转换。图图(b)b)为为双极性转换电路双极性转换电路，可实现，可实现:-5-5+5+5V V或或-10-10+10+10V V的的转换。转换。AD574AD574片内有时钟，无须外加片内有时钟，无须外加2024/7/122024/7/12512024/7/122024/7/1252 AD574A与单片机的接口 2024/7/122024/7/12539.2.3 9.2.3 串行串行A/DA/D转换器转换器TLC0831TLC0831及其与单片机的接口及其与单片机的接口串行输出A/D转换器TLC0831主要性能 分辨率为位；分辨率为位；单通道输入，串行输出；单通道输入，串行输出；+5V+5V供电时输入电压范围为供电时输入电压范围为0 05V5V；输出电平与输出电平与TTLTTL电平兼容；电平兼容；转换速度：转换时间转换速度：转换时间32S32S（频率（频率250KHz250KHz时）。时）。2024/7/122024/7/1254TLC0831TLC0831的引脚定义的引脚定义IN+IN+：差分：差分+输入端输入端IN-IN-：差分：差分-输入端输入端(接地接地)REFREF：参考电压输入端：参考电压输入端DODO：SPISPI串行数据输出端串行数据输出端CLKCLK：SPISPI时钟输入端时钟输入端 2024/7/122024/7/1255TLC0831的转换时序 80C5180C51单片机内部没有硬件单片机内部没有硬件SPISPI接口，需要利用软接口，需要利用软件模拟件模拟SPISPI的时序。（的时序。（程序略程序略）