模数转换电路设计与实现

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,模,/,数转换电路设计与实现,模,/,数转换电路设计与实现,一,.,基本要求,输入信号范围：,0V+5V,安装,：,独立电路板结构,分辨率：,8bit,转换时间：,1ms,精度：,1LSB,二,.,模,/,数,A/D,电路选择,1.A/D-,模拟量数字量转换电路,数字量,DATA,模拟量,V,A/D,转换器,01101100,，,10110001,，,模拟量,数字量,转换控制,A/D,转换器,转换控制,t,V,2.,常用,A/D,电路的特点,基本原理,积分型：,将电压转换成脉宽信号或频率，由定时器,/,计数器获得数字值。优点：分辨率高；缺点：转换速率极低,；,逐次比较型,：由,比较器和,DA,转换器通过逐次比较逻辑构成，经,n,次比较而输出数字值。优点：速度较高、功耗低，在,12,位分辩率时价格便宜,；,并行比较型,：,用多个比较器，仅作一次比较而实行转换。优点：转换速率极高；分辩率高时电路规模大、价格也高，只适用于低分辨率高速场合,；,ADC0804,8,位逐次比较（逐次逼近）型典型产品，具有,MCU,兼容接口，使用方便；分辩率和转换速度都能够满足设计要求，且价格低廉。,压频转换型,：,将模拟信号转换成频率，然后用计数器将频率转换成数字量，从理论上讲其分辨率几乎可以无限增加。优点：分辩率高、功耗低、价格低；但是需要外部计数电路共同完成,AD,转换,；,三,.,8,位,A/D,转换器,ADC0804,的接口设计,1.ADC0804,工作原理及特性,比较器,1,1,1,1,0,0,0,0,工作范围：,加法器,逐次逼近式,A/D,转换器基本工作原理,使,逼近,过程,1 0 1 1,开关状态：,（类似天平称重原理）：,-,数字表示的模拟量,近似电压：,用数,/,摸转换电路实现的逐次逼近式,A/D,转换器,数摸转换电路,数字量输入,模拟量输出,比较器输出,模,/,数转换结果,模,/,数转换结果与模拟输入电压的关系,DATA-,模,/,数转换结果,ADC0804,为,8,位模,/,数转换电路，其转换结果与模拟输入电压的关系写为：,2.ADC0804,引脚功能及与,8051,单片机接口设计,逐次逼近寄存器,控制电路,时钟电路,DAC,输出锁存器,DATA,DATA,引脚功能,接口设计,DATA,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D0,3.ADC0804,的主要技术指标,分辨率,-8,位,表示能够分辨的最小电压变化,DATA,为,1,时的,V,i,表示最小电压变化,误差,-,1LSB,实测值与理论值得差值，包括零点误差、满量程误差和线性误差。,转换时间,-100,微秒,从发出转换命令到转换结束的时间,模,/,数转换电路,四,.,安装结构,+5V,+5V,P3.2,ALE,RST,WR,D0,RD,D1,A4,D2,A3,D3,A2,D4,A1,D5,C4,D6,C3,D7,C2,P3.4,C1,GND,GND,+5V,+5V,模数转换输入,-12V,-12V,+12V,+12V,GND,GND,五,.,使用集成调试环境调试,A/D,电路模块,1.,调试系统组成,单片机仿真器,单片机板,单片机仿真头,电源板,模,/,数转换板,仿真器,电源插头,PC,机通信电缆插头,设置温度显示窗口,变送器板,2.,调试环境,调试方法：调整变送器电路在正常工作状态，连,接变送器输出至模,/,数转换电路输入。,运行测试程序，改变调试台温度设置,值，检查单片机采集到的数据是否正,确，如果不正确按照故障诊断预案进,行诊断分析，并且排除故障。,测试设备：单片机仿真器,调试平台：电子工程设计训练调试台,单片机应用系统板,40MHz,双踪示波器,模,/,数转换电路板,ABC:MOV DPTR,#2000H,MOVX DPTR,A,CALL DELAY,MOV DPTR,#2000H,MOVX A,DPTR,CALL DELAY,JMP ABC,DELAY:MOV R7,#02H,JPP:MOV R6,#0H,DJNZ R6,$,DJNZ R7,JPP,RET,END,3.A/D,调试,汇编,程序,#include,#include,#define C2 XBYTE0 x2000,#define TIMER 0 x8000,void,delay(void,);,void,main(void,),unsigned char x;,while(1)C2=x;delay();x=C2;delay();,void,delay(void,),unsigned char i;,for(i,=0;i,TIMER;+i,);,4.A/D,调试,C,程序,5.A/D,电路模块调试方法,改变设置温度，,运行,A/D,测试程序，检查模,/,数转换结果。,在调试台上通过,+10,按键不断改变温度数值,温度显示窗口,温度设置按钮,采用断点方式运行程序，观察累加器,A,内容应,在,00FF,之间,随所设温度正比变化，否则电路有故障。,表达式观察窗口内容,通用寄存器观察窗口内容,运行,C,调试程序，观察变量窗口，相应变量应,在,00FF,之间,随所设温度正比变化，否则电路有故障。,特别提示：,可通过,Ctrl+F2,快捷键复位程序计数器,PC,变量观察窗口,6.A/D,电路故障检测方法,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,检查 引脚有无脉冲信号输出,DATA,查数据线是否漏接，若,A/D,转换结果数值不随设置温度正比变化,检查数据线是否错接；查,Vin,(-),是否接,GND,；查,Vin,(+),是否有变化，如无变化，逆向检查直至变送器输出。,有脉冲信号输出，表明,ADC0804,工作正常。,无脉冲信号输出，表明,ADC0804,未,正常,工作,。,查,电源是否正确连接,。,若电源连接正常，查,CLK-IN,引脚是否有锯齿波信号输出，若没有输出检查相关元件连接是否正确，若频率过高（正常约为,640KHz,）检查元件参数是否有误。如果元件连接及元件参数无误仍无信号输出，则,ADC0804,损坏。,若,CLK-IN,引脚有正常的锯齿波信号输出，可修改测试程序，将延时子程序或延时函数去掉，加快程序循环的时间，检查转换控制信号,、,和数据读取控制信号,、,是否正常。,若上述控制信号正常，则可能是,ADC0804,损坏。,用于检查控制信号的简化程序如下：,ABC:MOV DPTR,#2000H,MOVX DPTR,A,MOVX A,DPTR,JMP ABC,END,#include,#include,#define C2 XBYTE0 x2000,void,main(void,),unsigned char x;,while(1)C2=x;x=C2;,（,汇编程序）,（,C,程序）,特别提示：、,接反也可能导致电路不能正,常工作，而误以为,ADC0804,损坏。,检查方法可参考数,/,模转换电路的故障检查方法。,