四川工程职业技术学院：《单片机应用技术》课程电子教案（PPT课件）第18讲 单片机A/D和D/A应用接口技术

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四川工程职业技术学院 单片机应用技术课程电子教案 Copyright © Http://mcu.scetc.net 第 18 讲 单片机A/D和D/A应用接口技术

本讲主要内容: 18-1.△/D转换器基本知识 18-2.DA转换器基本知识 18-3.光导智能小车硬件实现 18-4.△DC0832基本应用方法 18-5.光导智能小车软件实现 SiChuan Engnieering Technical College-1959 Copyright c Http: // mcu.scete. net

SiChuan Engnieering Technical College-1959 2 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 本讲主要内容： 18-1. A/D转换器基本知识 18-2. D/A转换器基本知识 18-3. 光导智能小车硬件实现 18-4. ADC0832基本应用方法 18-5. 光导智能小车软件实现

18-1.A/D转换器基本知识 A/D转换 传感器 被测物理量 二进制数据 模拟电压/电流 单片机 D/A转换 今隔离驱动 具有AD和D/A的单片机控制系统构成 SiChuan Engnieering Technical College-1959 Copyright c Http: // mcu.scete. net

SiChuan Engnieering Technical College-1959 3 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 18-1. A/D转换器基本知识 具有A/D和D/A的单片机控制系统构成

18-1.A/D转换器基本知识 ◇逐次逼近式A①转换原理 V V D/A转换器 O VreF START 控制 锁存缓存器 逻辑 DAD2DD EOC N位寄存器 OE SiChuan Engnieering Technical College-1959 Copyright c Http: // mcu.scete. net

SiChuan Engnieering Technical College-1959 4 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 18-1. A/D转换器基本知识  逐次逼近式A/D转换原理 D/A转换器 N位寄存器 控制 逻辑 VIN START EOC VN VREF 锁 存 缓 存 器 D7 D0 D3 D5 D1 D2 D4 D6 OE

18-1.A/D转换器基本知识 ◇双积分式ADC转换原理 标准电压 积分器输出 比较器 计数器 时钟 控制逻辑 TI 12 SiChuan Engnieering Technical College-1959 Copyright c Http: // mcu.scete. net

SiChuan Engnieering Technical College-1959 5 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 18-1. A/D转换器基本知识  双积分式ADC转换原理 控制逻辑 VIN 计 数 器 标准电压 － ＋ 比较器 时钟 积分器输出 t T2 T1 T

18-1.A/D转换器基本知识 ◇AD转换器的主要技术指标 ◇分辨率 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。常 用二进制的位数表示。 例如:12位AD的分辨率就是12位,一个10V满刻度的12位ADC能分辨 输入电压变化最小是: 10V×1/212=2.4mV ◇量化误差 ADC把模拟量变为数字量,用数字量近似表示模拟量,这个过程称为量化。量化误差 是ADC的有限位数对模拟量进行量化而引起的误差。 SiChuan Engnieering Technical College-1959 Copyright c Http: // mcu.scete. net

SiChuan Engnieering Technical College-1959 6 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 18-1. A/D转换器基本知识  A/D转换器的主要技术指标  分辨率 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。常 用二进制的位数表示。 例如:12位ADC的分辨率就是12位，一个10V满刻度的12位ADC能分辨 输入电压变化最小是: 10V×1/2 12=2.4mV  量化误差 ADC把模拟量变为数字量，用数字量近似表示模拟量，这个过程称为量化。量化误差 是ADC的有限位数对模拟量进行量化而引起的误差

18-1.A/D转换器基本知识 ◇AD转换器的主要技术指标 ◇偏移误差 指输入信号为零时,输出信号不为零的值,所以有时又称为零值误差。 ◇满刻度误差 满刻度误差又称为增益误差。指满刻度输出数码所对应的实际输入电压与理想输入电压之 差 ◇线性度 线性度有时又称为非线性度,指转换器实际的转换特性与理想直线的最大偏差。 SiChuan Engnieering Technical College-1959 Copyright c Http: // mcu.scete. net

SiChuan Engnieering Technical College-1959 7 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 18-1. A/D转换器基本知识  A/D转换器的主要技术指标  偏移误差 指输入信号为零时，输出信号不为零的值，所以有时又称为零值误差。  满刻度误差 满刻度误差又称为增益误差。指满刻度输出数码所对应的实际输入电压与理想输入电压之 差。  线性度 线性度有时又称为非线性度，指转换器实际的转换特性与理想直线的最大偏差

18-1.A/D转换器基本知识 ◇AD转换器的主要技术指标 ◇绝对精度 在一个转换器中,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,称为 绝对精度。对于ADC而言,可以在每一个阶梯的水平中点进行测量,它包括了所有的误差。 ◇转换速率 指AD0能够重复进行数据转换的速度,即每秒转换的次数。而完成一次AD转换所需的时间 (包括稳定时间),则是转换速率的倒数。 SiChuan Engnieering Technical College-1959 Copyright c Http: // mcu.scete. net

SiChuan Engnieering Technical College-1959 8 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 18-1. A/D转换器基本知识  A/D转换器的主要技术指标  绝对精度 在一个转换器中，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，称为 绝对精度。对于ADC而言，可以在每一个阶梯的水平中点进行测量，它包括了所有的误差。  转换速率 指ADC能够重复进行数据转换的速度，即每秒转换的次数。而完成一次A/D转换所需的时间 （包括稳定时间），则是转换速率的倒数

18-2.D/A转换器基本知识 ◇T型电阻网络DA转换器的基本原理 16 VF 2R2R虬2R 2R + 2R Rfb I02 D7 D6 D5 D4 D3 DO SiChuan Engnieering Technical College-1959 Copyright c Http: // mcu.scete. net

SiChuan Engnieering Technical College-1959 9 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 18-2. D/A转换器基本知识  Ｔ型电阻网络D/A转换器的基本原理 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 2R D7 R 2R 2R 2R 2R 2R 2R 2R 2R R R R I7 I I7 - + VREF I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 Rfb IO1 IO2 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 VO R R R

18-2.D/A转换器基本知识 ◇D/A转换器的主要技术指标 ◇分辨率 指输入数字量的最低有效位(LSB)发生变化时,所对应的输出模拟量(常为电压)的变 化量。它反映了输出模拟量的最小变化值。分辨率与输入数字量的位数有确定的关系,可 以表示成FS/2。FS表示满量程输入值,n为二进制位数。 例:对于5V的满量程,采用8位的DAC时,分辨率为5V256=19.5mV;当果用12位的 DAC时,分辨率则为5V4096=1.22mV。(位数越多分辨率就越高) ◇线性度(非线性误差) 线性度是实际转换特性曲线与理想直线特性之间的最大偏差。常以相对于满量程的百分数 表示。如±1%是指实际输出值与理论值之差在满刻度的±1%以内。 SiChuan Engnieering Technical College-1959 Copyright c Http: // mcu.scete. net

SiChuan Engnieering Technical College-1959 10 Copyright © Http:// mcu.scetc.net 18-2. D/A转换器基本知识  D/A转换器的主要技术指标  分辨率 指输入数字量的最低有效位（LSB）发生变化时，所对应的输出模拟量（常为电压）的变 化量。它反映了输出模拟量的最小变化值。分辨率与输入数字量的位数有确定的关系，可 以表示成FS / 2 n。FS表示满量程输入值，n为二进制位数。 例：对于5V的满量程，采用８位的DAC时，分辨率为5V/256＝19.5mV；当采用12位的 DAC时，分辨率则为5V/4096＝1.22mV。（位数越多分辨率就越高）  线性度（非线性误差） 线性度是实际转换特性曲线与理想直线特性之间的最大偏差。常以相对于满量程的百分数 表示。如±１％是指实际输出值与理论值之差在满刻度的±１％以内