第8章 80C51的测控接口
8.1 D/A转换器及其与单片机接口
8.2 A/D转换器及其与单片机接口
8.3 开关量接口
8.1 D/A转换器及其与单片机接口
8.1.1 D/A转换器的原理及主要技术指标
一,D/A转换器的基本原理及分类
T型电阻网络D/A转换器 :
输出电压 的大小与数字量具有对应的关系.
二,D/A转换器的主要性能指标
1,分辨率
分辨率是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 / .FS表示满量程输入值,n为二进制位数.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.显然,位数越多分辨率就越高.
2,线性度
线性度(也称非线性误差)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.
3,绝对精度和相对精度
绝对精度(简称精度)是指在整个刻度范围内,任一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之间的最大误差.绝对精度是由DAC的增益误差(当输入数码为全1时,实际输出值与理想输出值之差),零点误差(数码输入为全0时,DAC的非零输出值),非线性误差和噪声等引起的.绝对精度(即最大误差)应小于1个LSB.
相对精度与绝对精度表示同一含义,用最大误差相对于满刻度的百分比表示.
4,建立时间
建立时间是指输入的数字量发生满刻度变化时,输出模拟信号达到满刻度值的±1/2LSB所需的时间.是描述D/A转换速率的一个动态指标.
电流输出型DAC的建立时间短.电压输出型DAC的建立时间主要决定于运算放大器的响应时间.根据建立时间的长短,可以将DAC分成超高速(VR时(被测电平输入绝对值大于基准电压), 端输出低电平.
(12)DS1～DS4:多路选通脉冲输出端.DS1对应千位,DS4对应个位.每个选通脉冲宽度为18个时钟周期,两个相邻脉冲之间间隔2个时钟周期.
(13)Q0～Q3:BCD码数据输出线.其中Q0为最低位,Q3为最高位.当DS2,DS3和DS4选通期间,输出三位完整的BCD码,即0～9十个数字任何一个都可以.但在DS1选通期间,数据输出线Q0～Q3除了千位的0或1外,还表示了转换值的正负极性和欠量程还是过量程,其含义见表.
Q3表示千位(1/2)数的内容,Q3 ="0"(低电平)时,千位数为1;Q3 ="1" (高电平)时,千位数为0;
Q2 表示被测电压的极性,Q2 ="1"表示正极性,Q2 ="0"表示负极性;
Q0 ="1"表示被测电压在量程外(过或欠量程),可用于仪表自动量程切换.当Q3="0" 时,表示过量程;当Q3="1"时,表示欠量程.
(14)VDD:正电源端,接+5V.
二,MC14433与80C51单片机的接口
尽管MC14433需外接的元件很少,但为使其工作与最佳状态,也必须注意外部电路的连接和外接元器件的选择.由于片内提供时钟发生器,使用时只需外接一个电阻;也可采用外部输入时钟或外接晶体振荡电路.MC14433芯片工作电源为±5V,正电源接VDD,模拟部分负电源端接VEE,模拟地VAG与数字地VSS相连为公共接地端.为了提高电源的抗干扰能力,正,负电源分别经去耦电容0.047 F,0.02 F与VSS(VAG)端相连.
MC14433芯片的基准电压须外接,可由MC1403通过分压提供+2V或+200mV的基准电压.在一些精度不高的小型智能化仪表中,由于+5V电源是经过三端稳压器稳压的,工作环境又比较好,这样就可以通过电位器对+5V直接分压得到.
EOC是A/D转换结束的输出标志信号,每一次A/D转换结束时,EOC端都输出一个1/2时钟周期宽度的脉冲.当给DU端输入一个正脉冲时,当前A/D转换周期的转换结果将被送至输出锁存器,经多路开关输出,否则将输出锁存器中原来的转换结果.所以DU端与EOC端相连,以选择连续转换方式,每次转换结果都送至输出寄存器.
由于MC14433的A/D转换结果是动态分时输出的BCD码,Q0～Q3和DS1～DS4都不是总线式的.因此,80C51单片机只能通过并行I/O接口或扩展I/O接口与其相连.对于80C31单片机的应用系统来说,MC14433可以直接和其P1口或扩展I/O口8155/8255相连.

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