嵌入式系統(tǒng)原理與接口技術(shù)上課講義.ppt

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1、嵌入式系統(tǒng)原理與接口技術(shù)模/數(shù)轉(zhuǎn)換概述模／數(shù)轉(zhuǎn)換器就是把電模擬量轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量的電路現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)1現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)2現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)n...傳感器1傳感器2傳感器n放大放大放大低通濾波低通濾波低通濾波多路開(kāi)關(guān)采樣保持A/D微型機(jī)模擬控制D/A2模／數(shù)轉(zhuǎn)換的方法和原理計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換法雙積分式A/D轉(zhuǎn)換法逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換法31.計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換法Vi模擬輸入電壓V0：D/A轉(zhuǎn)換器輸出電壓C是控制計(jì)數(shù)端C=1：計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，C=0：停止計(jì)數(shù)D7～D0是數(shù)字量輸出，數(shù)字輸出量又同時(shí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器42.雙積分式A/D轉(zhuǎn)換法雙積分式A/D轉(zhuǎn)換的基本原理對(duì)輸入模擬電壓和參考電壓進(jìn)行兩次積分，變

2、換成與輸入電壓均值成正比的時(shí)間間隔，利用時(shí)鐘脈沖和計(jì)數(shù)器測(cè)出其時(shí)間間隔此類A/D轉(zhuǎn)換器具有很強(qiáng)的抗工頻干擾能力，轉(zhuǎn)換精度高，但速度較慢主要用于數(shù)字式測(cè)試儀表，溫度測(cè)量方面5雙積分式A/D轉(zhuǎn)換法原理圖63.逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換法由D/A轉(zhuǎn)換器的從高位到低位逐位增加轉(zhuǎn)換位數(shù)，產(chǎn)生不同的輸出電壓，把輸入電壓與輸出電壓進(jìn)行比較而實(shí)現(xiàn)用一個(gè)逐次逼近寄存器存放轉(zhuǎn)換出來(lái)的數(shù)字量轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，將最終的數(shù)字量送到緩沖寄存器中7逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換法原理圖8A/D轉(zhuǎn)換的重要指標(biāo)1.分辨率(Resolution)：反映A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入微小變化響應(yīng)的能力，通常用數(shù)字輸出最低位(LSB)所對(duì)應(yīng)的摸擬

3、輸入的電平值表示2.精度(Accuracy):絕對(duì)精度(AbsoluteAccuracy)相對(duì)精度(RelativeAccuracy)93.轉(zhuǎn)換時(shí)間(ConversionTime):指完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間，即由發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換命令信號(hào)到轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)開(kāi)始有效的時(shí)間間隔。轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)稱為轉(zhuǎn)換速率4.量程:量程是指所能轉(zhuǎn)換的摸擬輸入電壓范圍，分單極性、雙極性兩種類型例如，單極性量程為0～+5V，0～+10V；雙極性量程為-5～+5V，-10～+10V。10S3C440BX自帶的十位A/D轉(zhuǎn)換器ARMS3C440BX芯片自帶一個(gè)８路10位A/D轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器可以通過(guò)軟件設(shè)置

4、為Sleep摸式，可以節(jié)電減少功率損失，最大轉(zhuǎn)換率為100K，非線性度為正負(fù)１。8路摸擬采集通道,ADC的模擬輸入11ADC的相關(guān)寄存器A/D轉(zhuǎn)換控制寄存器(ADCCON)A/D轉(zhuǎn)換預(yù)分頻寄存器A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器121.A/D轉(zhuǎn)換控制寄存器(ADCCON)地址為0x01D40000在小模式下，以字、半字、字符單位存取0x01D40002在大模式下，以半字單位存取0x01D40003在大模式下，以字符單位存取可讀寫，初始值為0x20132.A/D轉(zhuǎn)換預(yù)分頻寄存器地址為0x01D40004在小模式下，以字、半字、字符單位存取0x01D40006在大模式下，以半字單位存取0x0

5、1D40007在大模式下，以字符單位存取可讀寫，初始值為0x00。ADCPSR位描述初始狀態(tài)預(yù)分頻值[7：0]預(yù)分頻值（0-255），除數(shù)=2×（預(yù)分頻值+1）A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，時(shí)鐘頻率=2×(預(yù)分頻值＋1)×160x00143.A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器地址為0x01D40008在小模式下，以字、半字、字符單位存取0x01D4000A在大模式下，以半字單位存取0x01D4000B在大模式下，以字符單位存取可讀寫，初始值為0x0015數(shù)/模轉(zhuǎn)換器數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的工作原理T型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的分類D/A轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo)16數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的工作原理主要功能是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量數(shù)字量

6、是由若干數(shù)位構(gòu)成的，每個(gè)數(shù)位都有一定的權(quán)把一個(gè)數(shù)字量變?yōu)槟M量，就是把每一位上的代碼按照權(quán)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的模擬量把各位所對(duì)應(yīng)的模擬量相加，所得到各位模擬量的和便是數(shù)字量所對(duì)應(yīng)的模擬量17例如：將10001010轉(zhuǎn)換為模擬量10001010272321++一個(gè)數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電壓，實(shí)際上需要兩個(gè)環(huán)節(jié)先由D/A轉(zhuǎn)換器把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電流由運(yùn)算放大器將模擬電流轉(zhuǎn)換為模擬電壓18T型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)19數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的分類電壓輸出型（如TLC5620）電流輸出型(如THS5661A)乘算型（如AD7533）雖有直接從電阻陣列輸出電壓的，但一般采用內(nèi)置輸出放大器以低阻抗輸出。直接輸出電壓的器

7、件僅用于高阻抗負(fù)載，由于無(wú)輸出放大器部分的延遲，故常作為高速D/A轉(zhuǎn)換器使用很少直接利用電流輸出，大多外接電流—電壓轉(zhuǎn)換電路得到電壓輸出。當(dāng)外接運(yùn)算放大器進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換時(shí)，則電路構(gòu)成基本上與內(nèi)置放大器的電壓輸出型相同，這時(shí)由于在D/A轉(zhuǎn)換器的電流建立時(shí)間上加入了達(dá)算放入器的延遲，使響應(yīng)變慢在基準(zhǔn)電壓輸入上加交流信號(hào)的，能得到數(shù)字輸入和基準(zhǔn)電壓輸入相乘的結(jié)果而輸出，稱為乘算型D/A轉(zhuǎn)換器。乘算型D/A轉(zhuǎn)換器一般不僅可以進(jìn)行乘法運(yùn)算，而且可以作為使輸入信號(hào)數(shù)字化地衰減的衰減器及對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制器使用20D/A