【正文】 辨率為： 1／ 1999l oo ％＝ 0． 05％ 實際上，無論是 A／ D 轉(zhuǎn)換器還是 D／ A 轉(zhuǎn)換器，當其位數(shù)確定以后，分辨率就已確定，分辨率只是一個設(shè)計參數(shù)，它不能提供有關(guān)精度和線性度的任何信息。依分辨率的高低， A／ D 轉(zhuǎn)換器可分為三種類型：低分辨串為 3— 8 位、中分辨率為 9— 12 位、高分辨率為 13 位以上。一般分辨率越高，其價格也就越高。員化誤差是由于 A／ D 轉(zhuǎn)換器的分辨率有限所引起的誤差，其大小通常規(guī)定為土 1／ 2LsB。因此，系統(tǒng)設(shè)計者必須選擇具有足夠分辨串的轉(zhuǎn)換器，才能將 這種 “ 數(shù)字化的噪聲 ” 降低到可接受的值 6． 2 梢度 A／ D 的轉(zhuǎn)換精度是反映實際 A／ D 轉(zhuǎn)換器在量化值上與一個理想 A／ D 轉(zhuǎn)換器的差值，可表示成絕對誤差和相對誤差。絕對誤差的大小由實際模擬量輸入值與理論值之差來度量。實際上對應(yīng)于同一個數(shù)寧量輸出，其模擬量輸入并不是一個固定的值，而是有 — 個范圍。絕對誤差包括增益誤差、零點誤差和非線性誤差等。相對誤差是指絕對誤差與滿到度值之比，一般用百分數(shù) (％ )來表示。對 A／ D 轉(zhuǎn)換器也常用 ppm(百萬分之一 )或最小有效位的當量 LSB 來表爾： 1I‘SB ＝ 1／ 2“ 滿刻度值。 6． 3 轉(zhuǎn)投時間和轉(zhuǎn)換速率 A／ D 轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需的時間叫轉(zhuǎn)換時間。而轉(zhuǎn)換速率是轉(zhuǎn) 換時間的倒數(shù)。 A／ D 轉(zhuǎn)換器按轉(zhuǎn)換速度可分為三類。 (1)低速：以雙積分轉(zhuǎn)換方式多見，其轉(zhuǎn)換時間較長，一般要大于40 一 50ms。但由于雙積分式 A／ D 轉(zhuǎn)換器外接器件少，使用十分方便，而且具有極高的性能價格比，因此在一些非快速的 A／ D 轉(zhuǎn)換通道中仍 J‘ 泛使用，如用于智能儀器儀表等。 (2)中速：轉(zhuǎn)換方式多為逐次退近式等。逐次逼近式 A／ D 轉(zhuǎn)換器是目前種類最多、數(shù)星最大、應(yīng)用最廣的 A／ D 轉(zhuǎn)換器件。逐次逼近式 A／ D 轉(zhuǎn)換器又有單片集成與混合集成兩種集成電路形式，后者的豐要性能指標均高于前者。這類器件的轉(zhuǎn)換時間在 1— 200 沖之間，常用的多在幾微秒到幾十微秒之間，如 ADC0808／ D809 為 100Ps． AD E 74A 為 25Fs 等。它們常用于一般自動控制。 (3)高速：轉(zhuǎn)換方式為并行或串并行。轉(zhuǎn)換時間員短的為全并行式 A／ D轉(zhuǎn)換器．如用雙極型或 cM(〕 s 工藝制作的高速全并行式 A／ D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間為 20 一 50ns。并行式 A／ D 轉(zhuǎn)換技術(shù)在實踐 L 不易實現(xiàn)，所以長期以來并未獲得實際使用。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，一些廠家已開始 生產(chǎn)出單片集成化的低分辨車并行式 A／ D 轉(zhuǎn)換器。由于其組成復(fù)雜，價格昂貴，因此目前又出現(xiàn)了 ‘ 種串、并行 A／ D 轉(zhuǎn)換方案進行折衷，以簡化電路，但 速度有所下降。 在選擇 A／ D 轉(zhuǎn)換芯片時，除， L 述幾點應(yīng)認真考慮外的要求、 A／ D 的轉(zhuǎn)換路數(shù)及電源的種類和功耗等。 6． 4 接口時注意的問題 一般而言，任何型號的 A／ D 芯片都可以與微機 (或單片機 )連接使用，但對設(shè)計者來說、應(yīng)該掌握所選 A／ D 電路的特點及性能技術(shù)指標，對不同的 A／ D 轉(zhuǎn)換器采用不同的接口電路。 在設(shè)計單片微機與 A／ D 轉(zhuǎn)換器的接口對，要注意掌握下述幾點方法。 (1)模擬端輸入信號的連接 A／ D 轉(zhuǎn)換器的模擬量 信號大都為標難信號 o 一 5v 或 o 一 1Dv，但有些 A／ D 轉(zhuǎn)換器的輸入極性除單極性外，也可以是雙極性，用戶可通過改變外接線路來改變量程，使用時注意查閱有關(guān) A／ D 轉(zhuǎn)換器的使用手冊。另外，在模擬輸入通道中．除了單通道輸入外，還有多通道輸入方式。在微機系統(tǒng)中，多通道插入可采用兩種方法． ? 是采用單路模擬輸入的 A／ D 芯片，在模擬量輸入端加接多路開關(guān)；另一種是采用帶有多路開關(guān)的 A／ D 轉(zhuǎn)換器。 (2)輸出數(shù)字量引腳的連接 A／ D 轉(zhuǎn)換器數(shù)字量輸出引腳與單片微機 的連接方法與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。對于那些沒有的出鎖存器的 A／ D 轉(zhuǎn)換器來說，一般要通過鎖存器或 I／ o接口與單片機相連，常用的接口及鎖存器有 815 8255b 824 74L52774LS373 等。當 A／ D 轉(zhuǎn)換器內(nèi)部含出鎖存器時，可直接與單片機相連。有時為了增加控制功能，也采用 I／ o 接口連接。另外，根據(jù)位數(shù)的不同， A／ D 轉(zhuǎn)換器與單片機數(shù)據(jù)總線的連接方法也不同。對于 8 位的 A／ D 轉(zhuǎn)換器，其數(shù)字始出可與 8 仗單片機數(shù)據(jù)總線直接相連，或者從某個 I／ O 口 (如 PI n)輸入。但對于那些高于 8 位的 A／ D 轉(zhuǎn)換器，如 10 位、 12 位或 16 位等，其連接就不那么簡單了，應(yīng)該分步讀出。在讀取數(shù)字量時，通常用單片機的控制信號而和地址譯碼信號來控制由不同的地址信號來分步讀取全部數(shù)據(jù)。 (3)A／ D 轉(zhuǎn)換器的啟動方式 無論選擇什么樣的 A／ D 轉(zhuǎn)換芯片，當其與微機連接好了之后，都必須由微機在片選信號選中的基礎(chǔ)上，發(fā)出啟動該芯片所需的信號。芯片不同，啟動的方式也不同。有的需要電平觸發(fā)，有的需要脈沖觸發(fā)。 所謂電平觸發(fā)就是在 A／ D 轉(zhuǎn)換器的啟動引腳上加上一個要求的電平。當電平加上以后， A／ D 轉(zhuǎn)換立刻開始，而且在轉(zhuǎn)換過程中．必須保持 這一電平，否則將停止轉(zhuǎn)換。在這種啟動方式下， CPU 控制必須通過寄存器保持一段時間，一般采用 D 觸發(fā)器、鎖存器或并行 I／ O 接口等來實現(xiàn)。如AD570、 AD57 AD572 都屬電平控制轉(zhuǎn)換電路。脈沖啟動轉(zhuǎn)換芯片，只要在啟動轉(zhuǎn)換輸入引腳加一個啟動脈沖即可。如 ADC0809\AD574 等都屬于這一類芯片，一般用 W/R 及地址譯碼器的輸出了 i 經(jīng)過一定的邏輯電路進行控制。 (4)判斷 A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束及讀取數(shù)據(jù) CPR 發(fā)出啟動信號后， A／ D 轉(zhuǎn)換器開始轉(zhuǎn)換，當轉(zhuǎn)換結(jié)束時， A／ D轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)含朗轉(zhuǎn)換結(jié)束觸發(fā)器置位 ，輸出一個轉(zhuǎn)換結(jié)束標志信號，通知單片機， A／ D 轉(zhuǎn)換已完成，可以進行讀數(shù)操作，單片微機判斷 A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束否通常有下列四種方法： 1．程序查詢方式 將 A／ D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號經(jīng)子龍門送到 CPU 的數(shù)據(jù)總線或 I／ O 接口的某一位上，當單片機發(fā)出啟動轉(zhuǎn)換信號后，即開始查詢 A／ D 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，沒有結(jié)束則繼續(xù)查詢，直到有結(jié)束信號時，方可讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。采用這種方法的程序設(shè)計比較簡單，且實時性也比較強、是單片機系統(tǒng)中應(yīng)用較多的一種方法。 2． DDF 方式 將 A／ D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號接至單片機的中斷請求信號 端，單片機發(fā)出啟動轉(zhuǎn)換信號后，繼續(xù)執(zhí)行主程序，當 A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，向單片機提出中斷申請．單片機響應(yīng)中斷后，在中斷服務(wù)子程序中讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。這種方法能使 A／ D 轉(zhuǎn)換器與單片機并行工作，因而大大節(jié)省了 CPU 的時間，常用于實時性要求比較強或多參數(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。 3．軟件延時方式 單片機向 A／ D 發(fā)出啟動轉(zhuǎn)換信號后，即調(diào)用軟件延時程序，延時時間的長短取決于 A／ D 轉(zhuǎn)換器完成轉(zhuǎn)換所需要的時間，延時結(jié)束后方可讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。為了確保轉(zhuǎn)換完成，一般將延時時間延長于 A／ D 轉(zhuǎn)換時間。這種方法可靠性比較高．不用增加 硬件連線，但要占用 CPU 的大量時間，多用在 CPU 處理任務(wù)比較少的系統(tǒng)小。 4．等待方式 在 A／ D 轉(zhuǎn)換期間，設(shè)法產(chǎn)生一個等待信號，暫停 CPU 工作，使之處于等待狀態(tài)。只有當 A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，才使 CPU 繼續(xù)工作，并讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。這種方法也不利于發(fā)揮 CPU 的效率。 A／ D 轉(zhuǎn)換完成后，如何從 A／ D 轉(zhuǎn)換器讀取數(shù)據(jù)，要根據(jù) A／ D 轉(zhuǎn)換 器的結(jié)構(gòu)特點而定。若轉(zhuǎn)換器的片內(nèi)具有可控的三態(tài)門或接口邏輯時， A／D 的數(shù)據(jù)輸出可直接掛到單片機的數(shù)據(jù)總線上，而無須附加邏輯接口電路，并在轉(zhuǎn)換結(jié)束時，利用而信號 (只要通過 一條指令 MOVX A，＠ DPTE)，打開三態(tài)門，待數(shù)據(jù)讀入 CPU。對于片內(nèi)輸出寄存器無可控的三態(tài)門或接口邏輯的 A／ D 轉(zhuǎn)換器，則必須經(jīng) I／ o 通道或輸入緩沖電路才能與單片機連接。 (5)參考電源的連接 A／ D 轉(zhuǎn)換器中參考電源的作用是提供其內(nèi)部 D／ A 轉(zhuǎn)換器的標準電源，它直接關(guān)系到 A／ D 轉(zhuǎn)換的精度，因而對該電源的要求比較高，一般要求由穩(wěn)壓電源供電。不同的 A／ D 轉(zhuǎn)換器，參考電源的提供方法也不 樣。通常 8 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器采用外電源供電，如 ADc080 AD7574 等。但對于精度要求比較高的 12 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器，如 AD574A、 ADC80 等，一般在 A／ D 芯片內(nèi)部設(shè)有精密參考電源，不必另外加電源。 在一些單、雙極性均可使用的 A／ D 轉(zhuǎn)換器中，參考電平常常有兩個引腳： VRAF+，和 VRAF根據(jù)模擬量輸入信號的極性不同，這兩個參考電源引腳的接法也不同。若模擬量信號為單極性時， vnspt，端接模擬地， vnzpt、端接參考電源正端；當模擬量信號為雙極性時，則 vnspt，接參考電源的正端， vnzpt，接參考電源負端。 下面以較為常用的 ADC0809 為例介紹其接口方法。 A 比 D809 是 8 位 A／ D 轉(zhuǎn)換芯 片，由單一十 5V 電源供電。片內(nèi)帶有鎖存功能的 8 路模擬多路開關(guān)，可以對 8 路。一 5v 的模擬輸入電壓信號分時進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間為 100ys 左右；片內(nèi)具有多路開關(guān)的地址譯碼和鎖存電路、高阻抗斬波穩(wěn)定比較器、 256R 電阻 T 型網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀電子開關(guān)以及逐次退近寄存器，采用逐次逼近技術(shù)實現(xiàn) A／ D 轉(zhuǎn)換；其內(nèi)部無時鐘電路，時鐘 fcm 須由外部提供，典型時鐘頻率為 640kH，；輸出具有 TTL 三態(tài)鎖存緩沖器，可直接與單片機