【正文】 辨率為： 1／ 1999l oo ％＝ 0． 05％ 實(shí)際上，無(wú)論是 A／ D 轉(zhuǎn)換器還是 D／ A 轉(zhuǎn)換器，當(dāng)其位數(shù)確定以后，分辨率就已確定，分辨率只是一個(gè)設(shè)計(jì)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(jià)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(jì)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(shí)際 A／ D 轉(zhuǎn)換器在量化值上與一個(gè)理想 A／ D 轉(zhuǎn)換器的差值，可表示成絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。絕對(duì)誤差的大小由實(shí)際模擬量輸入值與理論值之差來(lái)度量。實(shí)際上對(duì)應(yīng)于同一個(gè)數(shù)寧量輸出，其模擬量輸入并不是一個(gè)固定的值，而是有 — 個(gè)范圍。絕對(duì)誤差包括增益誤差、零點(diǎn)誤差和非線性誤差等。相對(duì)誤差是指絕對(duì)誤差與滿到度值之比，一般用百分?jǐn)?shù) (％ )來(lái)表示。對(duì) A／ D 轉(zhuǎn)換器也常用 ppm(百萬(wàn)分之一 )或最小有效位的當(dāng)量 LSB 來(lái)表爾： 1I‘SB ＝ 1／ 2“ 滿刻度值。 6． 3 轉(zhuǎn)投時(shí)間和轉(zhuǎn)換速率 A／ D 轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間叫轉(zhuǎn)換時(shí)間。而轉(zhuǎn)換速率是轉(zhuǎn) 換時(shí)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(shí)間較長(zhǎng)，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(jià)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(biāo)均高于前者。這類器件的轉(zhuǎn)換時(shí)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(dòng)控制。 (3)高速：轉(zhuǎn)換方式為并行或串并行。轉(zhuǎn)換時(shí)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(shí)間為 20 一 50ns。并行式 A／ D 轉(zhuǎn)換技術(shù)在實(shí)踐 L 不易實(shí)現(xiàn)，所以長(zhǎng)期以來(lái)并未獲得實(shí)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(jià)格昂貴，因此目前又出現(xiàn)了 ‘ 種串、并行 A／ D 轉(zhuǎn)換方案進(jìn)行折衷，以簡(jiǎn)化電路，但 速度有所下降。 在選擇 A／ D 轉(zhuǎn)換芯片時(shí)，除， L 述幾點(diǎn)應(yīng)認(rèn)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(shí)注意的問題 一般而言，任何型號(hào)的 A／ D 芯片都可以與微機(jī) (或單片機(jī) )連接使用，但對(duì)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)、應(yīng)該掌握所選 A／ D 電路的特點(diǎn)及性能技術(shù)指標(biāo)，對(duì)不同的 A／ D 轉(zhuǎn)換器采用不同的接口電路。 在設(shè)計(jì)單片微機(jī)與 A／ D 轉(zhuǎn)換器的接口對(duì)，要注意掌握下述幾點(diǎn)方法。 (1)模擬端輸入信號(hào)的連接 A／ D 轉(zhuǎn)換器的模擬量 信號(hào)大都為標(biāo)難信號(hào) 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(lái)改變量程，使用時(shí)注意查閱有關(guān) A／ D 轉(zhuǎn)換器的使用手冊(cè)。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(jī)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(jī) 的連接方法與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。對(duì)于那些沒有的出鎖存器的 A／ D 轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，一般要通過鎖存器或 I／ o接口與單片機(jī)相連，常用的接口及鎖存器有 815 8255b 824 74L52774LS373 等。當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換器內(nèi)部含出鎖存器時(shí)，可直接與單片機(jī)相連。有時(shí)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(jī)數(shù)據(jù)總線的連接方法也不同。對(duì)于 8 位的 A／ D 轉(zhuǎn)換器，其數(shù)字始出可與 8 仗單片機(jī)數(shù)據(jù)總線直接相連，或者從某個(gè) I／ O 口 (如 PI n)輸入。但對(duì)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(jiǎn)單了，應(yīng)該分步讀出。在讀取數(shù)字量時(shí)，通常用單片機(jī)的控制信號(hào)而和地址譯碼信號(hào)來(lái)控制由不同的地址信號(hào)來(lái)分步讀取全部數(shù)據(jù)。 (3)A／ D 轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)方式 無(wú)論選擇什么樣的 A／ D 轉(zhuǎn)換芯片，當(dāng)其與微機(jī)連接好了之后，都必須由微機(jī)在片選信號(hào)選中的基礎(chǔ)上，發(fā)出啟動(dòng)該芯片所需的信號(hào)。芯片不同，啟動(dòng)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(dòng)引腳上加上一個(gè)要求的電平。當(dāng)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(dòng)方式下， CPU 控制必須通過寄存器保持一段時(shí)間，一般采用 D 觸發(fā)器、鎖存器或并行 I／ O 接口等來(lái)實(shí)現(xiàn)。如AD570、 AD57 AD572 都屬電平控制轉(zhuǎn)換電路。脈沖啟動(dòng)轉(zhuǎn)換芯片，只要在啟動(dòng)轉(zhuǎn)換輸入引腳加一個(gè)啟動(dòng)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(jìn)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(dòng)信號(hào)后， A／ D 轉(zhuǎn)換器開始轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)， 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(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號(hào)，通知單片機(jī)， A／ D 轉(zhuǎn)換已完成，可以進(jìn)行讀數(shù)操作，單片微機(jī)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(hào)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(dāng)單片機(jī)發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)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(hào)時(shí)，方可讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。采用這種方法的程序設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，且實(shí)時(shí)性也比較強(qiáng)、是單片機(jī)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(hào)接至單片機(jī)的中斷請(qǐng)求信號(hào) 端，單片機(jī)發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)后，繼續(xù)執(zhí)行主程序，當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，向單片機(jī)提出中斷申請(qǐng)．單片機(jī)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(jī)并行工作，因而大大節(jié)省了 CPU 的時(shí)間，常用于實(shí)時(shí)性要求比較強(qiáng)或多參數(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。 3．軟件延時(shí)方式 單片機(jī)向 A／ D 發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)后，即調(diào)用軟件延時(shí)程序，延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短取決于 A／ D 轉(zhuǎn)換器完成轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間，延時(shí)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(shí)時(shí)間延長(zhǎng)于 A／ D 轉(zhuǎn)換時(shí)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(shí)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(gè)等待信號(hào)，暫停 CPU 工作，使之處于等待狀態(tài)。只有當(dāng) 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(diǎn)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(shí)， A／D 的數(shù)據(jù)輸出可直接掛到單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線上，而無(wú)須附加邏輯接口電路，并在轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，利用而信號(hào) (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(duì)于片內(nèi)輸出寄存器無(wú)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)電源，它直接關(guān)系到 A／ D 轉(zhuǎn)換的精度，因而對(duì)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(duì)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(gè)引腳： VRAF+，和 VRAF根據(jù)模擬量輸入信號(hào)的極性不同，這兩個(gè)參考電源引腳的接法也不同。若模擬量信號(hào)為單極性時(shí)， vnspt，端接模擬地， vnzpt、端接參考電源正端；當(dāng)模擬量信號(hào)為雙極性時(shí)，則 vnspt，接參考電源的正端， vnzpt，接參考電源負(fù)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(duì) 8 路。一 5v 的模擬輸入電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)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(shí)現(xiàn) A／ D 轉(zhuǎn)換；其內(nèi)部無(wú)時(shí)鐘電路，時(shí)鐘 fcm 須由外部提供，典型時(shí)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(jī)