基本模块的设计与实现.ppt
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1、电子设计培训专题之二电子设计培训专题之二-基本模块的设计与实现基本模块的设计与实现-福建师范大学协和学院 董建怀本专题主要内容本专题主要内容lA/D转换模块的设计与实现lD/A转换模块的设计与实现 l步进电机控制模块的设计与实现 概述概述l数据转换器是模拟电路和数字电路之间连接的桥梁。l数据转换器按转换类型可以分为模数转换器(A/D)和数模转换器(D/A)l其输出结果的位数有8位、10位、12位、14位、16位和24位等。lA/D和D/A接口类型主要有并口和串口(SPI、I2C)等。一、一、A/D转换模块的设计与实现转换模块的设计与实现1.A/D转换器的分类转换器的分类l积分型(如TLC713
2、5)其优点是用简单电路就能获得高分辨率,但缺点是由于转换精度依赖于积分时间,因此转换速率极低。l逐次比较型(如TLC0831)l其优点是速度较高、功耗低,在低分辨率(12位)时价格很高。l并行比较型/串并行比较型(如TLC5510)l转换速率极高,电路规模也极大,价格很高 l-调制型(如AD7705):主要用于音频和测量l电容阵列逐次比较型:用低廉成本制成高精度单片A/D转换器l压频变换型(如AD650)l分辨率高、功耗低、价格低,但需外部计数电路共同完成A/D转换2.A/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标l分辨率:又称精度,通常以数字信号的位数来表示。l转换速率:指完成一次从模拟转换
3、到数字的A/D转换所需的时间的倒数。l量化误差:通常是1 个或半个最小数字量的模拟变化量,表示为1LSB、1/2LSB。l偏移误差:输入信号为零时输出信号不为零的值,l满刻度误差:满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。l线性度:实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移 l其他指标还有:绝对精度、相对精度、微分非线性、单调性和无错码、总谐波失真(THD)和积分非线性等。3.并行接口8位通用A/D转换器ADC0809(1).ADC0809的主要功能:的主要功能:分辨率为分辨率为8位。位。总的不可调误差在总的不可调误差在(1/2)LSB和和1LSB范围内。范围内。典型转换时间为典型转换时间为
4、100s。具有锁存控制的具有锁存控制的8路多路开关。路多路开关。具有三态缓冲输出控制。具有三态缓冲输出控制。单一单一+5V供电,此时输入范围为供电,此时输入范围为05V。输出与输出与TTL兼容。兼容。工作温度范围工作温度范围 4085。(2).ADC0809的的组成及工作原理的的组成及工作原理8通道通道多路多路模拟模拟开关开关地址地址锁存锁存译码译码8位位A/D转换器转换器三三态态输输出出锁锁存存器器VCCIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ABCALEGND EOC D0 D7OEREF(-)REF(+)STARTCLK图图7-19 ADC0808/0809原理图及引脚原理图及引
5、脚End of ConversionOutput EnableAddress Latch Enable640kHZ通道地址通道地址引脚引脚图 7-20 ADC0809引脚图(3).ADC0809引脚及功能引脚及功能(4).工作时序工作时序ALE通道地址通道地址模拟输入模拟输入STARTEOCOED0D7锁存锁存启动启动100 S ADC08080809的数字量输出值D(换算到十进制)与模拟量输入值VIN之间的关系,用下式表示:通常VREF(-)=0,所以有例:当VREF(+)=5V,VIN=4V时,D=(4/5)256 =205=1100 1101B=0BDH(5).转换公式转换公式(6)A/
6、D模块电原理图模块电原理图(1)(6)A/D模块时钟信号发生器电原理图模块时钟信号发生器电原理图(2)(7).应用应用l设有一角度传感器0度45度间输出的电压范围为2V4V,应用微处理器进行角度的判断与处理。注意对基准电压VREF(+)和VREF(-)的设计。另外应将该转换电路和最小系统结合起来。(7-1).硬件图硬件图(7-2).硬件说明硬件说明 ;A/D调试程序,EOC取非后(实验板上的EOC就是取反后的)接P2.5,晶振必须采用12MHZ,VREF接+5V经可调输出(+5V),MP接P2.6(由定时产生时钟500KHZ),XRD接RD(P3.7),CS接P2.7XWR接WR(P3.6),
7、IN0接+12V经可调输出,D0D7接P0口,8051P1口接8个LED.数码管为共阳极(7-3).软件的实现(软件的实现(1)ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH AJMP TIME ORG 0030HMAIN:MOV TH1,#255 ;12MHZ,定时1US,产生500KHZ的方波,作为0809的CLK MOV TL1,#31 MOV TMOD,#0H ;方式0 SETB TR1 ;开中断 SETB ET1 SETB EA(7-3).软件的实现(软件的实现(2)START:clr p3.4 clr p3.5 MOV A,#00H MOV DPTR,#7ffFH MO
8、VX DPTR,A JNB P2.5,$JB P2.5,$;判断是否转换结束 MOVX A,DPTR MOV 30H,A ANL A,#0FH LCALL SEG7 SETB P3.5CLR P3.4MOV P1,ALCALL DLYCLR P3.5MOV A,30HANL A,#0F0HSWAP ALCALL SEG7SETB P3.4CLR P3.5MOV P1,ALCALL DLYJMP START(7-3).软件的实现(软件的实现(3)TIME:;产生产生500KHZ的方波,作为0809的CLK MOV TH1,#255 ;255 MOV TL1,#31 ;31 CPL P2.6 RE
9、TISEG7:INC A MOVC A,A+PC RETTAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H DB 80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH(7-3).软件的实现(软件的实现(4)DLY:MOV R7,#2DL1:MOV R6,#249 DJNZ R6,$DJNZ R7,DL1 RET END二、二、D/A转换模块的设计与实现转换模块的设计与实现1.D/A转换器分类转换器分类l电压输出型(如TLC5620)l电流输出型(如THS5661A)l电流输出型D/A转换器很少直接利用电流输出,大多外接电流电压转换电路得到电压输
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