模拟量转成数字量应用
模数、数模转换及其应用论文
模数、数模转换及其应用摘要：随着电子技术的迅速发展以及计算机在自动检测和自动控制系统中的广泛应用，利用电子系统处理模拟信号的情况变得更加普遍。
数字电子计算机所处理的都是不连续的数字信号，而实际遇到的大都是连续的模拟量，模拟量经过传感器转换成电信号的模拟量后，需经过模/数转换变成数字信号后才可输入到数字系统中进行处理和控制。
同时，往往还要求将处理后得到的数字信号再经过数/模转换成相应的模拟信号，作为最后的输出。
模数、数模转换建立在各种转换电路的基础上，并且不断改进模数、数模转换器的转换精度与转换速度。
模数、数模转换技术在工业中有着重要的应用。
关键字：电子系统模数转换器数模转换器转换技术的应用Digital to analog、digital to analog conversion and its application Abstract: With the rapid development of electronic technology and computer in the automatic detection and automatic control system in the broad application, the use of electronic system for processing analog signal conditions become more common. Digital electronic computer processing are not continuous digital signal, but actually encountered mostly continuous analog, analog quantity sensor is converted into electrical signals by analog, after A / D conversion into digital signal can be input to a digital system for processing and control. At the same time, also often seek treatment received digital signals through D / A conversion into a corresponding analog signal, as the final output. ADC, DAC based on conversion circuit based on continuous improvement, and module, digital to analog converter conversion precision and conversion rate. ADC，DAC technology in industry has important applications.Key words: electronic system；analog to digital converter；digital to analog converter；conversion technology application１引言作为把模拟电量转换成数字量或数字量转换成模拟电量输出的接口电路，转换器是现实世界中模拟信号通向数字信号的桥梁，是电子技术发展的关键和瓶颈所在。
AD课程设计-- 八路模拟量转换为数字量电路设计
微机原理课程设计说明书11 级电气工程及其自动化专业 972 班级题目八路模拟量转换为数字量电路设计2011年12 月26 日摘要随着电子技术的发展，计算机在现代科学技术的发展中起着越来越重要的作用。
多媒体技术、网络技术、智能信息处理技术、自适用控制技术、数据挖掘与处理技术等都离不开计算机。
本课程设计是基于微机原理与接口技术的简单应用。
运用所学的微机原理和接口技术知识完成ADC0809的采样，即基于0806最小系统将模拟电压表通过ADC0809的采样完成模拟量转换成的数字量并显示出来。
通过硬件与软件的结合，用我们刚刚学过的汇编语言编写程序模拟分析了ADC0809的芯片功能和硬件配置，结合硬件和软件阐述了该系统的工作原理，得出了一种简单实用的ADC0809的采样即实现数字电压表功能系统的硬件、软件电路设计方案。
该系统能测量0～5V的电压，结果显示于数码管上。
关键字：ADC0809、8086系统、频率发生器前言 (4)1.题义分析与解决方案 (5)1.1题义与需求分析 (5)1.2解决问题的方法与思路 (5)1.2.1硬件部分 (5)1.2.2软件部分 (5)2.硬件设计 (5)2.1电路原理 (5)2.2 8086最小系统模块 (6)2.3可编程并行接口芯片8255A (7)2.3.1 8255A的作用 (7)2.3.2 8255A的功能分析及技术参数 (7)2.4 模数转换芯片ADC0809 (9)2.4.1 ADC0809的内部结构和外部引脚 (9)2.5 模拟量（ 0～5V）电压输出 (11)2.6 频率发生器 (11)2.7 七段LED显示器 (12)2.7.1 七段LED显示器的作用、功能分析及结构 (12)2.8 硬件总逻辑图及说明 (13)3.汇编程序设计 (14)3.1控制程序设计思路说明 (14)3.2 程序流程图 (15)4.ADC0809采样系统的设计总结 (21)附录： (23)1、8086最小系统框图 (23)2、0809功能模块框图： (24)3、接口与显示模块框图 (24)4. 程序流程图 (25)前言电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。
10模拟量和数字量的转换.
2018-10-06
第10章 模拟量和数字量的转换
图10.6 ADC0809符号图
20பைடு நூலகம்8-10-06
第10章 模拟量和数字量的转换
10.1.4 A/D转换器的主要技术指标 1. 分辨率与量化误差 A/D转换器的分辨率用输出二进制数的位数表示， 位数越多，误差越小，转换精度越高。例如，输入模拟 电压的变化范围为0～5V，输出8位二进制数可以分辨的 最小模拟电压为 5V×2-8＝20mV；而输出 12位二进制数 可以分辨的最小模拟电压为5V×2-12≈1.22mV。 量化误差则是由于 A/D 转换器分辨率有限而引起的 误差，其大小通常规定为±（1/2）LSB。该量反映了A/ D转换器所能辨认的最小输入量，因而量化误差与分辨 率是统一的，提高分辨率可减小量化误差。LSB是指最 低一位数字量变化所带来的幅度变化。
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第10章 模拟量和数字量的转换
图10.4 逐次逼近比较式A/D转换原理框图
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第10章 模拟量和数字量的转换
10.1.3 集成ADC0809简介 ADC0809是一种采用 CMOS 工艺制成的 8 路模拟输 入的8位逐次逼近型ADC，它由单一+5V供电，片内带 有锁存功能的8路模拟开关，可对8路0～5V的输入模拟 电压分时进行转换，完成一次转换约需100s，其原理 框图如图10.5所示。
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第10章 模拟量和数字量的转换
显然，其工作过程可与天平称重物类比，并得到 解释。图中的电压比较器相当于天平，被测模拟电压 输入 ui 相当于重物，基准电压 Vref 相当于电压砝码，且 电压砝码具有按8421编码递进的各种规格。根据ui＜Vr ef或ui＞Vref，比较器有不同的高低电平输出，从而输出 由大到小的基准电压砝码，与被测模拟输入电压ui比较， 并逐次减小其差值，使之逼近平衡。当ui=Vref，比较器 输出为零，相当于天平平衡，最后以数字显示的平衡 值即为被测电压值。
模拟量转数字量万能公式
模拟量转数字量万能公式在咱们的科技世界里，有一个特别神奇的概念，叫做“模拟量转数字量”。
这玩意儿听起来好像挺复杂，挺高大上的，但其实啊，它就像我们学骑自行车，一开始觉得难，掌握了窍门之后就会发现，也就那么回事儿。
我记得有一次，我在一个电子实验室里，看到一群学生正在为这个问题抓耳挠腮。
他们面前摆着各种仪器，眼神里充满了困惑和迷茫。
其中有个叫小明的同学，那着急的样子，就像是热锅上的蚂蚁。
咱们先来说说啥是模拟量。
简单来讲，模拟量就像是一条连续不断的河流，它的数值可以在一定范围内任意变化，没有固定的间隔或者台阶。
比如说，温度、压力、声音的强弱，这些都是模拟量。
那数字量呢？数字量就像是一级一级的台阶，它的数值是离散的，只能是一些特定的值。
比如说，咱们电脑里存储的数字 0 和 1 ，就是典型的数字量。
那为啥要把模拟量转成数字量呢？这就好比我们要把一条流淌的河，变成一段一段的水池子，这样我们的电脑啊、电子设备啊，才能更好地处理和理解这些信息。
这时候，咱们就得提到那个传说中的“万能公式”啦！其实啊，它并不是一个真正像数学公式那样写在纸上就能套用的式子，而是一套方法和思路。
比如说，咱们要测量一个温度。
温度是模拟量，那怎么转成数字量呢？首先，咱们得确定一个测量的范围，比如说 0 到 100 度。
然后，我们把这个范围分成很多小的区间，假设分成 1000 个区间。
每个区间就代表一个数字值。
这时候，我们用一个传感器来测量温度，传感器会把温度的变化转化成电信号。
然后通过一个叫做 ADC（模数转换器）的东西，把这个电信号转换成数字信号。
这个 ADC 就像是一个神奇的魔法盒子，能把模拟的东西变成数字的。
但是这里面可有点小讲究哦。
比如说，这个 ADC 的精度，精度越高，转换出来的数字量就越准确。
就像你用一把刻度很精细的尺子去测量东西，肯定比用一把粗糙的尺子准得多。
再比如说，采样频率也很重要。
采样频率就像是你拍照的快门速度，速度越快，就能捕捉到更多的细节。
模拟量与数字量的转换
如图12.1所示为4位T型电阻网络数模转换器电路，由T型电阻网络、模拟电子开关、运算放大器和基准电压等部分组成。T型电阻网络可应用戴维南定理和叠加定理逐步化简，从而求得输出电压为：
RU
"o"■"(d电'd212"d尸・d0R)
如果输入的是n位二进制数，且R■3R,贝上f
u■■UR(d*n・■d*nw■…■d■Ri■d■RO)
解数模转换器的输出电压uo为：°
uHIUR(d0■d*2■d*1■d*0)
o243210
式中d■Q，d■Q，d■Q，UBIEV，随着计数脉冲C的变化，输出电压332211R
uo的值如表12.1所示。由表12.1可知输出电压uo的最大值为4.6875V，输出电压uo随计数脉冲C变化的波形如图12.7所示。°
第
12.1
（1）理解数模与模数转换的基本原理。
（2）了解常用数模与模数转换集成芯片的使用方法。
12.2
本章重点：
（1）数模转换器的工作原理。
（2）模数转换器的工作原理。
பைடு நூலகம்本章难点：
（1）逐次逼近型模数转换器的构成。
（2）逐次逼近型模数转换器的工作原理。
本章考点：
（1）T型电阻网络数模转换器的分析。
（2）数模转换器输出电压的计算。
12.2.2
模数转换器是将输入的模拟信号转换成一组多位的二进制数字输出的电路，结构类型很多。常用的逐次逼近型模数转换器的分辨率较高、转换误差较低、转换速度较快，一般由顺序脉冲发生器、逐次逼近寄存器、数模转换器和电压比较器等几部分组成，如图12.3所示。
图12.3逐次逼近型模数转换器的原理框图
逐次逼近型模数转换器的工作原理类似于用天平称量物体的质量。转换开始前先将所有寄存器清零。开始转换以后，时钟脉冲首先将寄存器最高位置成1，使输出数字为100…0。这个数码被数模转换器转换成相应的模拟电压u,送到比较器中与u.
ADC方法及其应用解析
ADC方法及其应用解析ADC（Analog-to-Digital Converter）即模拟到数字转换器，是一种将模拟信号转换成数字信号的设备或电路。
它是广泛应用于电子设备中的关键部件，能够将模拟量转换成数字量，提供适合数字处理的输入。
ADC的基本原理是将连续变化的模拟信号转换成一系列离散值的数字信号。
具体流程如下：1. 采样（Sampling）：将连续信号按照一定的时间间隔采集一系列模拟样本点，形成离散的信号序列。
2. 量化（Quantization）：将采样到的连续信号值映射到特定的离散值，这个离散值称为量化值。
量化值的精度决定了ADC的分辨率。
3. 编码（Encoding）：将量化后的模拟信号值通过编码器转换成对应的二进制数字，形成数字信号。
4. 输出（Output）：将编码后的数字信号输出给数字处理器或存储器，进行进一步的数字处理。
1.模拟信号采集：ADC广泛应用于各种采集系统中，如声音、图像、温度、压力、速度等模拟信号的采集。
通过ADC将模拟信号转换成数字信号后，可以方便地进行数字处理、传输和存储。
2.传感器读取：许多传感器输出的都是模拟信号，如光电传感器、压力传感器、温度传感器等。
通过ADC将传感器输出的模拟信号转换成数字信号后，可以更方便地进行信号处理和判断。
3.音频处理：音频设备中的模拟声音信号需要经过ADC转换成数字信号，再通过数字信号处理器（DSP）进行各类音频处理，如滤波、均衡、混响、压缩等操作，最后再通过DAC转换成模拟信号输出。
4.通信系统：通信系统中，数字信号在传输前必须通过ADC转换成模拟信号，例如ADSL调制解调器将数字信号转换成模拟信号进行传输，接收端再通过ADC将模拟信号转换成数字信号进行解码和处理。
5.医疗设备：医疗设备中的生理参数监测仪器，如心电图仪、血压计、血氧仪等，需要将模拟信号采集并通过ADC转换成数字信号，以便后续的医学诊断和分析。
6.自动控制系统：自动控制系统中的模拟量传感器一般通过ADC转换成数字量信号，供控制器进行逻辑判断和控制处理。
模拟量转化为数字量的步骤
模拟量转化为数字量的步骤模拟量转化为数字量是在工程和科学领域中常见的任务。
模拟量是连续变化的，可以取无限个值；而数字量是离散的，只能取有限个值。
将模拟量转化为数字量是为了方便处理和传输数据。
以下是模拟量转化为数字量的步骤：1. 采样：首先需要对模拟量进行采样，即在一段时间内以一定的频率取样。
采样频率的选择要满足采样定理，即采样频率要大于被采样信号的最高频率成分的两倍。
采样的目的是将连续的模拟量转化为离散的数据点。
2. 量化：采样得到的数据是连续的模拟值，需要将其转化为离散的数字值。
这个过程称为量化。
量化的目的是将连续的模拟值映射到离散的数字值上。
量化的精度决定了数字值的分辨率，一般用位数来表示，例如8位、12位、16位等。
3. 编码：量化得到的数字值是由一系列二进制位组成的。
编码的目的是将数字值转化为能够表示的二进制码。
常见的编码方式有二进制补码、格雷码等。
编码后的数字值可以用于表示模拟量的大小。
4. 数字信号处理：经过采样、量化和编码后，得到了离散的数字信号。
根据具体的应用需求，可以对数字信号进行处理。
常见的数字信号处理包括滤波、增益控制、数据压缩等。
5. 数字量输出：经过数字信号处理后，可以将数字信号输出为数字量。
输出的数字量可以是数字显示、数字存储、数字通信等形式。
数字量的输出可以方便地进行数据处理和传输。
总结：将模拟量转化为数字量是通过采样、量化、编码等步骤实现的。
这个过程可以方便地处理和传输数据。
模拟量转化为数字量在工程和科学领域中具有广泛的应用，例如数据采集、传感器测量、自动控制等。
数字量和模拟量的相互转换
逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较 逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压 与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出 数 字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功 耗低，在低分辩率（<12位）时价格便宜，但高精度 （>12位）时价格很高。
所以，电路的输出电压u0与输入的四位二进制代码 成正比：
K
U REF 24 R
依此类推，n位权电阻网络DAC的求和运算放大 器输入端电流、输出电压表达式分别为：
I 2UnR1ERF（2n1dn1 2n2 dn2 21 d1 20 d0）
u0 IRF U2nRERF（2n1dn1 2n2 dn2 21d1 20 d0）
A/D转换器主要方法
4）Σ-Δ(Sigma?/FONT>delta)调制型（如AD7705） Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤 波器等组成。原理上近似于积分型，将输入电压转换 成时间(脉冲宽度)信号，用数字滤波器处理后得到数字 值。电路的数字部分基本上容易单片化，因此容易做 到高分辨率。主要用于音频和测量。
AD转换器的主要技术指标
5）满刻度误差(Full Scale Error) 满度输出时对 应的输入信号与理想输入信号值之差。
6）线性度(Linearity) 实际转换器的转移函数与理 想直线的最大偏移，不包括以上三种误差。
其他指标还有：绝对精度(Absolute Accuracy) ，相对精度(Relative Accuracy)，微分非线性，单调性和无错码，总谐波失真（Total Harmonic Distotortion缩写THD）和积分非线性。
逐次逼近法的工作原理
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模拟量转换成数字量的方法及应用
1．在线监测采集器模拟量输入基本采用（4－20mA）方式接入，模拟量实际大小经换算后输出相应的数值。
举例说明：如果一台在线COD检测设备仪器；其量程小值为0，最大值200；那么相对应的模拟量分别为4mA-20mA；当COD为测定值为0时，那么模拟量输出为4mA,当COD测定值为200时，模拟量输出应为20mA；假若模拟量输出为10mA,那么COD测定值是多少？
由线性方程的直线方程公式：y=KX+b
分别计算K值：K=（200-0）/（20-4）=12.5
令y=0，X=4 可计算出b=-Kx= -50
那么得出函数关系式为：y=12.5X-50
那么现在当COD模拟量输出为10mA时，可以计算出实际值为：
Y=12.5*10-50=75
就可以算出当COD模拟量输出为10mA时，相对应数值则为75。
以上例子为理论值计算。
2．下列为实际我们用作测试电流计算值和实际应用参考。
我们使用一个电流互感器作为测试对象：电流互感器测定电流最小值为0，最大值为50，最小值为0时对应输出模拟量4mA，最大值为50时对应输出模拟量为20mA.
由以上数据我们可以做出函数方程为：y=3.125X-12.5
现在通电进行实测试验用电流测得电流为6.40mA,在线仪表实测数据为7.568。
通过理论值计算可以计算出当输出电流为6.4mA时，计算理论值为7.5.理论值与实测值误差值为：0.068,误差率为0.068/50=0.00136. 由此验证此公式是具有可行性。