第10章计数器定时器与模拟量转换(模拟量转换)2013
电子技术基础- 模拟量和数字量的转换
EOC D0--7
第10章 模拟量和数字量的转换
10.2 A/D转换器
ADC0809管脚功能 8个模拟量输入端
启动A/D转换 转换结束信号
IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START
EOC
D0
输出允许信号
OE
实时时钟 CLK
电源电压
UCC
正负参考电压 VREF(＋)
地 GND D1
1
28
IN2
第10章
模拟量和数字量的转换
10.1 D/A转换器
能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC。 能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器，简称D/A转换器或DAC。 1.D/A转换器的基本原理及主要技术指标
d0
输入
d1
dn-1
…
D/A
输出
u o K u (d n1 2 n1 d n2 2 n2 d 1 21 d 0 2 0 )
10.2 A/D转换器
1. A/D转换器的基本原理及主要技术指标 A/D转换器的转换过程
ui（t）
CPS S
C
uS（t）
ADC的数字 化编码电路
输入模拟电压 采样保持电路 采样展宽信号
…
Dn-1 d1
d0 数字量输出
第13章 模拟量和数字量的转换
10.2 A/D转换器
采样-保持电路
A1 _
+ +
A2 _
2.D/A转换器的构成
+VREF
IREF
R
I3 2R
S3
S2
二进制权电阻网络D/A转换器
I2 4R S1
I1 8R S0
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
2018-10-06
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。
第10章习题解答
第10章思考题及习题10参考答案一、填空1．对于电流输出型的D/A转换器,为了得到电压输出，应使用。
答：I/V转换电路2．使用双缓冲同步方式的D/A转换器，可实现多路模拟信号的输出。
答：同步3．一个8位A/D转换器的分辨率是 ,若基准电压为5V,该A/D转换器能分辨的最小的电压变化为。
答:1/28，20Mv4．若单片机发送给8位D/A转换器0832的数字量为65H,基准电压为5V,则D/A转换器的输出电压为 .答：1.973V5．若A/D转换器00809的基准电压为5V,输入的模拟信号为2.5V时，A/D转换后的数字量是。
答：80H二、判断对错1．“转换速度”这一指标仅适用于A/D转换器，D/A转换器不用考虑“转换速度"问题。
错2．ADC0809可以利用“转换结束"信号EOC向AT89S52单片机发出中断请求.对3．输出模拟量的最小变化量称为A/D转换器的分辨率。
错4．对于周期性的干扰电压，可使用双积分型A/D转换器，并选择合适的积分元件，可以将该周期性的干扰电压带来的转换误差消除。
对三、单选1．在【例10—5】中的应用程序中，第2条与第4条指令:MOV DPTR，＃7FF8HMOVX ＠DPTR，A的作用是。
A。
使单片机的WR信号有效 B. 使ADC0809的片选信号有效C。
发送ADC当前的转换通道号并启动A/D转换 D.将A中的数据写入0809答：C2．对于图10—20，如果P2.7改为 P2.3,且A/D转换的通道号选为IN3，则DPTR的值为 .A. FBF3H B。
FBFCH C。
7BFCH D。
F7F3H答:D四、简答1．D/A转换器的主要性能指标都有哪些?设某DAC为二进制12位,满量程输出电压为5V，试问它的分辨率是多少？答：D／A转换器的主要技术指标如下：分辨率:D／A转换器的分辨率指输入的单位数字量变化引起的模拟量输出的变化，是对输入量变化敏感程度的描述。
数模转换和模数转换
2）CLOCK（第10脚）：时钟CP输入端，ADC0808/0809只有在CP信号同步下, 才能进行A/D转换。时钟 频率的上限是640KHZ。 3）ALE（第22脚）：地址锁存允许端。 ~ALE=1时地址锁存和译码部分把上面所述的CBA的值输入和译码并接通IN0 IN7之一。 当 ALE=0时，把CBA的值锁存起来。 4）START（第6脚）：启动脉冲输入端，启动脉冲的上升沿清除逐次逼近寄存器SAR，下跳沿启动ADC 开始转换。 ~5）VDD(第11脚)：电源输入端：+5V +6.5V。 6）GND（第13脚）：地 7）VREF（+）（第12脚）VREF-（第16脚）：分别为基准电压的高电平和低电平端。 8）EOC（第7脚）：转换结束信号端。EOC=0，表示转换正在进行，输出数据不可信。EOC=1表示转换 已完成，输出数据可信。 9）BO～B7（第8、14、15、17～21脚）：转换所得八位输出数据，B7是最高位，BO是最低位。 10）OE（第9脚）：允许输出端。OE端控制输出锁存器的三态门。当OE=1时，转换所得的数据送到B0 ～B7端，当OE=0时，B0～B7脚对外呈高阻状态。 11 ） ADDA 、 ADDB 、 ADDC （第 25 ～ 23 脚）：通道地址输入端。例如当 CBA=001 时，模拟量 IN1 输至 ADC0808/0809，CBA=010时,IN2输入ADC0809…依次类推。
并行比较型A/D转换器真值表
2． 逐次比较型A/D转换器 转换原理：
输出数 字信号
逻辑电路
8.2.3间接A/D转换器 1．双积分型A/D转换器
它由积分器、过零比较器（C）、时钟脉冲控制门（G）和定 时器、计数器（FF0～FFn）等几部分组成。
工作原理：
第10章计数器定时器与模拟量转换(模拟量转换)2013.
3. 模/数转换的方法和原理
计 数 式
A/D
转 换
V01
1
3. 模/数转换的方法和原理
计 数 式
A/D
转 换
V02
2
3. 模/数转换的方法和原理
计 数 式
A/D
V0n>Vi
转 换
V0n
n
5 模/数转换 (A/D)转换器
3. 模/数转换的方法和原理
计 数 式
A/D
转换原理：
由计数器对固定频率信号CLK进行计数，计数输出值送 DAC，DAC的输出模拟量Vo与输入模拟量Vi在比较器 中进行比较，随着计数的进行，Vo不断增加，当Vo>Vi， 计数器停止计数，此时的计数值即是模拟量Vi对应的数 字量。 转换速度慢！
0
D7~D0
8位 输入 寄存器 LE1
8位 D/A 转换器
VREF IOUT2 IOUT1
ILE
&
&
AGND VCC
&
0
1
DGND
DAC0832
XFER 传送控制信号，低电平有效 WR2 写信号2，低电平有效
•当XFER、WR2同时有效时, LE2=1 DAC寄存器输出随输入而变化； • WR2 变高 , LE2=0， 将输入数据锁存到DAC寄存器， 数据进入D/A转换器，开始D/A转换 8位 DAC 寄存器 LE2 RFB RFB CS WR1 XFER WR2
DI7~DI0
8位 输入 寄存器 LE1
8位 DAC 寄存器 LE2
8位 D/A 转换器 RFB
VREF IOUT2 IOUT1
ILE
&
RFB CS WR1 XFER WR2 & &
数模模数转换
重点: R-2R倒T形电阻网络DAC
难点:R-2R倒T形电阻网络DAC
关键:转换原理和器件应用，其他电路作为一般 性了解，简单介绍。
第10章 数/模和模/数转换
10.2 A/D转换
10.2.1 A/D转换基本原理 10.2.2 A/D转换器工作原理 10.2.3 ADC的主要技术参数 10.2.4 集成A/D转换器及其应用举例
工作过程：
① 准备阶段：转换控制信号CR＝0，将计数器清0，并通过 G2接通开关S2，使电容C放电；同时，Qn＝0使S1接通A点。 ② 采样阶段：当t＝0时，CR变为高电平，开关S2断开，积分 器从0开始对uI积分，积分器的输出电压从0V开始下降，即
uO R1C0tuIdt
与此同时，由于uO＜0， 故uC＝1，G1被打开，CP 脉冲通过G1加到FF0上， 计数器从0开始计数。
AD7520的主要性能参数如下：
分辨率：10位 线性误差：±(1/2)LSB（LSB表示输入数字量最低位），若用 输出电压满刻度范围FSR的百分数表示则为0.05%FSR。 转换速度：500ns 温度系数：0.001%/℃
D0～D9：数据输入端 IOUT1：电流输出端1 IOUT2：电流输出端2 Rf：10KΩ反馈电阻引出端Vcc：电源输入端 UREF：基准电压输入端 GND：地。
双1向. 电模路拟开组关成 DD电＝ ＝源10时时组电接接成路运地。由放 解码网络、模拟开关、求和放求放大大和器器集和成基运准算
基准参考 电压
R－2R倒T 形电阻解码
网络
图10-2 倒T型电阻网络DAC原理图
10.1.2 倒T形电阻网络DAC
2. 工作原理
由于集成运算放大器的电流求和点Σ为虚地，所以每个2R电 阻的上端都相当于接地，从网络的A、B、C点分别向右看的 对地电阻都是2R。
集成定时器与模拟量和数字量的转换
555集成定时器与模拟量和数字量的转换【重点】555定时功能及特性；会用555定时器组成应用电路。
【难点】555集成定时器构成单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器。
能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器，简称D/A 转换器或DAC ；能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称A/D 转换器或ADC 。
13.1 555集成定时器13.1.1 555集成定时器结构及其基本原理1.555集成定时器电路的组成（1）电阻分压器和电压比较器由三个等值电阻R 和两个集成运放比较器 A 1、 A 2构成将电源电压U CC 分压取得比较器的输入参考电压，在CO 端无外加控制电压时，比较器A 1输入参考电压为2/3U CC ，比较器A 2输入参考电压为1/3U CC ；CO 端如有外加控制电压可改变参考电压值。
（2）基本RS 触发器由两个比较器输出电位控制其状态R 为触发器复位端，当R =0时，触发器反相输出Q =1，使定时器输出u o =0，同时使 VT 导通。
CO 1R U U =CO R221U U =（3）输出缓冲器和开关管由反相器和集电极开路的三极管VT构成反相器用以提高负载能力并起到隔离作用；VT的集电极电流可达500 mA，能驱动较大的灌电流负载。
555集成定时器可在较宽的电源电压范围（4.5～18 V）内正常工作，但各输入端的信号电压不可超过电源电压值。
2.555集成定时器的基本工作原理当CO端无外接控制电压时，555集成定时器的工作状态取决于复位端R、TH和TR 的状态。
（1）当R=0时，Q=1，u o=0，VT饱和导通。
V> 1/3U CC时，A1输出为0，A2输出为1，Q=1，（2）当R=1且V TH > 2/3U CC、VTRQ=0，u o=0，VT饱和导通。
V> 1/3U CC时，A1输出为1，A2输出为1，Q、Q、（3）当R=1且V TH < 2/3U CC、TRu o不变，VT状态不变。
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
《电子技术》小班讨论课课件—第6次小课：模拟量和数字量的转换
通常D/A转换器的建立时间不大于1s
DAC0808 D/A转换器
DAC0808 是 八 位 的 D/A 转 换 器 ， 使 用 方便，只要给芯片提供正负5伏电源，并供 给一定的参考电压，在对其输入八位数字 量后，可以获得相应的模拟电压值。
12.2 模–数转换器
模–数(A/D)转换器的任务是将模拟量转换成 数字量,它是模拟信号和数字仪器的接口。根据其 性能不同，类型也比较多。
RF
S3
S2
S1
S0
0 I3
0 I2
1
1 I1
I0 I01
-
A+
+
uo
d3
d2
d1
d0
倒T型解码网络
+UR IR D R C R B R A 2R
R3
R2
R1
R0
2R 2R 2R 2R
RF
S3
S2
S1
S0
0 I3
0 I2
1
1 I1
I0 I01
-
A+
+
uo
d3
d2
d1
d0
由于解码网络的电路结构和 参数匹配，则图中各点(D、 C、B、A) 电位逐位减半。
机
ADC
多
信号放大 温度传感器
路
…
…
开 关
信号放大
温度传感器
12.1 数模转换器（DAC)
一、T型电阻网络：1、电路结构
T型电 阻网络
RR
R A 2R
2R
2R 2R 2R 2R
S0
S1
S2
S3
1 01 01 01 0
d0
微机原理课后习题答案
第1章计算机基础知识三、简答题1．微型计算机的基本组成？答：以微型计算机为主体，配上相应的系统软件、应用软件和外部设备之后，组成微型计算机系统。
(微型计算机+软件系统，也可）2．简述冯.诺依曼型计算机基本思想？答：冯.诺依曼型计算机是由运算器，控制器，存储器，输入设备和输出设备组成的。
其中，运算器是对信息进行加工和运算的部件；控制器是整个计算机的控制中心，所以数值计算和信息的输入，输出都有是在控制器的统一指挥下进行的；存储器是用来存放数据和程序的部件，它由许多存储单元组成，每一个存储单元可以存放一个字节；输入设备是把人们编写好的程序和数据送入到计算机内部；输出设备是把运算结果告知用户。
（写出主要内容，即可）3．什么是微型计算机？答：微型计算机由CPU、存储器、输入/输出接口电路和系统总线构成。
（只要答出五大组成部分即可）4．什么是溢出？答：溢出就是在运算中，使用已经确定的二进制位数，没有办法表示运算结果。
二、简答题1.在内部结构中，微处理器主要有哪些功能部件组成？答：1) 算术逻辑部件 2) 累加器和通用寄存器组3) 程序计数器 4) 时序和控制部件（意思相近即可）2. 微处理器一般应具有哪些功能？答：1)可以进行算术和逻辑运算 2)可保存少量数据3)能对指令进行译码并完成规定的操作 4)能和存储器、外部设备交换数据5)提供整个系统所需的定时和控制 6)可以响应其他部件发来的中断请求3. 什么是总线周期？答：CPU使用总线完成一次存储器或I/O接口的存取所用的时间，称为总线周期，一个基本的总线周期包含4个T状态，分别称为T1、T2、T3、T4。
（意思相近即可）？2.中断服务程序结束时，。
RET应该可以使中断服务程序返回主程序，但因为RETF是子程序返回指令，它只从堆栈中恢复CS和IP，而不能使状态字PSW得以恢复，所以不能使断点完全恢复，对源程序的继续执行造成不良影响。
(回答可以返回2分，出现的问题3分，意思相近即可)3.写出把首地址为 BLOCK1) MOV BX,OFFSET BLOCK+6 2) LEA BX,BLOCK 3) LEA BX,BLOCKMOV DX,[BX] MOV DX,[BX+12] MOV SI,12MOV DX,[BX+SI]4. 设BX=134AH，BP=1580H，DI=0528H，SI=0234H，DS=3200H，SS=5100H，求在各种寻址方式下源操作数的物理地址。
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模/数（A/D）和数/模（D/A）转换技术主要用于计算机 控制和测量仪表。 数字量和模拟量
数字量 : 01011010 、11000011，随时间断续变化量。 模拟量 : 12.5V、10A、37.5℃、1000m3/s、9.6m/s， 随时间连续变化的量。
概述
物
理
量
温
物理量
度
① 开环放大倍数非常高，运算放大器所需要的输入电压非常小 ② 输入阻抗非常大，输入电流极小 ③ 输出阻抗很小，所以，驱动能力很大
由T型电阻网络与运算放大器构成的D/A转换器, n个独立支
路的输入方案4个开关的全部短开到 全部闭合对应着0000到1111, 即0000到1111对应着大小不同的电压。
RFB AGND VCC DGND
DAC0832
XFER 传送控制信号，低电平有效 •当XFER、WR2同时有效时, LE2=1
WR2 写信号2，低电平有效
DAC寄存器输出随输入而变化； • WR2 变高 , LE2=0， 将输入数据锁存到DAC寄存器，
数据进入D/A转换器，开始D/A转换
D7~D0 ILE
速
度
流
量
压
力
概述
测量系统： 传感器、运算放大器、A/D转换器和计算机构成。 ADC或A/D：将模拟量转换为数字量的器件
程序控制系统： 计算机、D/A转换器、功率放大器和执行部件则构成。 DAC或D/A：将数字量转换为模拟量的器件
DA即Digital to Analog
数/模转换器
1. 数/模转换原理 数字量 D/A转换器 模，有时也用最低位的几分之几表示，更实用！
③ 转换速率：模拟输出电压的最大变化速度 ④ 建立时间：模拟输出电压达到某个规定值所需时间 ⑤ 线型误差：一般把偏离理想转换特性的最大值
3. DAC分类：
按数字量输入方式分：并行输入DAC、串行输入DAC
按模拟量输出方式分：电压型输出DAC、电流型输出DAC 按分辨率： 8位、10位、12位、14位、16位、18位、20位 按建立时间： 低速、中速、高速和超高速型
（>100μs 、 1~100μs、 50ns ~100μs、 <50 ns）
按转换精度：高精度、超高精度 按内部是否有数据输入寄存器分：不带数据输入寄存器：结构
简单、价格低 不和总线直接相连接，带数据输入寄存器：和总 线直接相连接，如DAC0832等
数/模转换器
D7~D0 ILE
8位 输入 寄存器
8位 输入 寄存器
LE1
&
8位 DAC 寄存器
LE2
CS
&
WR1
0
XFER
&
0
WR2
1
8位 D/A 转换器
RFB
VREF IOUT2 IOUT1
RFB AGND VCC DGND
DAC0832
IOUT1 模拟电流输出端1 当输入数字为全”1”时, 输出电流最大， 全”0”时, 输出电流为0
IOUT2 模拟电流输出端2 IOUT1 + I OUT2 = 常数
LE2
8位 D/A 转换器
RFB
VREF IOUT2 IOUT1
0
CS WR1
0
XFER WR2
1
& &
RFB AGND VCC DGND
DAC0832
ILE 输入锁存允许信号, 高电平有效
CS 片选信号, 低电平有效 WR1 写信号1，低电平有效
当 ILE、CS、WR1同时有效时, LE1=1， 输入寄存器的输出随输入而变化
DAC0832
ILE 输入锁存允许信号, 高电平有效
CS 片选信号, 低电平有效 WR1 写信号1，低电平有效
当 ILE、CS、WR1同时有效时, LE1=1， 输入寄存器的输出随输入而变化
WR1变高, LE1=0， 将输入数据锁存到输入寄存器
D7~D0
1
ILE
8位 输入 寄存器
LE1
1
&
8位 DAC 寄存器
WR2 写信号2，低电平有效
DAC寄存器输出随输入而变化； • WR2 变高 , LE2=0， 将输入数据锁存到DAC寄存器，
数据进入D/A转换器，开始D/A转换
D7~D0 ILE
8位 输入 寄存器
LE1
&
8位 DAC 寄存器
LE2
CS
&
WR1
0
XFER
&
1
WR2
0
8位 D/A 转换器
RFB
VREF IOUT2 IOUT1
D7~D0 ILE
8位 输入 寄存器
LE1
&
8位 DAC 寄存器
LE2
8位 D/A 转换器
RFB
VREF IOUT2 IOUT1
RFB
CS
&
WR1
XFE
&
RWR2
AGND VCC DGND
DAC0832
V cc 芯片电源电压, +5V～+15V VREF 参考电压, 外部标准电压通过它与T型网络连接 -10V～+10V RFB 反馈电阻引出端, 此端可接运算放大器输出端 AGND 模拟信号地，接模拟电路接地端 DGND 数字信号地
拟电压，有两级锁存。
数/模转换器
DAC0832
D7~ D0 :8位数字量输入信号端 其中: D0为最低位，D7为最高位
D7~D0 ILE
8位 输入 寄存器
LE1
&
8位 DAC 寄存器
LE2
8位 D/A 转换器
RFB
CS
&
WR1
XFER
&
WR2
VREF IOUT2 IOUT1
RFB AGND VCC DGND
LE1
&
CS
&
WR1
XFER
&
WR2
8位 DAC 寄存器
LE2
DAC0832
8位 D/A 转换器
RFB
VREF IOUT2 IOUT1
RFB AGND VCC DGND
数/模转换器
带数据输入寄存器的D/A芯片DAC0832的使用
DAC0832是一8位的芯片，内部有一个T型电 阻网络，实现D/A转换，通过运算放大器得到模
WR1变高, LE1=0， 将输入数据锁存到输入寄存器
D7~D0
1
ILE
8位 输入 寄存器
LE1
0
&
8位 DAC 寄存器
LE2
8位 D/A 转换器
RFB
VREF IOUT2 IOUT1
0
CS WR1
1
XFER WR2
0
& &
RFB AGND VCC DGND
DAC0832
XFER 传送控制信号，低电平有效 •当XFER、WR2同时有效时, LE2=1
R
D0
D1
D2
D3
IOUT
_
VO
+
UT
S0
S3
I0
2R
I3 2R
2R
R X0 X3
S1
I1
2R
R X1
S2
I2
2R
R
X2
VR
EF
图10-11 T型电阻网络结构的D/A转换器结构图
数/模转换器
2. D/A转换器的主要性能指标 ① 分辨率=1/（2n-1） n为位数 ② 转换精度：
绝对转换精度：每个输出电压接近理想值的程度 相对转换精度：绝对转换精度相对于满量程输出的百分比来