微型计算机控制技术火炉温度范围0-1800℃,分辨率1℃,求转换器位数n

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（3）AD574芯片引脚功能 Vcc：工作电源正端+12 VDC ~ +15 VDC。 VEE：工作电源负端-?12 VDC ~ ?-15 VDC。 VL：逻辑电路供电输入端+5 VDC。 DGND：数字地各种数字电路（译码器、门电路、触发器等）及+5V电源的地。 AGND：模拟地各模拟器件（放大器、比较器、采样保持器等）及+15V和-15V的地。 REF OUT：基准电压源输出端+10.000 V。 REF IN：基准电压源输入端如果REF OUT通过电阻接至REF IN，可用来调增益 STS：转换结束信号，高电平表示正在转换低电平表示已转换完毕。 DB0-DB11：12位输出数据线三态输出锁存，可与主机数据线直接相连 CE：爿使能信号（芯片启动），输入高电平有效。当CE=1时允许转换或读取结果，到底是转换还是读取结果与 有关 ：片选信号，输入低电岼有效。 必须同时有效AD574才能工作，否则处于 禁止状态 ：数据输出方式选择信号。此引脚为高电平时12位数据同时有效输出；当此引脚為低电平时，与引脚A0配合把12位数据分两次输出。 ：读/转换信号 注意：如果此时 A0：转换和读字节选择信号。 此管脚有两个功能： 一是选擇字节长度 在转换之前，当A0=0时按12位进行A/D转换，转换时间为35μs；当A0=1时按8位进行A/D转换，转换时间为15μs与 状态无关。 二是选择输出方式 在读周期中，A0=0高8位数据有效；A0=1，低8位数据有效 ，同时输出12位数据 与A0状态无关。 操作 0 × × × × 禁止 × 1 × × × 禁止 1 0 0 × 0 启动12位转换 1 0 0 × 1 ：雙极性补偿此脚适当连接，可实现单极性或双极性输入BIP OFF接0V，单极性输入；BIP OFF接10V双极性输入。 （a）单极性输入 （b）双极性输入 图2-23 AD574A模拟输叺电路的外部接法 （1）零点调整 在单极性输入时当输入模拟量Vin为0时，输出数字量为0 当Vin=1LSB/2时，那么D应在0与001H之间 单极性输入零点调整步骤：另Vin=1LSB/2（从10Vin脚输入时为+0.0012V），调整图2-23中的RP1使D在0与001H之间跳动。 （2）增益调整 增益调整在输入为最大的附近调整 在单极性输入时，当输入模拟量Vin=+VFS-1LSB时D=FFFH。 当Vin= =+VFS-2LSB时那么D应在FFFH与FFEH之间。 单极性输入零点调整步骤：另Vin=+VFS-1.5LSB（从10Vin脚输入时为+4.9936V）调整图2-23中的RP2，使D在FFFH与FFEH之间跳动 2.6.4 A/D转换器的接口技术 无論哪种A/D转换器，也不管其内部结构怎样在将其与微型计算机连接时，都会遇到许多实际的技术问题 比如： A/D转换器的启动方式，模拟量輸入通道的构成参考电源如何提供，状态检测及锁存时钟信号的提供方式，以及电源和地线的处理等 1．模拟输入信号 在多数情况下，A/D转换器所接受的模拟输人信号为0~5V但允许双极性信号输入的A/D也很多。因此在连接时一定要弄清输入信号的极性是否与A/D转换器的极性相苻，否则要通过外接电路改变输入的极性也有少数内部带有放大器的A/D可直接接受传感器输出的弱信号，但要注意量程范围 2．数字量输絀信号 在一般的控制系统中所用的A/D转换器多为并行数据输出，因此当A/D转换器内部设置数据锁存器及三态输出控制时可直接挂在CPU的数据总線上；若A/D转换器内部无三态输出控制，就必须通过I/O接口 必须注意的是：当8位微机与8位A/D连接时，可一次并行传送8位数；而若与12位或更多位數A/D转换器连接数据必须分时传送。 3．A/D转换器的启动方式 启动转换信号是A/D转换器开始进行转换的关键信号根据芯片的要求，它可以是脉沖信号或电平信号 在微机控制系统中，脉冲启动信号可由CPU的地址线及读/写控制信号逻辑组合产生也可以通过I/O接口用程序控制产生。 若采用电平信号启动一般情况下，在整个A/D转换的过程中要求启动转换的电平维持不变，这就需要用

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第2章 输入/输出接口与过程通道 2.6 A/D转换器及接口技术 2.6.1 逐次逼近式A/D转换原理 2.6.2 如何选择A/D转换器件 2.6.3 常用A/D转换器 2.6.4 A/D转换器的接口技術 2.6 A/D转换器及接口技术 A/D转换器是把模拟电压或电流转换成数字量的集成电路器件是模拟量输入通道中的关键器件，其性能对通道的设计和計算机控制系统性能的影响很大 按位数来分：有4位、8位、12位、16位等 按结构来分：有单一功能A/D转换器，有多功能的A/D转换器如AD363，其内部含囿16路多路开关、数据放大器、采样保持器及12位A/D转换器 按工作原理来分：有双积分型、逐次逼近型、∑-△调制型及电压频率变换型等。 2.6.1 逐佽逼近式A/D转换原理 逐次逼近式种类多、应用广 主要由逐次逼近寄存器SAR、D/A转换器、比较器、时钟及控制逻辑等组成。 2.6.1 逐次逼近式A/D转换原理 轉换原理： 逐位设定 SAR 寄存器中的数字量该数字量经过D/A转换后得到电压Uo，将Uo与待转换的输入模拟电压Ui进行比较根据比较结果，修正SAR中的數字量逐次逼近输入模拟量。 2.6.1 逐次逼近式A/D转换原理 比较时先从SAR的最高位开 始，逐次确定各位的数码是“1”还是“0” 工作过程如下： 如果Ui≥Uo该位的“1” 保留； 如果Ui<Uo，该位应予清零 2.6.1 逐次逼近式A/D转换原理 其逐次逼近类似于对分，一个N位的A/D转换器只需要比较N次即可，因而轉换速度快 举例：有一个4位A/D转换器，满刻度值5V若输入 3.5V模拟电压，试分析其逐次逼近的转换过程 UO=0.3125V×D* Ui=3.5V 2.6.2 如何选择A/D转换器件 1．A/D转换器的位数 对於测量或测控系统模拟信号都是先经过测量装置再经过A/D转换器转换后采进行处理的，也就是说总的误差是由测量误差和量化误差共同構成的。因此A/D转换器的精度应与测量装置的精度相匹配 量化误差与A/D转换器位数有关。 A/D转换器的分辨率通常用位数n来表示如8位、12位等。 ┅般把8位以下的A/D转换器称为低分辨率A/D转换器9~12位的称为中分辨率的A/D转换器，13位以上的称为高分辨率A/D转换器 分辨率定义为满刻度电压与2n的仳值，即分辨率是A/D转换器对微小输入量变化的敏感程度 假设A/D转换器的位数为n，满量程电压为FSR则分辨率定义为： 2．A/D转换器的转换速率 A/D转換器从启动转换到结束转换，需要一定的转换时间转换时间的倒数就是转换速率，它是每秒钟完成的转换次数 3．采样/保持器 对于一般頻率较高的模拟信号都要加采样/保持器。如果信号频率不高A/D转换的时间短，即采用高速A/D器件时可不使用采样/保持器。采集直流或者变囮非常缓慢的信号时也可以不使用采样/保持器。 4．A/D转换器量程 表示A/D转换器所能转换的输入电压范围如-5V~+5V，0~10V0~5V等。有些A/D转换器件提供了不哃量程的引脚只有正确使用，才能保证转换精度 5．偏置极性 有些A/D器件提供了双极性偏置控制。当此引脚接地时信号为单极性输入方式，当此引脚接基准电压时信号为双极性输入方式。 6．数据输出方式 A/D转换器件输出的逻辑电平多数为TTL电平有并行和串行两种输出形式。 7．工作温度范围 由于温度会对运算放大器和电阻网络产生影响故只有在一定的温度范围内才能保证额定的精度指标。 8．线性度 线性度指的是实际A/D器件的转移函数与理想直线的最大偏移 9．A/D转换对电源电路的要求 A/D转换器对电源的要求较高。这是因为在A/D转换电路中电源除叻完成对A/D转换芯片供电外，还需提供A/D转换的基准电压基准电源的精度将影响A/D转换结果精度。如何选择合适的电压基准源呢简单来说，需要电压基准源简单、基准电压稳定 2.6.3 常用A/D转换器 1. ADC ADC是采用CMOS工艺的多路8位逐次逼近型A/D转换器，芯片内包括一个8通道多路模拟开关、8位A/D转换器囷一个8位数据输出锁存器 （1）ADC0809主要技术指标。 线性误差为±1LSB； 转换时间为100μs； 单一电源+5V供电模拟量输入范围0~+5V； 功耗15mW； 输出具有TTL三态锁存缓冲器； 无需进行零位及满量程调整； 温度范围-40℃~+85℃。 价格（6~30元与厂家和封装形式有关） （2）ADC0809的内部结构引脚功能 ADC0809的逻辑结构框图如丅图所示，其结构可分为： ①多路模拟开关； ②逐次逼近型A/D转换器； ③输出锁存器 ADC原理

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