单片机与数模及模数转换器接口.doc

【单片机与数模及模数转换器接口】在实时测控系统中，单片机需要通过输入输出通道与外界交互，以检测被控对象的状态和监控控制条件。这通常涉及到模拟量和数字量的转换。对于非电量参数如温度、压力、速度，需要通过传感器和变送器转化为模拟电量，再由A/D（模数转换器）将其转换为数字量供单片机处理。反之，单片机处理后的数字量通过D/A（数模转换器）转换为模拟量来控制被控系统。 **A/D转换器工作原理**： A/D转换器将模拟信号转化为数字信号，常见的类型有计数器式、双积分式、逐次逼近式和并行式。计数器式简单但速度慢，双积分式精度高但速度不快，适用于测量仪表；逐次逼近式速度和精度相对平衡，常用于计算机接口；并行式转换速度最快，但成本较高，仅用于高速应用。A/D转换器的关键技术指标包括量化误差和分辨率，后者通常用输出二进制位数表示输入模拟电压的变化量。 **MCS-51系列单片机与A/D转换器的连接**： MCS-51单片机可以通过控制信号线与A/D转换器连接，并通过编程来控制转换过程。转换完成后，数字结果可以通过单片机的I/O接口读取。在编程设计时，需要注意转换时序的控制，确保数据的准确传输。 **D/A转换器工作原理**： D/A转换器将数字信号转换为模拟信号，常用于输出控制。MCS-51单片机同样通过特定的接口和控制线与D/A转换器相连，通过编程控制转换过程。D/A转换器的精度和速度也是关键性能指标，其输出的模拟信号可以驱动执行机构或控制电路。 **输入输出通道设计**： 数字量输入包括并行数字量、开关量和频率信号。并行数字量可以直接输入单片机，开关量和频率信号需要经过适当的处理，如光电隔离和信号整形，以适应单片机的接口要求。模拟量输入则需要经过传感器、放大器、多路开关、采样保持器和A/D转换器等组件，确保信号的稳定和精确。 **总结**： 单片机在与数模及模数转换器接口时，需要理解和掌握不同类型的转换器的工作原理、接口设计以及编程技巧。A/D转换器用于将模拟信号数字化，而D/A转换器则用于将数字信号转化为模拟信号，两者在测控系统中起着至关重要的作用。正确设计和使用这些接口可以提高系统的精度、稳定性和实时性，从而实现高效精准的控制。