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基于单片机的低成本高精度A/D与D/A转换设计
编辑:   点击:  日期:2013-04-03

  目前单片机在电子产品中已得到广泛应用,许多类型的单片机内部已带有A/D转换电路,但此类单片机会比无A/D转换功能的单片机在价格上高几元甚至很多,本文给大家提供一种实用的用普通单片机实现的A/D转换电路,它只需要使用普通单片机的2个I/O脚与1个运算放大器即可实现,而且它可以很容易地扩展成带有4通道A/D转换功能,由于它占用资源很少,成本很低,其A/D转换精度可达到8位或更高,因此很具有实用价值。

  其电路如图一所示:

 

  

  图一

 

  其工作原理说明如下:

  1、硬件说明:

  图一中“RA0”和“RA1”为单片机的两个I/O脚,分别将其设置为输出与输入状态,在进行A/D转换时,在程序中通过软件产生PWM,由RA0脚送出预设占空比的PWM波形。RA1脚用于检测比较器输出端的状态。

  R1、C1构成滤波电路,对RA0脚送出的PWM波形进行平滑滤波。RA0输出的PWM波形经过R1、C1滤波并延时后,在U1点产生稳定的电压值,其电压值U1=VDD*D1/(D1+D2),若单片机的工作电压为稳定的+5V,则U1=5V*D1/(D1+D2)。

  图一中的LM324作为比较器使用,其输入负端的U1电压与输入正端的模拟量电压值进行比较,当U1大于模拟量输入电压时,比较器的输出端为低电平,反之为高电平。

  2、A/D转换过程:

  如果使RA0输出PWM波形,其占空比由小到大逐渐变化,则U1的电压会由小到大逐渐变化,当U1电压超过被测电压时,比较器的输出端由高电平变为低电平,因此可以认为在该变化的瞬间被测的模拟量与U1的电压相等。

  由于U1的电压值=VDD*D1/(D1+D2),当VDD固定时,其电压值取决于PWM波形的占空比,而PWM的占空比由单片机软件内部用于控制 PWM输出的寄存器值决定,若软件中用1个8位寄存器A来存放RA0输出的PWM的占空比值D1,因此在RA1检测到由“1”变为“0”的瞬间,A寄存器的值D1即为被测电压的A/D转换值,其A/D转换结果为8位。如果用16位寄存器来作输出PWM的占空比,则A/D转换值可达到16位。

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