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单片机可以实现ad转换吗(单片机中ad转换)

admin 11-30 01:25 474次浏览

1.什么是AD转换?

a表示模拟信号,d表示数字信号,AD转换表示模数转换。顾名思义,就是把模拟信号转换成数字信号,比如把电压值转换成数字信号。

2.为什么要AD转换

单片机(和其他处理器)只能处理数字信号。当单片机想要得到电路上某一点的电压值时,就不得不用AD转换。如果直接把单片机的管脚接到电路的这个点上,单片机只知道这个点的电压是低还是高,怎么能得到他的电压值呢?比如数字万用表,它在测量电压时,首先有一个AD转换电路,将电压值转换成一个数值,然后将这个数值发送给单片机(当然万用表中使用的处理芯片不是单片机),经过计算处理后,单片机将这个电压值显示到屏幕上。不过也有一些比较强的单片机,内部集成了AD转换器,不需要外接AD转换器芯片。

3、8位、16位ad转换芯片是什么意思?

8位和16位代表AD转换芯片的转换分辨率。数字越大,分辨率越高,这也反映了它的准确性。数字越大,精度越高。8位最低,一些单片机集成的AD转换器一般是10位。12位和16位芯片更贵。

4.解决

举个简单的例子,8位芯片只能将最小电压转换为0.01V,而12位芯片可以将最小电压转换为0.001V,如果电压为3.359V,转换后的8位芯片的值为3.35V,转换后的12位芯片的值为3.359V,精度比8位高一个等级。(注:此处数值不正确,如不实际使用)

5.抽样

采样是AD转换的速度性能指标。通俗来说就是每秒可以采样多少次,采样次数越高,芯片性能越好。如果不懂采样,也可以换一种方式理解,就是一个AD转换核心把电压值转换成数字值所需的时间,时间越短越好。

6.准确

准确性是AD芯片的一个重要参数,它表示采集的数据与真实值之间的差异程度。比如单片机转换的结果是0.3V,但实际值可能是0.31V,相差0.01V,这种误差是不可避免的,无法消除。这与第3点提到的位数有关。位数越高,误差越小。

一般集成在MCU中的A/D转换都有相应的特殊功能寄存器来设置A/D使能标志、参考电压、转换频率、通道选择、A/D输入端口(模拟输入或普通I/O端口)的属性、启停控制等。有了这些寄存器,我们控制单片机的模拟采集就非常方便了。

A/D转换的基本原理是根据最大转换值对参考电平进行量化,然后利用输入模拟电平与参考电平的比值得到输入电平的测量值(V测量=V参数*(AD量化值/AD转换的最大值))。部分MCU A/D转换的参考电平可以通过外部引脚输入,用户可以更好的控制A/D转换。值得注意的是,A/D转换的输入电平必须低于或等于参考电平,否则测试结果会有很大偏差。

以5V的基准电平和8位的转换精度为例,说明如何获得实际测量值。如果AD的量化值为128,那么Vmeasurement=5 * 128/256=2.5V,因为Vmeasurement=V参数*(AD量化值/AD转换的最大值)=AD量化值*(V参数/AD转换的最大值),对于具体的硬件电路,“V参数/AD转换的最大值”是一个固定的系数。而这个系数相当于测试的准确度。对于10位A/D,5V基准电压的测试精度约为5 mV,而采用2.048 V基准电压时,精度可达2 mV。当然,测试电压范围也相应缩小。我曾经用这种方法缩小测量范围提高精度,并用PIC16F76作为高精度测试电源进行A/D测量,使正负误差

然而,即使采用相同的MCU和不同的软硬件设计人员,A/D转换的效果也相差甚远。主要是很多新手在处理上有些不当,要么直接处理并显示转换后的结果,要么不处理参考水平。所以显示效果总是多变的,给人一种不稳定的感觉。

对于参考电平设置在MCU内部的MCU,主要是对A/D的量化值做数字滤波处理,比如间隔多次采样,然后求平均值。对于可以从外部输入引脚引入的参考电压,最好单独设置一组具有高稳定性的参考电压,例如TL431。这样,即使MCU的主电源有所波动,A/D转换值也不会漂移。实际上,在没有高精度参考电压或不稳定的模数量化值的情况下,

我们仍然可以通过软件使显示器或其他与A/D转换相关的驱动程序非常稳定。这取决于程序员的设计经验。

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