51单片机学习笔记（清翔版）（21）——ADDA数模转换

A：anolog模拟的         D：digital数字的

AD模拟转数字，DA数字转模拟

生活中的基本都是模拟量，如温度，可以是10℃，10.1℃等

手机的背光亮度自动调节，拿到太阳光下，亮度会增亮，拿到暗的地方光线会减暗，是因为，手机上有一个感光头，采集环境光的亮度，采集到的的是模拟量，经过内部的AD转换器，把模拟量转换成数字量给CPU，CPU通过亮度值再输出一个数字量，输出的数字量再转换为模拟量去控制背光屏的电压，手机后面有一个背光板，手机液晶屏自身是不发光的，为什么能看到字？是因为手机屏上有背光，很多LED灯组成的还有背光板导光片等，LED灯的亮度决定了屏幕的亮度，光线强的时候，要把亮度调高，先通过感光元件返回的模拟量，转化为数字量，通过这个数字量控制LED背光亮度，背光亮度是一个电压，电压大，会变亮，就是把数字量又输出出去，控制灯的亮度。

所以手机自动调节用了AD和DA。还有重力感应、打电话时靠近面部息屏等等，以及烟雾传感器，压力传感器等。

光线不充足下，发出声音，灯会被打开，在下面有孔的铁罩内，有一个咪头（咪头，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，是和喇叭正好相反的一个器件（电→声）。是声音设备的两个终端，咪头是输入，喇叭是输出。）模块，能检测到震动或声音，这些都是模拟量，通过这个模块，通过内部的电路，把模拟量转换为数字量，去控制灯的开关，同时在红罩内，内有光敏电阻，开发板上也有，当光线充足，无论发出多大声音，灯是不会亮的，只有光线暗，发出声响，才会亮。它就是靠这声音检测和光线检测结合来控制的。

我们开发板也有AD和DA，我们也可以模拟手机背光，控制LED亮暗。

初学了解技术指标就好，以后设计产品的时候就需要关注ADDA性能了，不同应用场合使用不同的AD。

假设从1变到2，两个相邻数码，那电压需要变化多大呢？假设电压从0.1V变到0.2V，数码就可以从1到2了，如果从0.1边到0.19V，数字量还是1，这就是说之间有0.1V的变化量，有的AD变化0.05V就可以检测到，这就是分辨率，分辨率越高，电压发生一个很小的变化都能识别到。

再例如图中例子，满量程10V，是说能采集的最大电压为10V，从0到10V间发生任何变化，只要在分辨率以内，都可以用一个数字量表示出来，通过这个数字量，通过计算，我们就能知道电压变化了多少。12位的ADC，电压每变化2.4mV，它的数字量就会变化一位。如果是2.4mV，数字量是1，通过这个1，就知道电压是2.4mV，若电压为4.8mV，那么数字量是2，如果变到5.9mV，那么数字量还是2，因为变化量小于2.4mV，所以不会识别到，这就是分辨率的问题。

例如称黄金的称就需要分辨率很高的，每发生几毫克的变化我都需要知道，因为1g几百块是很贵的，所以如果我们要设计一个电子秤，它的用途是称首饰珠宝的，就需要分辨率高的，如果是批发蔬菜的，那么分辨率就可以低些，少那几克也没事，因为AD分辨率越高价格越贵。我们开发板上AD是八位的。满量程是5V。可以算出没变化，0.01953125V就可以检测到。

比如你模拟量能变到0.0000几，小数点后好几位，但数字量就不能做到，因为硬件的局限性。

从左面的图就可以看出，模拟电压从0到1LSB（最小变化量），数字电压始终是0。

偏移误差的图就是上一个图的右边的图像。

上述两个误差都是AD内部的误差，生产工艺决定的，价格不同，误差也不同，价格越贵，误差越低，精度越高。当然也不是价格越高越好，要看用到什么场合。总不能称白菜的称拿一个做导弹的高速AD去做，一个AD就几百块，还需要外部晶振，做出来卖给谁去。

线性度

我们开发板用的是第二种逐次逼近式。

里面有DA转换器、N位寄存器、控制器、比较器、D0~D7数据输出、V_IN数据模拟量输出、V_REF参考电压。

例如我们开发板，参考电压是5V，八位，首先把8位最高位置1，其它为0，那么参考电压就取了一半，V_REF/2，拿到V_N这里与V_IN比较，假设模拟输入电压是3.75V（要将他转换为数字量），如果模拟输入大，那么比较器会输出1，保存到移位寄存器，然后把次高位置1（就是又取了剩下的2.5V的一半，也就是1.25V），加上前面你的2.5V，就是3.7V5，然后比较器还是输出1，下一次又把下一位也置1，这时肯定模拟输入电压小，比较器就输出0，然后再加一个1，比较器又输出一个0，直到8位，然后就把这个N位寄存器的数字量输出出去，输出到锁存缓冲器，然后输出。