单片机A/D-DA扩展：模拟量转换详解

在《单片微型计算机原理及应用》的教学课件中，讨论了开关量输入接口在单片机扩展中的重要性，特别是针对模拟量与数字量的转换。这部分内容主要围绕A/D（模拟-数字）和D/A（数字-模拟）转换展开。 首先，单片机系统通常需要处理连续的模拟信号，如温度、压力和速度等，这就需要将模拟信号转换成可以被单片机处理的数字信号。A/D转换器是实现这一过程的关键组件，其功能是将模拟信号逐步量化为离散的数字值。课件介绍了四种常见的A/D转换方法：逐次逼近式、双积分式、并行式和Σ-Δ式，其中逐次逼近式和双积分式最为常见。 逐次逼近式A/D转换器的工作原理涉及逐个比较模拟信号与二进制位，根据比较结果调整位的状态，直到所有位都被确定。这种转换器速度快，但可能受限于高频模拟信号的采样率和微弱信号的处理。为了适应不同的信号特性，可能需要额外的同步分频器（S/H）和信号放大电路。 另一方面，D/A转换器负责将数字信号还原为模拟信号，以便驱动执行机构来控制被控对象。这些转换器通常用于实现输出模拟信号的控制任务。 在实际应用中，带有模拟量输入输出的单片机系统结合了模拟信号传感器、A/D和D/A转换器，以及必要的控制逻辑，形成了一个完整的闭环控制系统。掌握这些转换器的工作原理和技术细节，对于设计和优化单片机系统具有重要意义。 总结来说，开关量输入接口通过A/D转换器处理模拟信号，是单片机系统的重要组成部分，它涉及到模拟信号的数字化处理和控制信号的模拟化输出，是理解和设计单片机应用系统的核心技术之一。