Aula10 Tecnicas de Interface Conversor A D e D A

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Técnicas de Interface: Técnicas de Interface: Técnicas de Interface: Técnicas de Interface: 
conversor A/D e D/Aconversor A/D e D/Aconversor A/D e D/Aconversor A/D e D/A
Prof. Adilson GonzagaProf. Adilson Gonzaga
Conversor A/D���� ADC���� Converte um Valor Analógico para Digital
Interface com ConversoresInterface com Conversores
A/D e D/AA/D e D/A
Um Microcontrolador/Microprocessador pode ser usado para Um Microcontrolador/Microprocessador pode ser usado para 
Processamento de Sinais.Processamento de Sinais.
Conversor D/A���� DAC���� Converte um Valor Digital para Analógico
Processamento de Sinais.Processamento de Sinais.
Os sinais analógicos devem ser amostrados (S/H), convertidos 
para Sinais Digitais (ADC) para serem processados.
Depois de processados, os Sinais Digitais podem ser re-convertidos 
para Sinais Analógicos (DAC).
2
Amostragem do Sinal AnalógicoAmostragem do Sinal Analógico
circuito Amostrador (S/H ���� Sample and Hold): capacitor e uma 
chave controlada pelo Microcontrolador fechando e abrindo por 
intervalos determinados.
O Valor do sinal amostrado O Valor do sinal amostrado 
permanece constante durante 
o intervalo em que a chave 
está aberta (retenção), 
permitindo ao Conversor A/D 
realizar a conversão sem que 
haja alteração do valor de 
entrada.
Amostragem
Retenção
3
CONVERSORES D/ACONVERSORES D/A
Digital para Analógico
D A
VR
V0X
D A
VR => Valor de Referência
V0 => Valor Analógico de Saída
X => Número Digital
4
D A
VR
V0X
VO = VR . X
n
n
aaaX −×⋅⋅⋅⋅⋅⋅+−×+−×= 22
2
2
1
21
D A









 −×⋅⋅⋅⋅⋅⋅+−×+−××= n
n
aaa
R
VV 222
2
12
10 




=
=
1
0
i
a
Vo depende da posição 2 -iésima
Vo = Soma das componentes binárias ativas
5
Função de Transferência de um Conversor D/A
Q= QuantumQ= Quantum
6
Principais tipos de Conversores D/A
• Conversores D/A Paralelos
1) Por Resistores Proporcionais
2) Por Escada R-2R
• Conversores D/A Seriais
7
Conversor D/A por Resistores Proporcionais
Si fechada => ai = 1
Si aberta => ai = 0
8
2
11
I
RVa
o
×=⇒=





 +×=⇒==
221 22
1
II
RVaa
o
R => Precisão
I => Constante
( )n
on
IIIRVaaaa
−−− ×+×+××=⇒==== 2......221....... 21321
( )n
no
aaaIRV
−−− ×+×+××= 2......22 22
1
1 XIRVo ××=
I => Constante
9
Conversor D/A por Escada R-2R
Propriedade da Escada R-2R
2R 2R2R 2R
A resistência equivalente vista de qualquer nó (A,B,C,D,E) é
igual a 2R.
10
Conversor D/A por Escada R-2R
Ex: Só a3=1 �
CB � I/2CB � I/2
BA � I/4
AT � I/8 = I/2
3
= I*2
-3
Vo= Rf*I*(a1*2
-1
+ a2*2
-2
+.....an*2
-n
)
Vo = Rf*I*X
11
A D
VR
XVX
CONVERSORES A/DCONVERSORES A/D
Analógico para Digital
A D
VR => Valor de Referência
VX => Valor Analógico de Entrada
X => Número Binário
12
A D
VR
XVX
X = (Vx/VR)
A D
VX = VR(a1*2
-1
+ a2*2
-2
+.....an*2
-n
)
13
Função de Transferência do Conversor A/D
Q=V/2
n
n = Número de
Bits do A/DBits do A/D
V = Valor V = Valor 
Analógico do Analógico do 
Fundo de Fundo de 
EscalaEscala
14
Precisão de um conversor A/D
A/DA/D
ConverterConverter
nnAnalógicoAnalógico DigitalDigital
ExemploExemplo::
Analog Range: 0V Analog Range: 0V -- 4V4V
Analógico Digital
0.00 0000
0.25 0001
0.50 0010
0.75 0011
1.00 0100
1.25 0101
1.50 0110Analog Range: 0V Analog Range: 0V -- 4V4V
Digital: n=4Digital: n=4
1.50 0110
1.75 0111
2.00 1000
2.25 1001
2.50 1010
2.75 1011
3.00 1100
3.25 1101
3.50 1110
3.75 1111 15
Um Conversor A/D realiza :
•Quantização
•Codificação
Quantização� É a Transformação de um sinal analógico
contínuo em um conjunto de estados discretos.
Codificação� É o método que associa um código digital a 
cada um desses estados.
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Tipos de Conversores A/DTipos de Conversores A/D
• Por Realimentação Paralela
* D/A Paralelo na malha de Realimentação
• Por Realimentação Serial• Por Realimentação Serial
* D/A Serial na malha de Realimentação
• Conversores Imediatos
* Conversores Flash
• Conversores Intermediários
* Conversores por Rampa Dupla
* Conversores de Tensão/Freqüência
17
Conversor A/D por Realimentação
Paralela
VE = VX + (-VF) 18
Princípio de OperaçãoPrincípio de Operação
Conversor A/D por Aproximação Sucessiva
19
Circuito do Conversor A/D por 
Aproximação Sucessiva
20
A/D por Aproximação 
Sucessiva
A/D por Rampa 
Simples
21
Conversores A/D Imediatos
* Conversores Flash
São Conversores de alta velocidade pois o tempo de conversão 
depende apenas dos atrasos dos Amplificadores Operacionais e 
da Lógica de Codificação.
22
Exemplo de Conversor D/AExemplo de Conversor D/A
DAC0808DAC0808
Conversor de 8Conversor de 8--Bits fabricado pela National na tecnologia Escada RBits fabricado pela National na tecnologia Escada R--2R2R
23
ExemploExemplo de Interface de Interface DiretaDireta do do 
DAC0808 com o DAC0808 com o MicrocontroladorMicrocontrolador
80518051
24
Exemplo de Aplicação:Exemplo de Aplicação: Gerador de Funções (Amplitude e Freqüência Gerador de Funções (Amplitude e Freqüência 
ProgramáveisProgramáveis
Função Rampa de inclinação Positiva: Contador crescente Função Rampa de inclinação Positiva: Contador crescente 
Função Rampa de inclinação Negativa: Contador decrescente Função Rampa de inclinação Negativa: Contador decrescente 
Amplitude: Máximo e Mínimo Valor DigitalAmplitude: Máximo e Mínimo Valor Digital
Freqüência: Atraso entre dois valores consecutivosFreqüência: Atraso entre dois valores consecutivos
Função Triangular: Contador crescente e decrescenteFunção Triangular: Contador crescente e decrescente
Função Onda Quadrada: Dois valores Função Onda Quadrada: Dois valores �� Máximo e MínimoMáximo e Mínimo
Função Senoidal: Tabelar os valores da Senóide Função Senoidal: Tabelar os valores da Senóide 
Função Mista: qualquer formato pode ser gerado Função Mista: qualquer formato pode ser gerado 
(triangular,rampa,senóide,quadrada, etcB em loop) (triangular,rampa,senóide,quadrada, etcB em loop) 25
Exemplo de Conversor A/DExemplo de Conversor A/D
ADC0808ADC0808 Conversor de 8Conversor de 8--Bits com 8 canais analógicos Bits com 8 canais analógicos 
Multiplexados, fabricado pela National na Multiplexados, fabricado pela National na 
tecnologia Aproximação Sucessivatecnologia Aproximação Sucessiva
26
“Timing”“Timing”–– Diagrama de Tempos do Conversor ADC0808 Diagrama de Tempos do Conversor ADC0808 
27
“Timing”“Timing”–– Diagrama de Tempos do Conversor ADC0808 Diagrama de Tempos do Conversor ADC0808 
28
ExemploExemplo de Interface de Interface DiretaDireta do ADC0808 do ADC0808 
com o com o MicrocontroladorMicrocontrolador 80518051
29
Exemplo do Algoritmo de programação do 
Conversor A/D ADC0808, para o diagrama 
anterior e sem usar a Interrupção no fim da 
conversão.
A Interrupção Int0 do 8051 pode A Interrupção Int0 do 8051 pode 
também ser programada para responder
em descida de borda e o Algoritmo deve 
eliminar o bloco de decisão que verifica eliminar o bloco de decisão que verifica 
o Fim de Conversão (EOC).
Assim, a Sub-rotina de Atendimento daAssim, a Sub-rotina de Atendimento da
Interrupção do A/D (Int0), fará a leitura
do dado em P2
30
Exemplo de interface de um conversor A/D e um Exemplo de interface de um conversor A/D e um 
conversor D/A com o 8051 usando Mapeamentoconversor D/A com o 8051 usando Mapeamento 
de Memória.de Memória.
Saída Analógica: Saída Analógica: 
DAC0808DAC0808
(1 saída Analógica)(1 saída Analógica)
Entradas Analógicas: Entradas Analógicas: 
ADC0808ADC0808
(8 entradas Analógicas)(8 entradas Analógicas) (1 saída Analógica)(1 saída Analógica)(8 entradas Analógicas)(8 entradas Analógicas)
Usando o mesmo esquema das aulas anteriores.Usando o mesmo esquema das aulas anteriores.
Mapeamento:Mapeamento:
RAM Externa de 0000 a 7FFFhRAM Externa de 0000 a 7FFFh
Conversores de 8000h a Conversores de 8000h a FFFFhFFFFh
31
Mapeamento do Conversor A/D Mapeamento do Conversor A/D 
ADC0808ADC0808
1) Este conversor possui 8 canais de Entradas Analógicas. 1) Este conversor possui 8 canais de Entradas Analógicas. 
Para selecionar um Canal Analógico, o micro deve escrever Para selecionar um Canal Analógico, o micro deve escrever 
um dos 8 endereços no conversor. um dos 8 endereços no conversor. 
Análise do Análise do DatasheetDatasheet::
um dos 8 endereços no conversor. um dos 8 endereços no conversor. 
2) Cada Entrada Analógica deve ser mapeada como2) Cada Entrada Analógica deve ser mapeada como endereço endereço 
de memóriade memória
3) Dispositivo de Entrada. O valor digital equivalente a cada 3) Dispositivo de Entrada. O valor digital equivalente a cada 
Entrada Analógica deve ser lido do duto do conversor. Entrada Analógica deve ser lido do duto do conversor. 
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“Timing”“Timing”–– DiagramaDiagrama de Tempos do de Tempos do ConversorConversor ADC0808 ADC0808 “Timing”“Timing”–– DiagramaDiagrama de Tempos do de Tempos do ConversorConversor ADC0808 ADC0808 
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Seleção dos canais do Conversor A/DSeleção dos canais do Conversor A/D
(operação de Escrita)(operação de Escrita)
Canal A2 A1 A0 Endereço(WR)
IN0 0 0 0 8000h
IN1 0 0 1 8001h
IN2 0 1 0 8002h
IN3 0 1 1 8003h
IN4 1 0 0 8004h
IN5 1 0 1 8005h
IN6 1 1 0 8006h
IN7 1 1 1 8007h
A15 = 1 e A3 = 0 satisfaz o A15 = 1 e A3 = 0 satisfaz o 
endereçamento propostoendereçamento proposto
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1
8000h8000h
8007h8007h
A15A15 A0A0
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Decodificação dos endereços do conversor A/DDecodificação dos endereços do conversor A/D
Durante o pulso de escrita Durante o pulso de escrita 
(WR = 0) nos endereços de (WR = 0) nos endereços de 
8000h a 8007 h, as linhas 8000h a 8007 h, as linhas 
A15 = 1 e A3 = 0A15 = 1 e A3 = 0
MOVMOV DPTR,#8001hDPTR,#8001h
MOVXMOVX @DPTR,A@DPTR,A
Exemplo: Seleção do Canal 1 do A/DExemplo: Seleção do Canal 1 do A/D
35
Mapeamento do Conversor D/A Mapeamento do Conversor D/A 
DAC0808DAC0808
Para mapear um conversor D/A será necessário utilizar um “Para mapear um conversor D/A será necessário utilizar um “LatchLatch” para ” para 
manter o dado constante durante a conversão.manter o dado constante durante a conversão.
WRWR
LatchLatch
Duto Duto 
de de 
DadosDados
CSCS
DeveDeve--se escolher um endereço (>8000h) para Mapear o D/Ase escolher um endereço (>8000h) para Mapear o D/A 36
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1
8000h8000h
8007h8007h
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 8008h8008h
A15A15 A0A0
Decodificação do endereço do conversor D/ADecodificação do endereço do conversor D/A
Escrever (WR) no endereço 8008h faz o A3 = 1 e o A15 =1Escrever (WR) no endereço 8008h faz o A3 = 1 e o A15 =1
A/DA/D
MOVMOV DPTR,#8008hDPTR,#8008hMOVMOV DPTR,#8008hDPTR,#8008h
MOVMOV A,#DADOA,#DADO
MOVXMOVX @DPTR,A@DPTR,A
37
Mapeamento dos Conversores A/D e D/AMapeamento dos Conversores A/D e D/A
38
Detalhe do Mapeamento dos Detalhe do Mapeamento dos 
ConversoresConversores
Leitura do Leitura do 
A/D em A/D em 
endereço endereço 
>7FFFh>7FFFh
39
40