微機(jī)原理及接口技術(shù)ppt課件

1、9.1 D/A9.1 D/A轉(zhuǎn)換器及轉(zhuǎn)換器及A/DA/D轉(zhuǎn)換器概述轉(zhuǎn)換器概述9.2 D/A9.2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器DAC0832DAC0832及運(yùn)用及運(yùn)用9.3 A/D9.3 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809及運(yùn)用及運(yùn)用第第9章章 模擬量接口技術(shù)模擬量接口技術(shù)9.1 D/A轉(zhuǎn)換器及轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器概述轉(zhuǎn)換器概述A/D轉(zhuǎn)換：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，可以完成模擬信號(hào)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，可以完成模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過(guò)程稱作模換成數(shù)字信號(hào)的過(guò)程稱作模/數(shù)轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)稱數(shù)轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。完成換。完成A/D轉(zhuǎn)換的安裝叫轉(zhuǎn)換的安裝叫A/D轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)稱ADC。D/A轉(zhuǎn)換：在計(jì)算機(jī)系

2、統(tǒng)中，轉(zhuǎn)換：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中， 可以完成數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)可以完成數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的過(guò)程稱作數(shù)換成模擬信號(hào)的過(guò)程稱作數(shù)/模轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)稱模轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)稱D/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。完成換。完成D/A轉(zhuǎn)換的安裝叫轉(zhuǎn)換的安裝叫D/A轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)稱DAC。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程：模擬式模擬式檢測(cè)儀表檢測(cè)儀表模擬式模擬式執(zhí)行部件執(zhí)行部件D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器模擬量電信號(hào)模擬量電信號(hào)微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)數(shù)字量電信號(hào)數(shù)字量電信號(hào)消費(fèi)或?qū)嶒?yàn)過(guò)程消費(fèi)或?qū)嶒?yàn)過(guò)程模擬量電信號(hào)模擬量電信號(hào)數(shù)字量電信號(hào)數(shù)字量電信號(hào)物理量物理量物理量物理量圖圖9.1 9.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)框圖計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)框圖A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器9.

3、2.1 D/A轉(zhuǎn)換器任務(wù)原理轉(zhuǎn)換器任務(wù)原理運(yùn)運(yùn) 算算放大器放大器模擬電壓輸出模擬電壓輸出多路模擬開(kāi)關(guān)多路模擬開(kāi)關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò)圖圖9.2 D/A9.2 D/A轉(zhuǎn)換器框圖轉(zhuǎn)換器框圖N N位位二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)12N12N9.2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器DAC0832及運(yùn)用及運(yùn)用1. 加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的任務(wù)原理轉(zhuǎn)換器的任務(wù)原理- -+ +V0RFRR1R2R3RnVREFK1K2K3Kn圖9.3 加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器原理圖2. “T形電阻網(wǎng)絡(luò)形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的任務(wù)原理轉(zhuǎn)換器的任務(wù)原理圖9.4 “T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器原理圖9.2.2 D/A轉(zhuǎn)換器性能目的轉(zhuǎn)換器性能目的1.

4、分辨率分辨率2.轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度3.建立時(shí)間建立時(shí)間4.溫度系數(shù)溫度系數(shù)5.非線性誤差非線性誤差圖圖9.5 DAC0832引腳及內(nèi)部構(gòu)造引腳及內(nèi)部構(gòu)造9.2.3 DAC0832芯片芯片1. DAC0832引腳及功能引腳及功能2DAC0832的幾種典型輸出銜接方式的幾種典型輸出銜接方式 單極性輸出電路。單極性輸出電路。 OUTViR21(1)OUTRViRR圖圖9.6 單極性輸出電路單極性輸出電路圖圖 (a)為反相輸出電路，其輸出電壓為：為反相輸出電路，其輸出電壓為： 圖圖 (b)是同相輸出電路，其電壓輸出為：是同相輸出電路，其電壓輸出為： 雙極性輸出電路。雙極性輸出電路。圖圖.7 雙極性輸出電

5、路雙極性輸出電路9.2.4 DAC0832的運(yùn)用的運(yùn)用 選擇和運(yùn)用選擇和運(yùn)用D/A 轉(zhuǎn)換器時(shí)要留意以下幾點(diǎn)：轉(zhuǎn)換器時(shí)要留意以下幾點(diǎn)： (1) 合理選擇合理選擇DAC 芯片。首先要思索芯片。首先要思索D/A 轉(zhuǎn)換器的分轉(zhuǎn)換器的分辨率和任務(wù)溫度范圍能否滿足系統(tǒng)要求。然后根據(jù)辨率和任務(wù)溫度范圍能否滿足系統(tǒng)要求。然后根據(jù)DAC 芯片的構(gòu)造和運(yùn)用特性，選擇外圍電路簡(jiǎn)單、芯片的構(gòu)造和運(yùn)用特性，選擇外圍電路簡(jiǎn)單、運(yùn)用方便的運(yùn)用方便的D/A 轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 (2) 設(shè)計(jì)和銜接接口時(shí)，具有三態(tài)輸入數(shù)據(jù)存放器的設(shè)計(jì)和銜接接口時(shí)，具有三態(tài)輸入數(shù)據(jù)存放器的DAC 芯片可直接與計(jì)算機(jī)芯片可直接與計(jì)算機(jī)I/O 插槽上的

6、數(shù)據(jù)總線相接，插槽上的數(shù)據(jù)總線相接，同時(shí)，要為同時(shí)，要為D/A 轉(zhuǎn)換器配置一個(gè)端口地址。轉(zhuǎn)換器配置一個(gè)端口地址。 (3) 假設(shè)假設(shè)D/A 芯片無(wú)參考電源時(shí)，那么外接的參考電芯片無(wú)參考電源時(shí)，那么外接的參考電壓應(yīng)該穩(wěn)定、可靠地任務(wù)。壓應(yīng)該穩(wěn)定、可靠地任務(wù)。 運(yùn)用舉例：利用運(yùn)用舉例：利用D/A 轉(zhuǎn)換器來(lái)構(gòu)造波形發(fā)生器，如下圖。轉(zhuǎn)換器來(lái)構(gòu)造波形發(fā)生器，如下圖。假設(shè)地址譯碼輸出端口為假設(shè)地址譯碼輸出端口為360H。圖.8 采用DAC0832 構(gòu)造的波形發(fā)生器(1) 矩形波。給矩形波。給DAC0832 繼續(xù)繼續(xù)256 次送數(shù)據(jù)次送數(shù)據(jù)0，然后，然后256 次送次送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)FFH，依次反復(fù)處置。輸出矩形波

7、的程序段如下：，依次反復(fù)處置。輸出矩形波的程序段如下：MOV DX，360H ；設(shè)定地址譯碼輸出端口；設(shè)定地址譯碼輸出端口DD0： MOV CX，0FFHMOV AL，00DDl： OUT DX，AL ；向；向D/A 轉(zhuǎn)換器送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器送數(shù)據(jù)0LOOP DDl ；循環(huán)；循環(huán)256 次，構(gòu)成矩形波的低電平次，構(gòu)成矩形波的低電平MOV CX，0FFHMOV AL，0FFHDD2： OUT DX，AL ；向；向D/A 轉(zhuǎn)換器送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器送數(shù)據(jù)FFHLOOP DD2 ；循環(huán)；循環(huán)256 次，構(gòu)成矩形波的高電平次，構(gòu)成矩形波的高電平JMP DD0 ；反復(fù)上述的過(guò)程，構(gòu)成多個(gè)矩形波；反復(fù)上述的過(guò)程，構(gòu)成多

8、個(gè)矩形波(2) 梯形波。給梯形波。給DAC0832 繼續(xù)繼續(xù)256 次送數(shù)據(jù)次送數(shù)據(jù)0，然后逐次加，然后逐次加1 直到直到255，然后繼續(xù)，然后繼續(xù)256次，接著將次，接著將255 逐次減逐次減1，依次反，依次反復(fù)處置。復(fù)處置。MOV DX，360H ；設(shè)定地址譯碼輸出端口；設(shè)定地址譯碼輸出端口MOV CX，0FFHMOV AL，00DDl： OUT DX，AL ；向；向D/A 轉(zhuǎn)換器送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器送數(shù)據(jù)0LOOP DDl ；循環(huán)；循環(huán)256 次，構(gòu)成梯形波的下底次，構(gòu)成梯形波的下底MOV CX，0FFHDD2： INC AL ；循環(huán)加；循環(huán)加1，以構(gòu)成上升沿，以構(gòu)成上升沿OUT DX，ALLO

9、OP DD2MOV CX，0FFHDD3： OUT DX，AL ；輸出上底；輸出上底LOOP DD3MOV CX，0FFHDD4： DEC ALOUT DX，AL ；輸出下降沿；輸出下降沿LOOP DD4JMP DDl ；反復(fù)上述過(guò)程，構(gòu)成多個(gè)梯形波；反復(fù)上述過(guò)程，構(gòu)成多個(gè)梯形波(3) 三角波。給三角波。給DAC0832 繼續(xù)繼續(xù)256 次送數(shù)據(jù)次送數(shù)據(jù)0，然后逐次，然后逐次加加1 直到直到255，接著將，接著將255逐次逐次 減減1 到到0，依次反復(fù)。，依次反復(fù)。MOV DX，360H ；設(shè)定地址譯碼輸出端口；設(shè)定地址譯碼輸出端口DD0： MOV CX，0FFHMOV AL，00DD1： O

10、UT DX，AL ；向；向D/A 轉(zhuǎn)換器送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器送數(shù)據(jù)0INC ALLOOP DD1 ；循環(huán)構(gòu)成上升斜坡；循環(huán)構(gòu)成上升斜坡MOV CX，0FFHDD2： DEC ALOUT DX，ALLOOP DD2 ；循環(huán)構(gòu)成下降斜坡；循環(huán)構(gòu)成下降斜坡JMP DD0 ；反復(fù)上述過(guò)程，構(gòu)成多個(gè)三角波；反復(fù)上述過(guò)程，構(gòu)成多個(gè)三角波9.3 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809及運(yùn)用及運(yùn)用 采樣：對(duì)延續(xù)變化的模擬量要按一定的規(guī)律和周期取出其采樣：對(duì)延續(xù)變化的模擬量要按一定的規(guī)律和周期取出其中的某一瞬時(shí)值。中的某一瞬時(shí)值。 采樣頻率：普通要高于或至少等于輸入信號(hào)最高頻率的采樣頻率：普通要高于或至少等于輸入信號(hào)最高頻率

11、的2倍，倍，實(shí)踐運(yùn)用中采樣頻率普通是信號(hào)頻率的實(shí)踐運(yùn)用中采樣頻率普通是信號(hào)頻率的48倍。倍。 采樣周期：相鄰兩次采樣的間隔時(shí)間。一次采樣周期：相鄰兩次采樣的間隔時(shí)間。一次A/D轉(zhuǎn)換所需轉(zhuǎn)換所需求的時(shí)間必需小于采樣周期。求的時(shí)間必需小于采樣周期。 量化：將模擬量表示為相應(yīng)的數(shù)字量。量化得到的數(shù)值通量化：將模擬量表示為相應(yīng)的數(shù)字量。量化得到的數(shù)值通常用二進(jìn)制表示。常用二進(jìn)制表示。9.3.1 A/D轉(zhuǎn)換器的任務(wù)原理轉(zhuǎn)換器的任務(wù)原理A/D轉(zhuǎn)換器主要有計(jì)數(shù)式、并行式、雙積分式、轉(zhuǎn)換器主要有計(jì)數(shù)式、并行式、雙積分式、逐次逼近式等。主要引見(jiàn)逐次逼近式逐次逼近式等。主要引見(jiàn)逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器的任務(wù)原理

12、。器的任務(wù)原理。EOC轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換終了信號(hào)終了信號(hào)START啟動(dòng)信號(hào)啟動(dòng)信號(hào)電阻開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)電阻開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘時(shí)鐘圖圖9.9 9.9 逐次逼近式逐次逼近式A/DA/D轉(zhuǎn)換器邏輯框圖轉(zhuǎn)換器邏輯框圖D3模擬量輸入模擬量輸入+ +比較器比較器數(shù)碼存放器數(shù)碼存放器數(shù)據(jù)發(fā)生器數(shù)據(jù)發(fā)生器數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出VREF基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓D2 D1D0VR反響比較電壓反響比較電壓VIN- -1. 分辨率：分辨率：2. 轉(zhuǎn)換精度：轉(zhuǎn)換精度：3. 轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間4. 溫度系數(shù)溫度系數(shù)5. 量程量程9.3.2 A/D轉(zhuǎn)換器的主要性能目的轉(zhuǎn)換器的主要性能目的9.3.3 ADC0809芯片芯片 1. ADC0809引腳及功能引腳及

13、功能圖圖9.11 ADC0809引腳圖引腳圖8路路模擬模擬選通選通開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)8-bitA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器8-bit三態(tài)三態(tài)輸出輸出鎖存鎖存IN7IN0ADDCOESTARTEOC圖圖9.10 ADC0809構(gòu)造框圖構(gòu)造框圖D7D0ADDBADDAALECLKVREF+VREF-GNDVCC地址地址鎖存鎖存器器IN2ADDCALEADDBADDAOECLKEOC12345678910192021222324111213141516171825262728ADC0809STARTIN1IN0IN3IN4IN5IN6IN7D0D1D2D3D7D5D4D6VREF-VREF+VCCGND2. ADC08

14、09的任務(wù)時(shí)序的任務(wù)時(shí)序圖9.12 ADC0809的任務(wù)時(shí)序9.3.4 ADC0809芯片的運(yùn)用芯片的運(yùn)用例題：利用例題：利用ADC0809進(jìn)展數(shù)據(jù)采集的電路圖如進(jìn)展數(shù)據(jù)采集的電路圖如下，編寫(xiě)采集子程序。下，編寫(xiě)采集子程序。采集子程序的功能：每調(diào)用一次，順序?qū)Σ杉映绦虻墓δ埽好空{(diào)用一次，順序?qū)?路模路模擬輸入擬輸入IN0到到IN7進(jìn)展一次轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)進(jìn)展一次轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果存放到內(nèi)存中的指定位置，該位置的段、果存放到內(nèi)存中的指定位置，該位置的段、偏移地址在偏移地址在ADAT的順序的順序8個(gè)單元中。個(gè)單元中。 采集子程序如下：采集子程序如下：PRMD：PROC NEARPUSH BXPU

15、SH DXPUSH DSPUSH AXPUSH SIMOV DX，SEG ADATMOV DS，DXMOV SI，OFFSET ADATMOV BL，00HMOV BH，08HGOON：MOV DX，8001HMOV AL，BLOUT DX，AL；送通道地址；送通道地址MOV DX，8002HMOV AL，01HOUT DX，AL MOV AL，00HOUT DX，AL；送；送ALE和和START脈脈沖沖NOPWAIT： IN AL，DXTEST AL，10HJZ WAIT ；等待轉(zhuǎn)換終了；等待轉(zhuǎn)換終了MOV AL，02HOUT DX，AL；使；使OE=1MOV DX，8000HIN AL，D

16、X；讀數(shù)據(jù)；讀數(shù)據(jù)MOV SI，ALMOV DX，8002HMOV AL，00HOUT DX，ALINC SI ；存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存地址加；存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存地址加1INC BL ；通道地址加；通道地址加1DEC BHJNZ GOONPOP AXPOP DSPOP DXPOP BXRETPRMDENDP知識(shí)擴(kuò)展：多路模擬開(kāi)關(guān)及采樣堅(jiān)持電路知識(shí)擴(kuò)展：多路模擬開(kāi)關(guān)及采樣堅(jiān)持電路1多路模擬開(kāi)關(guān)多路模擬開(kāi)關(guān)圖圖9.14 多回路分時(shí)共用轉(zhuǎn)換器框圖多回路分時(shí)共用轉(zhuǎn)換器框圖堅(jiān)持電路堅(jiān)持電路I/O多路模擬量輸多路模擬量輸入入I/O計(jì)計(jì) 算算 機(jī)機(jī)D/AA/D采樣保采樣保持電路持電路多路模多路模擬開(kāi)關(guān)擬開(kāi)關(guān)堅(jiān)持電路堅(jiān)持

17、電路堅(jiān)持電路堅(jiān)持電路多路模擬量輸多路模擬量輸出出多路模多路模擬開(kāi)關(guān)擬開(kāi)關(guān)2采樣堅(jiān)持電路采樣堅(jiān)持電路AOUT圖圖9.15 采樣堅(jiān)持電路的根本組成采樣堅(jiān)持電路的根本組成- -+SC+- -AIN方式控制方式控制A2A1練習(xí)題練習(xí)題1什么是什么是D/A轉(zhuǎn)換器？什么是轉(zhuǎn)換器？什么是A/D轉(zhuǎn)換器？轉(zhuǎn)換器？答：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，可以完成答：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，可以完成D/A轉(zhuǎn)換的安裝叫轉(zhuǎn)換的安裝叫D/A轉(zhuǎn)換器；可以完成轉(zhuǎn)換器；可以完成A/D轉(zhuǎn)換的安裝叫轉(zhuǎn)換的安裝叫A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器。換器。 2描畫(huà)描畫(huà)D/A轉(zhuǎn)換器的性能目的主要有哪些？轉(zhuǎn)換器的性能目的主要有哪些？答：分辨率、轉(zhuǎn)換精度、建立時(shí)間、溫度系數(shù)、非答：分辨率

18、、轉(zhuǎn)換精度、建立時(shí)間、溫度系數(shù)、非線性誤差等。線性誤差等。3簡(jiǎn)述簡(jiǎn)述A/D轉(zhuǎn)換器的主要性能目的？轉(zhuǎn)換器的主要性能目的？答：分辨率、答：分辨率、 轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換精度、 轉(zhuǎn)換時(shí)間、轉(zhuǎn)換時(shí)間、 溫度系數(shù)、溫度系數(shù)、 量程等。量程等。 在實(shí)踐運(yùn)用中，選擇和運(yùn)用在實(shí)踐運(yùn)用中，選擇和運(yùn)用D/A轉(zhuǎn)換器應(yīng)留意轉(zhuǎn)換器應(yīng)留意哪幾點(diǎn)？哪幾點(diǎn)？答：答：1首先要思索首先要思索D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率和任務(wù)溫度范轉(zhuǎn)換器的分辨率和任務(wù)溫度范圍能否滿足系統(tǒng)要求。然后根據(jù)圍能否滿足系統(tǒng)要求。然后根據(jù)DAC芯片的構(gòu)造芯片的構(gòu)造和運(yùn)用特性，選擇外圍電路簡(jiǎn)單、運(yùn)用方便的和運(yùn)用特性，選擇外圍電路簡(jiǎn)單、運(yùn)用方便的D/A轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。2設(shè)計(jì)

19、和銜接接口時(shí)，具有三態(tài)輸入數(shù)據(jù)存放設(shè)計(jì)和銜接接口時(shí)，具有三態(tài)輸入數(shù)據(jù)存放器的器的DAC芯片可直接與計(jì)算機(jī)芯片可直接與計(jì)算機(jī)I/O插槽上的數(shù)據(jù)總插槽上的數(shù)據(jù)總線相接，同時(shí)，要為線相接，同時(shí)，要為D/A轉(zhuǎn)換器配置一個(gè)端口地轉(zhuǎn)換器配置一個(gè)端口地址。址。3假設(shè)假設(shè)D/A芯片無(wú)參考電源時(shí)，那么外接的參考芯片無(wú)參考電源時(shí)，那么外接的參考電壓應(yīng)該任務(wù)穩(wěn)定、可靠。電壓應(yīng)該任務(wù)穩(wěn)定、可靠。5.要求某電子秤的稱重范圍為要求某電子秤的稱重范圍為0500g，丈量誤差，丈量誤差小于小于0.05g，至少應(yīng)該選用分辨率為多少位的，至少應(yīng)該選用分辨率為多少位的A/D轉(zhuǎn)換器？現(xiàn)有轉(zhuǎn)換器？現(xiàn)有8位、位、10位、位、12位、位、14位和位和16位可位可供選擇。供選擇。答：答：5000.05=10000，至少應(yīng)該選用分辨率為，至少應(yīng)該選用分辨率為14位的位的A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。6.某某12位位D/A轉(zhuǎn)換器，輸出電壓為轉(zhuǎn)換器，輸出電壓為02.5V。當(dāng)輸入。當(dāng)輸入的數(shù)字量為的數(shù)字量為