微型計算機(jī)控制系統(tǒng)第過程通道

1、第五章 過程通道主要內(nèi)容主要內(nèi)容： 過程輸入輸出通道的基本概念、組成、工作原理、常用器件、設(shè)計方法 重點重點： 模擬量輸入/輸出通道的相關(guān)知識 步進(jìn)電機(jī)的控制原理過程輸入輸出通道概述 1、過程輸入輸出通道的類型及功能、過程輸入輸出通道的類型及功能 模擬量輸入通道：檢測模擬量被調(diào)參數(shù)并轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬電壓和電流，再轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入計算機(jī)。 模擬量輸出通道：將計算機(jī)輸出的數(shù)字形式的控制信號轉(zhuǎn)換為執(zhí)行元件所需要的模擬量輸出。 數(shù)字量（開關(guān)量）輸入通道：拾取生產(chǎn)現(xiàn)場的狀態(tài)信息（如開關(guān)、電平高低、脈沖量等），并將轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量送入計算機(jī)。 數(shù)字量（開關(guān)量）輸出通道：將計算機(jī)給定的控制信號經(jīng)處理和放大后輸出

2、。 2、過程輸入輸出通道與、過程輸入輸出通道與CPU交換的信息類型交換的信息類型（1）數(shù)據(jù)信息：反映生產(chǎn)現(xiàn)場的參數(shù)及狀態(tài)的信息，它包括數(shù)字量、開關(guān)量和模擬量。（2）狀態(tài)信息：又叫應(yīng)答信息、握手信息，它反映過程通道的狀態(tài)，如準(zhǔn)備就緒信號等。（3）控制信號：用來控制過程通道的啟動和停止等信息。 第一節(jié) 模擬量輸入通道一、模擬量輸入通道的一般結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)被控對象的數(shù)量分為兩種:1.單路模擬量輸入通道的結(jié)構(gòu)（圖5-1）（1）傳感器：檢測被測點的各種非電量參數(shù)并將其轉(zhuǎn)換為電信號。（2）信號調(diào)理電路：對傳感器輸出信號進(jìn)行處理,使之成為適合A/D轉(zhuǎn)換的電壓信號,包括濾波、放大、隔離、變換、線性化處理等（3

3、）采樣保持：對模擬信號進(jìn)行采樣，在模數(shù)轉(zhuǎn)換期間對采樣信號進(jìn)行保持。（4）A/D轉(zhuǎn)換：即模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字量。 2.多路模擬量輸入通道的結(jié)構(gòu) 多通道并聯(lián)輸入 由若干個單路模擬量輸入通道組成 2.多路模擬量輸入通道的結(jié)構(gòu) 多通道共用A/D轉(zhuǎn)換器形式 A/D轉(zhuǎn)換器可對各路模擬量輸入信號依次進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)：將多路模擬信號按要求分時輸出。 二、模擬量輸入通道中常用的器件及電路2.1.多路開關(guān)作用：作用：分時、依次（隨機(jī)）地將各個輸入信號連接到公用放大器或A/D轉(zhuǎn)換器上(1)把多個模擬量參數(shù)分時地接通送入A/D轉(zhuǎn)換器，即完成多到一的轉(zhuǎn)換。稱為多路開關(guān)。(2)把經(jīng)計算機(jī)處理后

4、輸出且由D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號按順序輸出到不同的控制回路/外部設(shè)備，即完成一到多的轉(zhuǎn)換。稱為多路分配器，或反多路開關(guān)。 要求：要求：接通電阻要很小、開路電阻很大，切換速度要快、壽命長、工作可靠等。 2.1.1.多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的類型1、機(jī)械觸點式，如干簧繼電器、水銀繼電器和機(jī)械振子式繼電器。干簧繼電器是較理想的觸點式開關(guān)，優(yōu)點是接觸電阻小、斷開時阻抗高，工作壽命較長，工作頻率可達(dá)400Hz，缺點是由于剩磁的影響，有時會有觸點吸合不放的現(xiàn)象。干簧繼電器適合于小信號中速度的采樣單元使用。2、電子式開關(guān)，如晶體管、場效應(yīng)管及集成電路開關(guān)等。電子式開關(guān)開關(guān)速度高，工作頻率在1000點/S以上，體積小、

5、壽命長。缺點是導(dǎo)通電阻較大，驅(qū)動部分和開關(guān)元件部分不獨立，影響小信號的測量精度 目前,常用的有CD4051(雙向、8路)、CD4052(單向、差動4路)、AD7501(單向、8路)、AD7506(單向、16路)等.2.1.2 CD4051(1)CD4051的組成：邏輯轉(zhuǎn)換單元 完成TTL到CMOS的轉(zhuǎn)換。二進(jìn)制3：8譯碼器 對選擇的輸入端C、B、A的狀態(tài)進(jìn)行譯碼，以控制所選電路TG的開/關(guān)，使某一路開關(guān)接通。 將輸入和輸出通道接通。電子開關(guān)TG 用來接通或斷開輸入/輸出通道。(2)控制原理：改變C、B、A的值，改變接通的通道3個通道選擇輸入端C、B、A C、B、A的信號編碼 用來選擇8個通道之

6、一被接通。(3)用法用作多路開關(guān) 8進(jìn)1出用作多路分配器 1進(jìn)8出禁止輸入端INH INH接高電平，所有通道全部斷開。多路開關(guān)1010高位高位低位低位2.1.3. 多路開關(guān)的擴(kuò)展 (1) 由于被測參數(shù)多，應(yīng)用中需要擴(kuò)展。 (2) 作法將兩個多路開關(guān)串聯(lián)可成倍增加路數(shù)采用譯碼器可組成通路更多的多路開關(guān) (3) 擴(kuò)展方法（圖2.4）輸入通道：不變，只是把2#CD4051的8個通道編號為815。輸出通道：把兩個CD4051的OUT/IN并聯(lián)。通道選擇控制管腳C、B、A同名并聯(lián)，并分別接到D2、D1和D0。禁止端：用做兩個CD4051的選擇控制，由D3控制。當(dāng)D3=0時，1# CD4051工作，2#截

7、止。當(dāng)D3=1時，正好相反。 由于兩個多路開關(guān)只有兩種狀態(tài)，1#多路開關(guān)工作，2#就得停止，或者相反。所以，只用一根地址總線即可作為兩個多路開關(guān)的允許控制端的選擇信號，而兩個多路開關(guān)的通道選擇輸入端共用一組地址（或數(shù)據(jù)）總線。2.1.3. 多路開關(guān)的擴(kuò)展 (4) 擴(kuò)展電路 由兩個CD4051構(gòu)成的16 通道多路開關(guān)。OUT/IN端連在一起OUT/IN端連在一起兩個IN端并聯(lián)非門0100INH為為0導(dǎo)通導(dǎo)通2.1.3. 多路開關(guān)的擴(kuò)展 (5) 工作原理 改變數(shù)據(jù)總線D2D0（或地址總線A2A0）的狀態(tài)即可得到分別選擇IN7IN0的8通道之一。D3用來控制兩個多路開關(guān)的INH輸入端的電平。 其真值

8、表： INH為0：選通1#芯片(IN0IN7)INH為1：選通2#芯片(IN8IN15)在INH為0的前提下，由C、B、A的編碼決定被選通的通道。2.2 采樣/保持器2.2.2.采樣/保持器工作原理 (1)S/H有兩種工作方式： 采樣方式 采樣/保持器輸出跟隨模擬量輸入電壓。 保持方式 采樣/保持器輸出保持在命令發(fā)出 時刻的模擬量輸入值，直到保持 命令撤銷（即再度接到采樣命令） 時為止。 2.2.1.采樣/保持器（Sample/Hold）的用途 (1)保持采樣信號不變，以便完成A/D轉(zhuǎn)換； (2)同時采樣幾個模擬量，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和測量； (3)減少D/A轉(zhuǎn)換器的輸出毛刺，從而消除輸出電壓的

9、峰值及縮短穩(wěn)定輸出值的建立時間； (4)把一個D/A轉(zhuǎn)換器的輸出分配到幾個輸出點，以保證輸出的穩(wěn)定性。1、A/D轉(zhuǎn)換過程中，如果模擬量發(fā)生變化，將直接影響轉(zhuǎn)換精度。2、同步系統(tǒng)中，多個并聯(lián)的參量需同時取出，再共用一個A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如果得到的多個參量不是同一時刻的值，無法進(jìn)行計算和比較。(2)原理：原理：1、采樣階段：當(dāng)控制信號為高電平時（采樣階段），開關(guān)K閉合，輸入信號通過A1向電容充電，因A1的輸出阻抗小，充電時間常數(shù)小，故電容上的電壓可迅速跟隨VIN的變化，并經(jīng)A2輸出。VOUT=VIN2、保持階段：A2的輸入阻抗很大，漏電流小，故電容C放電時間常數(shù)很大，電容C就將開關(guān)K斷開前瞬時的VI

10、N值保持一段時間，并經(jīng)A2輸出。說明：如果信號變化緩慢，無需說明：如果信號變化緩慢，無需S/H 2.常用的采樣/保持器AD公司 AD582、AD585、AD346、AD389、ADSHC-85國家半導(dǎo)體公司 LF198/298/309等 (1) LF198/298/309的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)由雙極型絕緣柵場效應(yīng)管組成（低偏差電壓和寬頻帶）使用一個單獨的端子實現(xiàn)輸入偏置電壓的調(diào)整。內(nèi)部3部分組成：輸入電路（A1）輸出電路（A2）及邏輯控制電路（A3和S）特點采樣速度快，保持下降速度慢，精度高。允許帶寬1MHz，輸入電阻為1010。作為單一的放大器時，其電流增益精度為0.002%， 采樣時間小于6s時， 精

11、度可達(dá)0.01%。當(dāng)保持電容為1F時，其下降速度為5mV/min。結(jié)型場效應(yīng)管與MOS電路相比：抗干擾能力強(qiáng)，且不受溫度影響。(2) LF198/298/309芯片的功能引腳VIN：模擬量電壓輸入；VOUT：模擬量電壓輸出；邏輯、邏輯參考：控制S/H的工作方式。 引腳7接高電平，使開關(guān)S閉合，采樣 低電平，使開關(guān)S斷開，保持偏置（OFFSET）：可用外接電阻調(diào)整S/H的偏差CH：保持電容引腳。用來連接外部保持電容。V+、V-：電源引腳。電源變化范圍為5V到10V。設(shè)計保證，即使是在輸入信號等于電源電壓時，也可以將輸入饋送到輸出端。LF198的邏輯輸入全部為具有低輸入電流的差動輸入，允許直接與T

12、TL、PMOS、CMOS電平相連。其門限值為1.4V。LF198的供電電源可以從5V到18V。 CH三、模擬信號的調(diào)理主要原因：(1)把標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)儀表輸出的電流信號轉(zhuǎn)換為A/D轉(zhuǎn)換器所要求的電壓信號；(2)把某些非電壓或弱電壓的測量信號進(jìn)行濾波放大處理；(3)某些工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境較為惡劣，共模干擾強(qiáng)，需要隔離； 1.電橋電路由Uout推算出溫度值。Rx：熱電阻2 信號放大電路常用運算放大器，可接成單端輸入（同相或反相放大）及雙端輸入（差分放大）兩種形式。當(dāng)輸入信號不存在共模電壓，可采用單端輸入方式。3 濾波和限幅電路 大信號（05V或010V）情況 小信號（熱電偶信號或其他毫伏級電壓信號）情況 熱

13、電阻信號情況 通用濾波電路4 共模電壓與隔離技術(shù) 共模電壓的概念及產(chǎn)生的原因 共模電壓的危害 消除共模電壓的方法 飛電容技術(shù) 采用隔離放大器四、模擬量輸入通道設(shè)計中的一般問題 模擬量輸入通道必須考慮信號拾取、信號調(diào)節(jié)、A/D轉(zhuǎn)換、電源配置和防止干擾等問題。1.信號的拾取方式信號的拾取方式 通過敏感元件拾取被測信號敏感元件將測的物理量變換為電流、電壓或R、L、C參量的變化，對R、L、C參量型敏感元件，要設(shè)計相應(yīng)的電路使其變換為電壓或電流信號。 通過傳感器拾取被測信號 傳感器測量的輸出一般為電壓、電流或頻率量。 電流輸出信號需轉(zhuǎn)化為電壓信號后與A/D電路相連。 輸出頻率量傳感器精度高、抗干擾能力強(qiáng)

14、，便于遠(yuǎn)距離傳送，它需采用特殊的轉(zhuǎn)換方法才能變?yōu)槎M(jìn)制數(shù)字量。 通過測量儀表拾取被測信號測量儀表已經(jīng)系列化，它一般采用標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號，如電壓信號為05V、5V、010V、2.5V等范圍，而電流信號則為420mA、010 mA等范圍，它們經(jīng)適當(dāng)處理后（如I/V變換、濾波）后可直接與A/D電路相連。 2.信號放大與處理信號放大與處理任務(wù):將傳感器信號轉(zhuǎn)換成滿足A/D電路要求的電平信號。包含小信號放大、濾波、零點校正、線性化處理、溫度補(bǔ)償、壓力補(bǔ)償、誤差修正、量程切換等信號處理電路。部分信號處理工作可由計算機(jī)軟件完成。3.模模數(shù)轉(zhuǎn)換方式的選擇數(shù)轉(zhuǎn)換方式的選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換方式有A/D轉(zhuǎn)換電路和V/F變換方

15、式，(1) V/F變換方式：將信號電壓變換為頻率量，由計算機(jī)或計數(shù)電路計數(shù)來實現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。(2) A/D轉(zhuǎn)換電路：選擇時應(yīng)綜合考慮轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度及系統(tǒng)成本等方面。 4.電源配置電源配置 考慮對傳感器、不同的信號調(diào)節(jié)電路中的芯片對電源的要求。 模擬輸入通道與生產(chǎn)現(xiàn)場聯(lián)系較緊，而且傳感器輸出信號較弱，電源配置時要充分考慮干擾的隔離與抑制。5.抗干擾措施抗干擾措施 在信號的拾取與傳送過程中來自生產(chǎn)現(xiàn)場的干擾因素很多，在設(shè)計過程中應(yīng)采用可靠的抗干擾措施，如隔離、濾波等 五、A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計5.1 A/D轉(zhuǎn)換器分類1. 按轉(zhuǎn)換原理分 計數(shù)器式 結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)換速度慢，現(xiàn)在基本不用。 雙積

16、分式 精度高，抗干擾能力強(qiáng)，但速度較慢，常用于數(shù)字電壓表。 逐次逼近型 速度較快，結(jié)構(gòu)比較簡單，是計算機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種。 并行A/D 速度最快，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價錢貴，一般用于軍事。 V/F變換 結(jié)構(gòu)簡單，成本低，精度高，適合于遠(yuǎn)程應(yīng)用。2. 按位數(shù)來分，有8位、10位、12位和16位等。 位數(shù)越高，其分辨率也越高，但價格也越貴。3. 按結(jié)構(gòu)分 單一的A/D轉(zhuǎn)換器（如ADC0801，AD673等） 內(nèi)含多路開關(guān)的A/D轉(zhuǎn)換器（如ADC0809，AD7581均帶有8路多路開關(guān)） 多功能A/D轉(zhuǎn)換芯片（如AD363） 內(nèi)設(shè)16路多路開關(guān)、數(shù)據(jù)放大器、S/H、12位A/D。4. 輸出方式分 串行A

17、/D轉(zhuǎn)換器（如MAX195） 并行A/D轉(zhuǎn)換器（如ADC809）5.2 8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC808/0809內(nèi)含：8位A/D轉(zhuǎn)換電路（逐次逼近型） 8路多路開關(guān) 地址譯碼器、鎖存器 輸出數(shù)據(jù)鎖存器市售產(chǎn)品還有：AD7581（含8路多路開關(guān)）ADC816/0817（含16路多路開關(guān)）等具有較高的轉(zhuǎn)換速度和精度 受溫度影響較小 能較長時間保證精度 重現(xiàn)性好 功耗較低(1) 電路組成及轉(zhuǎn)換原理 八通道多路模擬開關(guān) 控制C、B、A和地址鎖存允許ALE端子，可使其中一個通道被選中。 逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器組成：比較器、控制邏輯、輸出鎖存緩沖器、逐次逼近寄存器、 開關(guān)數(shù)組、256R型梯形解碼網(wǎng)絡(luò) D/A

18、轉(zhuǎn)換原理：控制邏輯控制逐次逼近寄存器從高位到低位逐次取“1”， 將此數(shù)字量送到開關(guān)數(shù)組（8位），用以控制開關(guān)K7K0是否與參考電平相連。參考電平經(jīng)256R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)，輸出一個模擬電壓Vc。Vc與輸入模擬量Vx在比較器中進(jìn)行比較。 當(dāng)VcVx時，該位Di=0； 若VcVx時，則Di=1，且一直保持到比較結(jié)束。從D7D0比較8次，逐次逼近寄存器中的數(shù)字量，即為模擬量Vx所對應(yīng)的數(shù)字量。將此數(shù)字量送入輸出鎖存器，同時發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號（EOC=1）。A/D轉(zhuǎn)換是在D/A基礎(chǔ)上實現(xiàn)的5.2 8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC808/08098通道多路模擬開關(guān)逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器5.2 8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC80

19、8/0809110D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器二二進(jìn)進(jìn)制制編編碼碼高位高位到低到低位依位依次為次為1 1VcVxVcVx時，時，Di=0Di=0；VcVxVcVx時，則時，則Di=1Di=1，且，且一直保持到比較結(jié)束。一直保持到比較結(jié)束。(2) ADC0808/0809的引腳功能 模擬量輸入端IN7IN0 數(shù)字量輸出端D7D0控制端啟動信息START（啟動A/D轉(zhuǎn)換） 電源與時鐘實時時鐘CLOCK 可通過外接RC電路改變時鐘頻率電源端子VCC（接+5V）接地端GND高電平有效，要求信號寬度為100200nS轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC高電平有效，要求信號寬度為100200nS通道選擇 地址鎖存允許ALE 通

20、道選擇 C、B、A輸出允許信號OE（鎖存器選通） 可作為ADC808/0809的片選信號參考電壓VREF(+)、 VREF(-) （D/A轉(zhuǎn)換器權(quán)電阻的標(biāo)準(zhǔn)電平）高電平有效，在A/D轉(zhuǎn)換期間EOC為低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束變?yōu)楦唠娖?。單極性模擬量輸入時VREF(+)=+5V VREF(-)=0V雙極性模擬量輸入時VREF(+)=+5V/+10V VREF(-)=-5V/ -10V5.3 8位A/D轉(zhuǎn)換器的接口技術(shù)1. 模擬量輸入信號的連接(1) 05V的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號A/D轉(zhuǎn)換器的輸入除單極性外，也可以接成雙極性用戶可通過改變外接線路來改變量程（AD574）有的A/D轉(zhuǎn)換器可以直接接入傳感器的信號，如A

21、D670(2) 單通道輸入、多通道輸入方式 多通道輸入可采取兩種設(shè)計方法：采用單通道A/D芯片： 需在模擬量輸入端外加多路開關(guān)、采用保持器采用帶有多路開關(guān)的A/D轉(zhuǎn)換器 如ADC808和AD7581、ADC816 2. 數(shù)字量輸出引腳的連接(1) A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部未含輸出鎖存器 需通過鎖存器或I/O接口與微型機(jī)相連。 常用芯片Intel 8155、8255、8243、74LS273、 74LS373、8212等。(2) A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部含有數(shù)據(jù)輸出鎖存器 可直接與微型機(jī)相連。(3) 可以通過I/O接口相連，以便增加控制功能。3. A/D轉(zhuǎn)換器的啟動方式(1) 任何A/D轉(zhuǎn)換器都只在接到啟動信號

22、后，才開始進(jìn)行轉(zhuǎn)換(2) 芯片不同，要求的啟動方式也不同 常用兩種啟動方式 脈沖啟動 可用WR和譯碼器的輸出Yi通過邏輯電路實現(xiàn)。 如：ADC0809、ADC80、AD574A 電平啟動啟動電平加上后，A/D轉(zhuǎn)換即刻開始。在轉(zhuǎn)換過程中，必須保持這一電平，否則停止轉(zhuǎn)換。通過鎖存器、D觸發(fā)器或并行I/O接口等來實現(xiàn)。 如：AD570、ADC801、AD670等。高脈沖啟動4. 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號的處理辦法 A/D轉(zhuǎn)換過程完成后發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。 微型機(jī)檢查判斷A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束的方法有以下三種：(1) 中斷方式硬件接線：將轉(zhuǎn)換結(jié)束信號接到微型機(jī)的中斷申請引腳。軟件編程：微型機(jī)查詢到中斷申請并相應(yīng)后， 在中斷

23、服務(wù)程序中讀取數(shù)據(jù)。特點：中斷方式使A/D轉(zhuǎn)換器與微型機(jī)并行工作。 常用于實時性要求比較強(qiáng)或多參數(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。(2) 查詢方式引腳接法：把轉(zhuǎn)換結(jié)束信號送到CPU數(shù)據(jù)總線或I/O接口的某一位上。軟件編程：微型機(jī)向A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)出啟動信號。 查詢A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號： 未結(jié)束，繼續(xù)查詢。 結(jié)束，讀出結(jié)果數(shù)據(jù)。特點：程序設(shè)計比較簡單，實時性也較強(qiáng)。 應(yīng)用最多。(3) 軟件延時方法 作法：微型機(jī)啟動A/D轉(zhuǎn)換后， 根據(jù)完成轉(zhuǎn)換所需要的時間， 調(diào)用一次軟件延時程序， 待延時時間到位，即可讀出結(jié)果數(shù)據(jù)。特點：可靠性比較高，不必增加硬件連線。 但占用CPU的機(jī)時較多。 多用在CPU處理任務(wù)較少的系統(tǒng)中。5

24、. 參考電平的連接 A/D轉(zhuǎn)換是在D/A轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。(1) 參考電平是供給其內(nèi)部D/A轉(zhuǎn)換器的標(biāo)準(zhǔn)電源， 它直接關(guān)系到A/D轉(zhuǎn)換的精度。 因而對該電源的要求比較高。(2) 要求由穩(wěn)壓電源供電。(3) 不同的A/D轉(zhuǎn)換器，參考電源的提供方法也不一樣。 通常8位A/D轉(zhuǎn)換器采用外電源供給，如：AD7574、ADC0809等。 更高位數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器，常在內(nèi)部設(shè)有精密參考電源，如AD574A、ADC80等。(4) 參考電平的接法單極性輸入 VREF(+) VREF(-) +5V 地雙極性輸入 VREF(+) VREF(-) +5V /+10V -5V /-10V 6. 時鐘的連接 P39、P4

25、0 A/D轉(zhuǎn)換過程都是在時鐘作用下完成的。 時鐘頻率是決定芯片轉(zhuǎn)換速度的基準(zhǔn)。 時鐘的提供方法： (1) 內(nèi)部提供。 (2) 一種是由外部時鐘提供，提供方法如下：可以用單獨的振蕩器。用CPU時鐘經(jīng)分頻后，送至A/D轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)時鐘端子。 (3) 既可以使用內(nèi)部時鐘，也可以使用外部時鐘7. 接地問題意義：接地問題的處理，關(guān)系到系統(tǒng)對于干擾的抵抗能力作法：模擬地和數(shù)字地也要分別連接。再把這兩種“地”用一根導(dǎo)線連接起來。 5.4 8位A/D轉(zhuǎn)換器程序設(shè)計 程序設(shè)計必須和硬件接口電路結(jié)合起來進(jìn)行。中斷方式查詢方式延時方式 A/D轉(zhuǎn)換的程序設(shè)計主要分三步：啟動A/D轉(zhuǎn)換；查詢或等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束；讀出轉(zhuǎn)

26、換結(jié)果。1. 中斷方式(1) 硬件設(shè)計把A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)束標(biāo)志線與單片機(jī)或微型機(jī)中斷請求引腳相連。若A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)束標(biāo)志線電平與中斷請求引腳要求有別，需加一級反向器后再連接。 采用中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換接口電路，如圖2.20所示。 1. 中斷方式TCON.0TCON.0，即，即IT0IT0（外部中斷（外部中斷0 0觸發(fā)觸發(fā)方式控制位）。為方式控制位）。為1 1則為邊沿觸則為邊沿觸發(fā)方式發(fā)方式選擇外部中斷選擇外部中斷0 0（INT0INT0），其端），其端口地址口地址0003H0003H將將EAEA（總中斷開放標(biāo)志）、（總中斷開放標(biāo)志）、EX0EX0（外部（外部中斷中斷0 0中斷允許位）分別置中

27、斷允許位）分別置1 1(2) 軟件編程 完成中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換的程序有兩部分： 主程序設(shè)置觸發(fā)方式（本例是邊沿觸發(fā)）安排中斷矢量開中斷等啟動A/D 中斷服務(wù)程序 讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 2. 查詢方式 應(yīng)用最多。(1) 硬件設(shè)計時鐘啟動查詢讀數(shù)62. 查詢方式(2) 軟件編程 （對8路模擬通道巡回檢測，每個通道采樣256次，并將采樣值存放在外部RAM的A000HA7FFH） 資源分配： 外部RAM緩沖區(qū)指針P2=0A0H，R0=00H（存放轉(zhuǎn)換結(jié)果） 采樣次數(shù)寄存器R3=00H（采樣256次） 采樣通道計數(shù)器R6=08H 通道地址寄存器DPTR0A000H0A0FFH0A100H0A1FFH0A700

28、H0A7FFHDPTR ：ADC0809及模擬量輸入通道地址 P2.7 P0.2 P0.1 P0.0 C B A 0 0 0 0 0 0 1 1 1#7FF0H#7FF8HEOC高電平有效，在A/D轉(zhuǎn)換期間EOC為低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束變?yōu)楦唠娖?。LOOP0LOOP1AGAIN0:AGAIN0:AGAIN0:AGAIN0:P2=0A0H，R0=00HP2=0A1H，R0=00HAGAIN0:AGAIN0:P2=0A0H，R0=01HP2=0A1H，R0=01H3. 延時方式不同的A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間不同程序的延時時間取決于所選定的芯片為保證讀數(shù)的正確性，常將程序的延時時間略大于實際轉(zhuǎn)換時間延時時間

29、的獲?。很浖訒r程序或者硬件延時5.5 高于8位A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)采用高位數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器可提高轉(zhuǎn)換精度 如：12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574由于位數(shù)不同，所以與CPU的接口及程序設(shè)計方法也不同。1. AD574的結(jié)構(gòu)及原理美國模擬器公司（Analog Devices）產(chǎn)品12位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度最快35s轉(zhuǎn)換誤差0.05%價格適中(1) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)由兩部分組成： 模擬芯片： 高性能12位D/A轉(zhuǎn)換器AD565、參考電壓快速、單片結(jié)構(gòu)、電流輸出型、建立時間為200ns 數(shù)字芯片 控制邏輯電路、逐次逼近型寄存器、三態(tài)輸出緩沖器發(fā)出啟動/停止時鐘信號及復(fù)位信號，控制轉(zhuǎn)換過程?？刂七壿嫴糠?/p>

30、 發(fā)出啟動/停止時鐘信號及復(fù)位信號， 控制轉(zhuǎn)換過程。 轉(zhuǎn)換過程結(jié)束后，輸出一個標(biāo)志狀態(tài)STS（低電平有效）。(2) 原理輸入模擬量信號：允許兩種量程、兩種極性接法 單極性：010V，020V 雙極性：5V， 10V輸出數(shù)字量信號 可分兩次（一次8位，一次4位）讀出， 或12位一次讀出STS高電平（BUSY），表示正在轉(zhuǎn)換。 直到轉(zhuǎn)換過程結(jié)束，才變成低電平（EOC）。 當(dāng)12/8=1時，雙字節(jié)輸出（12位DB同時生效） 用于12/16位微型計算機(jī)系統(tǒng)。 當(dāng)12/8=0時，單字節(jié)輸出，可與8位CPU接口。 AD574A采用向左對齊的數(shù)據(jù)格式。 12/8與A0配合，使數(shù)據(jù)分兩次輸出： A0=0，高8

31、位數(shù)有效。 A0=1，輸出低4位數(shù)據(jù)加4位附加0。(2) 數(shù)據(jù)格式選擇端12/82. AD574A的引腳及功能(1) 轉(zhuǎn)換器的啟動和數(shù)據(jù)讀出由CS、CE和R/C引腳控制。轉(zhuǎn)換過程開始數(shù)據(jù)可以被讀出 CE=1 CS=0 R/C=0 CE=1 CS=0 R/C=1高8位低4位注意：12/8引腳必須直接接至+5V或數(shù)字地。此引腳只作數(shù)字量輸出格式的選擇， 對轉(zhuǎn)換操作不起作用。(3) A0為字節(jié)選擇端 兩個作用： 轉(zhuǎn)換前設(shè)置，選擇字節(jié)長度 設(shè) A0=1，按8位A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成時間為10s； 設(shè) A0=0，按12位A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成時間為25s； （與12/8的狀態(tài)無關(guān)） 與8位微處理器兼容時，選

32、擇讀出字節(jié) 在讀周期中， A0=0，高8位數(shù)據(jù)有效； A0=1，則低4位數(shù)據(jù)有效。注意：如果12/8=1（12位數(shù)據(jù)同時輸出），則A0的狀態(tài)不起作用AD574A控制信號組合表，如表2-8所示（P46）3. AD574A的應(yīng)用 根據(jù)模擬信號的性質(zhì)，有單極性/雙極性輸入兩種工作方式。(1) 單極性輸入單極性模擬量輸入有兩種量程，010V和020V。若不需進(jìn)行零位調(diào)整， 將補(bǔ)償調(diào)整引腳BIP OFF直接接至引腳9.不需要進(jìn)行滿量程調(diào)整時， 可于引腳8和10之間接一個固定的50金屬膜電阻，如圖2-23（a）所示。 無需零位調(diào)整無需滿量程調(diào)整需滿量程調(diào)整需零位調(diào)整(2) 雙極性輸入 兩種額定的模擬輸入范

33、圍： 5V（輸入接引腳13和引腳9之間） 10V（輸入接引腳14和引腳9之間） 雙極性模擬量輸入電路圖，如圖2-24所示。 4. 高于8位的A/D轉(zhuǎn)換器技術(shù)及程序設(shè)計(1) 對于高于8位的A/D轉(zhuǎn)換器與8位CPU接口時，數(shù)據(jù)的傳送需分步進(jìn)行。(2) 數(shù)據(jù)分割形式有向左對齊和向右對齊兩種格式。(3) 讀取數(shù)字采取分步讀出方式。(4) 用讀控制信號線和地址譯碼信號來控制。(5) 在分步讀取數(shù)據(jù)時，需要提供不同的地址信號。5. 應(yīng)用(1) 硬件設(shè)計 A/D數(shù)字量輸出直接與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線接口連接（因為AD574A內(nèi)部含三態(tài)鎖存器）采用12位向左對齊輸出格式 將A/D低4位DB3DB0接到8031高4位

34、上。 讀出時：第一次輸出DB11DB4（高8位） 第二次輸出DB3DB0（低4位）。 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號的處理 標(biāo)志位STS接到P1.0位。（供查詢）。 P1.0=STS=0時，讀入數(shù)據(jù)(2) 邏輯控制（尋址、啟動和讀出） 數(shù)據(jù)讀出方式選擇： 數(shù)據(jù)格式選擇端12/8=0（接地）（分兩次輸出） 啟動A/D和讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，用CE，CS和R/C控制。CS接地，芯片總是被選中。CE由WR和RD兩信號通過一個與非門控制（無論處于讀還是寫狀態(tài)，CE=1）R/C控制端由P0.1控制 P0.1=0，啟動A/D轉(zhuǎn)換 P0.1=1，則讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果A0=0，讀高8位數(shù)據(jù)R/C=1，讀操作A0=1，讀低4位數(shù)據(jù)R/C

35、=1，讀操作A0=0，按8位轉(zhuǎn)換R/C=0，A/D轉(zhuǎn)換 字節(jié)控制端A0由P0.0控制。 在轉(zhuǎn)換過程中，A0=0，按12位轉(zhuǎn)換； 讀數(shù)時，P0.0=0，讀取高8位數(shù)據(jù)， P0.0=1，讀取低4位數(shù)據(jù)。(4) A/D574地址 啟動轉(zhuǎn)換地址：0FCH（11111100B） 讀取高8位數(shù)據(jù)地址：0FEH（ 11111110B） 讀取低4位數(shù)據(jù)的地址：0FFH （ 11111111B） 單極性按8位轉(zhuǎn)換12位向左對齊MOV P2，#00HMOV R0，#0FCHMOVX R0，AMOV P2，#00HMOV R0，#0FEHMOVX A， R0MOV P2，#00HMOV R0，#0FFHMOVX A

36、 ， R0ACALL 30ms查詢程序延時程序注意：此時，AD574A的STS引腳可以不接延時方式的A/D轉(zhuǎn)換程序5.6積分式積分式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 原理：用高頻率標(biāo)準(zhǔn)時鐘脈沖測量兩個時間：第一個時間是模擬電壓向電容充電的固定時間，第二個時間是在已知參考電壓放電所需要的時間，模擬輸入電壓與參考電壓的比值就是兩個時間值之比。 優(yōu)點：消除干擾和電源噪聲的能力強(qiáng)、精度高，缺點：轉(zhuǎn)換速度較慢。應(yīng)用：在信號變化緩慢、模擬量輸入速率要求較低、轉(zhuǎn)換精度要求高，且現(xiàn)場干擾較嚴(yán)重的情況下。 5.7 雙積分式雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換器（MC14433）及接口）及接口 轉(zhuǎn)換時間較長，一般大于40ms，具有自校零

37、、自動極性、單參考電壓等功能，動態(tài)掃描BCD碼輸出、3又1/2位，轉(zhuǎn)換速度約110次/秒。主要的外接元件是時鐘振蕩電阻R、外接失調(diào)補(bǔ)償電容C和積分阻容元件RC。模擬電路部分包括基準(zhǔn)電壓、模擬電壓輸入部分，輸入電壓量程有 或 兩種。數(shù)字電路部分由邏輯控制、BCD碼及輸出鎖存器、多路開關(guān)、時鐘及極性判別、溢出檢測等電路組成。 mV9 .199V999. 1電源：MC14433采用5V電源，為提高抗干擾性能，正負(fù)電源都應(yīng)接0.047F的去耦電容（與相連）?；鶞?zhǔn)電壓：基準(zhǔn)電壓應(yīng)外接，當(dāng)模擬輸入電壓在0 199.9mV時，基準(zhǔn)電壓為200mV，若模擬輸入電壓在0 1.999V時，基準(zhǔn)電壓為2V。外接振蕩

38、器電阻：R接入CLK1和CLK0端，R的典型值為470k，增大則振蕩頻率下降。積分阻容元件：外接典型值為： 量程為2V時 C1 =0.1F R1= 470k 量程為200mV時 C1 =0.1F R1= 27k 失調(diào)補(bǔ)償電容C0：典型值為0.1F。 轉(zhuǎn)換標(biāo)志輸出：轉(zhuǎn)換標(biāo)志有轉(zhuǎn)換周期結(jié)束和過程量兩個標(biāo)志。轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志(EOC)在轉(zhuǎn)換結(jié)束時，輸出一個寬度為1/2的時鐘周期的正脈沖，過程量標(biāo)志OR在VXVR時輸出低電平。轉(zhuǎn)換更新控制：更換轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出DU為輸入控制信號，當(dāng)DU與EOC連接時，每次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果被更新。轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出：轉(zhuǎn)換結(jié)果以BCD碼形式按千、百、十、個位由Q0Q3輸出，相應(yīng)的選通信號

39、由DS1DS4提供，每個選通脈沖寬度為18個時鐘周期，相鄰選通脈沖之間間隔2個時鐘脈沖。它的選通脈沖時序如圖3-38所示。當(dāng)DS2、DS3、DS4選通時，Q1Q3分時輸出三位完整的BCD碼百、十、個位數(shù)。DS1選通期間，輸出Q3Q0，除表示千位數(shù)0或1外，還表示轉(zhuǎn)換結(jié)果的正負(fù)極性、輸入信號欠量程還是過量程，其規(guī)定如下表。 DS1Q3Q2Q1Q0輸出結(jié)果狀態(tài) 110千位數(shù)為0100千位數(shù)為1110輸出結(jié)果為正值100輸出結(jié)果為負(fù)值101輸入信號過量程111輸入信號欠量程DS1選通時Q3Q0表示的輸出結(jié)果 轉(zhuǎn)換程序如下： 初始化程序： SETB IT1 ；設(shè)置為邊沿觸發(fā) MOV IE，#10000

40、100B ；開放CPU中斷中斷服務(wù)程序：PINT1: MOV A，P1 JNB ACC.4，PINT1 ；等待DS1信號 ANL A，#0FH MOV 20H，A ；保存千位 PL1: MOV A，P1 JNB ACC.5，PL1 ；等待DS2 ANL A，#OFH MOV 21H，A ；保存百位 PL2: MOV A，P1 JNB ACC.6，PL2 ；等待DS3 ANL A，#OFH MOV 22H，A ；保存十位 PL3: MOV A，P1 JNB ACC.7，PL3 ；等待DS4 ANL A，#OFH MOV 23H，A ；保存?zhèn)€位 RETI ；中斷返回 5.8 模模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技

41、術(shù)指標(biāo)數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)1.分辨率：分辨率越高，轉(zhuǎn)換時對輸入模擬信號變化的反應(yīng)就越靈敏，分辨率通常用數(shù)字量的位數(shù)來表示，如8位、10位、12位、16位等。2.量程：A/D轉(zhuǎn)換器能轉(zhuǎn)換的模擬電壓的范圍。3.精度：分為絕對精度和相對精度。絕對精度：常用數(shù)字量的位數(shù)作為度量絕對精度的單位相對精度：絕對精度與滿量程的百分比注意注意：精度和分辨率是兩個不同的概念。精度為轉(zhuǎn)換后所得結(jié)果相對實際值的準(zhǔn)確度。而分辨率指的是對轉(zhuǎn)換結(jié)果發(fā)生影響的最小輸入量。4.轉(zhuǎn)換時間：完成一次完整轉(zhuǎn)換所需要的時間。5.輸出邏輯電平：輸出數(shù)據(jù)的電平形式和數(shù)據(jù)輸出方式（如三態(tài)邏輯和數(shù)據(jù)是否鎖存）。6.工作溫度范圍：A/D轉(zhuǎn)換器

42、在規(guī)定精度內(nèi)允許的工作溫度范圍。7.對基準(zhǔn)電源的要求：基準(zhǔn)電源精度對A/D轉(zhuǎn)換器精度有重大影響。 第二節(jié) 模擬量輸出通道一、模擬量輸出通道的一般結(jié)構(gòu)形式1.單路模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu) 寄存器 用于保存計算機(jī)輸出的數(shù)字量控制信號。 D/A轉(zhuǎn)換器 模擬量輸出通道中的核心部件。 放大/變換電路 將D/A輸出的模擬量信號轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機(jī)構(gòu)所要求的信號。 2. 多路模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)多路模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式，主要取決于輸出保持器的結(jié)構(gòu)方式。輸出保持器的作用主要是在新的控制信號到來前，使本次控制信號維持不變。模擬量輸出通道有兩種基本結(jié)構(gòu)形式。 獨立數(shù)獨立數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的形式模轉(zhuǎn)換器的形式優(yōu)點:轉(zhuǎn)換速度快、工

43、作可靠，每條輸出通路相互獨立，不會由于某一路D/A故障而影響其他通路的工作。缺點：成本較高 共用數(shù)共用數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的形式模轉(zhuǎn)換器的形式優(yōu)點:節(jié)省D/A轉(zhuǎn)換器缺點：因為分時工作，只適用于通道數(shù)量多且速率要求不高的場合。由于需要多路轉(zhuǎn)換器，且要求輸出采樣保持器的保持時間與采樣時間之比很大，因而其可靠性較差。2.1 D/A轉(zhuǎn)換器分類1. 按D/A轉(zhuǎn)換器輸出方式分類 電流輸出型：如DAC832，AD7522等。 電壓輸出型：如AD558，AD7224等。電壓輸出型又有單極性輸出、雙極型輸出兩種。2. 按輸入數(shù)字量位數(shù)分類 有8位、10位、12位和16位等。3. 結(jié)構(gòu) 雙D/A（AD7528）、4通道D

44、/A（AD7226）轉(zhuǎn)換器、串行D/A轉(zhuǎn)換器（DAC80）等。4. 其它 直接接收BCD碼（如AD7525）。 直接輸出420mA標(biāo)準(zhǔn)電流的D/A轉(zhuǎn)換器（如AD1420/1422）。二、D/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)2.2 8位D/A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)2.2.1. 普通型D/A轉(zhuǎn)換器DAC832參數(shù)美國數(shù)據(jù)公司產(chǎn)品，8位D/A轉(zhuǎn)換器。與CPU完全兼容。采用CMOS工藝：功耗低，輸出漏電流誤差較小。特殊的電路結(jié)構(gòu)可與TTL邏輯輸入電平兼容。 2.2.2 D/A轉(zhuǎn)換的基本原理D/A轉(zhuǎn)換器的原理可以歸納為“按權(quán)展開，然后相加”。因此，D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部必須要有一個解碼網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)按權(quán)值分別進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。解碼網(wǎng)

45、絡(luò)通常有兩種：二進(jìn)制加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)和T型電阻網(wǎng)絡(luò)。n位D/A轉(zhuǎn)換器（T型電阻網(wǎng)絡(luò)：由T型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，參考電壓UR，n位切換開關(guān)Si，電阻網(wǎng)絡(luò)，運算放大器等構(gòu)成） UR R S1 S2 S3 R A1 d1 d2 d3 (MSB) 2RI8RI4RI2RI2R 2R 2R 4RIUo R dn-1 dn (LSB) 1R2-nInI2RnI2R1R2-nI2R 2R 2R Io Sn-1 Sn R1 A2 A3 An-1 An 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 - + + N UR R S1 S2 S3 R A1 d1 d2 d3 (MSB) 2RI8RI4RI2RI2R 2R 2R 4R

46、IUo R dn-1 dn (LSB) 1R2-nInI2RnI2R1R2-nI2R 2R 2R Io Sn-1 Sn R1 A2 A3 An-1 An 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 - + + N 當(dāng)當(dāng)n=4n=4時，設(shè)時，設(shè)D3D3、D2D2、D1D1、D0D0為輸入的二進(jìn)制數(shù)字量，其轉(zhuǎn)換原理為：為輸入的二進(jìn)制數(shù)字量，其轉(zhuǎn)換原理為：)2222(16)2222(16)2222(161814121001122331100001122334031221301230DDDDRURRIUDDDDRUDDDDRURUDRUDRUDRUDIRRRRRRR-IR=UR/RD3 D2 D1 D0上

47、式中上式中DD不是不是0 0就是就是1 1，0 0表示切換開關(guān)與參考電壓表示切換開關(guān)與參考電壓U UR R接通，該位有電流輸入。接通，該位有電流輸入。當(dāng)為當(dāng)為n n位二進(jìn)制輸入時，則位二進(jìn)制輸入時，則)22.22(20001122111DDDDRURUnnnnnR-當(dāng)輸入數(shù)字全為零時：當(dāng)輸入數(shù)字全為零時：當(dāng)輸入數(shù)字全為當(dāng)輸入數(shù)字全為1 1時，即滿刻度輸出為時，即滿刻度輸出為最低有效位最低有效位LSBLSB為為00U) 12(21max0-nnRRURURURUnRLSB210-由此可見，由此可見，D/AD/A轉(zhuǎn)換器是提供電流的器件，所以在轉(zhuǎn)換器是提供電流的器件，所以在D/AD/A的輸出加運算放

48、大器才能的輸出加運算放大器才能轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號。轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號。 D/AD/A的的輸出電壓輸出電壓不僅與不僅與二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼有關(guān)，而且與運算放大器有關(guān)，而且與運算放大器的的反饋電阻反饋電阻R R1 1 ，基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓U UR R有關(guān)，當(dāng)調(diào)整有關(guān)，當(dāng)調(diào)整D/AD/A滿刻度及輸出范圍時，往往要調(diào)滿刻度及輸出范圍時，往往要調(diào)整這兩個參數(shù)。整這兩個參數(shù)。2.2.3 DAC0832的結(jié)構(gòu)及原理 內(nèi)部結(jié)構(gòu)由輸入鎖存器、DAC寄存器和D/A轉(zhuǎn)換器三部分組成。輸入數(shù)據(jù)鎖存器和DAC寄存器用以實現(xiàn)兩極緩沖。 故在輸出時，尚可采集一個數(shù)字，從而提高轉(zhuǎn)換速率。 多芯片同時工作時，可用同步信號控制各模擬量

49、的同步輸出。 LE為寄存器命令。 LE=1時，寄存器的輸出隨輸入而變化； LE=0時，數(shù)據(jù)被鎖存在寄存器中。且LE(2)=1時，允許D/A轉(zhuǎn)換，LE(2)=0，停止D/A轉(zhuǎn)換。8位數(shù)據(jù)鎖存器控制8位DAC寄存器控制 寄存器命令控制根據(jù)不同的接法，可將DAC0832設(shè)計成單緩沖、雙緩沖、直通三種工作方式 雙緩沖：控制LE(1)和LE(2) 單緩沖：只控制LE(1)或LE(2)，或者同步控制LE(1)和LE(2) 直通： LE(1)=LE(2)=12.2.4 DAC0832的引腳功能 數(shù)據(jù)D7D0：數(shù)字量輸入IOUT1：DAC電流輸出1IOUT2：DAC電流輸出2 D7D0=0FFH時， IOUT

50、1輸出最大值 控制 CS：片選信號 ILE：輸入鎖存允許信號 WR1：輸入鎖存器寫選通信號 WR2：DAC寄存器寫選通信號 XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號 Rfb：反饋電阻D7D0=00H時， IOUT1輸出為0IOUT2=常數(shù)- IOUT1采用單極性輸出時，IOUT2接地為外部運算放大器提供反饋電阻（可用片內(nèi)電阻/外接電阻）2.2.4 DAC0832的引腳功能 數(shù)據(jù)D7D0：數(shù)字量輸入IOUT1：DAC電流輸出1IOUT2：DAC電流輸出2 控制 CS：片選信號 ILE：輸入鎖存允許信號 WR1：輸入鎖存器寫選通信號 WR2：DAC寄存器寫選通信號 XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號 Rfb：反饋電阻

51、VREF：參考電壓輸入線。 要求外接一精密電源。 當(dāng)VREF為10V（或5V）時， 可獲得滿量程四項限的可乘操作。輸出電壓的極性：兩者符號之積輸出電壓的數(shù)值取決于輸入的數(shù)字量 電源與地VCC：數(shù)字電路供電電壓，一般為+5V+15VAGND：模擬地DGND：數(shù)字地 兩種性質(zhì)不同的地，應(yīng)單獨連接， 但在一般情況下，最后總有一點接在一起，以提高抗干擾的能力。 2.2.5 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式(1) 電壓輸出外接一級運算放大器，構(gòu)成單極性電壓輸出； （圖2-8）外接兩級運算放大器，構(gòu)成雙極性電壓輸出； （圖2-9）(2) 電流輸出 直接輸出電流。 VOUT1接運算放大器的反向輸入端；VOUT2接地V

52、REF可接：5V 10V極性與VREF反相，數(shù)值與輸入數(shù)字量相關(guān)。本圖輸出電壓范圍-5V0VVOUT1接運算放大器的反向輸入端；VOUT2接地I3V VOUT2OUT2=-I=-I3 3R R3 3=-R3=-R3（I1+I2I1+I2）1 1代入代入R1R1、 R2、R3的值雙極性輸出時輸入數(shù)字量與輸出模擬量之間的關(guān)系見表雙極性輸出時輸入數(shù)字量與輸出模擬量之間的關(guān)系見表2-7 P302-7 P302.2.6 8位D/A轉(zhuǎn)換器與微型機(jī)的接口及程序設(shè)計 包括三個方面： 數(shù)字量輸入 模擬量輸出 外部控制信號的連接(1) 數(shù)字量輸入端的連接 考慮兩個問題： 位數(shù) D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)是否與微型機(jī)匹配？

53、 匹配，可直接連接； 不匹配，可將數(shù)字量分批傳送。 D/A轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部是否設(shè)有輸入鎖存器？ 若沒有，須在CPU與D/A轉(zhuǎn)換器之間增設(shè)鎖存器； 若有，則可直接連接。(2) 外部控制信號的連接 片選信號，由地址線經(jīng)譯碼器控制 寫信號，由微型機(jī)的WR信號控制 啟動信號，啟動信號常為片選及寫信號的合成。 參考電平，由輸出極性決定(3) D/A轉(zhuǎn)換器與微型機(jī)的接口及程序設(shè)計應(yīng)用舉例 8位D/A轉(zhuǎn)換器與8031單片機(jī)的接口。 選用DAC0832，分析：數(shù)據(jù)位數(shù)單極性電壓輸出DAC832內(nèi)部含有兩級數(shù)字量鎖存器，直接與8031接口。圖2.10含鎖存器的D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的連接DAC0832工作于雙緩沖方式

54、： 用P2.1控制CS 用P2.0控制XFER 信號WR同時控制WR1和WR2 鎖存允許信號ILE接高電平。P2.1=0(CS)P2.0=1(XFER)分析：執(zhí)行 MOVX DPTR，A時 LE(1)=1 指令執(zhí)行完畢：LE(1)=0執(zhí)行 MOVX DPTR，A時 LE(2)=1 指令執(zhí)行完畢：LE(2)=0P2.1=1(CS)P2.0=0(XFER)程序?qū)崿F(xiàn)：設(shè)：第一級地址為0FDFFH，第二級地址為0FEFFH，完成圖2.10所示的D/A轉(zhuǎn)換程序為：0FDFFH :1111,1101,1111,11110FEFFH 1111,1110,1111,1111START： MOV DPTR， #

55、0FDFFH ；建立D/A轉(zhuǎn)換器地址指針 MOV A， #nnH ；待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量送A MOVX DPTR， A ；輸出D/A轉(zhuǎn)換數(shù)字量 INC DPH ；求第二級地址 MOVX DPTR， A ；完成D/A轉(zhuǎn)換圖2.10加以改動：將P2.0接到CS和XFER兩個控制端，P2.1不用，即可實現(xiàn)單緩沖方式。只要執(zhí)行上述程序段中的前3條指令，便可同時打開兩級數(shù)據(jù)寄存器，完成D/A轉(zhuǎn)換。在無特殊要求下，盡量采用單緩沖形式。只有在要求同時輸入兩個或兩個以上數(shù)據(jù)的情況下，才需要采用兩級緩沖的形式。單緩沖方式連接圖2.4 實驗：利用ADC0832生成方波、鋸齒波、三角波 方波MOV DPTR,#7FFFH

56、; DAC0832地址ST： MOV A,#LOW； 取低電平數(shù)字量MOVX DPTR,A; DAC輸出低電平ACALL DELAY1； 延時1MOV A，#HIGH；MOVX DPTR,A; DAC輸出低電平ACALL DELAY1； 延時1AJMP ST; 連續(xù)輸出波形DELAY1: MOV R4,#0FFH;LOOP1: MOV R5,#10HLOOP2: NOPDJNZ R5,LOOP2DJNZ R4,LOOP1RETMOV DPTR,#7FFFH; DAC0832地址ST： MOV A,#FFHLOOP: MOVX DPTR,A; 啟動DAC轉(zhuǎn)換DEC AAJMP LOOP; 連續(xù)輸

57、出波形 鋸齒波（1）MOV DPTR,#7FFFH; DAC0832地址ST： MOV A,#00HLOOP: MOVX DPTR,A; 啟動DAC轉(zhuǎn)換INC AAJMP LOOP; 連續(xù)輸出波形 鋸齒波（2） 三角波MOV DPTR,#7FFFH ; DAC0832地址TRI： MOV A,#00HUP: MOVX DPTR,A ; 啟動DAC轉(zhuǎn)換 INC A ; 上升沿 CJNE A,#0FFH,UPDOWN: MOVX DPTR,A DEC A ; 下降沿 CJNE A,#00H,DOWN AJMP UP ; 連續(xù)輸出波形 補(bǔ)充： DAC0832雙緩沖同步方式接口 在多路D/A轉(zhuǎn)換的情況

58、下，若要求同步轉(zhuǎn)換輸出，必須采用雙緩沖方式。DAC0832采用雙緩沖方式時，數(shù)字量的輸入鎖存和D/A轉(zhuǎn)換輸出是分兩步進(jìn)行的。 第一，CPU分時向各路D/A轉(zhuǎn)換器輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量并鎖存在各自的數(shù)據(jù)鎖存器中。第二，CPU對所有的D/A轉(zhuǎn)換器發(fā)出控制信號，使各路數(shù)據(jù)鎖存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)入DAC寄存器，實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。下圖為兩片DAC0832與8031的雙緩沖方式連接電路，能實現(xiàn)兩路同步輸出。實現(xiàn)兩路同步輸出的程序如下： MOV DPTR，#0DFFFH；送0832（1）數(shù)據(jù)鎖存器地址MOV A，#data1 ；data1送0832（1）數(shù)據(jù)鎖存器MOVX DPTR，A；MOV DPTR，#0BFFF

59、H；送0832（2）數(shù)據(jù)鎖存器地址MOV A，#data2 ；data2送0832（2）數(shù)據(jù)鎖存器MOVX DPTR，A；MOV DPTR，#7FFFH ；送兩路DAC寄存器地址MOVX DPTR，A ；兩路數(shù)據(jù)同步轉(zhuǎn)換輸出2.2.7 高于8位D/A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)增加D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)可提高轉(zhuǎn)換精度;更高位數(shù)D/A轉(zhuǎn)換器的原理與8位D/A轉(zhuǎn)換器基本一樣;不同的是在與微型機(jī)進(jìn)行接口時，數(shù)據(jù)要分兩次或三次輸入。1. 12位D/A轉(zhuǎn)換器AD667 （圖2.11） 片內(nèi)含兩級數(shù)據(jù)輸入鎖存器 建立時間短和精度高的特點 總線邏輯由4個獨立尋址的鎖存器組成 分為兩級： 第一級：包括3個4位寄存器 第二級

60、：12位D/A轉(zhuǎn)換器可以方便的與4位、8位、12位、16位微型機(jī)接口雙緩沖結(jié)構(gòu)，避免產(chǎn)生虛假的模擬量輸出圖2.11 AD667的原理圖表2.7 AD667真值表允許兩個及兩個以上寄存器同時被選通101102.3 高于8位D/A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)【例】 以AD667 為例 介紹12位D/A轉(zhuǎn)換器AD667與8031的接口連接及程序設(shè)計的方法。(1) 硬件電路設(shè)計AD667由兩級緩沖器組成。8031為8位機(jī)。 待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量分低8位和高4位兩步傳入AD667。12位D/A轉(zhuǎn)換器AD667與8031的接口由P2口產(chǎn)生的高8位地址信息， 經(jīng)74LS138產(chǎn)生AD667的片選信號 由P2.1、P2.0控