微型計算機控制技術(shù)2

1、第 周 第 次課 年 月 日章節(jié)名稱第二章 模擬量輸入與輸出通道授 課方 式理論課（*）；實踐課（）；實習(xí)（）教學(xué)時數(shù)2教學(xué)目的及要求一 模擬量輸入通道1. 8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809芯片及其接口電路2. 12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574A芯片及其接口電路 教學(xué)重點與難點重點： 8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809芯片及其接口電路難點： 12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574A芯片及其接口電路教學(xué)手段介紹、討論與多媒體教學(xué) 主 要內(nèi)容時間分配復(fù)習(xí)8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809芯片及其接口電路12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574A芯片及其接口電路（5）（30）（45）（5）復(fù)習(xí)思考題1簡述逐位逼近式、雙積分式、電壓/頻

2、率式的A/D轉(zhuǎn)換原理。2結(jié)合圖，分析說明ADC0809的結(jié)構(gòu)組成及其引腳作用。3試分析圖ADC0809接口電路的啟動、轉(zhuǎn)換、查詢或定時讀入數(shù)據(jù)的工作過程。比較說明這兩種接口電路在硬軟件上的異同點。小結(jié) 本次課按照系統(tǒng)內(nèi)信號的流向，依次介紹模擬量輸入通道的各個組成部分信號調(diào)理、多路模擬開關(guān)、前置放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器及其接口電路與A/D轉(zhuǎn)換模板的結(jié)構(gòu)原理與功能作用，其中有些環(huán)節(jié)可以根據(jù)實際需要來選擇取舍。但無論如何，其核心器件A/D轉(zhuǎn)換器是不能缺少的。給出一種8路與12路A/D轉(zhuǎn)換模板的電路原理圖及其接口程序。第二章 模擬量輸入與輸出通道2.3 AD轉(zhuǎn)換器作用：將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。常

3、用AD轉(zhuǎn)換器有：計數(shù)器式、雙積分式和逐次逼近式。一、AD轉(zhuǎn)換器原理 1、計數(shù)器式AD轉(zhuǎn)換器原理框圖如圖。組成：計數(shù)器、DA轉(zhuǎn)換器及比較器工作過程：特點：結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，但轉(zhuǎn)換速度比較慢。2、逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器原理框圖如圖。組成：逐次逼近寄存器SAR、DA轉(zhuǎn)換器、比較器、時序（時鐘）及置數(shù)選擇邏輯。工作過程：（略） SAR中設(shè)定位如果UiUO，應(yīng)予保留；如果UiUO，應(yīng)予清除。例：四位AD轉(zhuǎn)換器，輸入模擬電壓Ui=0.65V。量化單位V0Vin 0.5V (1000)0.75V(1100)0.625V(1010)0.6875V (1011)Vi轉(zhuǎn)換過程如圖：3、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器方法：測

4、量模擬輸入電壓向電容充電的固定時間及在已知標(biāo)準(zhǔn)電壓下放電所需的時間。雙積分式AD轉(zhuǎn)換器組成框圖。工作過程： 優(yōu)點：消除干擾和電源噪聲的能力強，精度高；缺點：轉(zhuǎn)換速度慢。適用場合：在信號變化緩慢，模擬量輸入速率要求較低，轉(zhuǎn)換精度要求較高，且現(xiàn)場干擾較嚴(yán)重的情況下使用。二、AD轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù) l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。分辯率：指能使轉(zhuǎn)換后數(shù)字量變化1的最小模擬輸入量。n位二進制數(shù)最低位具有的權(quán)值就是它的分辨率。 2量程 量程是指所能轉(zhuǎn)換的電壓范圍。如5V、10V等。 3轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度是指轉(zhuǎn)換后所得結(jié)果相對于實際值的準(zhǔn)確度。有絕對精度和相對精度。絕對精度常用

5、數(shù)字量的位數(shù)表示。相對精度用相對于滿量程的百分比表示。如8位AD轉(zhuǎn)換器，滿量程為10V。絕對精度為 1/210/28=19.5mV， 相對精度為 l281000.39。 4轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間：指啟動AD到轉(zhuǎn)換結(jié)束所需的時間。5工作溫度范圍由于溫度會對運算放大器和電阻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響，在一定溫度范圍內(nèi)才能保證額定精度指標(biāo)。較好的轉(zhuǎn)換器件工作溫度為-4085，差的只有070。三、 常用AD轉(zhuǎn)換器（一）、8位AD轉(zhuǎn)換器ADC809ADC0809采用逐次逼近方式，8通路8位AD轉(zhuǎn)換芯片，采用CMOS工藝，雙列直插式封裝器件。主要特點：分辨率8位；轉(zhuǎn)換時間100ms；溫度范圍-40+85；可使用單一的+5V電

6、源；可直接與CPU連接；輸出帶鎖存器；邏輯電平與TTL兼容。1 電路組成及引腳功能組成：ADC0809有28條引腳。原理框圖如圖。2、工作原理3、A/D轉(zhuǎn)換器接口（1）A/D轉(zhuǎn)換器的接口設(shè)計在AD轉(zhuǎn)換器接口硬件設(shè)計中，一般需要考慮如下幾個問題。 輸入模擬電壓的連接AD的輸入模擬電壓可分為：單端輸入和雙端差動輸入(差動輸入)。單端輸入：正向信號，把VIN(-)接地，信號加到VIN(+)端；負向信號，則把VIN(+)接地，信號加到VIN(-)端。差動輸入：模擬信號加在VIN(-)端和VIN(+)端之間。 數(shù)據(jù)輸出的方式AD轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)輸出有兩種方式：a. 具有可控的三態(tài)輸出門，數(shù)據(jù)輸出線允許與系統(tǒng)數(shù)

7、據(jù)總線直接相連。b. 不帶三態(tài)輸出門，數(shù)據(jù)輸出線不允許和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線直接連接，必須通過IO通道和CPU之間交換數(shù)據(jù)。 片選、啟動、讀寫信號的設(shè)置啟動轉(zhuǎn)換信號由CPU發(fā)出，有電平啟動和脈沖啟動兩種方式。片選、讀寫信號一般由3-8譯碼器的通道號以及微處理器的/IOR、/IOW經(jīng)過適當(dāng)?shù)倪壿嬰娐穪磉B接。 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號及轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取CPU可采用3種方式讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。 程序查詢方式；中斷方式； 固定的延遲程序方式。用這種方式時，要預(yù)先精確地知道完成一次AD轉(zhuǎn)換需要的時間。CPU發(fā)出啟動AD命令之后，執(zhí)行一個固定的延遲程序，延遲時間正好等于或略大于完成一次AD轉(zhuǎn)換所需的時間，延時到，即可讀取數(shù)據(jù)。 （2

8、）連接方式對于CPU8086來說，可采用兩種方式：直接連接和用8255連接。 直接連接 用8255連接 PA7 PA0/STBA PB0 PC68255DB7 AIN AC DCDB0 /DR AD570B/C8086CPUD7D0 程序查詢方式查詢方式程序框圖如圖。程序清單如下：ADC： MOVDX，0383H MOVAL，0B2H；8255A口定義為選通輸入方式OUTDX，AL ；B口為方式0輸入方式，PC6 、PC7 為輸出方式。 MOVAL，40H； PC6=1，開 始置A口為輸入方式B口為輸出方式送啟動脈沖讀入PB0線使A/D復(fù)位讀入數(shù)據(jù)暫 停轉(zhuǎn)換結(jié)束嗎？YN MOVDX，0382H

9、；設(shè)置C口 OUT DX，AL XOR AL，AL OUT DX，AL ；送復(fù)位脈沖，啟動A/DADC1：MOV DX，0381HIN AL，DXTEST AL，01H ；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)束線變低電平？ JNZ ADC1 ；否，等待ADC2：IN AL，DXTEST AL，01H ；數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好嗎？JZ ADC2 ；否，等待MOV DX，0382HMOV AL，40H ；使PC6=1 OUT DX，AL ；撤消啟動信號MOV DX，0380H ；從PA口讀數(shù)據(jù)IN AL，DX MOV DATA，AL ；存入DATA單元 HLT ；暫停 中斷方式讀取數(shù)據(jù)，電路如圖。 PA7 PA0 PB0 /STBA

10、8255DB7 ADC0809DB0 STARTALE EOC8086CPUD7D074LS048259INTRAINTRIR3VX主程序關(guān)中斷8259初始化8255A，B口初始化開中斷啟動A/D執(zhí)行主程序主程序和中斷服務(wù)程序流程圖如圖。中斷服務(wù)程序入口保護現(xiàn)場讀入數(shù)據(jù)恢復(fù)現(xiàn)場返 回程序清單：主程序：START：CLI ；關(guān)中斷 MOVAX，0MOVES，AX ；設(shè)中斷矢量MOVDI，0BH*4MOVAX,OFFSET INTRCLDSTOSW MOVAX,CSSTOSWMOVAL,34H ；8259初始化OUT21H,AL ；允許IR3中斷MOVDX,0383H ；8255初始化MOVAL,

11、OBOH ；A口為選通輸入方式， OUTDX,AL ；B口方式0輸出方式MOVAL,09H OUTDX,AL ；允許A口中斷STI ；開中斷MOVDX,0381HMOVAL,00H ；使PB0=0，啟動A/DOUTDX,AL HERE：HLT ；模擬程序JMPHERE 中斷服務(wù)程序；INTR：PROCNEARPUSHAXPUSHDX PUSHDS ；保護現(xiàn)場 MOVDX，0380H INAL，DX ；讀入數(shù)據(jù) MOVDATA，AL ；存數(shù)據(jù) POPDS POPDX POPAX ；恢復(fù)現(xiàn)場 MOVAL，20HOUT20H，AL ；送EOI命令STI ；開中斷IRET ；中斷返回ENDP（二）、12位AD轉(zhuǎn)換器AD5741、 芯片特性采用