第十一章 AD-DA

1、1微機(jī)原理及接口技術(shù)數(shù)模（數(shù)模（D/AD/A）轉(zhuǎn)換與模數(shù)（）轉(zhuǎn)換與模數(shù)（A/DA/D）轉(zhuǎn)換接口）轉(zhuǎn)換接口 河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院2數(shù)模（數(shù)模（D/AD/A）轉(zhuǎn)換與模數(shù)（）轉(zhuǎn)換與模數(shù)（A/DA/D）轉(zhuǎn)換接口）轉(zhuǎn)換接口 n11-1 概述概述n11-2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器n11-3 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器3 模擬量I/O接口的作用：n實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境連續(xù)變化的模擬量連續(xù)變化的模擬量 n例如：電壓、電流、壓力、溫度、位移、流量例如：電壓、電流、壓力、溫度、位移、流量 n計(jì)算機(jī)內(nèi)部計(jì)算機(jī)內(nèi)部離散的數(shù)字量離散的數(shù)字量n二進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)n工業(yè)生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制工業(yè)生產(chǎn)過程的

2、閉環(huán)控制 概述 模擬量模擬量D/A傳感器傳感器執(zhí)行元件執(zhí)行元件A/D數(shù)字量數(shù)字量數(shù)字量數(shù)字量模擬量模擬量模擬量輸入模擬量輸入(數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集)模擬量輸出模擬量輸出(過程控制過程控制)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)4一、模擬量一、模擬量I/OI/O通道的組成通道的組成模擬接口電路的任務(wù)模擬接口電路的任務(wù)模擬電路的任務(wù)模擬電路的任務(wù)0010110110101100工工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程傳傳感感器器放大放大濾波濾波多路轉(zhuǎn)換多路轉(zhuǎn)換&采樣保持采樣保持A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換放大放大驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換輸出輸出接口接口微微型型計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)執(zhí)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)輸入輸入接口接口物理量物理量變換變換信號(hào)信號(hào)處理處理信號(hào)信號(hào)變換變換I/

3、O接口接口輸入通道輸入通道輸出通道輸出通道5模擬量輸入通道模擬量輸入通道n傳感器（Transducer）n非電量非電量電壓、電流電壓、電流 n變送器（Transformer）n轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)n信號(hào)處理（Signal Processing）n放大、整形、濾波放大、整形、濾波 n多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（Multiplexer） n多選一多選一n采樣保持電路（Sample Holder，S/H）n保證變換時(shí)信號(hào)恒定不變保證變換時(shí)信號(hào)恒定不變nA/D變換器（A/D Converter）n模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量 6模擬量輸出通道模擬量輸出通道nD/A變換器（D/A Conver

4、ter）n數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量n低通濾波n平滑輸出波形平滑輸出波形n放大驅(qū)動(dòng)n提供足夠的驅(qū)動(dòng)電壓，電流提供足夠的驅(qū)動(dòng)電壓，電流7數(shù)模（數(shù)模（D/AD/A）轉(zhuǎn)換與模數(shù)（）轉(zhuǎn)換與模數(shù)（A/DA/D）轉(zhuǎn)換接口）轉(zhuǎn)換接口 n11-1 概述概述n11-2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器n11-3 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器8n組成：模擬開關(guān)、組成：模擬開關(guān)、電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器、運(yùn)算放大器 n兩種電阻網(wǎng)絡(luò)：權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、兩種電阻網(wǎng)絡(luò)：權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、R-2RR-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)梯形電阻網(wǎng)絡(luò)n基本結(jié)構(gòu)如圖：基本結(jié)構(gòu)如圖：數(shù)字量數(shù)字量VrefRf 模擬開關(guān)模擬開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò)VOD/AD/A變換器的基本工

5、作原理變換器的基本工作原理9 運(yùn)放的放大倍數(shù)足夠大時(shí)，輸出電壓運(yùn)放的放大倍數(shù)足夠大時(shí)，輸出電壓V VO O與輸與輸入電壓入電壓V Vinin的關(guān)系為：的關(guān)系為：fOinRV = -VR式中：式中：Rf 為反饋電阻為反饋電阻 R 為輸入電阻為輸入電阻 VinRf VOR D/AD/A變換器的基本工作原理變換器的基本工作原理10 若輸入端有若輸入端有n n個(gè)支路個(gè)支路, , 則輸出電壓則輸出電壓V VO O與輸與輸入電壓入電壓V Vi i的關(guān)系為：的關(guān)系為：VinRf VOR1n0fini=1i1V =-RVR式中：式中：Ri 為第為第i支路的輸支路的輸 入電阻入電阻RnD/AD/A變換器的基本工

6、作原理變換器的基本工作原理11n令每個(gè)支路的輸入電阻為令每個(gè)支路的輸入電阻為2 2i iR Rf f , , 并令并令V Vinin為一基準(zhǔn)為一基準(zhǔn)電壓電壓V Vrefref，則有，則有n如果每個(gè)支路由一個(gè)開關(guān)如果每個(gè)支路由一個(gè)開關(guān)S Si i控制，控制，S Si i=1=1表示表示S Si i合上，合上，S Si i=0=0表示表示S Si i斷開，則上式變換斷開，則上式變換為為 nn0frefrefiii=1i=1f11V = -RV= -V2 R2n0irefii=11V = -SV2若若Si=1,該項(xiàng)對(duì)該項(xiàng)對(duì)VO有貢獻(xiàn)有貢獻(xiàn)若若Si=0,該項(xiàng)對(duì)該項(xiàng)對(duì)VO無貢獻(xiàn)無貢獻(xiàn)D/AD/A變換器的

7、基本工作原理變換器的基本工作原理122R4R8R16R32R64R128R256RVrefRf VOS1S2S3S4S5S6S7S8n與上式相對(duì)應(yīng)的電路如下與上式相對(duì)應(yīng)的電路如下( (圖中圖中n=8)n=8)： n圖中的電阻網(wǎng)絡(luò)就稱為圖中的電阻網(wǎng)絡(luò)就稱為權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/AD/A變換器的基本工作原理變換器的基本工作原理13n如果用如果用8 8位二進(jìn)制代碼來控制圖中的位二進(jìn)制代碼來控制圖中的S S1 1S S8 8(D(Di i=1=1時(shí)時(shí)S Si i閉合；閉合；D Di i=0=0時(shí)時(shí)S Si i斷開斷開) )，那么根據(jù)二進(jìn)制代碼的，那么根據(jù)二進(jìn)制代碼的不同，輸出電壓不同，輸出電壓V V

8、O O也不同，這就構(gòu)成了也不同，這就構(gòu)成了8 8位的位的D/AD/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器。換器。n可以看出，當(dāng)代碼在可以看出，當(dāng)代碼在0 0FFHFFH之間變化時(shí)，之間變化時(shí)，V VO O相應(yīng)地相應(yīng)地在在0 0-(255/256)V-(255/256)Vrefref之間變化。之間變化。n為控制電阻網(wǎng)絡(luò)各支路電阻值的精度，實(shí)際的為控制電阻網(wǎng)絡(luò)各支路電阻值的精度，實(shí)際的D/AD/A轉(zhuǎn)換器采用轉(zhuǎn)換器采用R-2RR-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)梯形電阻網(wǎng)絡(luò)( (見下頁見下頁) )，它只用，它只用兩種阻值的電阻兩種阻值的電阻(R(R和和2R)2R)。D/AD/A變換器的基本工作原理變換器的基本工作原理14R-2RR-2R梯形電

9、阻網(wǎng)絡(luò)梯形電阻網(wǎng)絡(luò)D/AD/A變換器的基本工作原理變換器的基本工作原理15D/AD/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)n輸入數(shù)字量輸入數(shù)字量n并行自然二進(jìn)制并行自然二進(jìn)制nBCD碼碼n輸出模擬量輸出模擬量n電流電流n電壓電壓16D/AD/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)n分辨率（分辨率（Resolution）n輸入的二進(jìn)制數(shù)每輸入的二進(jìn)制數(shù)每1個(gè)最低有效位個(gè)最低有效位(LSB)使輸出變化使輸出變化的程度。的程度。n一般用輸入數(shù)字量的位數(shù)來表示一般用輸入數(shù)字量的位數(shù)來表示: 如如8位、位、10位位例：一個(gè)滿量程（例：一個(gè)滿量程（FSR）為）為5V的的10位位DAC，1 LSB的

10、變化將使輸出變化的變化將使輸出變化 5/(210-1)=5/1023=0.04888V=48.88mV17D/AD/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)n轉(zhuǎn)換精度（線性誤差）轉(zhuǎn)換精度（線性誤差）n實(shí)際輸出值與理論值之間的最大偏差。實(shí)際輸出值與理論值之間的最大偏差。n一般用最小量化階一般用最小量化階來度量，如來度量，如1/2 LSB1/2 LSB 也可用滿量程的百分比來度量，如也可用滿量程的百分比來度量，如0.05% FSR0.05% FSR(LSB-Least Significant Bit, FSR-Full Scale Range)(LSB-Least Significant Bit

11、, FSR-Full Scale Range)18 n轉(zhuǎn)換時(shí)間n從開始轉(zhuǎn)換到與滿量程值相差1/2 LSB所對(duì)應(yīng)的模擬量所需要的時(shí)間tV1/2 LSBtCVFULLD/AD/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)19典型典型D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器- -DAC0832DAC0832nDAC0832n特性：n8位電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器nT型電阻網(wǎng)絡(luò)n差動(dòng)輸出n引線圖見教材p27820DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)典型典型D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器- -DAC0832DAC083221引腳功能引腳功能nD D7 7D D0 0：輸入數(shù)據(jù)線：輸入數(shù)據(jù)線nILEILE：輸入鎖存允許：輸入鎖存允許nCS

12、#CS#：片選信號(hào)：片選信號(hào)nWRWR1 1# #：寫輸入鎖存器：寫輸入鎖存器 上述三個(gè)信號(hào)用于把數(shù)據(jù)寫入到輸入鎖存器上述三個(gè)信號(hào)用于把數(shù)據(jù)寫入到輸入鎖存器nWRWR2 2# #：寫：寫DACDAC寄存器寄存器nXFER#XFER#：允許輸入鎖存器的數(shù)據(jù)傳送到：允許輸入鎖存器的數(shù)據(jù)傳送到DACDAC寄存器寄存器 上述二個(gè)信號(hào)用于啟動(dòng)轉(zhuǎn)換上述二個(gè)信號(hào)用于啟動(dòng)轉(zhuǎn)換典型典型D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器- -DAC0832DAC083222nV VREFREF：參考電壓，：參考電壓，-10V-10V+10V+10V，一般為，一般為+5V+5V或或+10V+10VnI IOUT1OUT1、I IOUT2OU

13、T2：D/AD/A轉(zhuǎn)換差動(dòng)電流輸出，接運(yùn)放輸入轉(zhuǎn)換差動(dòng)電流輸出，接運(yùn)放輸入nR Rfbfb：內(nèi)部反饋電阻引腳，接運(yùn)放輸出：內(nèi)部反饋電阻引腳，接運(yùn)放輸出nAGNDAGND、DGNDDGND：模擬地和數(shù)字地：模擬地和數(shù)字地 引腳功能引腳功能 ( (續(xù)續(xù)) )典型典型D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器- -DAC0832DAC083223工作時(shí)序工作時(shí)序nD/AD/A轉(zhuǎn)換可分為兩個(gè)階段：轉(zhuǎn)換可分為兩個(gè)階段：nCS#=0CS#=0、WR1#=0WR1#=0、ILE=1ILE=1，使輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器；，使輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器；nWR2#=0WR2#=0、XFER#=0XFER#=0，數(shù)據(jù)傳送到，數(shù)據(jù)傳

14、送到DACDAC寄存器，并開始轉(zhuǎn)換。寄存器，并開始轉(zhuǎn)換。寫輸入寫輸入寄存器寄存器寫寫DAC寄存器寄存器24工作方式工作方式n單緩沖方式單緩沖方式n使輸入鎖存器或使輸入鎖存器或DAC寄存器二者之一寄存器二者之一處于直通。處于直通。CPU只需一次寫入即開始只需一次寫入即開始轉(zhuǎn)換?？刂票容^簡單。轉(zhuǎn)換?？刂票容^簡單。25n雙緩沖方式（標(biāo)準(zhǔn)方式）雙緩沖方式（標(biāo)準(zhǔn)方式）n轉(zhuǎn)換要有兩個(gè)步驟：轉(zhuǎn)換要有兩個(gè)步驟：n將數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器將數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器nCS#=0、WR1#=0、ILE=1n將輸入寄存器的內(nèi)容寫入將輸入寄存器的內(nèi)容寫入DAC寄存器寄存器nWR2#=0、XFER#=0 n優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)接收與優(yōu)點(diǎn)：數(shù)

15、據(jù)接收與D/A轉(zhuǎn)換可異步進(jìn)行；轉(zhuǎn)換可異步進(jìn)行； 可實(shí)現(xiàn)多個(gè)可實(shí)現(xiàn)多個(gè)DAC同步轉(zhuǎn)換輸出同步轉(zhuǎn)換輸出分時(shí)寫入分時(shí)寫入、同步轉(zhuǎn)換同步轉(zhuǎn)換工作方式工作方式 ( (續(xù)續(xù)) )26n直通方式直通方式n使內(nèi)部的兩個(gè)寄存器都處于直通狀態(tài)。模擬輸出始終使內(nèi)部的兩個(gè)寄存器都處于直通狀態(tài)。模擬輸出始終跟隨輸入變化。跟隨輸入變化。n不能直接與數(shù)據(jù)總線連接，需外加并行接口不能直接與數(shù)據(jù)總線連接，需外加并行接口( (如如74LS37374LS373、82558255等等) )。nILEILE接高電平；接高電平；CS#CS#、WR1#WR1#、WR2#WR2#、XFER#XFER#直接接地。直接接地。D/AD/A轉(zhuǎn)換器的

16、輸出隨著總線數(shù)據(jù)的變化而變化。轉(zhuǎn)換器的輸出隨著總線數(shù)據(jù)的變化而變化。工作方式工作方式 ( (續(xù)續(xù)) )27單緩沖方式的應(yīng)用單緩沖方式的應(yīng)用DAC0832WR2WR1CSXFERVcc5VD7-D0+AIOUT2IOUT1AGNDDGNDVREFILE5V地址總線DAC0832與8位數(shù)據(jù)總線微機(jī)的連接圖地址譯碼WRIO/M ILE ILE接高電平；接高電平；CS#CS#、WR1#WR1#、WR2#WR2#、XFER#XFER#接接控制輸出端（連接方控制輸出端（連接方式有多種形式）；當(dāng)式有多種形式）；當(dāng)對(duì)對(duì)DAC0832DAC0832進(jìn)行寫操作進(jìn)行寫操作時(shí)（執(zhí)行時(shí)（執(zhí)行OUTOUT指令），指令），

17、數(shù)字量直接被轉(zhuǎn)換成數(shù)字量直接被轉(zhuǎn)換成模擬量。模擬量。28單緩沖方式的應(yīng)用單緩沖方式的應(yīng)用例例1 1 設(shè)設(shè)DACDAC的口地址為的口地址為80H80H， 要求輸出要求輸出05V05V的鋸齒波的鋸齒波STARTSTART：MOV ALMOV AL，0FFH0FFHAGAINAGAIN：INC ALINC AL OUT 80H OUT 80H，ALAL CALL DELAY CALL DELAY JMP AGAIN JMP AGAIN階梯的寬度由延時(shí)時(shí)間決定29單緩沖方式的應(yīng)用單緩沖方式的應(yīng)用例例2 2 要求要求DACDAC輸出一三角波，輸出一三角波，波形下限電壓為波形下限電壓為0.5V0.5V，上

18、限電壓，上限電壓為為2.5V2.5V。下限電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為：下限電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為：0.50.5* *256/5=26=1AH256/5=26=1AH上限電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為：上限電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為：2.52.5* *256/5=128=80H256/5=128=80HBEGIN： MOV AL，1AHUP ： OUT 80H，AL INC AL CMP AL，81H JNZ UP DEC ALDOWN： OUT 80H，AL DEC AL CMP AL，19H JNZ DOWN JMP BEGIN30雙緩沖方式的應(yīng)用：雙緩沖方式的應(yīng)用：地址譯碼320H321HDAC0832Vcc5VD7-D

19、0Vo+AIOUT2IOUT1AGNDDGNDVREFILE5V地址總線WR1WR2IOWRCSXFERMOV DXMOV DX，320H320HMOV ALMOV AL，DATADATAOUT DXOUT DX，ALALINC DXINC DXOUT DXOUT DX，ALAL 第一種應(yīng)用情況：第一種應(yīng)用情況：在前一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的同時(shí)，在前一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的同時(shí)，CPUCPU將下一個(gè)數(shù)將下一個(gè)數(shù)據(jù)先輸入至輸入寄存器，然后再在某個(gè)時(shí)刻啟動(dòng)據(jù)先輸入至輸入寄存器，然后再在某個(gè)時(shí)刻啟動(dòng)D/AD/A轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。31-+CS XFER WR2ILE WR1DAC1-+ XFER WR2ILE WR1DAC2-

20、+CS XFER WR2ILE WR1DAC3譯碼器ABCS1CS2CS3XFERIO/MWRVO1VO2VO3第二種應(yīng)用情況：第二種應(yīng)用情況：在多路在多路DACDAC系統(tǒng)中，需要系統(tǒng)中，需要同步同步D/AD/A轉(zhuǎn)換時(shí)，采用雙緩沖方式。轉(zhuǎn)換時(shí)，采用雙緩沖方式。 在不同的時(shí)刻將在不同的時(shí)刻將要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)分別打要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)分別打入各入各DACDAC的輸入寄存的輸入寄存器，然后由一個(gè)轉(zhuǎn)換器，然后由一個(gè)轉(zhuǎn)換命令同時(shí)啟動(dòng)，各個(gè)命令同時(shí)啟動(dòng)，各個(gè)DACDAC轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。32典型典型D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器- -DAC1210DAC121033典型典型D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器- -DAC1210DAC121

21、0主要技術(shù)指標(biāo)：主要技術(shù)指標(biāo)：分辨率：分辨率： 1212位位轉(zhuǎn)換時(shí)間：轉(zhuǎn)換時(shí)間：1 S1 S滿量程誤差：滿量程誤差：1LSB1LSB參考電壓范圍：參考電壓范圍： 25V25V單電源范圍：單電源范圍： +5V+15V+5V+15V34DAC1210的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖B1/B2151617181920451014131132412D11D10D9D8D7D6D5D4CSWR1WR2XFER23121222VREFIOUT2IOUT1R1bR1bVccDGND12位D/A轉(zhuǎn)換器12位DAC寄存器8位輸入寄存器AGND4位輸入寄存器D3D2D1D06789LELELE控制引腳CS、 B1/B2#、WR1#作

22、為輸入寄存器的輸入控制； WR2# 、XFER#作為DAC寄存器的輸入控制DAC1210內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)35 DAC1210 DAC1210與與8 8位位CPUCPU接口方式接口方式D7D0-+RiVOUT地址譯碼D11D0WR1WR2B1/B2CSXFERABIOWA0IOUT1IOUT2RFBDAC1210 控制控制DAC1210DAC1210的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換共要用到共要用到3 3個(gè)個(gè)I/OI/O端口，端口，CS#CS#引腳的口地址為引腳的口地址為220H-221H220H-221H，其中，其中220H220H選選通通8 8位輸入寄存器，位輸入寄存器，221H221H選通選通4 4位輸入寄存器

23、；位輸入寄存器；XFER#XFER#引腳的口地址為引腳的口地址為222H-223H222H-223H，任一個(gè)地址，任一個(gè)地址都可啟動(dòng)都可啟動(dòng)D/AD/A轉(zhuǎn)換。若待轉(zhuǎn)換。若待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量在轉(zhuǎn)換的數(shù)字量在BXBX寄存寄存器的低器的低1212位，則完成一位，則完成一次次D/AD/A轉(zhuǎn)換的程序如下轉(zhuǎn)換的程序如下36 DAC1210 DAC1210與與8 8位位CPUCPU接口方式接口方式START： MOV DX，220H MOV CL，4 SHL BX，CL MOV AL，BH OUT DX，ALINC DXMOV AL，BLOUT DX，ALINC DXOUT DX，AL37數(shù)模（數(shù)模（D/AD/

24、A）轉(zhuǎn)換與模數(shù)（）轉(zhuǎn)換與模數(shù)（A/DA/D）轉(zhuǎn)換接口）轉(zhuǎn)換接口 n11-1 概述概述n11-2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器n11-3 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器38模模/ /數(shù)（數(shù)（A/DA/D）轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器n用途n將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。常用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。常用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。n類型n計(jì)數(shù)型計(jì)數(shù)型A/DA/D變換器變換器n雙積分型雙積分型A/DA/D變換器變換器n逐位反饋型逐位反饋型A/DA/D變換器變換器 39工作原理工作原理逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器n結(jié)構(gòu)：由D/A轉(zhuǎn)換器、比較器和逐次逼近寄存器SAR組成。 類似天

25、平稱重量時(shí)的嘗試法，逐步用砝碼的累積類似天平稱重量時(shí)的嘗試法，逐步用砝碼的累積重量去逼近被稱物體。重量去逼近被稱物體。 例如：例如：用用8個(gè)砝碼個(gè)砝碼20g，21g，27g，可以稱出，可以稱出1255g之之 間的物體?，F(xiàn)有一物體，用砝碼稱出其重間的物體?，F(xiàn)有一物體，用砝碼稱出其重量（假定重量為量（假定重量為176g）。）。401）ADC從高到低從高到低逐次給SAR的每一位“置1”（即加上不同權(quán)重的砝碼），SAR相當(dāng)于放法碼的稱盤；2）每次SAR中的數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為電壓VC ；3）VC與輸入電壓Vi比較，若VCVi，保持當(dāng)前位的1，否則當(dāng)前位置0；4）從高到低逐次比較下去，直到SAR的每一位都

26、嘗試完；5）SAR內(nèi)的數(shù)據(jù)就是與Vi相對(duì)應(yīng)的2進(jìn)制數(shù)。工作原理工作原理41典型的典型的A/DA/D轉(zhuǎn)換器簡介轉(zhuǎn)換器簡介nADC0809n8通道（8路）輸入n8位字長 n逐位逼近型n轉(zhuǎn)換時(shí)間100s n內(nèi)置三態(tài)輸出緩沖器n外部引腳見教材p40442引腳功能引腳功能 D7D0：輸出數(shù)據(jù)線（三態(tài)）IN0IN7：8通道（路）模擬輸入ADDA、ADDB、ADDC：通道地址（通道選擇）ALE：通道地址鎖存START：啟動(dòng)轉(zhuǎn)換EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束，可用于查詢或作為中斷申請(qǐng)OE：輸出允許（打開輸出三態(tài)門）CLK：時(shí)鐘輸入（10KHz1.2MHz）VREF(+)、VREF(-)：基準(zhǔn)參考電壓43START EOC

27、CLK OED7D0VREF(+) VREF(-)ADDCADDBADDAALEIN0IN7比較器比較器8路模路模擬開擬開關(guān)關(guān)逐位逼近寄存器逐位逼近寄存器SAR樹狀開關(guān)樹狀開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò)三態(tài)三態(tài)輸出輸出鎖存鎖存器器時(shí)序與控制時(shí)序與控制地址地址鎖存鎖存及及譯碼譯碼D/A8個(gè)個(gè)模模擬擬輸輸入入通通道道8選選1ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)44工作時(shí)序工作時(shí)序 45ADC0809的工作過程的工作過程 把通道地址送到ADDAADDAADDCADDC上上，選擇模擬輸入； 在通道地址信號(hào)有效期間，ALEALE上的上升沿上升沿該地址鎖存到內(nèi)部地址鎖存器；STARTSTART引腳上的下降沿下降沿啟動(dòng)A/

28、DA/D變換； 變換開始后，EOCEOC引腳呈現(xiàn)低電平， EOCEOC重新變?yōu)楦唠娖綍r(shí)表示轉(zhuǎn)換結(jié)束；OEOE信號(hào)打開輸出鎖存器的三態(tài)門送出結(jié)果 。46ADC0809與系統(tǒng)的連接 n模擬輸入端INin單路輸入單路輸入n模擬信號(hào)可固定連接到任何一個(gè)輸入端模擬信號(hào)可固定連接到任何一個(gè)輸入端n地址線根據(jù)輸入線編號(hào)固定連接地址線根據(jù)輸入線編號(hào)固定連接(高電平或低電平高電平或低電平)n多路輸入多路輸入n模擬信號(hào)按順序分別連接到輸入端模擬信號(hào)按順序分別連接到輸入端n要轉(zhuǎn)換哪一路輸入，就將其編號(hào)送到地址線上要轉(zhuǎn)換哪一路輸入，就將其編號(hào)送到地址線上(動(dòng)態(tài)選擇動(dòng)態(tài)選擇)單路輸入時(shí)單路輸入時(shí)ADDCADDBADDA

29、IN4ADC0809輸入輸入多路輸入時(shí)多路輸入時(shí)ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809輸入輸入0輸入輸入1輸入輸入2輸入輸入3輸入輸入4CPU指定指定通道號(hào)通道號(hào)+5Vn地址線ADDA-ADDCn多路輸入時(shí)，地址線不能接死，而是要通過一個(gè)接多路輸入時(shí)，地址線不能接死，而是要通過一個(gè)接口芯片與數(shù)據(jù)總線連接。接口芯片可以選用：口芯片與數(shù)據(jù)總線連接。接口芯片可以選用：n鎖存器鎖存器74LS273，74LS373等（要占用一個(gè)等（要占用一個(gè)I/O地址）地址）n可編程并行接口可編程并行接口8255（要占用四個(gè)（要占用四個(gè)I/O地址）地址）nCPU用一條用一條OUT指令把通道

30、地址通過接口芯片送給指令把通道地址通過接口芯片送給0809ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809輸輸入入DB74LS273Q2Q1Q0CP來自來自I/O譯碼譯碼D0-D7ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809DB8255PB2PB1PB0CS#來自來自I/O譯碼譯碼D0-D7A1A0A1A0ADC0809的工作過程的工作過程47n數(shù)據(jù)輸出線D0-D7n內(nèi)部已接有三態(tài)門，故可直接連到內(nèi)部已接有三態(tài)門，故可直接連到DB上上n也可另外通過一個(gè)輸入接口與也可另外通過一個(gè)輸入接口與DB相連相連n上述兩種方法均需占用一個(gè)上述兩種方法均需占用一個(gè)I

31、/O地址地址D0-D7ADC0809DBOE來自來自I/O譯碼譯碼D0-D7ADC0809DBOE來自來自I/O譯碼譯碼直接連直接連DB通過輸入接口連通過輸入接口連DB74LS244+5VDIDOE1#E2#ADC0809的工作過程的工作過程48n地址鎖存ALE和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換STARTn兩種連接方法：兩種連接方法：n獨(dú)立連接：用兩個(gè)信號(hào)分別進(jìn)行控制獨(dú)立連接：用兩個(gè)信號(hào)分別進(jìn)行控制需占用兩個(gè)需占用兩個(gè)I/O端口或兩個(gè)端口或兩個(gè)I/O線線(用用8255時(shí)時(shí))；n統(tǒng)一連接：用一個(gè)脈沖信號(hào)的上升沿進(jìn)行地址鎖存，下統(tǒng)一連接：用一個(gè)脈沖信號(hào)的上升沿進(jìn)行地址鎖存，下降沿實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換降沿實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換只需占用一個(gè)只

32、需占用一個(gè)I/O端口或一個(gè)端口或一個(gè)I/O線線(用用8255時(shí)時(shí))，參見教材，參見教材p362圖。圖。 ADC0809ALESTART獨(dú)立連接獨(dú)立連接來自來自I/O譯碼譯碼1來自來自I/O譯碼譯碼2ADC0809ALESTART統(tǒng)一連接統(tǒng)一連接來自來自I/O譯碼譯碼ADC0809的工作過程的工作過程49 n轉(zhuǎn)換結(jié)束EOCn軟件延時(shí)等待軟件延時(shí)等待(比如延時(shí)比如延時(shí)1ms)不用不用EOC信號(hào)信號(hào)nCPU效率最低效率最低n軟件查詢軟件查詢EOC狀態(tài)狀態(tài)nEOC通過一個(gè)三態(tài)門連到數(shù)據(jù)總線的通過一個(gè)三態(tài)門連到數(shù)據(jù)總線的D0(其他也其他也可以可以)n三態(tài)門要占用一個(gè)三態(tài)門要占用一個(gè)I/O端口地址端口地址

33、nCPU效率低效率低n把把EOC作為中斷申請(qǐng)信號(hào)，接到作為中斷申請(qǐng)信號(hào)，接到8259的的IR端端n在中斷服務(wù)程序中讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果，效率高在中斷服務(wù)程序中讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果，效率高ADC0809的工作過程的工作過程50（1）直接連接）直接連接MOV AL，07HOUT 84H，ALCALL DELAY120IN AL，84H若采用中斷方式，可用若采用中斷方式，可用ADC0809ADC0809的的EOCEOC輸輸出端作為出端作為CPUCPU的中斷申請(qǐng)信號(hào)，在中斷服的中斷申請(qǐng)信號(hào)，在中斷服務(wù)程序中讀入轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。務(wù)程序中讀入轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。ADC0809ADC0809具有三態(tài)輸出具有三態(tài)輸出緩沖器，可以與緩

34、沖器，可以與CPUCPU直直接連接。接連接。若地址譯碼器的輸出若地址譯碼器的輸出Y1Y1的地址為的地址為84H87H84H87H，則，則采用無條件傳送方式從采用無條件傳送方式從輸入通道輸入通道IN7IN7讀入一個(gè)讀入一個(gè)模擬量的程序?yàn)椋耗M量的程序?yàn)椋鹤g碼8分頻OEALESTARTADDCADDBADDAD7D0EOCCLOCKA7A0D7D0CLKNcIORIOWY1VccVREF+VREF-GND+5VADC0809直接與微處理器的連接ADC0809IN7IN0ADC0809與微處理器的連接51 通過并行接口芯片同通過并行接口芯片同CPUCPU連接連接ADC 0809通過8255A的接口原理圖譯碼Y1Y0IOWRIORDD7 D0A0A1A7 A2CLK8088總線8255APB4PB2PB1PB0PAPC7WRRDDBA0A1CS問題問題：用一片用一片8255A8255A并行接口芯片控制并行接口芯片控制ADC0809ADC0809的轉(zhuǎn)換過程；的轉(zhuǎn)換過程；分析分析：8255A8255A有三個(gè)有三個(gè)8 8位的并行口，可用位的并行口，可用PBPB口輸出口輸出08090809的通道選擇編碼和控的通道選擇編碼和控制制ADCADC的啟動(dòng)，的啟動(dòng)，PCPC口輸入口輸入ADCADC的狀態(tài)。的狀態(tài)。 PAPA口作為他用，口作為