第10章 模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)

1、第第1010章章 模模/ /數(shù)和數(shù)數(shù)和數(shù)/ /模轉(zhuǎn)換技術(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)10.1 10.1 模擬量輸入與輸出通道的組模擬量輸入與輸出通道的組10.2 10.2 數(shù)數(shù)/ /模（模（D/AD/A）轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器10.3 10.3 模模/ /數(shù)（數(shù)（A/DA/D）轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題 模模/ /數(shù)（數(shù)（Analog to DigitAnalog to Digit，A/DA/D）和數(shù)）和數(shù)/ /模（模（Digit to Digit to AnalogAnalog，D/AD/A）轉(zhuǎn)換技術(shù)是微型計(jì)算機(jī)與監(jiān)測設(shè)備、控制對象之）轉(zhuǎn)換技術(shù)是微型計(jì)算機(jī)與監(jiān)測設(shè)備、控制對象之間的一種重要的接口技術(shù)，也是

2、實(shí)現(xiàn)信號監(jiān)測、過程控制的兩個(gè)間的一種重要的接口技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)信號監(jiān)測、過程控制的兩個(gè)重要組成部分。重要組成部分。10.1 10.1 模擬量輸入與輸出通道的組成模擬量輸入與輸出通道的組成10.1.1 10.1.1 模擬量輸入通道的組成模擬量輸入通道的組成v 在工業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)實(shí)生活中，許多待測量與控制的非電物理在工業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)實(shí)生活中，許多待測量與控制的非電物理量及模擬電壓、電流通常都是連續(xù)變化的模擬量，為了利用計(jì)量及模擬電壓、電流通常都是連續(xù)變化的模擬量，為了利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對模擬量的監(jiān)測和對生產(chǎn)過程的自動調(diào)節(jié)與控制，必算機(jī)實(shí)現(xiàn)對模擬量的監(jiān)測和對生產(chǎn)過程的自動調(diào)節(jié)與控制，必須首先將連續(xù)變化的物理量變換

3、成連續(xù)變化的電信號，其模擬須首先將連續(xù)變化的物理量變換成連續(xù)變化的電信號，其模擬電信號的大小與極性要滿足具體模電信號的大小與極性要滿足具體模/ /數(shù)轉(zhuǎn)換器的規(guī)范，然后經(jīng)數(shù)轉(zhuǎn)換器的規(guī)范，然后經(jīng)過模過模/ /數(shù)轉(zhuǎn)換器，變換成計(jì)算機(jī)所能接受的數(shù)字量。數(shù)轉(zhuǎn)換器，變換成計(jì)算機(jī)所能接受的數(shù)字量。v 計(jì)算機(jī)對所采集的數(shù)據(jù)大多是要經(jīng)過運(yùn)算處理后，送至輸計(jì)算機(jī)對所采集的數(shù)據(jù)大多是要經(jīng)過運(yùn)算處理后，送至輸出設(shè)備顯示輸出。在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中，如果需要對生產(chǎn)過程進(jìn)出設(shè)備顯示輸出。在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中，如果需要對生產(chǎn)過程進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，那么還需要經(jīng)過行調(diào)節(jié)與控制，那么還需要經(jīng)過PIDPID調(diào)節(jié)運(yùn)算，微機(jī)將運(yùn)算結(jié)調(diào)節(jié)運(yùn)算，微機(jī)

4、將運(yùn)算結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)果的數(shù)字量輸出到數(shù)/ /模轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電信號，模轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電信號，并經(jīng)驅(qū)動放大后送往執(zhí)行部件，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的自動控并經(jīng)驅(qū)動放大后送往執(zhí)行部件，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的自動控制。制。v 模擬量輸入、輸出通道的一般結(jié)構(gòu)如圖模擬量輸入、輸出通道的一般結(jié)構(gòu)如圖10-110-1所示，該圖描所示，該圖描述了一個(gè)含有述了一個(gè)含有A/DA/D轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換與D/AD/A轉(zhuǎn)換的監(jiān)控系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換的監(jiān)控系統(tǒng)。工業(yè)生產(chǎn)過程工業(yè)生產(chǎn)過程微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī) 信號信號處理處理1 1信號信號處理處理2 2多路開關(guān)多路開關(guān)放大驅(qū)動放大驅(qū)動采樣保持采樣保持 A/DA/D 轉(zhuǎn)換

5、轉(zhuǎn)換圖圖10-1 10-1 模擬量輸入、輸出通道的一般結(jié)構(gòu)圖模擬量輸入、輸出通道的一般結(jié)構(gòu)圖傳感傳感器器n n傳感傳感器器1 1傳感傳感器器n n執(zhí)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)鎖存器鎖存器輸出接口輸出接口 D/AD/A 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換過程監(jiān)視過程監(jiān)視1 1傳感器傳感器 能夠把非電物理量轉(zhuǎn)換成電量（電流或電壓）的器件被稱為能夠把非電物理量轉(zhuǎn)換成電量（電流或電壓）的器件被稱為傳感器。傳感器。 傳感器將十分微弱的電信號處理成傳感器將十分微弱的電信號處理成010mA，或，或420mA電流，或電流，或05V電壓，或電壓，或010V電壓等，以便傳輸或直接電壓等，以便傳輸或直接送送A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。2

6、 2信號處理信號處理設(shè)置信號處理電路的主要原因：設(shè)置信號處理電路的主要原因： 第一種，傳感器輸出信號與第一種，傳感器輸出信號與A/DA/D轉(zhuǎn)換器輸入電信號大小不匹轉(zhuǎn)換器輸入電信號大小不匹配，要進(jìn)行電壓調(diào)整。配，要進(jìn)行電壓調(diào)整。 第二種，傳感器輸出信號與第二種，傳感器輸出信號與A/DA/D轉(zhuǎn)換器輸入電信號極性不匹轉(zhuǎn)換器輸入電信號極性不匹配。配。 3 3多路轉(zhuǎn)換開關(guān)多路轉(zhuǎn)換開關(guān) 在運(yùn)用系統(tǒng)中，往往要在運(yùn)用系統(tǒng)中，往往要監(jiān)測或控制的模擬量不單是監(jiān)測或控制的模擬量不單是一個(gè)，一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)往一個(gè)，一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)往往要采集多路模擬信號，如往要采集多路模擬信號，如果被采集的物理量是緩慢變果被采集的物理

7、量是緩慢變化的，則可以只用一片化的，則可以只用一片A/DA/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換芯片，輪流選擇輸入信號換芯片，輪流選擇輸入信號進(jìn)行采集，可以簡化系統(tǒng)設(shè)進(jìn)行采集，可以簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。計(jì)。圖圖10-2 CD4051B10-2 CD4051B模擬開關(guān)邏輯圖模擬開關(guān)邏輯圖 CH0CH1CH7INHVDDVEEVSSI/OI/O端端13141512152469 10 1187163KA2A1A04 4采樣保持器采樣保持器 在在A/DA/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣期間，保持被轉(zhuǎn)換輸入信號不變的電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣期間，保持被轉(zhuǎn)換輸入信號不變的電 路稱為采樣保持電路。路稱為采樣保持電路。A/DA/D轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間稱轉(zhuǎn)換

8、器完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間稱 為轉(zhuǎn)換時(shí)間。不同為轉(zhuǎn)換時(shí)間。不同A/DA/D轉(zhuǎn)換芯片，其轉(zhuǎn)換時(shí)間各異，對于連續(xù)變轉(zhuǎn)換芯片，其轉(zhuǎn)換時(shí)間各異，對于連續(xù)變 化較快的模擬信號必須采取采樣保持措施，否則將會引起轉(zhuǎn)換誤化較快的模擬信號必須采取采樣保持措施，否則將會引起轉(zhuǎn)換誤 差。差。圖圖10-3 10-3 采樣采樣/ /保持器的基本原理圖保持器的基本原理圖 圖圖10-5 LF39810-5 LF398的典型接法的典型接法 A/D A/D轉(zhuǎn)換器是模擬輸入通道的核心環(huán)節(jié)，其功能是將模擬輸入轉(zhuǎn)換器是模擬輸入通道的核心環(huán)節(jié)，其功能是將模擬輸入電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量（二進(jìn)制數(shù)或電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量（二進(jìn)制數(shù)或BCDBCD碼

9、等）。碼等）。 5 5A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器10.1.2 10.1.2 模擬量輸出通道的組成模擬量輸出通道的組成 計(jì)算機(jī)輸出的信號是以數(shù)字的形式給出的，而有的執(zhí)行單元計(jì)算機(jī)輸出的信號是以數(shù)字的形式給出的，而有的執(zhí)行單元要求提供模擬的電流或電壓，故必須要將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)要求提供模擬的電流或電壓，故必須要將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬的電流或電壓，這個(gè)任務(wù)主要由數(shù)換成模擬的電流或電壓，這個(gè)任務(wù)主要由數(shù)/ /模轉(zhuǎn)換器來完成；模轉(zhuǎn)換器來完成； 由于由于D/AD/A轉(zhuǎn)換器需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，在轉(zhuǎn)換期間，輸入待轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，在轉(zhuǎn)換期間，輸入待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量應(yīng)該保持不變，而計(jì)算機(jī)輸出至數(shù)

10、據(jù)總線上的穩(wěn)定時(shí)換的數(shù)字量應(yīng)該保持不變，而計(jì)算機(jī)輸出至數(shù)據(jù)總線上的穩(wěn)定時(shí)間很短，且間很短，且D/AD/A轉(zhuǎn)換器部分通常是組合電路結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換器部分通常是組合電路結(jié)構(gòu)，所以，數(shù)所以，數(shù)/ /模轉(zhuǎn)模轉(zhuǎn)換應(yīng)該具有鎖存數(shù)據(jù)總線上數(shù)據(jù)的功能。換應(yīng)該具有鎖存數(shù)據(jù)總線上數(shù)據(jù)的功能。10.2 10.2 數(shù)數(shù)/ /模（模（D/AD/A）轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器10.2.1 D/A10.2.1 D/A轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)1 1D/AD/A轉(zhuǎn)換器的原理轉(zhuǎn)換器的原理 D/A D/A轉(zhuǎn)換器的作用是將二進(jìn)制的數(shù)字量按比例轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模轉(zhuǎn)換器的作用是將二進(jìn)制的數(shù)字量按比例轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬電流或電壓量。擬電流或電壓量。 圖圖

11、10-610-6中以一個(gè)中以一個(gè)4 4位數(shù)位數(shù)/ /模轉(zhuǎn)換器為例，二進(jìn)制的數(shù)字量模轉(zhuǎn)換器為例，二進(jìn)制的數(shù)字量D=DD=D3 3D D2 2D D1 1D D0 0，每一位代碼控制一個(gè)模擬開關(guān)，當(dāng)某一位為，每一位代碼控制一個(gè)模擬開關(guān)，當(dāng)某一位為“1”1” 時(shí)，對應(yīng)開關(guān)倒向右邊，產(chǎn)生相應(yīng)的電流輸入到運(yùn)算放大器的輸時(shí)，對應(yīng)開關(guān)倒向右邊，產(chǎn)生相應(yīng)的電流輸入到運(yùn)算放大器的輸 入端，電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了運(yùn)算放大器的輸入阻抗，且電阻網(wǎng)絡(luò)接至入端，電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了運(yùn)算放大器的輸入阻抗，且電阻網(wǎng)絡(luò)接至 虛地，為運(yùn)算放大器提供輸入電流。虛地，為運(yùn)算放大器提供輸入電流。 當(dāng)某一位為當(dāng)某一位為“0”0”時(shí)，對應(yīng)開關(guān)倒向左邊，

12、且電阻網(wǎng)絡(luò)接到時(shí)，對應(yīng)開關(guān)倒向左邊，且電阻網(wǎng)絡(luò)接到 真正的地端，對應(yīng)的位不會產(chǎn)生運(yùn)算放大器的輸入電流。真正的地端，對應(yīng)的位不會產(chǎn)生運(yùn)算放大器的輸入電流。 由于電阻網(wǎng)絡(luò)中由于電阻網(wǎng)絡(luò)中的電阻只有的電阻只有R R和和2R2R兩兩種阻值，所以，種阻值，所以，X X3 3X X0 0各點(diǎn)的電壓分別固各點(diǎn)的電壓分別固定為定為V Vrefref、V Vref/2ref/2、V Vref/4ref/4、V Vref/8ref/8，注意，與各開關(guān)的方注意，與各開關(guān)的方向無關(guān)，產(chǎn)生的電流向無關(guān)，產(chǎn)生的電流與電壓如下：與電壓如下： X3X0X2X132103210ref321030f2222(2222 )22 V

13、VVVIDDDDRRRRVDDDDRVRI圖圖10-6 T10-6 T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/AD/A轉(zhuǎn)換器原理圖轉(zhuǎn)換器原理圖 D/A D/A轉(zhuǎn)換器的輸出分為電壓和電流兩種類型，分別如圖轉(zhuǎn)換器的輸出分為電壓和電流兩種類型，分別如圖10-10-7(a)7(a)和圖和圖10-7 (b)10-7 (b)所示。所示。2 2D/AD/A轉(zhuǎn)換器的輸出類型轉(zhuǎn)換器的輸出類型 圖圖10-7 10-7 電壓和電流兩種類型電壓和電流兩種類型D/VD/IIOUTVOUT數(shù)數(shù)字字量量輸輸入入數(shù)數(shù)字字量量輸輸入入電流輸出型電流輸出型D/AD/A轉(zhuǎn)換芯片在具體應(yīng)用中，還必須外接運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換芯片在具體應(yīng)用中，還必須外接運(yùn)算

14、放大器 3 3電流輸出型電流輸出型D/AD/A轉(zhuǎn)換器的使用轉(zhuǎn)換器的使用v圖圖10-8(a)10-8(a)是反相連接，輸出電壓：是反相連接，輸出電壓：v圖圖10-8 (b)10-8 (b)是同相連接，輸出電壓：是同相連接，輸出電壓：OUT ViR2OUT11RViRR10.2.2 D/A10.2.2 D/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)1 1分辨率分辨率 分辨率是指分辨率是指D/AD/A轉(zhuǎn)換器所能分辨的被測量的最小值。通常用數(shù)轉(zhuǎn)換器所能分辨的被測量的最小值。通常用數(shù)字量的位數(shù)來表示。字量的位數(shù)來表示。 2 2轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間 轉(zhuǎn)換時(shí)間是指轉(zhuǎn)換時(shí)間是指D/AD/A轉(zhuǎn)換器的輸入加上滿刻度范

15、圍的變化值，轉(zhuǎn)換器的輸入加上滿刻度范圍的變化值，例如，輸入由全例如，輸入由全“0”0”變?yōu)槿優(yōu)槿?”1”，輸出端達(dá)到最終值并穩(wěn)定為，輸出端達(dá)到最終值并穩(wěn)定為止所需的時(shí)間。止所需的時(shí)間。3 3絕對精度絕對精度 絕對精度是對應(yīng)于給定的滿刻度數(shù)字量，絕對精度是對應(yīng)于給定的滿刻度數(shù)字量，D/AD/A轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出與理論值之間的誤差。用最低位（出與理論值之間的誤差。用最低位（LSBLSB）的倍數(shù)來表示，如）的倍數(shù)來表示，如（1/21/2）LSBLSB或或1LSB1LSB等。等。4 4相對精度相對精度 相對精度是指在已校準(zhǔn)滿刻度的情況下，在整個(gè)范圍內(nèi)對應(yīng)相對精度是指在已校準(zhǔn)滿刻度的情況下，

16、在整個(gè)范圍內(nèi)對應(yīng)于任一個(gè)輸入二進(jìn)制數(shù)的模擬輸出與理論值之差。用兩種方法表于任一個(gè)輸入二進(jìn)制數(shù)的模擬輸出與理論值之差。用兩種方法表示：一種是將偏差用數(shù)字量的最低位（示：一種是將偏差用數(shù)字量的最低位（LSBLSB）的倍數(shù)來表示，另一）的倍數(shù)來表示，另一種是用該偏差相對滿刻度的百分比表示。種是用該偏差相對滿刻度的百分比表示。10.2.3 D/A10.2.3 D/A轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換芯片DAC0832DAC08321 1DAC0832DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8 8位位D/AD/A轉(zhuǎn)換器由轉(zhuǎn)換器由R-2RR-2R結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的T T型電阻網(wǎng)絡(luò)組成，對參考電壓型電阻網(wǎng)絡(luò)組成，對參考電壓提供的兩條回路分

17、別產(chǎn)生兩個(gè)輸出電流提供的兩條回路分別產(chǎn)生兩個(gè)輸出電流IOUTIOUT1 1和和IOUTIOUT2 2，而，而IOUTIOUT1 1和和IOUTIOUT2 2是一組差動電流。是一組差動電流。vDAC0832DAC0832主要引腳功能定義如下：主要引腳功能定義如下：vDIDI7 7DIDI0 0，8 8位輸入數(shù)據(jù)線。位輸入數(shù)據(jù)線。v ，選片信號，低電平有效。，選片信號，低電平有效。vILEILE，輸入寄存器選通信號，高電平有效。，輸入寄存器選通信號，高電平有效。v ，寫，寫8 8位輸入寄存器信號，低電平有效。位輸入寄存器信號，低電平有效。v ，寫，寫8 8位位DACDAC寄存器信號，低電平有效。寄

18、存器信號，低電平有效。v ，允許，允許8 8位位DACDAC寄存器數(shù)據(jù)送到寄存器數(shù)據(jù)送到8 8位位D/AD/A轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。vIOUTIOUT1 1，DACDAC輸出電流輸出電流1 1，當(dāng)，當(dāng)8 8位位DACDAC寄存器為全寄存器為全“1”1”時(shí)，此時(shí)輸出電流最大，時(shí)，此時(shí)輸出電流最大，當(dāng)為全當(dāng)為全“0”0”時(shí)，輸出電流最小。時(shí)，輸出電流最小。CS1WR2WRXFERvIOUTIOUT2 2，DACDAC輸出電流輸出電流2 2，IOUTIOUT2 2= =常數(shù)常數(shù) - IOUT- IOUT1 1。vR Rfbfb，反饋電阻引出端，即片內(nèi)在，反饋電阻引出端，即片內(nèi)在R Rfbfb與與IOUTI

19、OUT1 1之間制作了一個(gè)之間制作了一個(gè)v反饋電阻。反饋電阻。vV VREFREF，參考電壓輸入端。，參考電壓輸入端。 2 2DAC0832DAC0832的工作方式的工作方式 （1 1）雙緩沖工作方式）雙緩沖工作方式 在此工作方式下，微處理器要對在此工作方式下，微處理器要對DAC0832DAC0832芯片作兩步操作，首芯片作兩步操作，首先將數(shù)據(jù)寫入先將數(shù)據(jù)寫入8 8位輸入寄存器，然后，把位輸入寄存器，然后，把8 8位輸入寄存器的二進(jìn)制位輸入寄存器的二進(jìn)制數(shù)傳送到數(shù)傳送到8 8位位DACDAC寄存器中鎖存。寄存器中鎖存。 （2 2）單緩沖工作方式）單緩沖工作方式 在單緩沖工作方式下，使兩個(gè)在單緩

20、沖工作方式下，使兩個(gè)8 8位寄存器中任意一個(gè)處于直位寄存器中任意一個(gè)處于直通狀態(tài)，另一個(gè)工作在可控的鎖存器狀態(tài)，通狀態(tài)，另一個(gè)工作在可控的鎖存器狀態(tài)， （3 3）無緩沖工作方式）無緩沖工作方式 DAC0832 DAC0832芯片處于直通狀態(tài)。一旦芯片處于直通狀態(tài)。一旦8 8位數(shù)據(jù)到達(dá)位數(shù)據(jù)到達(dá)8 8位輸入寄存位輸入寄存器的輸入端，便立即傳送到器的輸入端，便立即傳送到8 8位位D/AD/A轉(zhuǎn)換器的輸入端，轉(zhuǎn)換器的輸入端，8 8位數(shù)據(jù)直位數(shù)據(jù)直接通過兩級寄存器，到達(dá)接通過兩級寄存器，到達(dá)8 8位位D/AD/A轉(zhuǎn)換器，并進(jìn)行轉(zhuǎn)換器，并進(jìn)行D/AD/A轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。3 3DAC0832DAC0832的應(yīng)

21、用的應(yīng)用【例【例10-110-1】 在圖在圖10-1010-10中中DAC0832DAC0832片選片選 的地址范圍是的地址范圍是200H200H23FH23FH，要求在要求在VOUTVOUT輸出端輸出方波，編寫主要程序段。輸出端輸出方波，編寫主要程序段。0Y圖圖10-10 DAC083210-10 DAC0832的單緩沖連接的單緩沖連接MOV DX，200H ；端口地址；端口地址ABCDABCD： MOV AL，00H OUT DX，AL ；對；對DAC 0832輸入輸入8個(gè)個(gè)“0” CALL DELAY ；調(diào)用延時(shí)子程序；調(diào)用延時(shí)子程序DELAY MOV AL，0FFH OUT DX，AL

22、 ；對；對DAC0832輸入輸入8個(gè)個(gè)“1” CALL DELAY JMP ABCD10.2.4 D/A10.2.4 D/A轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換芯片DAC1210DAC12101 1DAC1210DAC1210的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DAC1210DAC1210與與DAC0832DAC0832主體結(jié)構(gòu)相似，都有一級輸入寄存器、一級主體結(jié)構(gòu)相似，都有一級輸入寄存器、一級DACDAC寄存器和寄存器和DACDAC轉(zhuǎn)換器。但是，轉(zhuǎn)換器。但是，DAC1210DAC1210輸入寄存器由高輸入寄存器由高8 8位和低位和低4 4位兩位兩個(gè)輸入寄存器組成，個(gè)輸入寄存器組成，DACDAC寄存器是寄存器是1212位，位，DAC

23、DAC轉(zhuǎn)換器也是轉(zhuǎn)換器也是1212位。位。vB1/ =1B1/ =1， = =0= =0，DIDI1111DIDI4 4數(shù)據(jù)寫入高數(shù)據(jù)寫入高8 8位輸入寄存器中；位輸入寄存器中；vB1/ =0B1/ =0， = =0= =0，DIDI1111DIDI4 4數(shù)據(jù)寫入低數(shù)據(jù)寫入低4 4位輸入寄存器中。位輸入寄存器中。2B2BCSCS1WR1WRDAC1210DAC1210也有三種工作方式，分別稱為雙緩沖、單緩沖和無緩沖也有三種工作方式，分別稱為雙緩沖、單緩沖和無緩沖（直通）工作方式。（直通）工作方式。2 2DAC1210DAC1210的引腳功能的引腳功能vDIDI1111DIDI0 0，1212位

24、輸入數(shù)據(jù)線。位輸入數(shù)據(jù)線。vB1/ B1/ ，高，高/ /低字節(jié)控制，低字節(jié)控制，B1/ B1/ 為高電平時(shí)，為高電平時(shí)，1212位輸入數(shù)據(jù)可以同時(shí)位輸入數(shù)據(jù)可以同時(shí)寫入高寫入高8 8位和低位和低4 4位輸入寄存器中，位輸入寄存器中，DAC1210DAC1210接接8 8位計(jì)算機(jī)時(shí)，僅高位計(jì)算機(jī)時(shí)，僅高8 8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)寫入高寫入高8 8位輸入寄存器中。位輸入寄存器中。B1/ B1/ 為低電平時(shí)，只將為低電平時(shí)，只將1212位輸入數(shù)據(jù)中的低位輸入數(shù)據(jù)中的低4 4位寫入低位寫入低4 4位寄存器中。位寄存器中。v其他引腳與其他引腳與DAC0832DAC0832類似。類似。 2B2B2B4 4DAC

25、1210DAC1210的應(yīng)用的應(yīng)用圖圖10-12 DAC121010-12 DAC1210與與8 8位計(jì)算機(jī)的連接位計(jì)算機(jī)的連接ZHUANH PROC NEAR ；定義近的子程序；定義近的子程序ZHUANHv PUSH AX ；AX的值入棧的值入棧v PUSH DX ；DX的值入棧的值入棧v PUSH CX ；CX的值入棧的值入棧v MOV DX，300H ；高；高8位輸入寄存器的地址傳送給位輸入寄存器的地址傳送給DXv MOV CL，04H ；計(jì)數(shù)值傳送給；計(jì)數(shù)值傳送給CLv SHL BX，CL ；BX中值左移中值左移4次次v MOV AL，BH ；高；高8位傳送給位傳送給ALv OUT D

26、X，AL ；寫高；寫高8位位v MOV AL，BL ；低；低4位傳送給位傳送給AL，在，在AL的高的高4位位v MOV DX，200H ；低；低4位輸入寄存器的地址傳送給位輸入寄存器的地址傳送給DXv OUT DX，AL ；輸出低；輸出低4位位v MOV DX，310H ；12位位DAC寄存器的地址傳送給寄存器的地址傳送給DXv OUT DX，AL ；寫入；寫入12位位DAC寄存器寄存器v POP CX ；恢復(fù)現(xiàn)場；恢復(fù)現(xiàn)場v POP DXv POP AXv RETvZHUANH ENDP【例【例10-310-3】 設(shè)待轉(zhuǎn)換的設(shè)待轉(zhuǎn)換的1212位二進(jìn)制數(shù)存放在位二進(jìn)制數(shù)存放在BXBX中的低中的

27、低1212位，根據(jù)圖位，根據(jù)圖10-1210-12，編，編寫轉(zhuǎn)換一次寫轉(zhuǎn)換一次1212位二進(jìn)制數(shù)的子程序，位二進(jìn)制數(shù)的子程序，BXBX中的值為調(diào)用子程序的入口參數(shù)。中的值為調(diào)用子程序的入口參數(shù)。10.3 10.3 模模/ /數(shù)（數(shù)（A/DA/D）轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器10.3.1 A/D10.3.1 A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理轉(zhuǎn)換器的工作原理1 1逐次逼近型逐次逼近型A/DA/D轉(zhuǎn)換器的基本原理轉(zhuǎn)換器的基本原理 逐次逼近型也稱逐位比較式。主要由逐次逼近寄存器、逐次逼近型也稱逐位比較式。主要由逐次逼近寄存器、D/AD/A轉(zhuǎn)換器、比較器、緩沖寄存器及控制電路組成。它工作原理的轉(zhuǎn)換器、比較器、緩沖寄存器及控制電

28、路組成。它工作原理的實(shí)質(zhì)是逐次把設(shè)定的逐次逼近寄存器中的數(shù)字量經(jīng)實(shí)質(zhì)是逐次把設(shè)定的逐次逼近寄存器中的數(shù)字量經(jīng)D/AD/A轉(zhuǎn)換后，轉(zhuǎn)換后，得到的電壓與待轉(zhuǎn)換模擬電壓進(jìn)行比較，比較時(shí)，先從逐次逼得到的電壓與待轉(zhuǎn)換模擬電壓進(jìn)行比較，比較時(shí)，先從逐次逼近寄存器的最高位開始，順序比較，直到最低位比較結(jié)束，逐近寄存器的最高位開始，順序比較，直到最低位比較結(jié)束，逐次試探，確定各位的數(shù)碼是留下（為次試探，確定各位的數(shù)碼是留下（為“1”1”）還是舍棄（為）還是舍棄（為“0”0”）。）。2 2電壓頻率轉(zhuǎn)換型電壓頻率轉(zhuǎn)換型A/DA/D轉(zhuǎn)換器的基本原理轉(zhuǎn)換器的基本原理 電壓頻率轉(zhuǎn)換型電壓頻率轉(zhuǎn)換型A/DA/D轉(zhuǎn)換器由

29、轉(zhuǎn)換器由V/FV/F轉(zhuǎn)換芯片、計(jì)數(shù)器、定時(shí)轉(zhuǎn)換芯片、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器及相應(yīng)的門控電路組成。器及相應(yīng)的門控電路組成。 圖圖10-14 10-14 電壓頻率轉(zhuǎn)換型電壓頻率轉(zhuǎn)換型A/DA/D 轉(zhuǎn)換器工作原理圖轉(zhuǎn)換器工作原理圖基本工作原理：基本工作原理： 定時(shí)器定時(shí)輸出，定時(shí)器定時(shí)輸出，由定時(shí)器輸出的時(shí)間由定時(shí)器輸出的時(shí)間間隔控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，間隔控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，計(jì)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)到的脈沖個(gè)數(shù)器統(tǒng)計(jì)到的脈沖個(gè)數(shù)與輸入模擬電壓量數(shù)與輸入模擬電壓量成正比例，計(jì)數(shù)器輸成正比例，計(jì)數(shù)器輸出最終的數(shù)字量。出最終的數(shù)字量。電壓輸入電壓輸入定時(shí)器定時(shí)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器V/F轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換數(shù)字量輸出數(shù)字量

30、輸出10.3.2 A/D10.3.2 A/D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)1 1分辨率分辨率2 2轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間3 3量程量程4 4精度精度分辨率是指分辨率是指A/DA/D轉(zhuǎn)換器所能分辨的最小模擬輸入量。轉(zhuǎn)換器所能分辨的最小模擬輸入量。 從啟動轉(zhuǎn)換開始直至轉(zhuǎn)換出穩(wěn)定的二進(jìn)代碼所需的時(shí)間稱從啟動轉(zhuǎn)換開始直至轉(zhuǎn)換出穩(wěn)定的二進(jìn)代碼所需的時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換時(shí)間。為轉(zhuǎn)換時(shí)間。 量程是指允許輸入模擬電壓的變化范圍。量程是指允許輸入模擬電壓的變化范圍。 精度是指轉(zhuǎn)換的結(jié)果相對于實(shí)際的偏差，精度有兩種表示方精度是指轉(zhuǎn)換的結(jié)果相對于實(shí)際的偏差，精度有兩種表示方法。法。（1 1）相對精度：）相對精度：用絕對

31、精度除以用絕對精度除以A/DA/D轉(zhuǎn)換器滿量程輸出值的百分轉(zhuǎn)換器滿量程輸出值的百分?jǐn)?shù)來表示。數(shù)來表示。 （2 2）絕對精度：）絕對精度：在轉(zhuǎn)換器中，對應(yīng)于一個(gè)數(shù)字量的實(shí)際模擬在轉(zhuǎn)換器中，對應(yīng)于一個(gè)數(shù)字量的實(shí)際模擬輸入電壓和理想的模擬輸入電壓之差往往不是一個(gè)常數(shù)，把所有差輸入電壓和理想的模擬輸入電壓之差往往不是一個(gè)常數(shù)，把所有差值中的最大值，定義為值中的最大值，定義為“絕對誤差絕對誤差”，或稱為絕對精度。用最低位，或稱為絕對精度。用最低位（LSBLSB）的倍數(shù)來表示，如）的倍數(shù)來表示，如（1/21/2）LSBLSB或或1LSB1LSB等。絕對誤差包等。絕對誤差包括量化誤差及其他所有的誤差。括量化

32、誤差及其他所有的誤差。10.3.3 A/D10.3.3 A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換芯片ADC0809ADC08091 1ADC0809ADC0809的功能結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu) ADC0809 ADC0809是典型的是典型的8 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器，采用轉(zhuǎn)換器，采用逐次逼近式逐次逼近式進(jìn)行進(jìn)行A/DA/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換；換；ADC0809ADC0809內(nèi)部由內(nèi)部由地址鎖存器地址鎖存器、D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式寄存器逐次逼近式寄存器、比較器及定時(shí)控制比較器及定時(shí)控制等部件組成；輸出端具有等部件組成；輸出端具有8 8個(gè)三態(tài)門個(gè)三態(tài)門，輸出輸出允許允許OEOE是高電平有效。是高電平有效。 2 2ADC080

33、9ADC0809的引腳的引腳vININ0 0ININ7 7:8:8路模擬量輸入。路模擬量輸入。vADDAADDA、ADDBADDB、ADDCADDC：地址輸入端，用于選通：地址輸入端，用于選通8 8路模擬輸入中路模擬輸入中的一路。的一路。vALE:ALE:地址鎖存允許信號，輸入，地址鎖存允許信號，輸入，AELAEL為低電平時(shí)，接通某一為低電平時(shí)，接通某一路的模擬輸入信號，路的模擬輸入信號，AELAEL為高電平時(shí)，鎖存該路的模擬信號。為高電平時(shí)，鎖存該路的模擬信號。vD D0 0D D7 7：8 8位數(shù)字量輸出。位數(shù)字量輸出。vSTARTSTART：A/DA/D轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入。轉(zhuǎn)換啟動信號，

34、輸入。vEOCEOC：A/DA/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，高電平有效。轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，高電平有效。vCLOCKCLOCK：時(shí)鐘脈沖輸入。：時(shí)鐘脈沖輸入。vVREF(+)VREF(+)、VREF(-)VREF(-)：基準(zhǔn)電壓。：基準(zhǔn)電壓。VREF(+)VREF(+)為為+5V+5V或或0V, VREF(-)0V, VREF(-)為為0V0V或或-5V-5V。 3 3ADC0809ADC0809的工作時(shí)序的工作時(shí)序注：注：t tWSWS：最小啟動脈沖寬度為：最小啟動脈沖寬度為100ns100ns，最大值，最大值200ns200ns。t tS S：地址設(shè)置時(shí)間，：地址設(shè)置時(shí)間，典型值是典型值是100

35、ns100ns，最大值是，最大值是200ns200ns。t tC C：轉(zhuǎn)換時(shí)間：轉(zhuǎn)換時(shí)間100s100s。t tEOCEOC：啟動轉(zhuǎn)換延遲時(shí)間，：啟動轉(zhuǎn)換延遲時(shí)間，2s+82s+8個(gè)時(shí)鐘周期。個(gè)時(shí)鐘周期。圖圖10-16 ADC080910-16 ADC0809的工作時(shí)序的工作時(shí)序 4 4ADC0809ADC0809的應(yīng)用的應(yīng)用ADC0809ADC0809與與8 8位微機(jī)的連接圖如圖位微機(jī)的連接圖如圖10-1710-17所示。所示。 圖圖10-17 ADC080910-17 ADC0809與與8 8位微機(jī)的連接圖位微機(jī)的連接圖v =380H387H地址范圍適合于地址范圍適合于CPUCPU執(zhí)行執(zhí)行

36、I/OI/O指令，即訪問輸入指令，即訪問輸入/ /輸出設(shè)輸出設(shè)v備時(shí)有效，因?yàn)閳?zhí)行備時(shí)有效，因?yàn)閳?zhí)行I/OI/O指令時(shí)指令時(shí)M/ M/ 是低電平。是低電平。v v 和和 參與二次譯碼，分別產(chǎn)生的讀操作片選及寫操作片選。參與二次譯碼，分別產(chǎn)生的讀操作片選及寫操作片選。vMOV DXMOV DX，380H 380H ；A2=A1=A0=0A2=A1=A0=0， IN0IN0的選通地址的選通地址vOUT DXOUT DX，AL AL ； = =低電平，低電平， = =低電平，或非門輸出使低電平，或非門輸出使v STARTSTART及及ALE=ALE=高電平高電平v ；A2=A1=A0=0A2=A1=

37、A0=0，所以啟動選通模擬電壓，所以啟動選通模擬電壓IN0IN0轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。vMOV DXMOV DX，380H380HvIN ALIN AL，DX DX ； = =低電平，低電平， = =低電平，所以低電平，所以O(shè)E=OE=高電平，高電平，A/DA/Dv 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器8 8位三態(tài)鎖存緩沖器輸出三態(tài)門打開，讀位三態(tài)鎖存緩沖器輸出三態(tài)門打開，讀v 轉(zhuǎn)換結(jié)果。轉(zhuǎn)換結(jié)果。0Y0YIOIORIOWIOW0YIOR【例【例10-510-5】 采用延時(shí)等待輸入方式，順序采集采用延時(shí)等待輸入方式，順序采集8 8路模擬信號，將采集到的數(shù)字量存入內(nèi)存，路模擬信號，將采集到的數(shù)字量存入內(nèi)存，編寫程序。程序如下：編

38、寫程序。程序如下：vDATA SEGMENTvSHUJU DB 8 DUP(?) vDATA ENDSvXSTART EQU 380H vDWORD EQU 380HvCODE SEGMENTvASSUME CS:CODE，DS:DATAvSTART: MOV AX，DATA ；程序段的段值傳送給；程序段的段值傳送給AX寄存器寄存器v MOV DS，AX ；再傳送給；再傳送給DS寄存器寄存器v MOV CL，8 ；采集次數(shù)；采集次數(shù)8傳送給傳送給CL寄存器寄存器v LED SI，SHUJU ；數(shù)據(jù)段的偏移地址傳送給；數(shù)據(jù)段的偏移地址傳送給SI寄存器寄存器v MOV BL，0FFHv BG: I

39、NC BLv MOV DX，XSTART ；啟動轉(zhuǎn)換地址傳送給；啟動轉(zhuǎn)換地址傳送給DX寄存器寄存器v MOV AL，BLv OUT DX，AL ；啟動轉(zhuǎn)換；啟動轉(zhuǎn)換v CALL DELAY ；調(diào)用延時(shí)；調(diào)用延時(shí)v MOV DX，DWORD ；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的地址傳送給；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的地址傳送給DX寄存器寄存器v IN AL，DX ；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果v MOV SI，AL ；結(jié)果存入內(nèi)存；結(jié)果存入內(nèi)存v INC SI ；地址指針增；地址指針增1v DEC CL ；CL計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)器減1v JNZ BG ；如果不是；如果不是0轉(zhuǎn)到標(biāo)號地址轉(zhuǎn)到標(biāo)號地址BG處處vDELAY PROC NEAR

40、 ；延時(shí)子程序，大于；延時(shí)子程序，大于100sv PUSHCXv MOVCX，0F00Hv LOOP $v POP CXv RET10.3.4 A/D10.3.4 A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換芯片AD574AD5741 1AD574AD574的引腳功能的引腳功能主要引腳定義如下：主要引腳定義如下： REFOUTREFOUT：內(nèi)部基準(zhǔn)電壓輸出端（：內(nèi)部基準(zhǔn)電壓輸出端（+10V+10V）。）。 REFINREFIN：基準(zhǔn)電壓輸入端，用于滿刻度校準(zhǔn)。：基準(zhǔn)電壓輸入端，用于滿刻度校準(zhǔn)。 BIPBIP：偏置電壓輸入，用于調(diào)零。：偏置電壓輸入，用于調(diào)零。 DB11DB11DB0DB0：1212位二進(jìn)制數(shù)的輸出端。位

41、二進(jìn)制數(shù)的輸出端。 STSSTS：“忙忙”信號輸出端，高電平時(shí)，表示正信號輸出端，高電平時(shí)，表示正在進(jìn)行在進(jìn)行A/DA/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 12/88 8：用于控制輸出用于控制輸出字長的選擇字長的選擇輸入端。輸入端。 CR R/ ：數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)讀出讀出/ /啟動啟動A/DA/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 A0 A0 ：字節(jié)地址字節(jié)地址控制輸入端?？刂戚斎攵?。 CE CE ：工作允許工作允許輸入端，高電平有效。輸入端，高電平有效。 CS：片選輸入信號片選輸入信號，低電平有效。，低電平有效。 10VIN 10VIN ：模擬信號輸入端：模擬信號輸入端 。20VIN 20VIN ：模擬量信號輸入端。：模擬量信號輸入端。 2. AD5742. AD574控制信號的功能表控制信號的功能表 CECER/R/12/12/A A0 0操操 作作0 0無操作無操作1 1無操作無操作1 10 00 00 0作作1212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換1 10 00 01 1作作8 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換1 10 01 1+5V+5V允許允許1212位并行輸出位并行輸出1 10 01 1地地0 0允許高允許高8 8位輸出位輸出1 10 01 1地地1 1允許低允許低4 4位輸出位輸出CSC8表表10-5 AD57410-