硬件技術(shù)課件chapter82

1、四、典型D/A轉(zhuǎn)換DAC0832芯片8位并行、中速(建立時(shí)間1us)、電流型、低廉(1020元) 引腳和邏輯結(jié)構(gòu) DAC0832與微機(jī)系統(tǒng)的連接1 1. 引腳和邏輯結(jié)構(gòu) 20個(gè)引腳、雙列直插式8位輸入寄存器8位DAC寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器VREFIOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7DI0CSWR1WR2XFERILELE1LE2IOUT1&RFB2 2. DAC0832與微機(jī)系統(tǒng)的連接1)單緩沖工作方式一個(gè)寄存器工作于直通狀態(tài)，另一個(gè)工作于受控鎖存器狀態(tài) 2)雙緩沖工作方式 兩個(gè)寄存器均工作于受控鎖存器狀態(tài)，31)單緩沖工作方式 : 一個(gè)寄存器工作于直通狀態(tài)， 一個(gè)工作于受控鎖存器狀態(tài)

2、在不要求多相D/A同時(shí)輸出時(shí)，可以采用單緩沖方式，此時(shí)只需一次寫操作，就開始轉(zhuǎn)換，可以提高D/A的數(shù)據(jù)吞吐量。4+-Voport數(shù) 據(jù) 線地址譯碼PC總線IOWA0A9D0D7+5VCSDAC0832DI0DI7IOUT1IOUT2RFBXFER WR2WR1ILE單緩沖工作方式 : 輸入寄存器工作于受控狀態(tài)DAC寄存器工作于直通狀態(tài)5PC 總線I/O寫時(shí)序A15A0CLKIOWT4T1T2T3TwD7D0port轉(zhuǎn)換一個(gè)數(shù)據(jù)的程序段：MOV AL, data ;取數(shù)字量MOV DX, portOUT DX, ALD/A轉(zhuǎn)換IOUT2DI7DI0LE2IOUT1LE1CSWR1ILE&WR2X

3、FER&輸入寄存RFB-+VoIOWA9A0D7D0+5VPC總線port地址譯碼DAC寄存6port數(shù) 據(jù) 線地址譯碼PC總線IOWA0A9D0D7+5VXFERDAC0832DI0DI7+-VoIOUT1IOUT2RFBCS WR1WR2ILE單緩沖工作方式 : 輸入寄存器工作于直通狀態(tài)DAC寄存器工作于受控狀態(tài)7PC 總線I/O寫時(shí)序A15A0CLKIOWT4T1T2T3TwD7D0port轉(zhuǎn)換一個(gè)數(shù)據(jù)的程序段：MOV AL, data ;取數(shù)字量MOV DX, portOUT DX, ALIOUT2DI7DI0LE1CSWR1ILE&輸入寄存VoD7D0+5VPC總線portWR2IO

4、WA9A0XFERD/A轉(zhuǎn)換LE2IOUT1RFB-+DAC寄存地址譯碼&8 2) 雙緩沖工作方式: 兩個(gè)寄存器均工作于受控鎖存器狀態(tài)DAC0832PC總線數(shù) 據(jù) 線WR1IOWDI0DI7D0D7+5VILE+-VoIOUT1IOUT2RFB WR2CS地址譯碼A0A9XFERVREF-5Vport1port2DGNDAGND9轉(zhuǎn)換一個(gè)數(shù)據(jù)的程序段：MOV AL, data ;取數(shù)字量MOV DX，port1OUT DX, AL ;打開第一級(jí)鎖存MOV DX, port2OUT DX, AL ;打開第二級(jí)鎖存IOUT2DI7DI0LE1CSWR1ILE&輸入寄存VoD7D0+5VPC總線po

5、rt2WR2IOWA9A0XFERD/A轉(zhuǎn)換LE2IOUT1RFB-+DAC寄存地址譯碼&port110當(dāng)要求多個(gè)模擬量同時(shí)輸出時(shí)，可采用雙重緩沖方式。思考：相應(yīng)的程序如何編寫？地址譯碼port1XFERWR2CSWR1ILE+D/A轉(zhuǎn)換DI7DI0Vo1port2XFERWR2CSWR1ILE+D/A轉(zhuǎn)換DI7DI0Vo2port3DAC0832DAC0832D7D0A9A0IOWPC總線+5v+5v11code SEGMENT ASSUME CS: code, DS:codedatav1 DB 11h, 12h, 13h, 14h, 15h, 16h, 17h, 18h, 19h, 1Ah

6、datav2 DB 21h, 22h, 23h, 24h, 25h, 26h, 27h, 28h, 29h, 2Ahstart: MOV AX, code MOV DS, AX LEA SI, data_v1LEA BX, data_v2MOV CX, 10next:MOV AL, SI ;取V1的數(shù)據(jù)OUT port1, AL ;打開第一片0832第一級(jí)鎖存MOV AL, BX ;取V2的數(shù)據(jù)OUT port2, AL ;打開第二片0832第一級(jí)鎖存OUT port3, AL ;打開兩片0832的第二級(jí)鎖存INC SIINC BXLOOP nextMOV AH, 4CHINT 21Hcode

7、ENDSENDstart編程 ：利用上圖，將datav1和datav2處的兩組數(shù)據(jù)， 一一對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換成模擬量同時(shí)輸出。123. 應(yīng)用舉例例1 連線如圖，計(jì)算當(dāng)數(shù)字量為0CDH時(shí)的輸出Vo。DAC0832PC總線數(shù) 據(jù) 線WR1IOWDI0DI7D0D7+5VILE+-VoIOUT1IOUT2RFB WR2DGNDCS地址譯碼A0A9XFERVREF-5Vport1port2轉(zhuǎn)換一個(gè)數(shù)據(jù)的程序段：MOV AL, 0CDHMOV DX，port1OUT DX, ALMOV DX, port2OUT DX, AL13分析： 當(dāng)數(shù)字量為0FFH=255時(shí)，IOUT1 = Vo = - IOUT1 RFB

8、= - 所以： 當(dāng)數(shù)字量為0CDH=205，VREF= -5V時(shí)： Vo = - = 4V數(shù)據(jù)線WR1IOWDI0DI7D0D7+5VILE+-VoIOUT1IOUT2RFB WR2DGNDCS地址譯碼A0A9XFERVREF-5Vport1port214注意： Vo的輸出與參考電壓VREF、 以及輸出的連接方法（同相還是反相）有關(guān)。數(shù)據(jù)線WR1IOWDI0DI7D0D7+5VILE+-VoIOUT1IOUT2RFB WR2DGNDCS地址譯碼A0A9XFERVREF-5Vport1port24V上例中，若VREF接的是-10V, 則 Vo = 8V -10V8V10V若VREF接的是10V,

9、 則 Vo = -8V-8V15例2 利用上例連線圖，編程輸出一鋸齒波。tVo4V0V16code SEGMENT ASSUME CS:codestart: MOV CX, 8000H ;波形個(gè)數(shù) MOV AL, 0 ;鋸齒谷值next: MOV DX, port1 ;打開第一級(jí)鎖存 OUT DX, AL MOV DX, port2 ;打開第二級(jí)鎖存 OUT DX, AL CALL delay ;控制鋸齒波的周期 INC AL ;修改輸出值 CMP AL, 0CEH ;比較是否到鋸齒峰值 JNZ next ;未到跳轉(zhuǎn) MOV AL, 0 ;重置鋸齒谷值 LOOP next ;輸出個(gè)數(shù)未到跳轉(zhuǎn)

10、MOV AH, 4CH ;返回DOS INT 21H；子程delay （略）code ENDS END start Vo4V0V174V0VVot實(shí)際輸出的波形圖tVo4V0V不是18第三節(jié) 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器一、A/D 轉(zhuǎn)換器的基本原理(自學(xué))二、A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)(自學(xué))三、A/D轉(zhuǎn)換器及其連接四、典型A/D轉(zhuǎn)換器19一、A/D 轉(zhuǎn)換器的基本原理（自學(xué)）模擬輸入量數(shù)字輸出量000001010011000001010011 1v 2v 3v 4v 5v 6v 7vA/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入量數(shù)字輸出量20二、A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)(自學(xué))1. 分辨率2. 轉(zhuǎn)換精度3. 轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換率211分辨率指

11、A/D轉(zhuǎn)換器所能分辨的最小模擬輸入量，或指轉(zhuǎn)換器滿量程模擬輸入量被分離的級(jí)數(shù)。模擬輸入量數(shù)字輸出量000001010011000001010011 1v 2v 3v 4v 5v 6v 7v輸入 輸出 -0.50.5v 000 0.51.5v 001 1.52.5v 010 、 5.56.5v 110 6.57.5v 111 在ADC中，模擬量和數(shù)字量之間不是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系22A/D 分辨率通常用能轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量位數(shù)表示。 如：8位A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率為8位。 10位A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率為10位。232轉(zhuǎn)換精度指在輸出端產(chǎn)生給定的數(shù)字量，實(shí)際輸入的模擬值與理論輸入的模擬值之間的偏差。 反應(yīng)ADC

12、的實(shí)際輸出接近理想輸出的精確程度。由于在一定范圍內(nèi)的模擬值產(chǎn)生相同的數(shù)字量，取該范圍內(nèi)的中間模擬值計(jì)算。24常用數(shù)字量最低有效位 LSB 對(duì)應(yīng)模擬量的幾分之幾表示。12若ADC在 范圍內(nèi)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的唯一數(shù)字量， 稱其精度為 0LSB14LSB34若某ADC在 范圍內(nèi)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的唯一數(shù)字量， 稱其精度為12LSB若某ADC在 范圍內(nèi)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的唯一數(shù)字量， 稱其精度為在此基準(zhǔn)上定義ADC精度:253轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換率轉(zhuǎn)換時(shí)間指完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間，從啟動(dòng)信號(hào)開始到轉(zhuǎn)換結(jié)束，得到穩(wěn)定數(shù)字量的時(shí)間。轉(zhuǎn)換率是轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)。26三、A/D轉(zhuǎn)換器及其連接1. A/D轉(zhuǎn)換器分類2. A/D轉(zhuǎn)換器與系

13、統(tǒng)的連接27 1. A/D轉(zhuǎn)換器分類 按工作原理分 按輸入方式分 按輸出方式分 按性能特點(diǎn)分 按輸出是否帶三態(tài)緩沖分28 按模擬量輸入方式分單極性ADC、雙極性ADC 按數(shù)字量輸出方式分 并行ADC、串行ADC 按工作原理分計(jì)數(shù)式ADC、雙積分式ADC逐次逼近式ADC、并行式ADC29 按性能特點(diǎn)分按分辨率分4位、6位、8位、10位、12位、14位、16位、 、 、按轉(zhuǎn)換速度分 低速、中速、高速、超高速（轉(zhuǎn)換時(shí)間分別為1s、1ms、1us、1ns）按轉(zhuǎn)換精度分低精度、中精度、高精度、超高精度30 按輸出是否帶三態(tài)緩沖分帶可控三態(tài)緩沖ADC 如： ADC0809 不帶可控三態(tài)緩沖ADC 如： A

14、D570、ADC1210312. A/D轉(zhuǎn)換器及其連接 1) A/D轉(zhuǎn)換器的典型信號(hào) 2) A/D轉(zhuǎn)換器各信號(hào)與系統(tǒng)的連接32 1) A/D轉(zhuǎn)換器的典型信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸入信號(hào) 模擬量輸入信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào) A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換完成信號(hào) 轉(zhuǎn)換完成信號(hào)數(shù)字量輸出信號(hào) 數(shù)字量輸出信號(hào)332) A/D轉(zhuǎn)換器各信號(hào)與系統(tǒng)的連接A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸入信號(hào)數(shù)字量輸出信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換完成信號(hào)34 注意A/D轉(zhuǎn)換器允許輸入的模擬值范圍, 不要超出范圍 A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸入信號(hào)數(shù)字量輸出信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換完成信號(hào) 為充分發(fā)揮A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率，輸入量應(yīng)與轉(zhuǎn)換量程相稱。 模擬量輸

15、入信號(hào)例如 某A/D轉(zhuǎn)換的范圍為 010V, 輸入的模擬信號(hào)為05V， 則應(yīng)將輸入信號(hào)放大2倍，再送入A/D 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。35 數(shù)字量輸出信號(hào) 輸出不帶可控三態(tài)緩沖器的ADC 輸出帶可控三態(tài)緩沖器的ADC 輸出位數(shù)超過微機(jī)數(shù)據(jù)總線的ADC36PC 總線I/O讀 時(shí)序A15A0CLKIORT4T1T2T3TwD7D0執(zhí)行 IN AL, DX 時(shí)：在IOR的上升沿控制三態(tài)門，數(shù)字量進(jìn)入CPU 輸出不帶可控三態(tài)緩沖器的ADCPC總線IOR不帶可控三態(tài)ADC模擬量輸 入數(shù)據(jù)線地址線00地址譯碼三態(tài)門1數(shù)字量輸出不能直接與總線相連。需加三態(tài)門才能與數(shù)據(jù)總線相連。37 輸出帶可控三態(tài)緩沖器的ADCPC 總線

16、I/O讀時(shí)序A15A0CLKIOWT4T1T2T3TwD7D0執(zhí)行 IN AL, DX時(shí)：在IOR的上升沿打開三態(tài)門，數(shù)字量進(jìn)入CPU數(shù)據(jù)線帶可控三態(tài)ADC模擬量輸 入PC總線IOR地址譯碼地址線001其數(shù)字量輸出可直接與微機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連。38 輸出數(shù)字量位數(shù)超過微機(jī)數(shù)據(jù)總線的ADCPC總線數(shù)據(jù)線 8位12位ADC模擬量輸 入12位?ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果不能一次進(jìn)入CPU，需按字節(jié)分多次讀取。39總線12位A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)線D7D0模擬量輸 入IOR低8位三態(tài)00地址譯碼地址線00高4位三態(tài)低8位高4位D3D0port_Lport_H11讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果到buffer中:IN Al, port_LM

17、OV buffer, ALIN AL, port_HMOV buffer+1, AL40 A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)8位DAC寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器VREFIOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7DI0LE2IOUT1LE1CSWR1WR2XFERILE1118位輸入寄存器 對(duì)D/A芯片，只要數(shù)字信號(hào)進(jìn)入轉(zhuǎn)換電路， 就開始D/A轉(zhuǎn)換，無啟動(dòng)信號(hào)。41 對(duì)一個(gè)連續(xù)的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，在一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成之后，應(yīng)再發(fā)啟動(dòng)信號(hào)，開始下一個(gè)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。 而A/D芯片，每進(jìn)行一次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，均受啟動(dòng)信號(hào)控制，在啟動(dòng)信號(hào)有效之后，才開始一次A/D轉(zhuǎn)換，得到一個(gè)數(shù)字量。A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸入信號(hào)數(shù)字量輸出信

18、號(hào)A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換完成信號(hào)42A/D啟動(dòng)信號(hào)的形式有電平啟動(dòng)和脈沖啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)對(duì)脈沖啟動(dòng)的 ADC，如ADC0804、ADC0809、ADC1210可用CPU執(zhí)行輸出指令時(shí)發(fā)出的片選信號(hào)和寫信號(hào)組合得到PC總線IOW地址譯碼地址線001模擬量輸 入A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)OUT DX, AL43電平啟動(dòng) 對(duì)電平啟動(dòng)的ADC，如AD570、AD571、AD572，該信號(hào)必須保持到A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，中途不能撤除；否則會(huì)停止轉(zhuǎn)換，得到錯(cuò)誤結(jié)果。CPU可通過并行接口對(duì)ADC芯片發(fā)電平形式的啟動(dòng)信號(hào)。PC總線IOW地址譯碼地址線001模擬量輸 入A/D轉(zhuǎn)換器OUT DX, ALA/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信

19、號(hào)數(shù)據(jù)線鎖存器44 轉(zhuǎn)換完成EOC信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸入信號(hào)數(shù)字量輸出信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換完成信號(hào)A/D 轉(zhuǎn)換需要一定時(shí)間，在轉(zhuǎn)換完一個(gè)數(shù)據(jù)之后， A/D芯片會(huì)發(fā)出一個(gè)轉(zhuǎn)換完成信號(hào)。 (相當(dāng)于輸入設(shè)備的準(zhǔn)備好信號(hào))45將A/D芯片看作一個(gè)輸入設(shè)備， CPU可采用下列 四種方法，讀取A/D的轉(zhuǎn)換結(jié)果： 程序延時(shí)方式（同步方式） 程序查詢方式 中斷方式 等待方式數(shù)字量輸出信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸入信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換完成信號(hào)四種方式對(duì)EOC信號(hào)的處理各不相同46 程序延時(shí)方式（同步方式） 程序延時(shí)方式下， 硬件連線上未利用轉(zhuǎn)換完成信號(hào)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果延時(shí)等待A/D轉(zhuǎn)

20、換結(jié)束YN轉(zhuǎn)換下一數(shù)據(jù)?通過查閱手冊(cè)了解A/D轉(zhuǎn)換一個(gè)數(shù)據(jù)所需時(shí)間，在CPU啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換之后，執(zhí)行一個(gè)固定延時(shí)程序， 延時(shí)應(yīng)大于等于A/D的轉(zhuǎn)換時(shí)間，然后CPU再讀取A/D的轉(zhuǎn)換結(jié)果。47 程序查詢方式PC總線IOR地址譯碼地址線001模擬量輸 入A/D轉(zhuǎn)換器IN AL, DXA/D轉(zhuǎn)換完成信號(hào)數(shù)據(jù)線三態(tài)門轉(zhuǎn)換完成EOC信號(hào)通過并行端口，送入CPU。在CPU啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換之后，CPU不斷查詢A/D的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，一旦該信號(hào)有效， CPU讀取A/D的轉(zhuǎn)換結(jié)果。48啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果YNN Y查詢A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)是否有效？轉(zhuǎn)換下一數(shù)據(jù)?程序查詢方式流程49 中斷方式A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸入信號(hào)數(shù)字量輸出信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換完成信號(hào)IRQ4PC總線用A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)向微機(jī)系統(tǒng)發(fā)中斷申請(qǐng)，CPU采用中斷方式讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。50主程其它工作處理(可用雙重循環(huán)延時(shí)代替)設(shè)置中斷向量設(shè)置8259A，允許中斷啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換STI開中斷設(shè)置8259A，禁止中斷返回DOSCLI關(guān)中斷開始主程序發(fā)中斷結(jié)束命令EOI啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換IRET中斷返回開始讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果中斷子程51主程序發(fā)中斷結(jié)束命令EOIIRET中斷返回開始讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果中斷子