桂小林 第7章 模擬量輸入輸出控制接口 2012

1第7章模擬量輸入輸出接口

西安交通大學計算機系桂小林2023年1月15日桂小林，微機原理與接口2概述7.1D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理7.2典型D/A轉(zhuǎn)換器芯片及其應用7.3A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理7.4典型A/D變換器芯片及其應用目錄桂小林，微機原理與接口3概述自然界中存在的大都是連續(xù)變化的模擬量，如溫度、濕度、速度、流量、壓力等等。要用計算機來處理這些模擬量，必須先把這些模擬量轉(zhuǎn)換成計算機能夠識別的數(shù)字量，能將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的電路稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器（簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC），與此相反，能將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器（簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC）。A/D和D/A轉(zhuǎn)換器是數(shù)字控制系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，是用計算機實現(xiàn)工業(yè)過程控制的重要接口電路。隨著單片機技術的發(fā)展，A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器已經(jīng)集成到高性能的單片機的芯片內(nèi)部，如AVR系列單片機和PIC系列單片機。（但80C51系列內(nèi)部不含ADC和DAC）桂小林，微機原理與接口4桂小林，微機原理與接口5iPHONE感知環(huán)境感知智能地球物聯(lián)網(wǎng)絡桂小林，微機原理與接口6桂小林，微機原理與接口77.1D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理D/A轉(zhuǎn)換器的作用就是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。數(shù)字量是用代碼按數(shù)位組合起來表示的，必須將每一位的代碼按其位權的大小轉(zhuǎn)換成相應的模擬量，然后再將這些模擬量相加，即可得到與數(shù)字量成正比的總模擬量，從而實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換。分類如下：桂小林，微機原理與接口87.1.1權電阻型D/A轉(zhuǎn)換器圖7.2權電阻型D/A轉(zhuǎn)換器電路原理圖Vo∞A1－＋＋RΣVREF

基準電壓IΣS1d1I122RS3d3I3RS2d2I22RS0d0I023RRf電路簡單，但電阻的阻值太多，難以批量生產(chǎn)，這是它的最大不足之處。上式表明，集成運放反向端的總電流與輸入數(shù)字量（即d3d2d1d0）的大小成正比關系。桂小林，微機原理與接口97.1.2T型R-2R網(wǎng)絡型D/A轉(zhuǎn)換器圖7.3R—2R電阻型D/A轉(zhuǎn)換器電路原理圖Vo∞A1－＋＋IVREF基準電壓IΣS1d2I12Rd0I32RS3S2d1I22RS0d3I02RRfRRR2R圖7.3R—2R電阻型D/A轉(zhuǎn)換器電路原理圖Vo∞A1－＋＋IVREF基準電壓IΣS1d2I12Rd0I32RS3S2d1I22RS0d3I02RRfRRR2R圖7.3R—2R電阻型D/A轉(zhuǎn)換器電路原理圖Vo∞A1－＋＋IVREF基準電壓IΣS1d2I12Rd0I32RS3S2d1I22RS0d3I02RRfRRR2R桂小林，微機原理與接口127.1.3D/A轉(zhuǎn)換器的基本技術指標包括：分辨率、轉(zhuǎn)換誤差、轉(zhuǎn)換速度等1、分辨率分辨率反映了數(shù)字量在最低位上變化1位時輸出模擬量的最小變化。一般用相對值表示。對于8位D/A轉(zhuǎn)換器來說，分辨率為最大輸出幅度的0.39％，即為1/256。而對于10位D/A轉(zhuǎn)換器來說，分辨率可以提高到0.0978％，即1/1024。對于一個n位的D/A轉(zhuǎn)換器，分辨率可表示為：分辨率=1/2n。例如：桂小林，微機原理與接口132、轉(zhuǎn)換誤差轉(zhuǎn)換誤差是指D/A轉(zhuǎn)換器實際輸出的模擬電壓與理論輸出模擬電壓間的最大誤差。通常要求D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換誤差小于?LSB，這里LSB是指最低一位數(shù)字量變化所帶來的幅度變化。D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度通常用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來描述。例如：1LSB桂小林，微機原理與接口143、轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度即每秒鐘可以轉(zhuǎn)換的次數(shù)，其倒數(shù)為轉(zhuǎn)換時間。轉(zhuǎn)換時間是指D/A轉(zhuǎn)換器在輸入數(shù)字信號開始到輸出的模擬電壓達到穩(wěn)定值所需的時間?；蜣D(zhuǎn)換器的輸入變化為滿度值（輸入由全0變?yōu)槿?或由全1變?yōu)槿?）時，其輸出達到穩(wěn)定值所需的時間。轉(zhuǎn)換時間也稱建立時間，它是反映D/A轉(zhuǎn)換器工作速度的指標。轉(zhuǎn)換時間越小，工作速度就越高。桂小林，微機原理與接口157.2典型D/A轉(zhuǎn)換器芯片及其應用國家半導體公司的DAC0830系列（包括DAC0830、DAC0831和DAC0832）是典型的CMOS工藝實現(xiàn)的8位D/A轉(zhuǎn)換器，可直接與各種微處理器或單片機方便連接，內(nèi)部采用R-2R梯形電阻網(wǎng)絡和雙緩沖結構，單電源、低功耗，轉(zhuǎn)換速度適中（輸出電流建立時間約1uS）。由于DAC0832芯片的功能齊全，本節(jié)以該芯片為例，詳細介紹該芯片的工作原理和應用方法。桂小林，微機原理與接口167.2.1DAC0832的引腳功能與內(nèi)部結構八位輸入寄存器由八個D鎖存器組成，用來作為輸入數(shù)據(jù)的緩沖寄存器，八位輸人數(shù)據(jù)只有經(jīng)過DAC寄存器才能送到D/A轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換，它的八個數(shù)據(jù)輸入可以直接和微機的數(shù)據(jù)總線相連，LE1為其控制輸入。LE1=1時，接收信號，IE1=0時，鎖存信號。桂小林，微機原理與接口17DAC0832的內(nèi)部結構八位DAC寄存器它也由八個D鎖存器組成，DAC寄存器的輸出直接送到八位D/A轉(zhuǎn)換器進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，它的控制端為LE2，當LE2=1時，輸出跟隨輸入，而當LE2=0時，鎖存狀態(tài)。桂小林，微機原理與接口18DAC0832的引腳功能D0～D7：8位數(shù)據(jù)輸入端，D0為最低位，D7為最高位。IOUT1：DAC電流輸出1。此輸出信號一般作為運算放大器的一個差分輸入信號（通常接反相端）。IOUT2：DAC電流輸出2，此輸出信號一般作為運算放大器的一個差分輸入信號（通常接正相端）。IOUT1+IOUT2=常數(shù)。Rfb：反饋電阻輸入端?？赏饨舆\算放大器的反饋電阻，另一端接到運算放大器的輸出端。Vref：參考電壓輸入，可在+10V～－10V之間選擇。桂小林，微機原理與接口197.2.2DAC0832的工作方式與輸出方式1．DAC0832的工作方式DAC0832在應用中有三種工作方式：雙緩沖型、單緩沖型和直通型，如圖7.5所示。桂小林，微機原理與接口20DAC0832的工作方式(1)雙緩沖方式DAC0832包含輸入寄存器和DAC寄存器兩個數(shù)字寄存器，因此稱為雙緩沖。即數(shù)據(jù)在進入T型電阻網(wǎng)絡之前，必須經(jīng)過兩個獨立控制的寄存器。這對于使用者是非常有利：首先，在一個系統(tǒng)中，任何一個DAC都可以同時保留兩組數(shù)據(jù)，其次，雙緩沖允許在系統(tǒng)中使用任何數(shù)目的DAC同時進行D/A變換。桂小林，微機原理與接口21WR1#,WR2#控制雙選通；軟件需要分兩步控制轉(zhuǎn)換桂小林，微機原理與接口22桂小林，微機原理與接口23桂小林，微機原理與接口242.DAC0832的輸出方式D/A轉(zhuǎn)換的結果若是與輸入二進制碼成比例的電流，稱為電流DAC，若是與輸入二進制碼成比例的電壓，稱為電壓DAC。DAC0832的輸出為電流型。在實際應用中，通常需要將輸出電流轉(zhuǎn)換成輸出電壓。圖7.6到圖7.8給出了實現(xiàn)DAC0832的單極性電壓輸出和雙極性電壓輸出的電路圖。桂小林，微機原理與接口25（1）電流輸出當電流輸出時，經(jīng)常采用的0～10mADC或4～20mADC電流輸出。如果要實現(xiàn)電壓/電流(V/I)的轉(zhuǎn)換時，可采用集成的V/I轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)，如高精度V/I變換器ZF2B20和AD694等，在這里不再詳細講了，具體可參見芯片的用戶手冊。桂小林，微機原理與接口26（2）電壓輸出常用的D/A轉(zhuǎn)換芯片大多屬于電流DAC，然而在實際應用中，多數(shù)情況需要電壓輸出，這就需要把電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出，采取的措施是用電流DAC電路外加運算放大器。輸出的電壓可以是單極性電壓，也可以是雙極性電壓。單極性電壓輸出有分為正相輸出和反相輸出。雙極性電壓輸出范圍有-5Ｖ～＋5Ｖ和-10Ｖ～＋10Ｖ，單極性電壓輸出范圍有-5Ｖ～0，0～＋5Ｖ和-10Ｖ～0，0～＋10Ｖ。桂小林，微機原理與接口27（3）DAC0832的輸出轉(zhuǎn)換DAC0832的輸出為電流型。在實際應用中，通常需要將輸出電流轉(zhuǎn)換成輸出電壓。下頁圖給出了實現(xiàn)DAC0832的單極性電壓輸出和雙極性電壓輸出的電路圖。桂小林，微機原理與接口28單極性輸出電路其輸出電壓為Vo=-iR。圖7-6單極性反相輸出電路圖7-7單極性同相輸出電路Vo=iR（1+））桂小林，微機原理與接口29雙極性輸出電路

圖7-8這里，VREF為A2提供一個偏移電流，且Vref的極性選擇應使偏移電流方向與A1輸出的電流方向相反。再選擇R4=R3=2R2，以使偏移電流恰好為A1輸出電流的1/2。從而使A2的輸出特性在A1的輸出特性基礎上，上移1/2的動態(tài)范圍。由電路各參數(shù)計算可得最后的輸出電壓表達式為：V0=-2V1-VREF。設V1為（0～-5）V，選取VREF為+5V，則Vo=（0~10）V-5V=（-5~+5）V桂小林，微機原理與接口30桂小林，微機原理與接口317.2.3DAC0832的應用使用D/A變換器可以產(chǎn)生各種信號波形。例如，當DAC0832與8088CPU連接時，通過編程向其輸入數(shù)字量，可以在Iout引腳產(chǎn)生電流，然后通過運算放大器可以產(chǎn)生電壓VOUT，從而產(chǎn)生方波、三角波、鋸齒波等。圖7-9給出了DAC0832的一種典型連接。如果設DAC的輸入寄存器的地址為08F0H，則產(chǎn)生各種波形的程序段如下。桂小林，微機原理與接口32使用D/A變換器可以產(chǎn)生各種信號波形圖7-9給出了DAC0832的一種典型連接。如果設DAC的輸入寄存器的地址為08F0H，則產(chǎn)生各種波形的程序段如下。桂小林，微機原理與接口33使用D/A變換器可以產(chǎn)生各種信號波形（2）三角波程序

MOVDX，08F0H

MOVAL，00H ；最小值L1：OUTDX，ALINCALJNZL1MOVAL，0FFH ；最大值L2：OUTDX，ALDECALJNZL2JMP L1HLT（1）鋸齒波程序

MOVDX，08F0HMOVAL，00HL1：OUTDX，AL INCAL；電壓上升

JMPL1；FFH~00H有一個跳變

HLT桂小林，微機原理與接口34實驗桂小林，微機原理與接口35220HMOV AL,80H;數(shù)據(jù)

OUT 220H,AL桂小林，微機原理與接口36MOV AL,D2H;雕刻數(shù)據(jù)

OUT 20H,ALMOV AL,87;10000111.D7=1,D3=1DAW，PRELL=1OUT 29H,ALMOV AL,0F;00001111.D7=0,D3=0,禁止DAW，PRELL=1OUT 29H,ALRET D/AAD574.pdf數(shù)據(jù)手冊桂小林，微機原理與接口37桂小林，微機原理與接口387.3A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理在計算機控制系統(tǒng)中，模擬量輸入通道的任務是把被控對象的模擬信號(如溫度、壓力、流量和成分等)轉(zhuǎn)換成計算機可以接收的數(shù)字信號。A/D轉(zhuǎn)換后，輸出的數(shù)字信號可以用8位、10位、12位、14位和16位等多種二進制表示。7.3.1A/D轉(zhuǎn)換的基本概念7.3.2A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理桂小林，微機原理與接口397.3.1A/D轉(zhuǎn)換的基本概念一個完整的模數(shù)轉(zhuǎn)換過程必須包括“采樣→保持→量化→編碼”等四個部分。1.采樣定理為了保證能從采樣信號中將原信號恢復，必須滿足條件采樣定理：采樣頻率至少是目標信號的最高頻率的2倍。采樣頻率越高，進行轉(zhuǎn)換的時間就越短，對A/D的工作速度要求就越高。一般取采樣頻率是目標信號的最高頻率的3～5倍。2、采樣保持A/D轉(zhuǎn)換器在進行模數(shù)轉(zhuǎn)換期間，要求輸入的模擬信號有一段穩(wěn)定的保持時間，以便對模擬信號進行離散處理，即對輸入的模擬信號進行采樣.有專門的采樣保持芯片圖7.12采樣波形圖保持采樣點tVSO桂小林，微機原理與接口423、量化與編碼量化的方法一般有兩種：只舍不入法和有舍有入法（或稱四舍五入法）。利用二進制數(shù)碼來表示各個量化電平的過程稱為編碼。（1）只舍不入的方法Δ表示最低有效位1位所代表的模擬電壓。例如，某12位A/D變換器，其最大模擬電壓為5V，則該A/D變換器的量化間隔Δ為：1.22mV最小量化單位Δ＝Vmax/2n，在這種方法中，將0～Δ之間的模擬電壓歸并到0Δ，把Δ～2Δ之間的模擬電壓歸并到1Δ，依此類推。此時最大量化誤差為Δ.（1）只舍不入的方法桂小林，微機原理與接口44（2）有舍有入的方法此時最大量化誤差為Δ/2.桂小林，微機原理與接口45例如，如果一個8位A/D轉(zhuǎn)換器的滿量程（對應于數(shù)字量255）為10V，分別確定模擬量為2.0V和8.0V所對應的數(shù)字量是多少？【解答】設模擬量為2.0V和8.0V所對應的數(shù)字量分別是X和Y，則對于“只舍不入的方法”列方程得：10/255=2/X=8/Y解方程得：X=51，Y=204桂小林，微機原理與接口46A/D轉(zhuǎn)換器的分類A/D轉(zhuǎn)換器的分類A/D轉(zhuǎn)換器的分類桂小林，微機原理與接口49A/D轉(zhuǎn)換器的主要性能參數(shù)包括：分辨率、轉(zhuǎn)換時間、轉(zhuǎn)換誤差（1）分辨率指A/D轉(zhuǎn)換器能分辨的最小模擬輸入量。通常用能轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量的位數(shù)來表示，如8位、10位、12位、16位等。理論上講，n位輸出的A/D轉(zhuǎn)換器能區(qū)分2n個不同等級的輸入模擬電壓，能區(qū)分輸入電壓的最小值為滿量程輸入的1/2n。例如A/D轉(zhuǎn)換器輸出為8位二進制數(shù)，輸入信號最大值為5V，那么這個轉(zhuǎn)換器應能區(qū)分輸入信號的最小電壓為：5÷256mV=19.53mV。桂小林，微機原理與接口50（2）轉(zhuǎn)換時間指A/D轉(zhuǎn)換器從轉(zhuǎn)換控制信號到來開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字信號所經(jīng)過的時間。轉(zhuǎn)換時間是編程時必須考慮的參數(shù)。例如，若ADC輸入模擬電壓信號的最高頻率為100KHZ，采樣頻率的下限是多少？完成一次A/D轉(zhuǎn)換時間的上限是多少？【解答】根據(jù)采樣定理可知，采樣頻率要大于等于輸入頻率的2倍，所以采樣頻率的下限是2×100=200KHZ。完成一次A/D轉(zhuǎn)換時間的上限是1÷200KHZ=5μs。桂小林，微機原理與接口51（3）轉(zhuǎn)換誤差表示A/D轉(zhuǎn)換器實際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別。常用最低有效位的倍數(shù)表示。例如對滿刻度輸入電壓為5Ｖ的12位A/D轉(zhuǎn)換器，Δ=5V/FFFH=1.22mV，定義為數(shù)字量的最小有效位LSB。例如，給出相對誤差≤±LSB/2，這就表明實際輸出的數(shù)字量和理論上應得到的輸出數(shù)字量之間的誤差小于最低位的半個字。桂小林，微機原理與接口52【例7.2】某信號采集系統(tǒng)要求用一片A/D轉(zhuǎn)換集成芯片在一秒內(nèi)對16個熱電偶的輸出電壓分時進行A/D轉(zhuǎn)換。已知熱電偶輸出電壓范圍為0～0.025V（對應于0～450℃溫度范圍），需要分辨的溫度為0.1℃，試問應該選擇多少位的A/D轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時間應為多少？桂小林，微機原理與接口537.3.2A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器屬于直接型A/D轉(zhuǎn)換器，它能把輸入的模擬電壓直接轉(zhuǎn)換為輸出的數(shù)字代碼。先看一個用天平秤量物體的例子來說明逐次逼近的概念。假設用四個分別為8g、4g、2g和1g的砝碼去稱量重量為13g的物體，秤量的過程如表7.1所示。秤量順序砝碼重量比較判別加減砝碼秤量結果第1步8g砝碼重量<被秤量物體的重量保留8g第2步4g砝碼總重量<被秤量物體的重量保留12g第3步2g砝碼總重量>被秤量物體的重量除去12g第4步1g砝碼總重量=被秤量物體的重量保留13g桂小林，微機原理與接口541）逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器原理逐次逼近法轉(zhuǎn)換過程是：初始化時將逐次逼近寄存器各位清零；轉(zhuǎn)換開始時，先將逐次逼近寄存器最高位置1，送入D/A轉(zhuǎn)換器，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后生成的模擬量送入比較器，稱為Ｖo，與送入比較器的待轉(zhuǎn)換的模擬量Ｖi進行比較，若Ｖo<Ｖi，該位1被保留，否則被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位為1，將寄存器中新的數(shù)字量送D/A轉(zhuǎn)換器，輸出的Ｖo再與Ｖi比較，若Ｖo<Ｖi，該位1被保留，否則被清除。重復此過程，直至逼近寄存器最低位。轉(zhuǎn)換結束后，將逐次逼近寄存器中的數(shù)字量送入緩沖寄存器，得到數(shù)字量的輸出。逐次逼近的操作過程是在一個控制電路的控制下進行的?；驹硎菑母呶坏降臀恢鹞辉囂奖容^，好像用天平稱物體，從重到輕逐級增減砝碼進行試探。2)雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器工作原理雙積分法A/D轉(zhuǎn)換的過程是：先將開關接通待轉(zhuǎn)換的模擬量Ｖi，Ｖi采樣輸入到積分器，積分器從零開始進行固定時間Ｔ的正向積分，時間Ｔ到后，開關再接通與Ｖi極性相反的基準電壓ＶＲＥF，將ＶＲＥF輸入到積分器，進行反向積分，直到輸出為0V時停止積分。Ｖi越大，積分器輸出電壓越大，反向積分時間也越長。計數(shù)器在反向積分時間內(nèi)所計的數(shù)值，就是輸入模擬電壓Ｖi所對應的數(shù)字量，實現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換?；驹硎菍⑤斎腚妷鹤儞Q成與其平均值成正比的時間間隔，再把此時間間隔轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，屬于間接轉(zhuǎn)換。桂小林，微機原理與接口577.4典型A/D變換器芯片及其應用8位A/D變換器ADC080912位A/D轉(zhuǎn)換器AD574

14位A/D變換器ICL7135（不要求）桂小林，微機原理與接口58ADC0809的內(nèi)部結構它由八路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、八位開關樹型D/A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器及其它一些電路組成。因此，ADC0809可處理八路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨工作。桂小林，微機原理與接口59ADC0809的引腳功能CLK：時鐘信號。ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。通常使用頻率為500kHz的時鐘信號。IN7～IN0：模擬量輸入，八個通道。DC0809對輸入模擬量的要求主要有：信號單極性，電壓范圍0～5V，若信號過小還需進行放大。另外，在A/D轉(zhuǎn)換過程中，模擬量輸入值不應變化太快，因此，對變化速度快的模擬量，在輸入前應增加采樣保持電路。桂小林，微機原理與接口60A、B、C：地址線。A為低位地址，C為高位地址，用于對模擬通道進行選擇。ALE：地址鎖存允許信號。在對應ALE上跳沿，將A、B、C地址狀態(tài)送入芯片內(nèi)部地址鎖存器中。START：轉(zhuǎn)換啟動信號。START上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；START下跳沿時，開始進行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應保持低電平。桂小林，微機原理與接口61D7~D0：數(shù)據(jù)輸出線。其為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機或微處理器的數(shù)據(jù)線直接相連。OE：輸出允許信號，高有效。其用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機或微處理器輸出轉(zhuǎn)換得到的結果數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高電阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的結果數(shù)據(jù)到D7~D0上。EOC：轉(zhuǎn)換結束狀態(tài)信號。EOC=0，正在進行轉(zhuǎn)換；EOC=1，轉(zhuǎn)換結束。該狀態(tài)信號既可作為查詢的狀態(tài)標志，又可以作為中斷請求信號使用。Vref：參考電壓。參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準。其典型值為+5V（Vref(+)=+5V，Vref(-)=0V）桂小林，微機原理與接口62ADC0809的工作時序桂小林，微機原理與接口63ADC0809的接口設計基于8255的典型連接。假設通道6工作桂小林，微機原理與接口64（1）寫地址選擇：A。B。C（2）控制PB各個引腳；發(fā)送START，ALE（3）EOC讀（4）讀0809到8255PA（5）讀8255PA到CPUIN6桂小林，微機原理與接口65桂小林，微機原理與接口66桂小林，微機原理與接口67上例拓展、簡化【例7.4】PC計算機的系統(tǒng)總線通過8255A與ADC0809連接如圖7-22所示。系統(tǒng)可對8路模擬量分時進行數(shù)據(jù)采集，轉(zhuǎn)換結果采用查詢方式傳送，除了一個傳送轉(zhuǎn)換結果的輸入端口外，還需要傳送8個模擬量的選擇信號和A／D轉(zhuǎn)換的狀態(tài)信息。因此，可以采用8255作為ADC0809和CPU的連接接口，將A口設為方式0的輸入方式，B口的PB0～PB7輸出選擇8路模擬量的地址選通信號，PC7輸入ADC0809的轉(zhuǎn)換結束信號，PB0作為啟動信號。桂小林，微機原理與接口68分析：由于ADC0809需要脈沖啟動，所以通過軟件編程讓PB0輸出一個正脈沖。EOC信號直接接PC7。8位數(shù)據(jù)通過讀8255芯片A口獲得。A/D轉(zhuǎn)換結果的存儲區(qū)首地址設為40H，采樣順序從1N0到IN7。譯碼器輸出Y0選通8255，Y1輸出選通ADC0809?，F(xiàn)根據(jù)電路，可以進行端口地址分析，其中，8255A的PA口對應四個地址，ADC0809的OE端口對應16個地址，具體分析如下表。桂小林，微機原理與接口69A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0端口地址8255的PA口00/1000100/10010H或110H等ADC0809的OE00/1010100/10/10/150H或150H等因為沒有連接的地址線可以為0或1，為了簡便，現(xiàn)在只考慮為未連地址線為“0”時，可以分析出8255的PA口、PB口、PC口及控制口地址分別為10H、l1H、12H和13H，ADC0809的輸出控制OE的端口地址為50H具體程序如下：

MOVDX，13H;8255初始化

MOVAL，99H；或98HOUTDX，ALMOVSI，40H;數(shù)據(jù)存儲地址

MOVCX，08HMOVBX，00H桂小林，微機原理與接口70LOOP1：PUSHCX ；LOOP1為依次8路轉(zhuǎn)換的循環(huán) MOVAL，01H MOVBL，BH ;通道號

MOVCL，5 SHLBL，CL ;通道號移位到PB7～PB5，形成通道地址 ADDAL，BL ;PB0送高電平，PB7-5地址維持

MOVDX，11H ;PB端口

OUTDX，AL ;啟動0809，START和ALE產(chǎn)生高電平

CALLDELAY ；可不要

MOVAL，00H ;PB0送低電平，為了啟動A/D

OUTDX，AL ;啟動0809，START和ALE產(chǎn)生低電平桂小林，微機原理與接口71LOOP2：MOVDX，12H ；PC口

INAL，DX TESTAL，80H ;檢測EOC信號（PC7）

JZLOOP2 ;忙

MOVDX，50H ;為產(chǎn)生OE準備

INAL，DX ;產(chǎn)生OE信號并自動將轉(zhuǎn)換結果送PA端口

======================

MOVDX，10H ;PA口地址

INAL，DX ;CPU從8255的PA口讀取轉(zhuǎn)換結果

MOV[SI]，AL ;結果放存儲器

INCSI ;存儲單元加1 INCBH ;通道地址加1 POPCX LOOP LOOP1 ;8路轉(zhuǎn)換結束否，沒有繼續(xù)轉(zhuǎn)換

HLT；產(chǎn)生OE，自動讀結果到8255PA口MovDX，PB_PORTMOVAL,00000010BOUTDX,ALCALLDELAYMOVAL,00000000BOUTDX,ALCPU與ADC0809進一步簡化連接【例7.4】PC計算機的系統(tǒng)總線不通過8255A與ADC0809連接如下圖所示。學生思考桂小林，微機原理與接口72桂小林，微機原理與接口73桂小林，微機原理與接口747.4.212位A/D轉(zhuǎn)換器AD574AD574是一個完整的12位逐次逼近式帶三態(tài)緩沖器的A/D轉(zhuǎn)換器，它可以直接與8位或16位微型機總線進行接口。AD574的分辨率為12位，轉(zhuǎn)換時間15～35μs。

1、AD574的內(nèi)部結構AD574由模擬芯片和數(shù)字芯片兩部分組成。其中模擬芯片由高性能的AD565（12位D/A轉(zhuǎn)換器）和參考電壓模塊組成。它包括高速電流輸出開關電路、激光切割的膜片式電阻網(wǎng)絡，故其精度高，可達±LSB/4。數(shù)字芯片是由逐次逼近寄存器（SAR）、轉(zhuǎn)換控制邏輯、時鐘、總線接口和高性能的鎖存器、比較器組成。逐次逼近的轉(zhuǎn)換原理前已述及，此處不再重復。桂小林，微機原理與接口75桂小林，微機原理與接口76AD574引腳功能桂小林