《微型計(jì)算機(jī)技術(shù)》第8章 模擬接口

2023/1/301微型計(jì)算機(jī)技術(shù)WeixinɡJisuɑnjiJishu

（第3版）

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第8章

模擬接口2023/1/303模擬接口8.1模擬接口概述8.2數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC0832及其接口8.3模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809及其接口2023/1/304

8.1模擬接口概述

連續(xù)變化的物理量。所謂連續(xù)，包括兩方面的含義：一方面從時(shí)間上來說，它是隨時(shí)間連續(xù)變化的；另一方面從數(shù)值上來說，它的數(shù)值也是連續(xù)變化的。這種連續(xù)變化的物理量通常稱為模擬量。

2023/1/305控制系統(tǒng)中的模擬接口

傳感器是把非電量的模擬量（如溫度、壓力、流量等）轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號。

量程放大器把微弱的傳感器信號（通常為毫伏或微伏級）放大到A/D轉(zhuǎn)換器所需的量程范圍。

低通濾波器用來降低噪聲，濾去不必要的干擾，以增加信噪比。2023/1/306控制系統(tǒng)中的模擬接口

多路開關(guān)可以使多個模擬信號共用一個A/D轉(zhuǎn)換器。

采樣-保持電路（Sample/holdcircuit）把轉(zhuǎn)換的信號采樣后還保持一段時(shí)間，以便給A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換。

A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器則通過相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量和數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。2023/1/307微型機(jī)與控制系統(tǒng)的接口2023/1/308采樣-保持電路

（1）采樣跟蹤狀態(tài)：在此期間應(yīng)盡可能快地接受輸入信號，使輸出和輸入信號相一致。 （2）保持狀態(tài)：把采樣結(jié)束瞬間的輸入信號保持下來，使輸出和保持的信號一致。當(dāng)輸入信號變化速率較快時(shí)，都應(yīng)采用采樣-保持電路，如果輸入信號變化緩慢，則可不用保持電路。2023/1/309采樣-保持電路2023/1/3010量化和編碼

1.量化 采樣后的信號經(jīng)量化后才能輸入到計(jì)算機(jī)，采樣信號經(jīng)量化后成為數(shù)字信號的過程稱為量化過程。

A/D轉(zhuǎn)換就是量化的過 程，它把采樣后模擬信號 轉(zhuǎn)變成數(shù)字量。2023/1/3011量化和編碼2.編碼

在量化過程中，對雙極性（有正、負(fù)）信號通常有三種表示方法： （1）符號-數(shù)值碼，類似于原碼表示法。 （2）偏移二進(jìn)制碼，與移碼表示法相同。 （3）補(bǔ)碼表示法與計(jì)算機(jī)的補(bǔ)碼表示方法相同。2023/1/3012模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)

1.分辨率 分辨率是指ADC對輸入電壓微小變化響應(yīng)能力的度量。

2.絕對精度 絕對精度是指在輸出端產(chǎn)生給定的數(shù)字代碼，實(shí)際需要的模擬輸入值與理論上要求的模擬輸入值之差。2023/1/3013模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)

3.相對精度 相對精度（又稱線性度）是指滿刻度值校準(zhǔn)后，任意數(shù)字輸出所對應(yīng)的實(shí)際模擬輸入值（中間值）與理論值（中間值）之差。

4.轉(zhuǎn)換時(shí)間 轉(zhuǎn)換時(shí)間是指ADC完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間，即從啟動信號開始到轉(zhuǎn)換結(jié)束并得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出量所需的時(shí)間。通常為微秒級。

5.量程 量程是指所能轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍。2023/1/3014數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)

1.分辨率 分辨率是最低有效位（LSB） 所對應(yīng)的模擬量的大小。

2.精度 精度反映D/A轉(zhuǎn)換的精確度。

3.建立時(shí)間 建立時(shí)間定義為：在數(shù)字輸入端輸入滿量程代碼的變化后，DAC的模擬輸出穩(wěn)定到最終值±1/2LSB時(shí)所需的時(shí)間。2023/1/30158.2數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC0832及其接口

1.芯片簡介

DAC0832采用了二次緩沖輸入數(shù)據(jù)方式（輸入寄存器及DAC寄存器）?？梢栽谳敵龅耐瑫r(shí)采集下一個數(shù)字量，以提高轉(zhuǎn)換速度。能夠用于需要同時(shí)輸出多個參數(shù)的模擬量系統(tǒng)。2023/1/3016數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC0832及其接口2023/1/3017

2.數(shù)/模轉(zhuǎn)換器芯片的輸出電路

2023/1/30181）電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出2023/1/3019

2）單極性與雙極性輸出電路

2023/1/3020單極性與雙極性輸出電路2023/1/30213.數(shù)/模轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口

D/A轉(zhuǎn)換器只有數(shù)據(jù)輸入線，選片和寫入控制線與微處理器有關(guān)。因此微處理器的接口比較簡單，直接把數(shù)據(jù)輸出給D/A轉(zhuǎn)換器。若D/A轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)帶有鎖存寄存器，微處理器就把D/A芯片當(dāng)作一個并行輸出端口；

2023/1/3022數(shù)/模轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口

若D/A轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)無鎖存寄存器，微處理器就把D/A芯片當(dāng)作一個并行輸出的外設(shè)，二者之間還需增加并行輸出的接口。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器接口是通過D/A轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)模擬輸出，有時(shí)我們簡稱為“模出”。2023/1/3023數(shù)/模轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口2023/1/30248.3模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809及其接口

8.3.1芯片簡介

8.3.2ADC0806同微處理器的連接

8.3.3應(yīng)用舉例

2023/1/3025ADC0809結(jié)構(gòu)圖（圖中右面應(yīng)是8位）2023/1/3026芯片簡介

ADC0809是CMOS型的8位A/D轉(zhuǎn)換器，采用逐次逼近式進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

ADC0809有八路模擬量輸入通道。

ALE為地址鎖存信號，高電平有效時(shí)，ADDC~ADDA被鎖存。

2023/1/3027ADC0809引腳信號

在ALE=“1”時(shí),通過對ADDC、ADDB、ADDA三端輸入的地址譯碼，選通八路模擬量輸入（IN0~IN7）的某一路進(jìn)入片內(nèi)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

START是A/D轉(zhuǎn)換啟動信號，高電平有效。

EOC是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，高電平有效，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完畢EOC的高電平可用作中斷請求信號。 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量通過三態(tài)緩沖器輸出，當(dāng)輸出允許OE=“1”時(shí)，打開三態(tài)輸出門輸出數(shù)字量。 輸入ADC0809的模擬信號是單極性的（0~+5V）。2023/1/3028ADC0809引腳信號

EOC是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，高電平有效，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完畢EOC的高電平可用作中斷請求信號。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量通過三態(tài)緩沖器輸出，當(dāng)輸出允許OE=“1”時(shí)，打開三態(tài)輸出門輸出數(shù)字量。輸入ADC0809的模擬信號是單極性的（0~+5V）。2023/1/3029

8.2.1ADC0806同微處理器的連接

1）直接連接

2023/1/3030控制程序

MOVAL，07H；送輸入通道號7

OUT84H，AL ；并發(fā)出啟動信號

CALLDELAY100；等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，延時(shí)100usIN AL，84H ；轉(zhuǎn)換結(jié)束，讀入數(shù)據(jù)

HLT2023/1/30312.通過并行接口芯片同微處理器的連接2023/1/3032控制程序

MOVAL，88H；8255A初始化，0方式

OUT83H，AL

；PB口輸出，PC口高4位輸入

MOVAL，00H

；取通道號0，且產(chǎn)生PB4為信號

OUT81H，AL；啟動ADC0809

ADDAL，10H OUT81H，AL SUBAL，10H OUT81H，ALLOP：INAL，82H ；檢查EOC

TESTAL，80H；EOC＝0，繼續(xù)查詢

JZLOP；EOC＝1，使0809的OE有效，允許輸出

INAL，84H ；讀入數(shù)字量

HLT

2023/1/30338.3應(yīng)用舉例2023/1/3034應(yīng)用舉例有一A/D轉(zhuǎn)換電路如圖8—15所示，圖中ADC0809通過8255A同8086CPU連接，要求從模擬通道IN0開始轉(zhuǎn)換，連續(xù)采樣24個數(shù)據(jù)，然后采樣下一通道，同樣采樣24個數(shù)據(jù)，直至IN7，采樣后的數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)段中2000H開始的數(shù)據(jù)區(qū)中。按此要求編寫控制程序。2023/1/3035應(yīng)用舉例DATA1SEGMENT ORG2000HAREADB200DUP（?）

…DATA1ENDSSTACK1SEGMENT DB50DUP（?）

…STACK1ENDSCODE1SEGMENT ASSUMEDS：DATA1，SS：STACK1，CS：CODE12023/1/3036應(yīng)用舉例START：MOVAL，92H；8255A方式字，0方式，PA，PB輸入

MOVDX,1C3H OUTDX，AL MOVAX，DATA1；數(shù)據(jù)段寄存器賦值

MOVDS，AX MOVSI，2000H；地址指針指向緩沖區(qū)

MOVBL,8；大循環(huán)計(jì)數(shù)——通道個數(shù)

MOVDX,1C8H；IN0開始轉(zhuǎn)換

LOP1：MOVCX，18H ；每個通道采樣24次

LOP2：INAL，DX ；啟動轉(zhuǎn)換

PUSHDX ；保存通道地址

MOVDX，1C1H；檢測EOC

2023/1/3037應(yīng)用舉例LOP3：INAL，DX TESTAL，0HJZLOP3MOVDX，1C0HINAL，DX

；讀入轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量

MOV[SI]，AL ；存入緩沖區(qū)

INCSI ；修改緩沖區(qū)指針