第9章 數(shù)模-模數(shù)轉(zhuǎn)換

模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換第九章模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字量，而外界如電流、電壓、溫度及壓力等多為模擬量，計(jì)算機(jī)對(duì)這些量處理要經(jīng)過模數(shù)（A/D）和數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換典型控制系統(tǒng)為：傳感器1變換放大傳感器N變換放大...執(zhí)行器DAC多路轉(zhuǎn)換開關(guān)采樣保持被控對(duì)象CPUADC第9.1節(jié)DAC及其應(yīng)用一.DAC接口電路—DAC一般為T型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)電路鎖存器地址譯碼器A15~A0IOW160HD7~D0CLKDACRfbIOUT1-+VREFVOUTMOV AL,NMOVDX,160HOUTDX,ALD7~D0IOUT2Vout=-(N/256)*VREFRRRRFS3++-2R2R2R2R2RVREFIOUT1IOUT2VOUTS2S2S0D0D1D2D3abcd0DAC及其應(yīng)用二.DAC應(yīng)用例1產(chǎn)生正向鋸齒波WAVE1PROCXOR

AL,AL

MOV

DX,160H

CIRL:OUT

DX,AL

CALL

DELAY

INC

AL

JMP

CIRLWAVE1ENDP例2產(chǎn)生負(fù)向鋸齒波WAVE2PROCXOR

AL,ALMOV

DX,160H

CIRL:DECAL

OUT

DX,AL

CALL

DELAY

JMP

CIRLWAVE2ENDPDAC及其應(yīng)用例3產(chǎn)生三角波WAVE3PROCXORAL,ALMOVDX,160HUP:OUTDX,ALCALLDELAYINCALJNZUPDOWN:DECALOUTDX,ALCALLDELAY

ANDAL,ALJNZDOWNJMPUPWAVE3ENDPDAC及其應(yīng)用三.典型DAC電路—DAC0832DAC0832為8位CMOSD/A轉(zhuǎn)換器RfbIOUT2VREFD7D6D5D4D3D2D1D0LEQ7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q08位輸入寄存器D7D6D5D4D3D2D1D0LEQ7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q08位DAC寄存器8位乘法DACLE=“1”Q跟隨DLE=“0”數(shù)據(jù)鎖存DAC0832功能圖AGNDIOUT1DI7DI6DI5DI4DI3DI2DI1DI0ILECSWR1WR2XFER1234567891020191817161514131211DAC0832引腳圖CSWR1AGNDDI3DI2DI1DI0VREFRfbDGNDVccILEWR2XFERDI5DI4DI6DI7IOUT2IOUT1DAC及其應(yīng)用控制信號(hào)ILE?/CS?/WR1有效使數(shù)據(jù)進(jìn)入輸入寄存器;/WR2?/XFER有效，數(shù)據(jù)到DAC。輸出信號(hào)IOUT1：DAC電流輸出1IOUT1=（VREF/15k）*N/256IOUT2：DAC電流輸出2IOUT2=（VREF/15k）*（256-N）/256Rfb：反饋電阻，其值為15k，溫度特性與電阻網(wǎng)絡(luò)相同，為DAC提供輸出電壓，用作運(yùn)放反饋電阻。VREF：參考電壓輸入，外部精密電壓源接到內(nèi)部R－2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)，范圍：-10~+10V。DAC及其應(yīng)用應(yīng)用舉例：DAC0832做IBM-PC的DAC接口卡，硬件連接如下RfbIOUT1IOUT2D7D6D5D4D3D2D1D0WRCSILEVREFWR2XFER74LS04AEN+5V+5V-++12V-12VVOUT(0～5V)-+MC1403+12VR2W1R1R374LS133A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0IOWDAC及其應(yīng)用DAC0832的/WR2與/XFER接地，輸入數(shù)據(jù)直接進(jìn)入DA轉(zhuǎn)換端口地址為160H，/AEN為地址允許信號(hào)DAC輸出電壓：VOUT

=-（N/256）?VREF=19.6?N（mv）其中N為數(shù)字量，步長為19.6mv，VREF

=

-5V?；鶞?zhǔn)電壓VREF

選擇VREF的原則應(yīng)使其精度高于DAC0832的分辨率，MC1403是高穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓源，輸入4.5V~15V，輸出為2.5V，溫度穩(wěn)定性為25ppm，其輸出接負(fù)向放大器，調(diào)節(jié)電位計(jì)使VREF=-5V。A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00101100000160H地址ADC及其應(yīng)用第9.2節(jié)ADC及其應(yīng)用一.常用ADCV-F變換器：準(zhǔn)ADC、串行輸出（單積分式）積分式ADC:精度高、抗干擾能力強(qiáng)、速度慢逐次逼近式ADC:精度高、速度較快、電路復(fù)雜并行ADC：速度最快、電路復(fù)雜、位數(shù)難做多比較器數(shù)量M與位數(shù)N之間關(guān)系為M

=

2N-1ADC及其應(yīng)用二.用軟件和DAC實(shí)現(xiàn)ADC

鎖存器-+地址譯碼器160H162HA15～A0IOWD7～D0DACIORD0V0Vx比較器ADCPROCXORAL,ALCIRL:MOVDX,160HOUTDX,ALMOVAH,ALMOVDX,162HINAL,DXTESTAL,01H JNZEXITMOVAL,AHINCAL JMPCIRLEXIT:MOVAL,AHRETADCENDPADC及其應(yīng)用三.典型ADC及其應(yīng)用

—ADC0804ADC0804為8位CMOSA/D轉(zhuǎn)換器引腳圖

2.片內(nèi)時(shí)鐘電路1234567891020191817161514131211ADC0804引腳圖CSRDWRCLKININTRVIN（+）VIN（-）VREF/2DGNDVccCLKRDB0DB2DB3DB4DB5DB7AGNDDB1DB6R10KC150PfCLK=11.1RC=600KHzADC及其應(yīng)用接口時(shí)序及接口信號(hào)

DB7~DB0：數(shù)據(jù)線，三態(tài)，輸出，可直接接總線。啟動(dòng)：/WR?/CS啟動(dòng)ADC，同時(shí)清狀態(tài)INTR.狀態(tài)：/INTR

轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出低電平。讀數(shù)據(jù)：/RD?/CS打開三態(tài)門讀取數(shù)據(jù)，同時(shí)清狀態(tài)。數(shù)據(jù)CSWRINTRRDDB轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)序圖ADC及其應(yīng)用應(yīng)用舉例：ADC0804與IBM-PC計(jì)算機(jī)接口74LS0474LS30D7D6D5D4D3D2D1D0CSWRRDINTRCLKRADC0804CLKINVRMC1403R1-+W1R2+5V10k150pVIN(+)Vx(0～2V)VIN(-)AGNDA2A1A0+5VCBA74LS138G2AG2BG1Y1Y0D7D6D5D4D3D2D1D0/AENA9A8A7A6A5A4A3IOWIOR端口地址啟動(dòng)口：161H/CS?/WR同時(shí)有效啟動(dòng)AD狀態(tài)口:160H讀/INTR狀態(tài)數(shù)據(jù)口：161H/CS?/RD同時(shí)有效讀AD數(shù)據(jù)

VR由MC1403輸出，經(jīng)電阻分壓和運(yùn)放緩沖得到1V穩(wěn)定電壓ADC及其應(yīng)用程序：用查詢方式讀取數(shù)據(jù)子程序（結(jié)果在AL中）

RDAD PROC MOVDX，161H OUTDX，AL;啟動(dòng)ADC RDAD1:MOVDX，160H

INAL，DX ;讀/INTR狀態(tài)

TESTAL，01H ;判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束

JZ

RDAD1

;未轉(zhuǎn)換完，繼續(xù)查詢/INTR

MOVDX，0161H INAL，DX;讀取AD數(shù)據(jù)

RET RDAD ENDP8259，8253和ADC0804綜合應(yīng)用舉例例電路如圖所示，ADC0804與8088微處理器為核心的IBM-PC機(jī)相連完成數(shù)據(jù)采集。IBMPC/XT機(jī)使用10根地址線A0~A9尋址I/O端口，ADC0804為8位逐次比較式ADC。系統(tǒng)中，8253的計(jì)數(shù)器0用于定時(shí)，其時(shí)鐘頻率為200kHz;要求8253的計(jì)數(shù)器每隔200毫秒向8259的中斷申請(qǐng)引腳IR7發(fā)出中斷請(qǐng)求，在中斷服務(wù)程序中，讀取ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果并啟動(dòng)ADC0804進(jìn)行下一次轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)進(jìn)行100次A/D轉(zhuǎn)換后，由8253計(jì)數(shù)器1的OUT1端產(chǎn)生頻率2kHz的方波推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出1s提示音，結(jié)束工作。計(jì)數(shù)器1用于推動(dòng)揚(yáng)聲器的發(fā)生，其時(shí)鐘頻率為2MHz,門控端GATE1通過鎖存器接到數(shù)據(jù)總線的D位上。8259工作在全嵌套方式，中斷非自動(dòng)結(jié)束。中斷申請(qǐng)輸入IR0~IR7是邊沿觸發(fā)，IR0的中斷類型號(hào)為08H.延時(shí)1s可直接調(diào)用DELAY1S程序。中斷向量的設(shè)置與恢復(fù)可采用DOS功能實(shí)現(xiàn)。綜合應(yīng)用舉例(1)根據(jù)設(shè)計(jì)要求：由于使用了8259，8253，ADC0804,需要進(jìn)行初始化。8259的端口地址：20H,21H;8253的端口地址：40H,41H,42H,43H;ADC0804的端口地址：120H;控制GATE1的鎖存器的端口地址：160H;初始化過程：8259芯片：ICW1,ICW2,ICW4ICW1:單片8259,需要ICW4,上升沿觸發(fā)中斷，命令字應(yīng)為13H范圍A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

00000000001XXXXX0020H～003FHICW2:IR0的