模擬量輸入輸出通道

第十章數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換§10.1概述§10.2數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換§10.3模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換§10.4采樣保持電路（略）1§10.1概述一、問題的提出

當(dāng)計(jì)算機(jī)用于數(shù)據(jù)采集和過程控制的時(shí)候，采集對(duì)象往往是連續(xù)變化的物理量（如溫度、壓力、聲波等），但計(jì)算機(jī)處理的是離散的數(shù)字量，因此需要對(duì)連接變化的物理量（模擬量）進(jìn)行采樣、保持，再把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量交給計(jì)算機(jī)處理、保存等。計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量有時(shí)需要轉(zhuǎn)換為模擬量去控制某些執(zhí)行元件（如聲卡播放音樂等）。A/D轉(zhuǎn)換器完成模擬量→數(shù)定量的轉(zhuǎn)換，D/A轉(zhuǎn)換器完成數(shù)字量→模擬量的轉(zhuǎn)換。2

二、模擬接口⑴定義：A/DD/A轉(zhuǎn)換器可視作一外部設(shè)備⑵功能：將微機(jī)系統(tǒng)的離散的數(shù)字信號(hào)和設(shè)備中連續(xù)變化的模擬量兩者建立適配關(guān)系，使CPU能進(jìn)行控制與監(jiān)測。3三、模擬輸入輸出系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)現(xiàn)場信號(hào)1現(xiàn)場信號(hào)2現(xiàn)場信號(hào)n微型計(jì)算機(jī)放大器放大器放大器多路開關(guān)低通濾波傳感器低通濾波傳感器低通濾波傳感器A/D轉(zhuǎn)換器采樣保持器數(shù)字信號(hào)受控對(duì)象控制信號(hào)模擬信號(hào)D/A轉(zhuǎn)換器放大驅(qū)動(dòng)電路…傳感器將各種現(xiàn)場的物理量測量出來并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（模擬電壓或電流）

放大器把傳感器輸出的信號(hào)放大到ADC所需的量程范圍低通濾波器用于降低噪聲、濾去高頻干擾，以增加信噪比多路開關(guān)把多個(gè)現(xiàn)場信號(hào)分時(shí)地接通到A/D轉(zhuǎn)換器采樣保持器周期性地采樣連續(xù)信號(hào)，并在A/D轉(zhuǎn)換期間保持不變4一、D/A變換器的基本構(gòu)成

模擬開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算放大器權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)VrefRf

模擬開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)VO數(shù)字量∑§10.2數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換5二、基本變換原理運(yùn)放的放大倍數(shù)足夠大時(shí)，輸出電壓VO與輸入電壓Vin的關(guān)系為：VinRf

VO∑R

→轉(zhuǎn)到技術(shù)指標(biāo)6若輸入端有n個(gè)支路,則輸出電壓VO與輸入電壓Vi的關(guān)系為：VinRf

VO∑R1Rn…7令每個(gè)支路的輸入電阻為2iRf,并令Vin為一基準(zhǔn)電壓Vref，則有8如果每個(gè)支路由一個(gè)開關(guān)Si控制，Si=1表示Si合上，Si=0表示Si斷開，則上式變換為若Si=1,該項(xiàng)對(duì)VO有貢獻(xiàn)；若Si=0,該項(xiàng)對(duì)VO無貢獻(xiàn)對(duì)應(yīng)的電路9權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)2R4R8R16R32R64R128R256RVrefRf

VOS1S2S3S4S5S6S7S8這里，上式中的n=810如果用8位二進(jìn)制代碼來控制圖中的S1～S8(Di=1時(shí)Si閉合；Di=0時(shí)Si斷開)，則不同的二進(jìn)制代碼就對(duì)應(yīng)不同輸出電壓VO；當(dāng)代碼在0～FFH之間變化時(shí)，VO相應(yīng)地在0～-(255/256)Vref之間變化；為控制電阻網(wǎng)絡(luò)各支路電阻值的精度，實(shí)際的D/A轉(zhuǎn)換器采用R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)，它只用兩種阻值的電阻(R和2R)。11R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)12三、主要技術(shù)指標(biāo)1、分辨率（Resolution）輸入的二進(jìn)制數(shù)每±1個(gè)最低有效位(LSB)使輸出變化的程度。分辨率的表示有兩種：

?

最小輸出電壓與最大輸出電壓之比

?用輸入端待進(jìn)行轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)來表示，位數(shù)越多，分辨率越高。分辨率的表示式為：分辨率=Vref/2位數(shù)或分辨率=（V+ref+V-ref)/2位數(shù)

若Vref=5V，8位的D/A轉(zhuǎn)換器分辨率為5/256=20mV。13分辨率舉例一個(gè)滿量程為5V的10位D/A變換器，±1LSB的變化將使輸出變化

5/210=5/1024=0.00488V=4.88mV（LSB-LeastSignificantBit）142、轉(zhuǎn)換精度（誤差）實(shí)際輸出值與理論值之間的最大偏差可用最小量化階⊿來度量：⊿=±1/2LSB也可用滿量程的百分比來度量：如0.05%FSR(FSR-FullScaleRange)153、轉(zhuǎn)換時(shí)間從開始轉(zhuǎn)換到與滿量程值相差±1/2LSB所對(duì)應(yīng)的模擬量所需要的時(shí)間tV1/2LSBtCVFULL164、線性度當(dāng)數(shù)字量變化時(shí)，D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量按比例變化的程度。

線性誤差——模擬量輸出值與理想輸出值之間偏離的最大值。17DAC（數(shù)字模擬變換集成電路）是系統(tǒng)或設(shè)備中的一個(gè)功能器件，當(dāng)將它接入系統(tǒng)時(shí)，不同的應(yīng)用場合對(duì)其輸入輸出有不同的要求，DAC的輸入輸出特性一般考慮以下幾方面：（1）輸入緩沖能力：DAC的輸入緩沖能力是非常重要的，具有緩沖能力（數(shù)據(jù)寄存器）的DAC芯片可直接與CPU或系統(tǒng)總線相連，否則必須添加鎖存器。（2）輸入碼制：DAC輸入有二進(jìn)制和BCD碼兩種，對(duì)于單極性DAC可接收二進(jìn)制和BCD碼；雙極性DAC接收偏移二進(jìn)制或補(bǔ)碼。

二、DAC的輸入輸出特性：18（3）輸出類型：DAC輸出有電流型和電壓型兩種，用戶可根據(jù)需要選擇，也可進(jìn)行電流→電壓轉(zhuǎn)換。（4）輸出極性：DAC有單極性和雙極性兩種，如果要求輸出有正負(fù)變化，則必須使用雙極性DAC芯片。191、接口的功能（CPU給DAC送數(shù)據(jù)無須條件查詢）

DAC芯片與CPU或系統(tǒng)總線連接時(shí)，可從數(shù)據(jù)總線寬度是否與DAC位數(shù)據(jù)匹配、DAC是否具有數(shù)據(jù)寄存器兩個(gè)方面來考慮，所以接口的功能主要考慮以下兩點(diǎn)：（1）進(jìn)行數(shù)據(jù)緩沖與鎖存（2）需進(jìn)行兩次數(shù)字量輸入時(shí)，可在受控條件下同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換

2、接口形式（1）直通（2）通過外加三態(tài)門，數(shù)據(jù)鎖存器與CPU相連（3）通過可編程的I/O接口芯片與CPU相連三、D/A轉(zhuǎn)換器與CPU的接口20

1.DAC0832與CPU的接口（1）DAC0832的性能參數(shù)

DAC0832是一片典型的8位DAC芯片分辨率：8位電流型：內(nèi)部有2級(jí)緩沖器轉(zhuǎn)換時(shí)間：1mS功耗：20mW

四、D/A轉(zhuǎn)換器接口的設(shè)計(jì)21

（2）DAC0832引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。

2019181716151413121112345678910VCCILEWR2XFERDI4DI5DI6DI7IOUT1IOUT2CSWR1AGNDDI3DI2DI1DI0VREFRFBDGND22DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)LE2LE1RfbAGNDDAC0832VccILEVREF輸入寄存器DGNDDI0～DI7D/A轉(zhuǎn)換器DAC寄存器Iout2Iout1CSWR1WR2XFER232.DAC0832的數(shù)字接口8位數(shù)字輸入端DI0～DI7（DI0為最低位）輸入寄存器（第1級(jí)鎖存）的控制端ILE、CS*、WR1*DAC寄存器（第2級(jí)鎖存）的控制端XFER*、WR2*24直通鎖存器的工作方式兩級(jí)緩沖寄存器都是直通鎖存器LE＝1，直通（輸出等于輸入）LE＝0，鎖存（輸出保持不變）LE2LE1DAC0832輸入寄存器DI0～DI7D/A轉(zhuǎn)換器DAC寄存器Iout125DAC0832的工作方式：直通方式LE1＝LE2＝1輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)直接進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器LE2LE1DAC0832輸入寄存器DI0～DI7D/A轉(zhuǎn)換器DAC寄存器Iout126DAC0832的工作方式：單緩沖方式LE1＝1，或者LE2＝1兩個(gè)寄存器之一始終處于直通狀態(tài)另一個(gè)寄存器處于受控狀態(tài)（緩沖狀態(tài)）LE2LE1DAC0832輸入寄存器DI0～DI7D/A轉(zhuǎn)換器DAC寄存器Iout127DAC0832的工作方式：雙緩沖方式兩個(gè)寄存器都處于受控（緩沖）狀態(tài)能夠?qū)σ粋€(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換的同時(shí)；輸入另一個(gè)數(shù)據(jù)LE2LE1DAC0832輸入寄存器DI0～DI7D/A轉(zhuǎn)換器DAC寄存器Iout1283.DAC0832的模擬輸出Iout1、Iout2——電流輸出端Rfb——反饋電阻引出端（電阻在芯片內(nèi)）VREF——參考電壓輸入端＋10V～－10VAGND——模擬信號(hào)地VCC——電源電壓輸入端＋5V～＋15VDGND——數(shù)字信號(hào)地29單極性電壓輸出Vout＝－Iout1×Rfb＝－（D/28）×VREFRfbIout2Iout1Vout+_AGNDADIVREF30單極性電壓輸出：例子設(shè)VREF＝－5VD＝FFH＝255時(shí)，最大輸出電壓：Vmax＝（255/256）×5V＝4.98VD＝00H時(shí)，最小輸出電壓：Vmin＝（0/256）×5V＝0VD＝01H時(shí)，一個(gè)最低有效位（LSB）電壓：VLSB＝（1/256）×5V＝0.02VVout＝－（D/2n）×VREF31雙極性電壓輸出：電路R1（R）R3（2R）R2（2R）RfbIout2Iout1AGNDDIVREFVout1+_A1Vout2+_A2I1I2I1＋I(xiàn)2＝032雙極性電壓輸出：公式取R2＝R3＝2R1得Vout2＝－（2Vout1＋VREF）因Vout1＝－（D/28）×VREF故

Vout2＝[（D－27）/27）]×VREF33雙極性電壓輸出：例子設(shè)VREF＝5VD＝FFH＝255時(shí)，最大輸出電壓：Vmax＝[（255－128）/128]×5V＝4.96VD＝00H時(shí)，最小輸出電壓：Vmin＝[（0－128）/128]×5V＝－5VD＝81H＝129時(shí)，一個(gè)最低有效位電壓：VLSB＝[（129－128/128]×5V＝0.04VVout＝[（D－27）/27）]×VREF344.輸出精度的調(diào)整RfbIout2Iout1Vout+_AGND調(diào)零電位器調(diào)滿刻度電位器電源5VADI10K1M1KVREF355.地線的連接DGNDAGND模擬電路數(shù)字電路ADCDAC模擬電路數(shù)字電路模擬地?cái)?shù)字地公共接地點(diǎn)366.應(yīng)用舉例利用DAC可實(shí)現(xiàn)任意波形（如鋸齒波、三角波、正弦波等）的輸出，如輸出鋸齒波、三角波的程序段如下：JNZTN1MOVAL，0FFHTN2：OUTDX，ALDECAL

TRG：MOVDX，200HMOVAL，0HTN1：OUTDX，ALINCALJNZTN2JMPTN1產(chǎn)生0AL全“1”輸出37輸出鋸齒波程序段如下：TRG：MOVDX，200HMOVAL，0HTN：OUTDX，ALINCALJMPTN

…………387.12位DAC連接由于微機(jī)的I/O指令一次只能輸出8位數(shù)據(jù)，因此對(duì)于數(shù)據(jù)寬度大于8位DAC只能分兩次輸入數(shù)據(jù)，為此一般大于8位數(shù)據(jù)寬度的DAC內(nèi)部均設(shè)計(jì)有兩級(jí)數(shù)據(jù)緩沖，如12位DAC1210內(nèi)部就有兩級(jí)數(shù)據(jù)緩沖，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。398位輸入鎖存器4位輸入鎖存器12位DAC存儲(chǔ)器12位相乘型D/A轉(zhuǎn)換器LELELELSBMSBDI1115DI1016DI917DI818DI719DI620DI54DI45DI36DI27DI18DI09BYTE123/BYTE2CS1WR12WR121WR22210Vref14Iout213Iout111Rfb24Vcc3AGND24DGNDDAC1210內(nèi)部結(jié)構(gòu)40在數(shù)據(jù)采集和過程控制中，被采集對(duì)象往往是連續(xù)變化的物理量（如溫度、壓力。聲波等），由于計(jì)算機(jī)只能處理離散的數(shù)字量，需要對(duì)連續(xù)變化的物理轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,這一操作過程就是A/D轉(zhuǎn)換。AlanogyDATAA/DCPUI/O§10.3模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換41一、A/D轉(zhuǎn)換器的分類1.按分辨率分：有4、6、8、10、14、16位——二進(jìn)制

31/2位、51/2位——BCD碼

2.按轉(zhuǎn)換速度分；超高度——轉(zhuǎn)換時(shí)間≤330NS

次超高速——轉(zhuǎn)換時(shí)間≤3·3～33

高速——轉(zhuǎn)換時(shí)間≤33～330

低速——轉(zhuǎn)換時(shí)間≤3303·按轉(zhuǎn)換原理分：直接A/D轉(zhuǎn)換器——將模擬信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)間接A/D轉(zhuǎn)換器——先模擬量轉(zhuǎn)換成中間量，然后再轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。如電壓/時(shí)間轉(zhuǎn)換型、電壓/頻率轉(zhuǎn)換型、電壓/脈寬等

42二、A/D轉(zhuǎn)換的基本原理存在多種A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)，各有特點(diǎn)，分別應(yīng)用于不同的場合4種常用的轉(zhuǎn)換技術(shù)計(jì)數(shù)器式逐次逼近式雙積分式并行式→轉(zhuǎn)到技術(shù)指標(biāo)431.計(jì)數(shù)器式以最低位為增減量單位的逐步計(jì)數(shù)法時(shí)鐘復(fù)位數(shù)字輸出比較器模擬輸入計(jì)數(shù)器D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)束442.逐次逼近式從最高位開始的逐位試探法時(shí)鐘復(fù)位數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束比較器模擬輸入寄存器D/A轉(zhuǎn)換器453.雙積分式兩個(gè)積分階段實(shí)質(zhì)是電壓/時(shí)間變換IREFIinVinVREF積分器比較器V/IV/I時(shí)鐘啟動(dòng)計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器數(shù)字輸出T2T1Vc固定斜率時(shí)間可變固定時(shí)間斜率可變轉(zhuǎn)換結(jié)束464.并行式速度快成本高直接比較法編碼電路VinVREF數(shù)字輸出比較器RRRRRRR/2R/247三、A/D轉(zhuǎn)換器特性

A/D轉(zhuǎn)換器的功能是把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，其主要參數(shù)有：（1）分辨率：指A/D轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的最小電壓，是反映A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)最小模擬輸入值的敏感度

所以分辨率一般表示式為：分辨率=Vref/2位數(shù)（單極性）或分辨率=（V+ref-V-ref)/2位數(shù)（雙極性）

分辨率通常是用A/D的位數(shù)來表示，比如8位、10位、12位等·所以，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)字量越多。其分辨率越高。如：8為ADC滿量程為5V,則分辨率為5000mV/256=20mV，也就是說當(dāng)模擬電壓小于20mV，ADC就不能轉(zhuǎn)換了，48

（2）轉(zhuǎn)換時(shí)間：指從輸入啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)到轉(zhuǎn)換結(jié)束，得到穩(wěn)定的數(shù)字量輸出的時(shí)間。一般轉(zhuǎn)換速度越快越好（特別是動(dòng)態(tài)信號(hào)采集）。常見有：超高速（轉(zhuǎn)換時(shí)間<1ns）、高速（轉(zhuǎn)換時(shí)間<1μs）、中速（轉(zhuǎn)換時(shí)間<1ms）低速（轉(zhuǎn)換時(shí)間<1s)等。如果采集對(duì)象是動(dòng)態(tài)連續(xù)信號(hào)，要求f采≥2f信，也就是說必須在信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)采集2個(gè)以上的數(shù)據(jù)，才能保證信號(hào)形態(tài)被還原（避免出現(xiàn)“假頻”），這就是“最小采樣”原理。若f信=20kHz，則f采≥40kHz，其轉(zhuǎn)換時(shí)間要求≤25μs.49（4）線性度：當(dāng)模擬量變化時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字量按比例變化的程度（5）量程：指能夠轉(zhuǎn)換的電壓的范圍：0～5V，0～

10V等

（3）精度：有絕對(duì)精度和相對(duì)精度絕對(duì)精度——指定應(yīng)于一個(gè)給定的數(shù)字量的實(shí)際模擬量輸入與理論模擬量輸入之差。相對(duì)精度——指在整個(gè)轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)任一數(shù)字量所對(duì)應(yīng)的模擬量實(shí)際值與理論值之差通常也用最小有效位的分?jǐn)?shù)表示。502·轉(zhuǎn)換時(shí)間

——指從啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)被輸入開始到結(jié)束獲得穩(wěn)定的數(shù)字量輸出量為止所需的時(shí)間。

3·轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)（電位啟動(dòng)和脈沖啟動(dòng)）

——在轉(zhuǎn)換過程中必須保持高/低電平信號(hào)直有效，否則將導(dǎo)致轉(zhuǎn)換出錯(cuò)。四、ADC的輸入輸出特性

1.輸出數(shù)據(jù)位數(shù)

8位，10位，12位，16位等514·片上帶有三態(tài)門輸出瑣存器——可直接與CPU的DB相連片上未帶三態(tài)門輸出瑣存器——與CPU相連需外加瑣存器5·轉(zhuǎn)出數(shù)字量有二進(jìn)制和BCD碼

ADC的數(shù)字量輸出線位數(shù)越多，說明其分辨率越高。6·模擬信號(hào)輸入及通道

——模擬信號(hào)輸入來自于外部信號(hào)輸入對(duì)象，有單、多通道之分。52五、A/D轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口

1、接口應(yīng)具備的功能；①A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換是由外部控制，需發(fā)送轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)啟動(dòng)A/D進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。②讀取“轉(zhuǎn)換結(jié)束”狀態(tài)信號(hào)，用以查詢轉(zhuǎn)換是否結(jié)束若該狀態(tài)信號(hào)有效，可用于產(chǎn)生中斷請(qǐng)求或DMA請(qǐng)求。③對(duì)多個(gè)模擬量輸入通道進(jìn)行通道尋址方法：CPU通過DB送出對(duì)應(yīng)模擬通道的編號(hào)，而不是通過地址總線送出。④發(fā)送采樣/保持信號(hào)S/H，以控制采樣/保持器進(jìn)行采樣與保持操作（需要時(shí)）。53

2.A/D轉(zhuǎn)換器與CPU接口方式（1）與CPU直接相連：當(dāng)ADC芯片內(nèi)部帶有數(shù)據(jù)輸出鎖存器和三態(tài)門時(shí)（如AD574、ADC0809等），它們的數(shù)據(jù)輸出可直接與CPU或數(shù)據(jù)總線相連。（2）用三態(tài)門與CPU相連：對(duì)于內(nèi)部不帶數(shù)據(jù)輸出鎖存器的ADC芯片（如ADC1210、AD570等），需外接三態(tài)鎖存器后才能與CPU或系統(tǒng)總線相連。（3）通過I/O接口芯片與CPU相連：無論ADC內(nèi)部有無數(shù)據(jù)鎖存器，都可使用與CPU配套的并行I/O芯片與ADC相連，這樣可簡化接口電路，而且可使A/D的時(shí)序關(guān)系及電平與CPU保持一致，工作更可靠。。54

﹡如先讀低8位，后讀高4位，則稱為“右對(duì)齊”

3.A/D轉(zhuǎn)換器接口電路的設(shè)計(jì)實(shí)例

注意點(diǎn)：①各ADC的轉(zhuǎn)換啟動(dòng)、轉(zhuǎn)換結(jié)束命令各不相同，需具體使用時(shí)注意。②進(jìn)行12位A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，需分兩次將12位數(shù)據(jù)送CPU的DB7～0。

﹡如先讀高4位，后讀低8位，則稱為“左對(duì)齊”，讀取高4位時(shí)是屏蔽字節(jié)中的高4位。后讀先讀ADC低8位高4位屏蔽55六、典型的D/A轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809：8通道（8路）輸入8位字長逐位逼近型轉(zhuǎn)換時(shí)間100μs內(nèi)置三態(tài)輸出緩沖器56主要引腳功能D7～D0：輸出數(shù)據(jù)線（三態(tài)）IN0～I(xiàn)N7：8通道（路）模擬輸入ADDA、ADDB、ADDC：通道地址ALE：通道地址鎖存START：啟動(dòng)轉(zhuǎn)換EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)輸出OE：輸出允許（打開輸出三態(tài)門）CLK：時(shí)鐘輸入（10KHz～1.2MHz）57內(nèi)部結(jié)構(gòu)STARTEOCCLKOED7D0VREF(+)VREF(-)ADDCADDBADDAALEIN0IN7比較器8路模擬開關(guān)逐位逼近寄存器SAR樹狀開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)三態(tài)輸出鎖存器時(shí)序與控制地址鎖存及譯碼D/A8個(gè)模擬輸入通道8選158工作時(shí)序59ADC0809的工作過程由時(shí)序圖知ADC0809的工作過程如下：送通道地址，以選擇要轉(zhuǎn)換的模擬輸入；鎖存通道地址到內(nèi)部地址鎖存器；啟動(dòng)A/D變換；判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束；讀轉(zhuǎn)換結(jié)果60ADC0809的應(yīng)用芯片與系統(tǒng)的連接編寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集程序61芯片與系統(tǒng)的連接模擬輸入端Ini：單路輸入多路輸入單路輸入時(shí)ADDCADDBADDAIN4ADC0809輸入多路輸入時(shí)ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809輸入0輸入1輸入2輸入3輸入4CPU指定通道號(hào)+5V62通道地址線ADDA-ADDC的連接多路輸入時(shí)，地址線不能接死，要通過一個(gè)接口芯片與數(shù)據(jù)總線連接。接口芯片可以選用：簡單接口芯片74LS273，74LS373等（占用一個(gè)I/O地址）可編程并行接口8255（占用四個(gè)I/O地址）ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809輸入DB74LS273Q2Q1Q0CP來自I/O譯碼D0-D7ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809DB8255PB2PB1PB0CS#來自I/O譯碼D0-D7A1A0A1A063數(shù)據(jù)輸出線D0-D7的連接可直接連到DB上，或通過另外一個(gè)輸入接口與DB相連；兩種方法均需占用一個(gè)I/O地址D0-D7ADC0809DBOE來自I/O譯碼D0-D7ADC0809DBOE來自I/O譯碼直接連DB通過輸入接口連DB74LS244+5VDIDOE1#E2#64ALE和START端的連接獨(dú)立連接：用兩個(gè)信號(hào)分別進(jìn)行控制——需占用兩個(gè)I/O端口或兩個(gè)I/O線；統(tǒng)一連接：用一個(gè)脈沖信號(hào)的上升沿進(jìn)行地址鎖存，下降沿實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換——只需占用一個(gè)I/O端口或一個(gè)I/O線。ADC0809ALESTART獨(dú)立連接來自I/O譯碼1來自I/O譯碼2ADC0809ALESTART統(tǒng)一連接來自I/O譯碼65判斷轉(zhuǎn)換結(jié)束的方法軟件延時(shí)等待（比如延時(shí)1ms），此時(shí)不用EOC信號(hào)------CPU效率最低軟件查詢EOC狀態(tài)把EOC作為中斷申請(qǐng)信號(hào)，接到8259的IR端在中斷服務(wù)程序中讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果，效率高EOC通過一個(gè)三態(tài)門連到數(shù)據(jù)總線的某個(gè)D端三態(tài)門占用一個(gè)I/O端口地址CPU效率低66ADC0809與系統(tǒng)的連接例D0IN0A15--A0IORIOWD7--D0D7-D0EOCOESTARTALEADDCADDBADDA譯碼器ADC080967判斷轉(zhuǎn)換結(jié)束的程序

用延時(shí)等待的方法

…… MOV DX,start_port OUT DX,AL ;啟動(dòng)轉(zhuǎn)換

CALLDELAY_1MS ;延時(shí)1ms MOV DX,oe_port IN AL,DX ;讀入結(jié)果

……

68判斷轉(zhuǎn)換結(jié)束的程序用查詢EOC狀態(tài)的方法

……MOVDX,start_port OUTDX,AL ;啟動(dòng)轉(zhuǎn)換LL:MOVDX,eoc_port INAL,DX ANDAL,01H ;測試EOC狀態(tài)

JZ LL MOV DX,oe_port IN AL,DX ;讀入結(jié)果

……69七、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)該數(shù)據(jù)采集接口板可對(duì)16路模擬信號(hào)進(jìn)行采集，A/D變換精度為5V/212=1.2mV，接口板具有數(shù)據(jù)保持電路，可對(duì)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。1.多路轉(zhuǎn)換開關(guān)

16路模擬信通過多路轉(zhuǎn)換開關(guān)芯片AD7506進(jìn)行切換，AD7506是一個(gè)16→1的模式電子開關(guān)，用于切換16個(gè)被測模擬信號(hào)輸入端，使16路模式信號(hào)的采集共享一片ADC轉(zhuǎn)換器。2.采樣/保持器接口板的采樣/保持器采用AD582芯片，采樣/保持狀態(tài)的控制由差分邏輯輸入端+LogicIN和-Logicin完成，模擬信號(hào)的輸入通過IN+和IN-端輸入。703.ADC與DAC轉(zhuǎn)換器接口板的A/D轉(zhuǎn)換采用ADC574芯片，DAC采用DAC1210芯片，這兩個(gè)芯片均是12位的ADC和DAC轉(zhuǎn)換芯片，可保證A/D的信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行完全的回放。4.地址譯碼器接口板的地址譯碼器采用3片74LS136異或門芯片和一片74LS138譯碼器芯片構(gòu)成，接口板采用跳線K對(duì)I/O地址進(jìn)行設(shè)置和改變。5.工作原理及程序控制該接口板的主要操作有通道選擇命令、啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換命令、查詢ADC轉(zhuǎn)換是否結(jié)束、讀取ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)等A/D轉(zhuǎn)換器方面的命令，以及發(fā)送DAC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、啟動(dòng)DAC轉(zhuǎn)換器等。71⒈輸入模擬電壓的連接①有的芯片為單路模入(例AD570),有的可多路模入(例ADC0809由C、B、A選擇)②模入電壓既可是單極性的(例ADC0809),也可以是雙極性的(例AD570)⒉A/D數(shù)據(jù)輸出線和系統(tǒng)總線的連接

A/D芯片輸出一般有如下幾種方式:七、模數(shù)轉(zhuǎn)換器與系統(tǒng)連接時(shí)需要考慮的問題72①輸出帶可控三態(tài)門,例ADC0809,可直接與系統(tǒng)總線相連。②A/D內(nèi)部帶有三態(tài)門,但不受外部控制,而是在轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)自動(dòng)接通,這樣從轉(zhuǎn)換結(jié)束到取走數(shù)據(jù)這段時(shí)間內(nèi),數(shù)據(jù)總線始終被占據(jù),這樣就不能直接和系統(tǒng)總線相連(例AD570)。③有些AD芯片根本無三態(tài)輸出門,例ADC1210,