微機電力自動裝置原理第6章自動低頻減載課件

第六章電力系統(tǒng)自動低頻減載及其他安全自動控制裝置6.1概述6.2自動低頻減載6.3其他安全裝置1

6.1概述

6.1.1電力系統(tǒng)自動低頻減載的含義電網(wǎng)出現(xiàn)嚴重故障時,所以發(fā)電機都滿負荷發(fā)電也依然不能滿足功率缺額條件下,電網(wǎng)頻率不斷往下掉.即出現(xiàn)低頻的情況發(fā)生，.電力系統(tǒng)自動控制裝置一檢測到出現(xiàn)低頻的情況，立即將部分用戶的電拉掉斷電。稱為電力系統(tǒng)自動低頻減載。例如：一般情況小發(fā)電廠A,向系統(tǒng)B輸送的功率為PA。出現(xiàn)事故的情況有二：(1)當(dāng)發(fā)電廠A發(fā)生故障時，使系統(tǒng)B的發(fā)電功率少了PA，若系統(tǒng)B運行機組的備用容量遠小于PA，則造成電網(wǎng)嚴重的功率缺額，引起電網(wǎng)頻率大幅度降低。如果不及時采取果斷措施，切除部分負荷。將影響的安全運行或造成整個電網(wǎng)系統(tǒng)崩潰的危險。

2（2）設(shè)雙回輸電線路傳輸?shù)墓β蕿镻A比較交大，當(dāng)其中一回路發(fā)生三相短路時，繼電器保護裝置正確動作，將故障電路拆除。但是由于輸送的功率PA已經(jīng)超出一回路運行的暫態(tài)穩(wěn)定極限功率，如不及時減少傳輸功率，則可能由于系統(tǒng)穩(wěn)定遭到破壞而導(dǎo)致系統(tǒng)解列，同樣會造成受端B系統(tǒng)更嚴重的缺電，使系統(tǒng)遭到破壞?？梢姡寒?dāng)發(fā)生第一種事故如能迅速切除系統(tǒng)B部分負荷；發(fā)生第二種事故時如能迅速減少輸送功率，就可以避事故的擴大。這只能靠自動低頻減載裝置來完成。3第二節(jié)自動低頻減載一、概述A、電力系統(tǒng)故障造成功率缺少很大，頻率降低很多時，如不及時處理，會帶來的危害？1、汽輪機葉片發(fā)生共振而引起斷裂。稱機械破壞。f<45HZ2、當(dāng)系統(tǒng)故障造成功率缺少很大，頻率降低很多時，f<45~47HZ時，水泵汽泵轉(zhuǎn)速下降，發(fā)電機轉(zhuǎn)速下降，發(fā)電機輸出電壓下降。還不斷往下掉，將使發(fā)電機運行遭到破壞，而造成頻率崩潰現(xiàn)象。3、系統(tǒng)故障造成功率缺少很大，頻率降低很多時，勵磁機、發(fā)電機等的轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低，發(fā)電機輸出電壓降低，和電動機轉(zhuǎn)速也降低增加了系統(tǒng)無功的不足使電壓水平不斷下降，頻率下降，一旦頻率下降到45~45HZ，中樞電壓下降到某臨界值時將出現(xiàn)電壓崩潰現(xiàn)象。4、系統(tǒng)崩潰瓦解電力系統(tǒng)功率缺少，頻率下降，水泵汽泵轉(zhuǎn)速下降，發(fā)電機轉(zhuǎn)速下降，發(fā)電機輸出電壓下降。系統(tǒng)功率進一步減少---系統(tǒng)電壓、頻率進一步下降。中樞點上電壓低于某臨界值。出現(xiàn)電壓崩潰后，不補救，系統(tǒng)就會崩潰瓦解。5問題1、什么叫頻率崩潰現(xiàn)象？電力系統(tǒng)功率缺少，頻率下降，水泵汽泵轉(zhuǎn)速下降，發(fā)電機轉(zhuǎn)速下降，發(fā)電機輸出電壓下降。功率進一步減少---系統(tǒng)電壓、頻率進一步下降到47~48HZ。中樞點上頻率低于某臨界值。系統(tǒng)頻率就崩潰瓦解。問題、什么叫電壓崩潰現(xiàn)象？電力系統(tǒng)功率缺少，頻率下降，水泵汽泵轉(zhuǎn)速下降，發(fā)電機轉(zhuǎn)速下降，發(fā)電機輸出電壓下降。系統(tǒng)功率進一步減少---系統(tǒng)電壓下降、頻率進一步下降到45~46HZ。系統(tǒng)電壓就崩潰瓦解。最巨后產(chǎn)生大面積停電事故。

6二、電力系統(tǒng)頻率靜態(tài)特性

1、電力系統(tǒng)負荷的頻率靜態(tài)特性的含義電力系統(tǒng)頻率靜態(tài)特性是指由于電力系統(tǒng)功率的缺少△Ph，頻率就降低△f，首先是負載本身的負荷調(diào)頻效應(yīng)----少吸收功率△PL。若電力系統(tǒng)功率的缺少△Ph不太嚴重，負載本身的負荷調(diào)頻效應(yīng)----少吸收功率△PL=系統(tǒng)功率的缺少△Ph。且能與發(fā)電機所發(fā)出的功率保持平衡。即定義電力系統(tǒng)功率的缺額△Ph的多少所所對應(yīng)的頻率下降量△f，稱為電力系統(tǒng)負荷的頻率靜態(tài)特性。73、電力系統(tǒng)頻率靜態(tài)特性的計算示例例6-1已知：機組總額定容量為450MW，系統(tǒng)中負荷功率為430MW，負荷調(diào)節(jié)系數(shù)KL*=1.5，發(fā)生事故時突然切除額定容量100MW的發(fā)電機組，如不采取措施，求事故下的穩(wěn)態(tài)頻率值。解：9

三、電力系統(tǒng)頻率動態(tài)特性1、電力系統(tǒng)頻率動態(tài)特性的含義電力系統(tǒng)受到干擾過程中，系統(tǒng)各節(jié)點頻率隨時間的變化---fx(t),稱為電力系統(tǒng)頻率動態(tài)特性?；蛘邽殡娏ο到y(tǒng)由于有功功率遭到破壞，而引起系統(tǒng)頻率發(fā)生變化。頻率從正常穩(wěn)定態(tài)過渡到另外一個穩(wěn)定態(tài)。所經(jīng)歷的過程。用fx(t)表示。2、電力系統(tǒng)頻率動態(tài)特性的特點：（1）在擾動過程中，各母線電壓的相角變化不同，所以各母線電壓的頻率fi不同。fi=fx+△f,（2）用fx(t)=fi-△f表示電力系統(tǒng)頻率動態(tài)特性（3）頻率從正常穩(wěn)定態(tài)過渡到另外一個穩(wěn)定態(tài)，所經(jīng)歷的過程主要決定于缺少功率的多少和系統(tǒng)中所有轉(zhuǎn)動部分的機械慣性的大?。òㄆ啓C、發(fā)電機同步補賞機、電動機及拖動機械等）。103、同步發(fā)電機的慣性與電力系統(tǒng)頻率動態(tài)特性的關(guān)系4、電力系統(tǒng)頻率動態(tài)特性fx(t)的求解忽略負載負載機械拖動機械的轉(zhuǎn)動慣量的影響。只考慮發(fā)電機組轉(zhuǎn)動慣量在頻率調(diào)節(jié)的作用。將電力系統(tǒng)等值于發(fā)電機組11（2）電力系統(tǒng)頻率變化等值機組的運動方程，同理可寫為：135、電力系統(tǒng)頻率動態(tài)特性曲線圖由△f隨時間t的變化方程，畫出其特性曲線，如圖6-2所示。146、

圖6.-3系統(tǒng)頻率動態(tài)曲線分析（1）電力系統(tǒng)當(dāng)產(chǎn)生功率缺口時若不加調(diào)節(jié)，系統(tǒng)頻率fx將隨時間t指數(shù)地減小。如a,b倆條曲線。（2）當(dāng)系統(tǒng)自動低頻減載，但是減載功率小于功率缺口時，曲線如e所示，最后會趨于新的平衡fb(~)。但是頻率不能恢復(fù)到額定值fe。（3）當(dāng)系統(tǒng)自動低頻減載，但是減載功率大于功率缺口時，曲線如c所示,系統(tǒng)頻率會恢復(fù)到額定頻率fe.----這就是系統(tǒng)自動低頻減載的原理所在。152、假設(shè)正常運行時，系統(tǒng)負荷為PLN，額定頻率fN與恢復(fù)到的頻率之差為△f，最大斷開功率△PLmax,最大缺少功率△Phmax,于是有：

17

解：希望恢復(fù)頻率的標(biāo)么值為：18（二）自動低頻減載裝置的工作順序A、規(guī)則：對于各種可能發(fā)生的事故都要求自動低頻減載裝置能作出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。切除相應(yīng)的負荷，既不能過多也不能過少，只有分批切除，以適應(yīng)不同功率缺額的需要。所以根據(jù)啟動頻率的不同，低頻減載可以分若干級，也就是若干輪。B、如何確定自動低頻減載裝置的工作級數(shù)？（1）選擇第一級啟動頻率f1.他在48。5~49HZ之間。（2）選擇第末級頻率fn.他在46~46。5HZ之間。（3）頻率級差數(shù)n的確定：n=(f1-fn)/△f+119（3）按選擇性確定級差的操作A、要考慮的因素：測量誤差，時間段內(nèi)的頻率變化量，頻率的裕量等：所以：有21

（四）每級切除負荷的限制1、為什么要限制？因為切除過多會使頻率恢復(fù)過高，高于額定值。這樣也不能穩(wěn)定系統(tǒng)頻率，所以每級切除的負荷應(yīng)受到恢復(fù)頻率的限制。22

2、每級切除負荷的計算

23五、自動低頻減載裝置

（一）裝置原理接線-----圖6-61、由：電力系統(tǒng)+變電站+自動低頻減載裝置等組成。2、自動低頻減載裝置由：f---低頻繼電器+△t延時單元+EX跳閘執(zhí)行單元（每個單元管不同的功率）等組成。3、f---低頻繼電器：有模擬式和數(shù)字式倆種。數(shù)字式的見圖6-8、6-9。他由三個頻率測量單元，可分別完成高頻監(jiān)視，低頻閉鎖，低頻啟動等功能。25266.2.28288總線控制器使用舉例圖6.10是一個利用8288總線控制器構(gòu)成系統(tǒng)總線的簡化圖。29圖6.10利用8288構(gòu)成系統(tǒng)總線306.3總線裁決器8289

6.3.18289引線及簡單功能說明總線裁決器8289引線如圖6.11所示。8289的20條引線分成如圖所示的幾類。31圖6.11總線裁決器8289引線圖32為由處理器來的處理器狀態(tài)信號。為鎖定信號。為通用請求鎖定信號。RESB和這兩個輸入信號根據(jù)輸入電平不同可組合成多種不同的工作方式。如表6.1所示。CLK為輸入裁決器的時鐘,通常由時鐘發(fā)生器的CLK端提供。ANYRQST為任意請求信號。為忙信號。為通用總線請求信號。3334為地址允許信號。為系統(tǒng)總線/保留總線選擇輸入信號。356.3.2優(yōu)先級控制及工作方式1.優(yōu)先級控制主要有如下幾種:(1)并行優(yōu)先級控制并行優(yōu)先級控制如圖6.12所示。(2)串行優(yōu)先級控制8289串行優(yōu)先級控制如圖6.13所示。由1號8289到3號8289的優(yōu)先級依次降低。

36圖6.12并行優(yōu)先級控制37圖6.13串行優(yōu)先級控制382.8289的工作方式前面已經(jīng)提到,8289有4種工作方式。(1)IOB方式(2)保留總線方式(3)單總線方式(4)IOB與保留混合方式396.4可編程并行接口82556.4.1外部引線及內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.外部引線8255的外部引線如圖6.14所示。D0~D7為雙向數(shù)據(jù)信號線,用來傳送數(shù)據(jù)和控制字。為讀信號線,與其他信號線一起實現(xiàn)對8255接口的讀操作。40為寫信號線,與其他信號一起實現(xiàn)對8255的寫操作,通常接系統(tǒng)總線的。為片選信號線,當(dāng)它為低電平(有效)時,才能選中該8255芯片,也才能對8255進行操作。A0,A1為口地址選擇信號線。RESET為復(fù)位輸入信號。PA0~PA7為A口的8條輸入輸出信號線。PC0~PC78條線根據(jù)其工作方式可作為數(shù)據(jù)的輸入或輸出線,也可以用作控制信號的輸出或狀態(tài)信號的輸入線,具體情況將在本節(jié)后面做介紹。41圖6.14可編程并行接口8255引線圖422.內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖6.15所示。從圖6.15中可以看到,左邊的信號與系統(tǒng)總線相接，而右邊是與外設(shè)相連接的3個口。3個口均為8位。為了控制方便,將8255的3個口分成A,B兩組。其中A組包括A口的8條線PA0~PA7和C口的高4位PC4~PC7。B組包括B口的8條線PB0~PB7和C口的低4位PC0~PC3。A組和B組分別由軟件編程來加以控制。

43圖6.158255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖446.4.28255的工作方式8255有3種工作方式。這些工作方式可用軟件編程來指定。這里我們首先對每一種工作方式進行說明。1.工作方式0,又稱為基本輸入輸出方式在此方式下,可分別將A口的8條線、B口的8條線、C口高4位對應(yīng)的4條線和C口低4位對應(yīng)的4條線定義為輸入或輸出。45表6.28255方式0之下的輸入輸出組合462.工作方式1,即選通輸入輸出方式在這種方式下,A口和B口仍作為數(shù)據(jù)的輸出口或輸入口,同時還要利用C口的某些位作為控制和狀態(tài)信號。(1)方式1下A口、B口均為輸出①為輸出緩沖器滿信號,低電平有效。②為外設(shè)響應(yīng)信號,低電平有效。③INTR為中斷請求信號,高電平有效。④INTE為中斷允許狀態(tài)。47圖6.16方式1下,A、B口均為輸出的信號定義48圖6.17方式1下的數(shù)據(jù)輸出時序49(2)方式1下A口、B口均為輸入與方式1下兩口均為輸出類似,為實現(xiàn)選通輸入,則同樣要利用C口的信號線。其定義如圖6.18所示。在口為輸入時所用到的控制信號的定義如下:①為低電平有效的輸入選通信號。②IBF為高電平有效的輸入緩沖器滿信號。③INTR為中斷請求信號,高電平有效。④INTE為中斷允許狀態(tài)。50圖6.18方式1下A、B口均為輸入時的信號定義51523.工作方式2,又稱雙向輸入輸出方式A口工作于方式2之下時,各信號的定義如圖6.20所示。圖中未畫B口和C口的其他引線。當(dāng)A口工作在方式2時,其控制信號、、、IBF及INTR與前面的敘述是一樣的,所不同的主要是:①因為在方式2之下,A口既作為輸出又作為輸入,因此,只有當(dāng)有效時,才能打開A口輸出數(shù)據(jù)三態(tài)門,使數(shù)據(jù)由PA0~PA7輸出。53②此時A口輸入、輸出均具備鎖存數(shù)據(jù)的能力。③在這種方式下,A口的數(shù)據(jù)輸入或數(shù)據(jù)輸出均可引起中斷。54圖6.20方式2下的信號定義55圖6.21方式2下的時序圖566.4.3方式控制字及狀態(tài)字1.控制字8255的控制字由8位二進制數(shù)構(gòu)成,各位的控制功能如圖6.22所示。2.狀態(tài)字當(dāng)8255的A口、B口工作在方式1或A口工作在方式2時,通過讀C口的狀態(tài),可以檢測A口和B口的狀態(tài)。57圖6.228255的控制字格式58圖6.23C口的按位操作控制字格式59圖6.24A、B口均為方式1輸入時的狀態(tài)字60圖6.25A、B口均為方式1輸出時的狀態(tài)字61圖6.26A口在方式2工作時的狀態(tài)字626.4.48255的尋址及連接使用8255占外設(shè)編址的4個地址,即A口、B口、C口和控制寄存器各占一個外設(shè)接口地址。對同一個地址分別可以進行讀寫操作。根據(jù)這種尋址結(jié)構(gòu),可以方便地將8255連接到系統(tǒng)總線上,如圖6.27上所示。由圖6.27可見,8255與8088總線連接是比較容易的。只是圖中為了簡化起見未畫出AEN的形成。63表6.38255的尋址64圖6.27PC機中8255的連接65利用全部A0~A15地址線連接兩片8255構(gòu)成外設(shè)接口,其連接圖如圖6.28所示。由圖中的譯碼電路可以看到,兩片8255的接口地址分別為FBC0H~FBC3H和FBC4H~FBC7H。66圖6.288255連接到8088系統(tǒng)總線上67圖6.298255與打印機的連接68圖6.30打印機的工作時序696.4.5初始化及應(yīng)用舉例8255可編程接口芯片的初始化十分簡單,只要將控制字寫入8255的控制寄存器即可實現(xiàn)。INIT55:MOVDX,0383HMOVAL,10000011BOUTDX,ALMOVAL,00001101BOUTDX,AL70若利用此打印機接口打印一批字符,且字符串長度在當(dāng)前數(shù)據(jù)段的BLAK單元中,要打印的字符在由DATA單元開始的當(dāng)前數(shù)據(jù)段中順序排列,則打印程序如下:PRINT:MOVAL,BLAKMOVCL,ALMOVSI,OFFSETDATAGOON:MOVDX,0382HPWAIT:INAL,DXANDAL,02HJNZPWAIT;等待不忙71MOVAL,［SI］MOVDX,0380HOUTDX,AL;送數(shù)據(jù)MOVDX,0382HMOVAL,00HOUTDX,ALMOVAL,40HOUTDX,AL;送脈沖INCSIDECCLJNZGOONRET72若利用圖6.27所示的8255的接口地址,在方式1下,8255與打印機的連接圖如圖6.31所示。如圖6.30所示,打印機接收一個字符后,會送出一個低電平的響應(yīng)信號。

73圖6.318255與打印機的另一種連接74下面就是對8255進行初始化的程序:MOVDX,0383HMOVAL,10100000BOUTDX,ALMOVAL,00001101BOUTDX,AL75定時與計數(shù)

定時或計數(shù)的工作實質(zhì)均體現(xiàn)為對脈沖信號的計數(shù)。如果計數(shù)的對象是標(biāo)準的內(nèi)部時鐘信號，由于其周期恒定，故計數(shù)值就恒定地對應(yīng)于一定的時間，這一過程即為定時。如果計數(shù)的對象是與外部過程相對應(yīng)的脈沖信號（周期可以不相等），則此時即為計數(shù)。76定時與計數(shù)的實現(xiàn)方法

硬件法：專門設(shè)計一套電路實現(xiàn)定時與計數(shù)，特點是需要花費一定硬設(shè)備，而且電路制成之后，定時值及計數(shù)范圍不能改變。軟件法：利用一段延時子程序來實現(xiàn)定時操作，特點，無需太多的硬設(shè)備，控制比較方便，但在定時期間，CPU不能從事其它工作，降低了機器的利用率。

軟、硬件結(jié)合法：設(shè)計專門的具有可編程特性的芯片來控制定時和計數(shù)的操作，而這些芯片具有中斷控制能力，定時、計數(shù)到時能產(chǎn)生中斷請求信號，因而定時期間不影響CPU的正常工作。

77定時/計數(shù)器芯片8253Intel8253是8086/8088微機系統(tǒng)常用的定時/計數(shù)器芯片；具有定時與計數(shù)兩大功能；同類型的定時/計數(shù)器芯片還有Intel8254等。

788253的一般性能概述1、每個8253芯片有3個獨立的16位計數(shù)器通道；2、每個計數(shù)器通道都可以按照二進制或二—十進制計數(shù)；3、每個計數(shù)器的計數(shù)速率可以高達2MHz；4、每個通道有6種工作方式，可以由程序設(shè)定和改變；5、所有的輸入、輸出電平都與TTL兼容；798253內(nèi)部結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)總線緩沖器

8253內(nèi)部實現(xiàn)與CPU數(shù)據(jù)總線連接的8位雙向三態(tài)緩沖器用以傳送CPU向8253的控制信息數(shù)據(jù)信息以及CPU從8253讀取的狀態(tài)信息，包括某一時刻的實時計數(shù)值。

808253內(nèi)部結(jié)構(gòu)：讀/寫控制邏輯控制8253的片選及對內(nèi)部相關(guān)寄存器的讀/寫操作，它接收CPU發(fā)來的地址信號以實現(xiàn)片選、內(nèi)部通道選擇以及對讀/寫操作進行控制。

818253內(nèi)部結(jié)構(gòu)：控制字寄存器在8253的初始化編程時，由CPU寫入控制字，以決定通道的工作方式，此寄存器只能寫入，不能讀出。

828253內(nèi)部結(jié)構(gòu)：計數(shù)通道0#、1#、2#三個獨立的、結(jié)構(gòu)相同的計數(shù)器/定時器通道；每個通道包含一個16位計數(shù)寄存器存放計數(shù)初始值；一個16位的減法計數(shù)器；一個16位的鎖存器；838253內(nèi)部結(jié)構(gòu)：計數(shù)通道0#、1#、2#鎖存器在計數(shù)器工作的過程中，跟隨計數(shù)值的變化；接收到CPU的讀計數(shù)值命令時，鎖存計數(shù)值，供CPU讀?。蛔x取完畢之后，輸出鎖存器又跟隨減1計數(shù)器變化。另外，計數(shù)器的值為0的狀態(tài)，還反映在狀態(tài)鎖存器中，可供讀取。

848253的外部引腳8253芯片的24個引腳分為兩組，一組面向CPU，另一組面向外部設(shè)備

858253的外部引腳86D0~D7雙向數(shù)據(jù)線,用以傳送數(shù)據(jù)和控制字。

輸入信號,低電平有效。讀控制信號,低電平有效。寫控制信號,低電平有效。87A0、A1為8253的內(nèi)部計數(shù)器和一個控制寄存器的編碼選擇信號,其功能如下:A1A000可選擇計數(shù)器001可選擇計數(shù)器110可選擇計數(shù)器211可選擇控制寄存器A0、A1與其他控制信號,如共同實現(xiàn)對8253的尋址。88CLK0~2是每個計數(shù)器的時鐘輸入端。計數(shù)器對此時鐘信號進行計數(shù)。CLK最高頻率可達2MHz。GATE0~2門控信號,即計數(shù)器的控制輸入信號,用來控制計數(shù)器的工作。OUT0~2計數(shù)器輸出信號,用來產(chǎn)生不同方式工作時的輸出波形。898253的工作方式8253共有6種工作方式；各方式下的工作狀態(tài)不同；輸出的波形也不同；其中比較靈活的是門控信號的作用。由此組成了8253豐富的工作方式、波形908253內(nèi)部3個相同的16位計數(shù)器，均能以6種方式工作方式0(計數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷)計數(shù)器對CLK輸入信號進行減法計數(shù),每一個時鐘周期計數(shù)器減1設(shè)定該方式后，計數(shù)器的輸出OUT變低設(shè)置裝入計數(shù)值時也使輸出OUT變低計數(shù)減到0時，輸出OUT變高，該輸出信號可作為中斷請求信號使用91方式0(續(xù))在計數(shù)過程中可以改變計數(shù)值，若是8位計數(shù)，則寫入新值后的下一個脈沖按新值計數(shù)；若是16位計數(shù)，則在寫入第一個字節(jié)后，停止計數(shù)，寫入第二個字節(jié)后的下一個脈沖按新值計數(shù)。在計數(shù)過程中，可由GATE信號控制暫停。當(dāng)GATE＝0時，暫停計數(shù)；當(dāng)GATE＝1時，繼續(xù)計數(shù)；92方式1(可編程單穩(wěn))計數(shù)值裝入計數(shù)器后,要由門控信號GATE上升沿啟動計數(shù)，計數(shù)器的OUT輸出低電平計數(shù)結(jié)束時，計數(shù)器的OUT輸出高電平由OUT端得到從GATE上升沿開始，直到計數(shù)結(jié)束時的負脈沖若要再次獲得所需寬度的負脈沖，可用GATE上升沿重新觸發(fā)一次計數(shù)器93方式1(續(xù))若在形成單個負脈沖的過程中改變計數(shù)值不會影響正在進行的計數(shù)。新的計數(shù)值只有在前面的負脈沖形成后,又出現(xiàn)GATE上升沿才起作用若在形成單個負脈沖的過程中又出現(xiàn)GATE上升沿，則當(dāng)前計數(shù)停止，后面的計數(shù)以新裝入的計數(shù)值開始工作，所得到的負脈沖的寬度將包括前面未未計完的部分94方式2(頻率發(fā)生器)計數(shù)器裝入初值，開始工作后,計數(shù)器的輸出OUT將連續(xù)輸出一個時鐘周期寬的負脈沖，兩負脈沖之間的時鐘周期數(shù)就是計數(shù)器裝入的計數(shù)初值GATE用做控制信號，當(dāng)其為低電平時，強迫OUT輸出高電平。當(dāng)其為高時，分頻繼續(xù)進行計數(shù)周期應(yīng)包括負脈沖所占的那一個時鐘周期，即計數(shù)減到1時開始送出負脈沖計數(shù)過程中，若改變計數(shù)值，則不影響當(dāng)前的計數(shù)過程，而在下一次分頻時，采用新的計數(shù)值95方式3(方波發(fā)生器)這種方式可以從OUT得到對稱的方波輸出。當(dāng)計數(shù)值N為偶數(shù)時，則前N/2計數(shù)過程中，OUT為高，后N/2計數(shù)過程中，OUT為低；當(dāng)計數(shù)值N為奇數(shù)時，則前(N+1)/2計數(shù)過程中，OUT為高，后(N-1)/2計數(shù)過程中，OUT為低；GATE為低電平時，強迫OUT輸出高電平；當(dāng)GATE為高電平時，OUT輸出對稱方波產(chǎn)生方波過程中，若裝入新的計數(shù)值，則方波的下一個電平將反映新計數(shù)值所規(guī)定的方波寬度96方式4(軟件觸發(fā)選通)設(shè)置此方式后,輸出OUT立即變?yōu)楦唠娖?。一旦裝入計數(shù)值,計數(shù)立即開始。計數(shù)結(jié)束時，OUT輸出一個寬度為一個時鐘周期的負脈沖，計數(shù)開始時刻不受GATE控制GATE為高電平時，計數(shù)才進行，GATE為低電平時，禁止計數(shù)若在計數(shù)過程中裝入新的計數(shù)值，計數(shù)器從下一個時鐘周期開始以新的計數(shù)值進行計數(shù)97方式5(硬件觸發(fā)選通)設(shè)置此方式后,OUT輸出為高電平。GATE的上升沿使計數(shù)開始。當(dāng)計數(shù)結(jié)束時由輸出端OUT送出一寬度為一個時鐘周期的負脈沖在此方式下,GATE電平的高低不影響計數(shù),計數(shù)由GATE的上升沿啟動若在計數(shù)結(jié)束前,又出現(xiàn)GATE上升沿,則計數(shù)從頭開始98從8253的6種工作方式中可以看到門控信號GATE十分重要,而且對不同的工作方式,其作用不一樣?，F(xiàn)將各種方式下,GATE的作用列于表6.4中。99表6.4GATE信號功能表1008253的控制字8253有一個8位的控制字寄存器，其格式如下：

1016.5.48253的尋址及連接1.尋址8253占用4個接口地址,地址由、A0、A1來確定。

102當(dāng)對8253的計數(shù)器進行讀操作時,可以讀出計數(shù)值,具體實現(xiàn)方法有如下兩種:①使計數(shù)器停止計數(shù)時,先寫入控制字,規(guī)定好RL1和RL0的狀態(tài)——也就是規(guī)定讀一個字節(jié)還是讀兩個字節(jié)。②在計數(shù)過程中讀計數(shù)值。這時讀出當(dāng)前的計數(shù)值并不影響計數(shù)器的工作。由于計數(shù)值是16位的，而讀取的瞬時值，要分兩次讀取，故讀取計數(shù)值之前，要用鎖存命令，將相應(yīng)通道的計數(shù)值鎖存在鎖存器中，然后分兩次讀入，先讀低字節(jié)，后讀高字節(jié)。當(dāng)控制字中，D5、D4=00時，控制字的作用是將相應(yīng)通道的計數(shù)值鎖存的命令，鎖存計數(shù)值在讀取完成之后，自動解鎖。

1032.連接為了用好8253,讀者必須能熟練地將它連接到系統(tǒng)總線上。圖6.35就是8253與8088系統(tǒng)總線連接的例子。

在圖6.35中,主要解決了8253與8088總線的連接。通過譯碼器,使8253占FF04H~FF07H四個接口地址。假如在連接中采用了部分地址譯碼方式,使A0不參加譯碼,則8253的每一個計數(shù)器和控制寄存器分別占用兩個接口地址。104圖6.358253與8088系統(tǒng)總線的連接105圖6.36PC機中8253的連接簡圖1068253的初始化編程

要使用8253，必須首先進行初始化編程，初始化編程包括設(shè)置通道控制字和送通道計數(shù)初值兩個方面，控制字寫入8253的控制字寄存器，而初始值則寫入相應(yīng)通道的計數(shù)寄存器中。

1078253的初始化編程初始化編程包括如下步驟：(1)寫入通道控制字，規(guī)定通道的工作方式(2)寫入計數(shù)值，若規(guī)定只寫低8位，則高8位自動置0，若規(guī)定只寫高8位，則低8位自動置0。若為16位計數(shù)值則分兩次寫入，先寫低8位，后寫高8位。D0：用于確定計數(shù)數(shù)制，0，二進制；1，BCD碼

108有兩種初始化順序：①逐個對計數(shù)器進行初始化。

圖6.37一個計數(shù)器的初始化順序109摘錄該段程序如下:MOVAL,36H;計數(shù)器0,雙字節(jié),;方式3,十六進制計數(shù)OUT43H,AL;寫入控制寄存器MOVAL,0OUT40H,AL;寫低字節(jié)OUT40H,AL;寫高字節(jié)

110圖6.38另一種初始化編程順序②先寫所有計數(shù)器的方式字,再裝入各計數(shù)器的計數(shù)值,如圖6.38所示。

111由于規(guī)定工作在方式3,在OUT0輸出端可以獲得對稱方波。下面是對計數(shù)器1的初始化程序:MOVAL,54H;計數(shù)器1,只寫低字節(jié),方式2,二進制計數(shù)OUT43H,AL;寫入控制寄存器MOVAL,18;將低字節(jié)計數(shù)值18寫入計數(shù)器1OUT41H,AL112下面是對計數(shù)器2的初始化程序:MOVAL,0B6H;選擇計數(shù)器2,寫雙字節(jié),方式3,二進制計數(shù)OUT43H,AL;裝入控制寄存器MOVAX,533HOUT42H,AL;送低字節(jié)MOVAL,AHOUT42H,AL;裝入高字節(jié)113下面我們以圖6.35所示的連接圖為例,寫出8253的初始化程序。請讀者分析此程序的初始化順序以及各計數(shù)器的工作方式。SET8253:MOVDX,0FF07HMOVAL,36HOUTDX,ALMOVAL,71HOUTDX,ALMOVAL,0B5HOUTDX,ALMOVDX,0FF04H114MOVAL,0A8HOUTDX,ALMOVAL,61HOUTDX,ALMOVDX,0FF05HMOVAL,00HOUTDX,ALMOVAL,02HOUTDX,ALMOVDX,0FF06HMOVAX,0050H115OUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,AL從以上的敘述中可以看到,8253在應(yīng)用上具有很高的靈活性。通過對外部輸入時鐘信號的計數(shù),可以達到計數(shù)和定時兩種應(yīng)用目的。116可編程串行接口8250串行接口與通信

數(shù)據(jù)通信分為并行通信與串行通信 并行通信：利用多條數(shù)據(jù)傳輸線將數(shù)據(jù)的各位同時傳送。 特點：傳輸速度快，適用于短距離通信。117串行接口與通信

串行通信：利用一條傳輸線將數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送。 特點：通信線路簡單，成本低，適用于遠距離通信，但傳輸速度慢。

118串行通信方式 串行通信分為同步通信(SYNC)與異步通信（ASYNC）兩種方式。119異步通信及其協(xié)議 異步通信以一個字符為傳輸單位，通信中兩字符間的時間間隔不固定，同一個字符中兩個相鄰位代碼間的時間間隔固定。120 通信協(xié)議：通信雙方約定的一些規(guī)則。 傳送一個字符的信息格式：規(guī)定有起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位、停止位等121

起始位：邏輯”0”，表示傳輸字符的開始。 數(shù)據(jù)位：數(shù)據(jù)位的個數(shù)可以是4、5、6、7、8等，構(gòu)成一個字符。從最低位開始傳送，靠時鐘定位。 奇偶校驗位：校驗數(shù)據(jù)傳送的正確性。 停止位：一個字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志?？梢允?位、1.5位、2位的高電平。

空閑位：表示當(dāng)前線路上沒有數(shù)據(jù)傳送。122

波特率：表示每秒傳送的二進制位數(shù)。 例：數(shù)據(jù)傳送速率為120字符/秒，每一個字符為10位，則波特率為10×120＝1200波特。123

異步通信按字符傳輸，接收設(shè)備收到起始信號之后只要在一個字符的傳輸時間內(nèi)和發(fā)送設(shè)備保持同步即可正確接收。下一個字符起始位的到來又使同步重新校準。124同步串行通信 同步通信以一幀為傳輸單位，每幀包含多個字符。 通信過程中，每個字符間的時間間隔相等，且每個字符中各相鄰位代碼間的時間間隔也固定。125數(shù)據(jù)傳送方式單工方式

半雙工方式

全雙工方式

126

圖6.40異步串行通信數(shù)據(jù)格式單工方式數(shù)據(jù)按照一個固定方向傳送，即一方只能作為發(fā)送站，另一方只能作為接收站。半雙工方式

每次只能一個站發(fā)送，另一個站接收。通信雙方可輪流進行發(fā)送和接收。全雙工方式允許通信雙方同時進行發(fā)送和接收。需要兩條傳輸線。

計算機串行通訊中主要使用半雙工和全雙工方式。

127

圖6.40異步串行通信數(shù)據(jù)格式信號傳輸方式：基帶傳輸方式和頻帶傳輸方式

基帶傳輸方式：傳輸線路上直接傳輸未加調(diào)制的二進制信號。要求傳送線的頻帶較寬，傳輸?shù)臄?shù)字信號是矩形波。基帶傳輸方式僅適于近距離和速度較低的通信。

128

圖6.40異步串行通信數(shù)據(jù)格式頻帶傳輸方式：傳輸經(jīng)過調(diào)制的模擬信號發(fā)送方用調(diào)制器把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，接收方用解調(diào)器將收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。實現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)任務(wù)的裝置稱為調(diào)制解調(diào)器(MODEM)。采用頻帶傳輸時，通信雙方各接一個調(diào)制解調(diào)器，將數(shù)字信號寄載在模擬信號(載波)上加以傳輸。通信線路可以是電話交換網(wǎng)，也可以是專用線。

129

圖6.40異步串行通信數(shù)據(jù)格式常用調(diào)制方式：調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相

130

圖6.40異步串行通信數(shù)據(jù)格式串行接口標(biāo)準

計算機或終端(數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE)的串行接口電路與調(diào)制解調(diào)器MODEM等(數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE)之間的連接標(biāo)準。

131

圖6.40異步串行通信數(shù)據(jù)格式RS-232C標(biāo)準

RS-232C是一種標(biāo)準接口，D型插座，采用25芯引腳或9芯引腳的連接器

132微機之間的串行通信按照RS-232C標(biāo)準實現(xiàn)。如果使用電話線進行通信，計算機和MODEM之間的連線根據(jù)RS-232C標(biāo)準連接

133RS-232C接口有25根連線，只有9個經(jīng)常使用TXD（2）：發(fā)送數(shù)據(jù)線，輸出。發(fā)送數(shù)據(jù)到MODEM。RXD（3）：接收數(shù)據(jù)線，輸入。接收數(shù)據(jù)到計算機或終端。RTS（4）：請求發(fā)送，輸出。計算機通過此引腳通知MODEM，要求發(fā)送數(shù)據(jù)。CTS（5）：允許發(fā)送，輸入。發(fā)出CTS作為對RTS的回答，計算機才可以進行發(fā)送數(shù)據(jù)。134DSR（6）：數(shù)據(jù)裝置就緒(即MODEM準備好)，輸入。CD（8）：載波檢測(接收線信號測定器)，輸入。表示MODEM已與電話線路連接好。135如果通信線路是交換電話的一部分，則至少還需如下兩個信號：RI（22）：振鈴指示，輸入。DTR（20）：數(shù)據(jù)終端就緒，輸出。計算機收到RI信號以后，發(fā)出信號到MODEM作為應(yīng)答，以建立通信鏈路。GND（7）：地136邏輯電平：RS-232C標(biāo)準采用EIA電平，規(guī)定：“1”的邏輯電平位于-3V~-15v，“0”的邏輯電平位于+3V~+15V。

EIA電平與TTL電平完全不同，必須進行電平轉(zhuǎn)換，MCl488完成TTL電平到EIA電平的轉(zhuǎn)換，MCl489完成EIA電平到ITL電平的轉(zhuǎn)換。

137可編程串行接口8250 8250的外部引線及內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖138CS0,CS1,：輸入片選信號A0,A1,A2：內(nèi)部寄存器地址 ：地址選通信號。DISTR、CPU讀寄存器選通信號。DOSTR,CPU寫寄存器選通信號。RCLK為接收時鐘信號。SIN為串行信號輸入端。為清除發(fā)送信號。為請求發(fā)送信號。139數(shù)據(jù)終端準備好信號。數(shù)據(jù)裝置準備好信號。接收線路信號檢測信號。振鈴指示信號。用戶編程指定的輸出端。CSOUT選片輸出信號。DDIS為驅(qū)動器禁止信號。BAUDOUT為波特率輸出。140INTR為中斷請求輸出信號。SOUT為串行輸出信號。XTAL1、XTAL2為外部時鐘端。D0~D7雙向數(shù)據(jù)線。MR為主復(fù)位輸入信號,高電平有效。141表6.6MR功能1422.8250的工作過程這里我們簡要說明8250的工作過程。(1)發(fā)送數(shù)據(jù)CPU執(zhí)行有關(guān)程序,可將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫到8250的發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中(見圖6.42)。(2)接收數(shù)據(jù)由通信對方來的數(shù)據(jù)在接收時鐘RCLK作用下,通過SIN逐位進入接收移位寄存器。1433.內(nèi)部寄存器現(xiàn)在介紹8250的一些內(nèi)部寄存器。只有了解這些內(nèi)部寄存器各位的功能,才能用好8250。我們介紹這些內(nèi)部寄存器的出發(fā)點也在于此。以下10個內(nèi)部寄存器與用戶編程使用8250有關(guān)。

(1)通信控制字寄存器:一個8位的寄存器

確定數(shù)據(jù)格式，如數(shù)據(jù)位數(shù)、奇偶校驗位及停止位等。144圖6.43通信控制字145圖6.44通信狀態(tài)字(2)通信狀態(tài)寄存器通信狀態(tài)寄存器是一個8位寄存器:接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)。146

D0為1時表示8250已接收到一個完整的字符,處理器可以從8250的接收數(shù)據(jù)寄存器中讀取。D1是越限狀態(tài)標(biāo)志。D2為奇偶校驗錯標(biāo)志。D3為結(jié)構(gòu)錯標(biāo)志。D4為線路間斷標(biāo)志。D5為1時表示發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器空。D6為1時表示發(fā)送移位寄存器中無數(shù)據(jù)。D7位恒為0。147(3)發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器(4)接收數(shù)據(jù)寄存器(5)除數(shù)鎖存器:

16位，由下式求出除數(shù)鎖存器應(yīng)鎖存的除數(shù):f外部時鐘頻率，F(xiàn)所需波特率除數(shù)148(6)中斷允許寄存器圖6.45中斷允許字1497、中斷標(biāo)志寄存器:中斷標(biāo)志寄存器為8位,高5位為0,只用低3位作8250的中斷標(biāo)志。

8250包括4個中斷源,優(yōu)先級順序如下:

接收器線路狀態(tài)中斷 接收數(shù)據(jù)寄存器滿中斷 發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器空中斷 modem狀態(tài)中斷

150中斷標(biāo)志字151(8)MODEM控制寄存器

8位的寄存器,用以控制MODEM或其他數(shù)字設(shè)備。D0位表示數(shù)據(jù)終端準備好。D1位為1時,8250的輸出低電平,向MODEM發(fā)出請求發(fā)送信號,也以此來通知MODEM,串行接口8250已準備好。D2位和D3位分別用以控制8250的輸出信號和152D4位用來控制循環(huán)檢測,實現(xiàn)8250自測試。在D4=1,即自測試情況下,中斷仍能進行。當(dāng)D4=0時,8250正常工作。

153圖6.48MODEM狀態(tài)字(9)MODEM狀態(tài)寄存器

MODEM狀態(tài)寄存器用以提供MODEM或其他外設(shè)加到8250上的控制線的信號狀態(tài)以及這些控制線的狀態(tài)變化。MODEM狀態(tài)寄存器的低4位分別對應(yīng)CTS，DSR,RI和RLSD。當(dāng)某位為1時，表示自上次讀該寄存器之后，相應(yīng)的輸入信號狀態(tài)已經(jīng)改變。當(dāng)某位為0時，表示相應(yīng)的輸入信號狀態(tài)無改變。154該寄存器D4位的狀態(tài)是輸入信號反相之后的狀態(tài)。在自測試時,該位的狀態(tài)等于MODEM控制寄存器位的狀態(tài)。此寄存器的D5位對應(yīng)輸入狀態(tài)的反相,自測試時為的狀態(tài)。D6位對應(yīng)輸入信號的反相,自測試時為OUT1的狀態(tài)。D7位對應(yīng)狀態(tài)的反相,自測試時為OUT2的狀態(tài)。1553.8250的尋址及連接8250內(nèi)部有10個與我們編程使用有關(guān)的寄存器,利用選片CS0、CS1和可以選中8250。

利用片上的A0、A1、A2三條地址線最多可選擇8個寄存器。再利用通信控制字的最高位可選中除數(shù)鎖存器。有的寄存器只讀或者只寫，還可以利用讀寫信號加以選擇。

8250占用7個接口地址。156表6.78250的尋址157圖6.498250的連接1584.初始化及其應(yīng)用8250初始化時,通常首先使通信控制字的D7=1,即使DLAB為1。在此條件下,將除數(shù)低8位和高8位分別寫入8250內(nèi)部的除數(shù)鎖存器。然后再以不同的地址分別寫入通信控制字、MODEM控制字及中斷允許字等等。159圖6.508250的初始化順序160在圖6.49中8250的地址為03F8H到03FFH。根據(jù)該圖,對8250進行初始化的程序如下:

INT50:MOVDX,3FBHMOVAL,80HOUTDX,AL;將通信控制寄存器D7=1即DLAB=1MOVDX,3F8HMOVAL,60H

OUTDX,AL;鎖存除數(shù)低8位INCDXMOVAL,0161OUTDX,AL;鎖存除數(shù)高8位MOVDX,3FBHMOVAL,0AHOUTDX,AL;初始化通信控制寄存器MOVDX,3FCHMOVAL,03HOUTDX,AL;初始化MODEM控制器MOVDX,3F9HMOVAL,0OUTDX,AL;寫中斷允許寄存器162若采用查詢方式發(fā)送數(shù)據(jù),且要發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)放在BX中,要發(fā)送的數(shù)據(jù)順序存放在以SEDATA為首地址的內(nèi)存區(qū)中,則發(fā)送數(shù)據(jù)的程序如下:SEDPG:MOVDX,3FDHLEASI,SEDATAWAITSE:INAL,DXTESTAL,20HJZWAITSEPUSHDXMOVDX,3F8HMOVAL,［SI］163OUTDX,ALPOPDXINCSIDECBXJNZWAITSE同樣,在初始化后,可以利用查詢方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收。下面是8250接收一個數(shù)據(jù)的程序:164REVPG:MOVDX,3FDHWAITRE:INAL,DXTESTAL,1EHJNZERRORTESTAL,01HJZWAITREMOVDX,3F8HINAL,DXANDAL,7FH165下面仍以圖6.49所示的連接形式為例,說明利用中斷方式,通過8250實現(xiàn)串行異步通信的過程。為了便于敘述,我們設(shè)想系統(tǒng)以查詢方式發(fā)送數(shù)據(jù),以中斷方式接收數(shù)據(jù),則對8250的初始化的程序如下:INISIR:MOVDX,3FBHMOVAL,80HOUTDX,AL;置DLAB=1MOVDX,3F8HMOVAL,0CH166OUTDX,ALMOVDX,3F9HMOVAL,0;置除數(shù)為000CH,規(guī)定波特率為9600波特OUTDX,ALMOVDX,3FBHMOVAL,0AHOUTDX,AL;初始化通信控制寄存器MOVDX,3FCHMOVAL,0BH167OUTDX,AL;初始化MODEM寄存器MOVDX,3F9HMOVAL,01HOUTDX,AL;初始化中斷允許寄存器STI;允許接收數(shù)據(jù)寄存器滿產(chǎn)生中斷該程序?qū)?250進行初始化,并在初始化完時(假如其他接口初始化在此之前)開中斷。168接收中斷服務(wù)程序可如下編寫:RECVE:PUSHAXPUSHBXPUSHDXPUSHDSMOVDX,3FDHINAL,DXTESTAL,1EHJNZERRORMOVDX,3F8H

169INAL,DXANDAL,7FHMOVBX,OFFSETBUFFERMOV［BX］,ALMOVDX,INTRERMOVAL,20H;將EOI命令發(fā)給中斷控制器8259OUTDX,ALPOPDSPOPDXPOPBXPOPAXSTIIRET170

6.7A/D及D/A變換器接口

6.7.1數(shù)字到模擬(D/A)變換器1.D/A變換器的基本原理及技術(shù)指標(biāo)典型的D/A變換器芯片通常由模擬開關(guān)、權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、緩沖電路等組成,其框圖如圖6.54所示。171圖6.54典型D/A變換器芯片的組成框圖172D/A變換器的主要技術(shù)指標(biāo)有:(1)分辨率分辨率表示D/A變換器的1個LSB(最低有效位)輸入使輸出變化的程度。(2)精度它表示由于D/A變換器的引入,使其輸出和輸入之間產(chǎn)生的誤差。D/A變換器的誤差主要由下面幾部分組成:①非線性誤差。②溫度系數(shù)誤差。173③電源波動誤差。誤差的表示方法有兩種:絕對誤差和相對誤差。完整的D/A變換電路還應(yīng)包括與D/A芯片輸出相接的運算放大器。這些器件也會給D/A變換器帶來誤差?？紤]到這些因素是相對獨立的,因此D/A變換器的總精度如用均方誤差來表示,則可寫為:ε2總=ε2非線性+ε2電源波動+ε2溫度漂移+ε2運放標(biāo)準差為ε總=ε2非線性+ε2電源波動+ε2溫度漂移+ε2運放(6―1)(6―2)174若某系統(tǒng)要求D/A變換電路的總誤差必須小于0.1%。已知某D/A芯片的最大非線性誤差為0.05%。那么根據(jù)式(6―1)可以確定,電源波動、溫度漂移和運算放大器所引起的均方誤差為ε2電源波動+ε2溫度漂移+ε2運放=又假設(shè),后三者是相等的,則經(jīng)計算可得ε電源波動=ε溫度漂移=ε運放=0.05%175(3)變換時間(4)動態(tài)范圍2.典型的D/A變換器芯片舉例(1)引線及其功能D/A變換器DAC0832的引線及內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖如圖6.55和6.56所示。176圖6.55DAC0832的引線圖177圖6.56DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖178AC0832為20條引線的芯片,各引線定義如下:D0~D7——8條輸入數(shù)據(jù)線;ILE——輸入寄存器選通命令,它與、配合使輸入寄存器的輸出隨輸入變化;——選片信號;——寫輸入寄存器信號;——寫變換寄存器信號;——允許輸入寄存器數(shù)據(jù)傳送到變換寄存器;179VREF——參考電壓輸入端,其電源電壓可在-10V~+10V范圍中選取;IOUT1、IOUT2——D/A變換器差動電流輸出;Rfb——反饋端,接運算放大器輸出;AGND——模擬信號地;DGND——數(shù)字信號地;VCC——電源電壓,可用+5V(或+15V)180(2)工作時序D/A芯片DAC0832的工作時序如圖6.57所示。

從DAC0832芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖可以看出,D/A變換是分兩個步驟進行的。181圖6.57DAC0832的工作時序182(3)DAC0832的幾種典型輸出連接方式①單極輸出電路。單極性輸出電路如圖6.58所示。D/A芯片輸出電流i經(jīng)輸出電路轉(zhuǎn)換成單極性的電壓輸出。圖6.58(a)為反相輸出電路,其輸出電壓為:(6―3)圖6.58(b)是同相輸出電路,其電壓輸出為:(6―4)183圖6.58單極性輸出電路(a)反相輸出;(b)同相輸出184②雙極性輸出電路。由電路參數(shù)計算可得到最后的輸出電壓表達式為設(shè)U1為0~-5V,則選取UREF為+5V。那么UOUT=0~10V-5V=-5V~5V(6―6)

(6―5)185圖6.59雙極性輸出電路186④DAC0832與8088微處理器的連接。圖6.60中的雙極性輸出端為UOUT。當(dāng)D/A變換器輸入端的數(shù)據(jù)從00H~FFH變化時,UOUT輸出將在-5~+5V之間變化。如果想要單極性0~+5V輸出,那么只要使UREF=-5V,然后直接從運算放大器A1的輸出端輸出即可。在圖中的輸出端接一個680~6800pF的電容是為了平滑D/A變換器的輸出,同時也可以提高抗脈沖干擾的能力。187圖6.60DAC0832與PC/XT總線的連接圖188設(shè)D/A的端口地址為278H,則用8088匯編語言書寫的、能產(chǎn)生鋸齒波的程序如下:;用D/A產(chǎn)生鋸齒波的程序DAOUT:MOVDX,278H;端口地址送DXMOVAL,00H;準備起始輸出數(shù)據(jù)LOOP:OUTDX,ALDECALJMPLOOP;循環(huán)形成周期鋸齒波

189在圖6.60的基礎(chǔ)上,請閱讀下面的程序,判斷UOUT的波形。START:MOVDX,0278HNEXT1:INCALOUTDX,ALCMPAL,0FFHJNENEXT1NEXT2:DECALOUTDX,ALCMPAL,00HJNENEXT2JMPNEXT11906.7.2模擬到數(shù)字(A/D)變換器1.A/D變換器的基本工作原理及結(jié)構(gòu)(1)A/D變換器的基本工作原理逐次反饋型A/D變換器的基本工作原理及變換過程和用天平稱某一物體重量的過程十分相似。例如,某一個12位的A/D變換器,其最大輸入的模擬電壓為5V。那么,該A/D變換器輸出的對應(yīng)值就為FFFH。其最低有效位1位所代表的模擬電壓值稱為量化間隔Δ(或稱當(dāng)量)。Δ的定義為191最大輸入電壓A/D變換器的量化電平數(shù)目(6―7)(6―8)192現(xiàn)設(shè)輸入模擬電壓為4.5V,其具體變換過程如下:位序號比較表達式二進制值b114.5V-2048×1.22mV=2V＞01b102V-1024×1.22mV=0.75V＞01b90.75V-512×1.22mV=0.125V＞01b80.125V-256×1.22mV＜00b70.125V-128×1.22mV＜00b60.125V-64×1.22mV=0.046V＞01b50.046V-32×1.22mV=0.0069V＞01b40.0069V-16×1.22mV＜00b30.0069V-8×1.22mV＜00

193b20.0069V-4×1.22mV=0.0021V＞01b10.0021V-2×1.22mV＜00b00.0021V-1×1.22mV＞01(2)A/D變換器的結(jié)構(gòu)框圖一種逐次反饋型A/D變換器的結(jié)構(gòu)框圖如圖6.61所示。從圖中可以看到,它由5大部分組成:接口控制邏輯、逐次變換寄存器、D/A變換器、比較器及三態(tài)驅(qū)動器。在有的A/D變換器芯片中,還包含有參考電源等其他附屬電路。194圖6.61逐次反饋A/D變換器結(jié)構(gòu)框圖1952.A/D變換器的主要技術(shù)指標(biāo)(1)精度A/D變換器的總精度由各種因素引起的誤差所決定。這些誤差有:

①量化誤差。A/D變換器的量化誤差決定于A/D變換器的轉(zhuǎn)換特性。一般的A/D變換器的轉(zhuǎn)換特性如圖6.62所示。量化誤差用絕對誤差可表示為量化誤差=1/2×量化間隔196197用相對誤差可表示為量化誤差=也有人用1/2LSB來表示量化誤差。②非線性誤差。③電源波動誤差。例如,手冊中給出AD574的電源靈敏度為:+13