微機控制技術(shù)課件

2024/3/161微機控制技術(shù)

2024/3/162第一節(jié)Unit1計算機控制概述IntroductionofComputerControlSystem2024/3/163本節(jié)主要內(nèi)容計算機控制系統(tǒng)的一般概念計算機控制系統(tǒng)的組成2024/3/1641-1-1概述（1）常規(guī)控制系統(tǒng)的工作原理模擬調(diào)節(jié)器執(zhí)行機構(gòu)被控對象測量變送器設(shè)定值reu被調(diào)參數(shù)y圖a

單回路常規(guī)控制系統(tǒng)示意圖ym

按偏差e進(jìn)行控制，目的是減少或消除偏差。2024/3/1651-1-1概述（2）計算機控制系統(tǒng)的工作原理u計算機保持器廣義對象測量變送器e(kT)u(kT)被調(diào)參數(shù)y圖b

單回路計算機控制系統(tǒng)示意圖ym采樣器A/DD/A計算機系統(tǒng)設(shè)定值r2024/3/1661-1-2信號特點（1）計算機控制系統(tǒng)的信號形式連續(xù)模擬信號:時間與幅值上均連續(xù)，如y(t)、u(t)離散模擬信號:時間是離散的，幅值上連續(xù)，如y*(t)、u*(t)離散數(shù)字信號:時間離散的，幅值為數(shù)字量，如y(kT)、u(kT)采樣器

A/D計算機

A/D保持器y(t)y*(t)

y(kT)

u(kT)

u*(kT)

u(t)2024/3/1671-1-2信號特點（2）計算機控制系統(tǒng)的采樣過程y(t)t采樣器y(t)y*(t)y*(t)2T4Ttτ原始過程信號信號通過采樣器采樣后的信號過程信號采樣過程示意圖2024/3/1681-1-2信號特點（3）

信號的保持目的：是將離散采樣信號恢復(fù)為被控對象能夠感知的連續(xù)模擬信號方法：采用保持器常用的保持器：零階、一階及高階

2024/3/1691-1-2信號特點（4）

零階保持器恢復(fù)信號的示意圖

6T

4T

2Tt

y采樣信號y(kT)原信號y(t)恢復(fù)信號yh(t)零階保持器算式y(tǒng)h(kT+t)=y(kT)0≤t＜T,k=0,±1,±2,…由于它只是簡單地外推，故只有當(dāng)T足夠小時，零階保持器才能較好地恢復(fù)原信號。2024/3/1610

1-1-3計算機控制系統(tǒng)的組成及作用軟件部分計算機控制系統(tǒng)

硬件部分控制計算機主機、外設(shè)、系統(tǒng)總線生產(chǎn)過程輸入輸出通道人—機聯(lián)系設(shè)備、通信設(shè)備

現(xiàn)場儀表（測量傳感器、執(zhí)行機構(gòu)等）

操作系統(tǒng)匯編或高級語言、過程控制語言通信網(wǎng)絡(luò)軟件、診斷程序等

系統(tǒng)軟件

應(yīng)用軟件

過程輸入/輸出程序、過程控制程序人機接口程序、打印顯示程序各種公共子程序歷史數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫計算機控制系統(tǒng)的組成示意圖2024/3/1611圖1-4微型計算機控制系統(tǒng)原理圖2024/3/1612高可靠性和可維護(hù)性環(huán)境的適應(yīng)性強控制的實時性較完善的輸入輸出通道較豐富的軟件1-1-4工業(yè)控制機的特點2024/3/1613第二節(jié)

Unit2計算機控制系統(tǒng)的分類及典型系統(tǒng)簡介浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)系2024/3/1614本節(jié)主要內(nèi)容操作指導(dǎo)系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)監(jiān)督控制系統(tǒng)分級計算機控制系統(tǒng)典型的計算機控制系統(tǒng)2024/3/1615操作指導(dǎo)系統(tǒng)1-2-1計算機控制系統(tǒng)的分類優(yōu)點:控制安全,具有一定智能.缺點:速度慢,誤差大.適用:新的算法的設(shè)計2024/3/1616直接數(shù)字控制（DDC）系統(tǒng)1-2-2計算機控制系統(tǒng)的分類直接數(shù)字控制(DDC)計算機CRT打印機報警操作臺過程輸入通道

測量變送

測量變送被控生產(chǎn)過程過程輸出通道

執(zhí)行機構(gòu)

執(zhí)行機構(gòu)………………特點:取代模擬器,使用復(fù)雜的控制規(guī)律要求:計算機實時性好,可靠性高,適應(yīng)性強2024/3/16171-2-3

計算機監(jiān)督系統(tǒng)（SCC）計算機監(jiān)督系統(tǒng)（SupervisoryComputerControl）簡稱SCC系統(tǒng)。SCC系統(tǒng)有兩種不同的結(jié)構(gòu)形式。一種是SCC+模擬調(diào)節(jié)器，另一種是SCC+DDC控制系統(tǒng)。（1）SCC+模擬調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)（2）SCC+DDC控制系統(tǒng)2024/3/1618監(jiān)督控制（SCC）系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)的分類監(jiān)督控制計算機(SCC)CRT打印機報警DDC計算機或調(diào)節(jié)器輸入通道

輸出通道被控生產(chǎn)過程操作臺輸入通道2024/3/16191-2-

4．分級計算機控制系統(tǒng)分級計算機控制系統(tǒng)是一個四級系統(tǒng)，各級計算機的功能如圖所示。裝置控制級（DDC級）車間監(jiān)督級（SCC級）工廠集中控制級（MIS）企業(yè)管理級（MIS）2024/3/1620圖分級計算機控制系統(tǒng)返回本節(jié)2024/3/16211-2-

5．典型的計算機控制系統(tǒng)1.計算機過程控制系統(tǒng)對溫度,壓力,質(zhì)量,液面,速度等生產(chǎn)過程參數(shù)進(jìn)行測量與控制的,這種系統(tǒng)稱為過程控制系統(tǒng),主控設(shè)備采用計算機則為計算機過程系統(tǒng).大多數(shù)的化工生產(chǎn)過程均屬于這類系統(tǒng).2024/3/16222.微機控制的電動機調(diào)速系統(tǒng)3.采用微機的順序控制系統(tǒng)順序控制是使生產(chǎn)機械或生產(chǎn)過程按預(yù)先規(guī)定的時序或事序,而順序進(jìn)行控制的自動控制系統(tǒng).如:PLC控制系統(tǒng)4.計算機數(shù)字程序控制系統(tǒng)常用的數(shù)控機床:點控和線控5.工業(yè)機器人

2024/3/1623現(xiàn)代所說的機器人大多指的是工業(yè)機器人，是一種能自動定位控制，可重復(fù)編程、多功能、多自由度的操作機。1954年美國的Devol最早提出了工業(yè)機器人思想，并申請了專利，該專利的要點是借助伺服技術(shù)控制機器人的關(guān)節(jié)，利用人手對機器人實行動作示教，機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)，這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人。在此基礎(chǔ)上，1958年美國Consolidated公司制作了第一臺工業(yè)機器人，作為機器人產(chǎn)品出售的最早的實用機型是1962年美國的AMF公司推出的Verstran和Unimation公司推出的UNIMATE（如圖所示）。2024/3/1624第一臺工業(yè)機器人UNIMATE

2024/3/16251970年以后機器人的研究得到了迅速廣泛的普及，1970年在美國召開了第一屆國際工業(yè)機器人學(xué)術(shù)會議，1973年在意大利召開了第一屆RMS，辛辛那提.米拉克隆公司于1973年制成了第一臺由小型計算機控制的工業(yè)機器人T3，它是液壓驅(qū)動的，能提升的有效負(fù)載達(dá)45Kg。

2024/3/1626工業(yè)機器人T3

2024/3/16271979年Unimation公司推出了Puma系列工業(yè)機器人，它是全電驅(qū)動關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，多CPU兩級微機控制，采用VAL專用語言并可配置視覺、觸覺、力覺傳感器，是技術(shù)較為先進(jìn)的機器人

.2024/3/1628工業(yè)機器人Puma

2024/3/1629同年日本山梨大學(xué)的牧野洋研制成具有平面關(guān)節(jié)的SCARA型機器人，由于簡單、精確，在插裝電子元器件等許多工作上得到了廣泛的應(yīng)用。

2024/3/1630SCARA型機器人

2024/3/1631

計算機技術(shù)和人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展使機器人在功能和技術(shù)層次上有了很大提高。到目前為止，機器人已進(jìn)入了第三代：智能化的高級機器人，具有感覺、思考、決策和動作能力的機器人系統(tǒng)，這類機器人目前還處于研究開發(fā)階段；第一代工業(yè)機器人主要是指示教再現(xiàn)控制的操作機器人，目前國內(nèi)外工業(yè)應(yīng)用中的機器人絕大多數(shù)都是這一類；第二代工業(yè)機器人具有感受功能，是具有光覺、視覺、力覺、觸覺、聲覺、語音識別等功能的工業(yè)機器人，2024/3/1632此時工業(yè)機器人可以根據(jù)感受信息調(diào)整控制算法，這類工業(yè)機器人已經(jīng)在實驗室內(nèi)研制成功并開始得到試用，但由于成本較高，其工業(yè)應(yīng)用的普及還要有一個過程。

2024/3/1633我國工業(yè)機器人我國工業(yè)機器人起步于70年代初期，經(jīng)過20多年的發(fā)展，大致經(jīng)歷了3個階段：70年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的適用化期。70年代世界上工業(yè)機器人應(yīng)用掀起一個高潮，尤其在日本發(fā)展更為迅猛，它補充了日益短缺的勞動力。在這種背景下，我國于1972年開始研制自己的工業(yè)機器人。80年代，我國完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴涂、點焊、弧焊和搬運機器人。

2024/3/16341986年國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)開始實施，智能機器人主題跟蹤世界機器人技術(shù)的前沿，經(jīng)過幾年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特種機器人。90年代初期我國的工業(yè)機器人又在實踐中邁進(jìn)一大步，先后研制出了點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運、包裝碼垛等各種用途的工業(yè)機器人，并實施了一批機器人應(yīng)用工程，形成了一批機器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。

2024/3/1635在工業(yè)機器人方面，我國已具有獨立設(shè)計和開發(fā)機器人本體和控制器的能力，又經(jīng)歷“八五”攻關(guān)，逐步開展機器人的應(yīng)用工程開發(fā)，開始了機器人噴漆線、機器人點焊、弧焊工作站的開發(fā)和應(yīng)用。在智能機器人和特種機器人的研究和開發(fā)方面，國家“863”計劃在第一階段作為高技術(shù)跟蹤的目標(biāo)，重點發(fā)展了在惡劣環(huán)境下的工作機器人、精密裝配機器人及裝配系統(tǒng)。

2024/3/1636研制了水下1000米無纜機器人和6000米無纜機器人，進(jìn)行了太平洋洋底探測試驗；開發(fā)了用于核工業(yè)的遙控移動機器人和爬壁機器人，以及在室外惡劣環(huán)境下進(jìn)行探測的機器人。這些機器人都是在良好的人機界面下，以遙控為主，具有一定的自主能力。

2024/3/1637在裝配機器人方面，研制了高精度裝配機器人和實用機器人，研制了風(fēng)扇電機裝配系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的研究和開發(fā)，使我國在智能機器人方面的技術(shù)向前邁進(jìn)了一大步。從第一臺機器人問世，至今已經(jīng)有40多年的歷史，伴隨時代的脈搏，機器人在經(jīng)歷了70年代進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，80年代初中期的迅速發(fā)展之后，80年代后期和90年代進(jìn)入了新的發(fā)展階段，到2000年服役機器人約100萬臺，機器人學(xué)仍然保持較好的發(fā)展勢頭，滿懷希望跨入了21世紀(jì)。

2024/3/1638第三節(jié)

Unit3微型計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢2024/3/16391-3-1DCS的特點(分散型控制系統(tǒng)（DistributedControlSystems）獨立性協(xié)調(diào)性友好性適應(yīng)性、靈活性和可擴充性實時性可靠性2024/3/1640集散控制系統(tǒng)是分散型綜合控制系統(tǒng)（TotalDistributedControlSystems）或分散型微處理器控制系統(tǒng)（DistributedMicroprocessorControlSystems）的簡稱。圖是集散控制系統(tǒng)的組成框圖。1-3-1

分散性綜合控制系統(tǒng)1-3-1

分散性綜合控制系統(tǒng)2024/3/1641圖分散性綜合組成框圖返回本節(jié)它以微型計算機為核心，把微型機、工業(yè)控制計算機、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、顯示操作裝置、輸入/輸出通道、模擬儀表等有機地結(jié)合起來，采用組合組裝式結(jié)構(gòu)組成系統(tǒng)，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合自動化創(chuàng)造了條件。2024/3/16421-3-2計算機集成控制系統(tǒng)

（CIMS/CIPS）

經(jīng)營決策企業(yè)管理生產(chǎn)調(diào)度過程優(yōu)化過程控制第五層：企業(yè)決策，生產(chǎn)規(guī)劃第四層：供銷,財務(wù),計劃,管理等第三層：生產(chǎn)調(diào)度，系統(tǒng)優(yōu)化第二層：先進(jìn)控制，過程優(yōu)化第一層：單元自動化,簡單控制生產(chǎn)過程

流程CIMS的遞階控制示意圖2024/3/1643本章主要內(nèi)容計算機總線的一般概述計算機總線的體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的擴展地址譯碼2024/3/1644第一節(jié)

Unit1微機總線及總線構(gòu)成2024/3/1645本節(jié)主要內(nèi)容總線的分類總線的模板化結(jié)構(gòu)2024/3/16462-1-1總線結(jié)構(gòu)連接（1）總線結(jié)構(gòu)連接示意圖總線1#總線接口2#3#4#5#6#總線與總線接口一起便稱之為總線結(jié)構(gòu)2024/3/16472-1-1總線結(jié)構(gòu)連接（2）總線結(jié)構(gòu)連接的優(yōu)點結(jié)構(gòu)由面向CPU變?yōu)槊嫦蚩偩€硬件、軟件模塊化設(shè)計與生產(chǎn)結(jié)構(gòu)清晰,便于靈活組態(tài)、擴充、改進(jìn)與升級符合同一總線標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品兼容性強滿足用戶不同的需要,容易構(gòu)成各種用途的計算機應(yīng)用系統(tǒng)2024/3/16482-1-2總線的分類（1）按相對于CPU位置劃分，總線有內(nèi)部總線（InternalBus)用于計算機內(nèi)部模塊（板）之間通信外部總線（ExternalBus)：又稱通訊總線用于計算機之間或計算機與設(shè)備之間通信根據(jù)總線的層次結(jié)構(gòu)劃分，總線可分為CPU總線存儲總線系統(tǒng)總線外部總線2024/3/16492-1-2總線的分類（2）按功能或信號類型劃分?jǐn)?shù)據(jù)總線D：用于傳遞數(shù)據(jù)信息地址總線A：用于傳遞地址信息控制總線C：包括控制、時序和中斷信號線，用于傳遞各種控制信息，決定了總線的性能好壞2024/3/16502-1-2總線的分類（3）……CPU總線母板RAMROMA/DD/A外部總線接口數(shù)據(jù)總線D地址總線A控制總線C電源總線P總線系統(tǒng)的信號類型2024/3/1651第二節(jié)Unit2CPU總線及標(biāo)準(zhǔn)微機總線的生成2024/3/1652本節(jié)主要內(nèi)容8088的標(biāo)準(zhǔn)總線形成2024/3/16538088的引腳圖12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221

GNDA14A13A12A11A10A9A8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCAD15AD16/S3AD17/S4AD18/S5AD19/S6SS0*(HIGH)MN/MX*RD*HOLD(RQ)*/GT0*)HLDA(RQ1*/GT1*)WR*(LOCK*)M/IO(S2*

)DT/R*(S1*

)DEN(S0

)ALEINTATEST*READYRESET80882024/3/16542.1.1最小組態(tài)的引腳信號數(shù)據(jù)和地址引腳讀寫控制引腳中斷請求和響應(yīng)引腳總線請求和響應(yīng)引腳其它引腳 2024/3/16551.數(shù)據(jù)和地址引腳AD7～AD0（Address/Data）地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用引腳，雙向、三態(tài)在訪問存儲器或外設(shè)的總線操作周期中，這些引腳在第一個時鐘周期輸出存儲器或I/O端口的低8位地址A7～A0其他時間用于傳送8位數(shù)據(jù)D7～D0

2024/3/16561.數(shù)據(jù)和地址引腳（續(xù)1）A15～A8（Address）中間8位地址引腳，輸出、三態(tài)這些引腳在訪問存儲器或外設(shè)時，提供全部20位地址中的中間8位地址A15～A82024/3/16571.數(shù)據(jù)和地址引腳（續(xù)2）A19/S6～A16/S3（Address/Status）地址/狀態(tài)分時復(fù)用引腳，輸出、三態(tài)這些引腳在訪問存儲器的第一個時鐘周期輸出高4位地址A19～A16在訪問外設(shè)的第一個時鐘周期全部輸出低電平無效其他時間輸出狀態(tài)信號S6～S32024/3/16582.讀寫控制引腳ALE（AddressLatchEnable）地址鎖存允許，輸出、三態(tài)、高電平有效ALE引腳高有效時，表示復(fù)用引腳：AD7～AD0和A19/S6～A16/S3正在傳送地址信息由于地址信息在這些復(fù)用引腳上出現(xiàn)的時間很短暫，所以系統(tǒng)可以利用ALE引腳將地址鎖存起來2024/3/16592.讀寫控制引腳（續(xù)1）IO/M*（InputandOutput/Memory）I/O或存儲器訪問，輸出、三態(tài)該引腳輸出高電平時，表示CPU將訪問I/O端口，這時地址總線A15～A0提供16位I/O口地址該引腳輸出低電平時，表示CPU將訪問存儲器，這時地址總線A19～A0提供20位存儲器地址2024/3/16602.讀寫控制引腳（續(xù)2）WR*（Write）寫控制，輸出、三態(tài)、低電平有效有效時，表示CPU正在寫出數(shù)據(jù)給存儲器或I/O端口RD*（Read）讀控制，輸出、三態(tài)、低電平有效有效時，表示CPU正在從存儲器或I/O端口讀入數(shù)據(jù)2024/3/16612.讀寫控制引腳（續(xù)3）IO/M*、WR*和RD*是最基本的控制信號組合后，控制4種基本的總線周期總線周期IO/M*WR*RD*存儲器讀低高低存儲器寫低低高I/O讀高高低I/O寫高低高2024/3/16622.讀寫控制引腳（續(xù)4）READY

存儲器或I/O口就緒，輸入、高電平有效在總線操作周期中，8088CPU會在第3個時鐘周期的前沿測試該引腳如果測到高有效，CPU直接進(jìn)入第4個時鐘周期如果測到無效，CPU將插入等待周期TwCPU在等待周期中仍然要監(jiān)測READY信號，有效則進(jìn)入第4個時鐘周期，否則繼續(xù)插入等待周期Tw。2024/3/16632.讀寫控制引腳（續(xù)5）DEN*（DataEnable）數(shù)據(jù)允許，輸出、三態(tài)、低電平有效有效時，表示當(dāng)前數(shù)據(jù)總線上正在傳送數(shù)據(jù)，可利用他來控制對數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動DT/R*（DataTransmit/Receive）數(shù)據(jù)發(fā)送/接收，輸出、三態(tài)該信號表明當(dāng)前總線上數(shù)據(jù)的流向高電平時數(shù)據(jù)自CPU輸出（發(fā)送）低電平時數(shù)據(jù)輸入CPU（接收）2024/3/16642.讀寫控制引腳（續(xù)6）SS0*（SystemStatus0）最小組態(tài)模式下的狀態(tài)輸出信號它與IO/M*和DT/R*一道，通過編碼指示CPU在最小組態(tài)下的8種工作狀態(tài)：1.取指 5.中斷響應(yīng)2.存儲器讀 6.I/O讀3.存儲器寫 7.I/O寫4.過渡狀態(tài) 8.暫停2024/3/16653.中斷請求和響應(yīng)引腳INTR（InterruptRequest）可屏蔽中斷請求，輸入、高電平有效有效時，表示請求設(shè)備向CPU申請可屏蔽中斷該請求的優(yōu)先級別較低，并可通過關(guān)中斷指令CLI清除標(biāo)志寄存器中的IF標(biāo)志、從而對中斷請求進(jìn)行屏蔽2024/3/16663.中斷請求和響應(yīng)引腳（續(xù)1）INTA*（InterruptAcknowledge）可屏蔽中斷響應(yīng)，輸出、低電平有效有效時，表示來自INTR引腳的中斷請求已被CPU響應(yīng)，CPU進(jìn)入中斷響應(yīng)周期中斷響應(yīng)周期是連續(xù)的兩個，每個都發(fā)出有效響應(yīng)信號，以便通知外設(shè)他們的中斷請求已被響應(yīng)、并令有關(guān)設(shè)備將中斷向量號送到數(shù)據(jù)總線2024/3/16673.中斷請求和響應(yīng)引腳（續(xù)2）NMI（Non-MaskableInterrupt）不可屏蔽中斷請求，輸入、上升沿有效有效時，表示外界向CPU申請不可屏蔽中斷該請求的優(yōu)先級別高于INTR，并且不能在CPU內(nèi)被屏蔽當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生緊急情況時，可通過他向CPU申請不可屏蔽中斷服務(wù)主機與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換通常采用可屏蔽中斷不可屏蔽中斷通常用于處理掉電等系統(tǒng)故障2024/3/16684.總線請求和響應(yīng)引腳HOLD總線保持（即總線請求），輸入、高電平有效有效時，表示總線請求設(shè)備向CPU申請占有總線該信號從有效回到無效時，表示總線請求設(shè)備對總線的使用已經(jīng)結(jié)束，通知CPU收回對總線的控制權(quán)DMA控制器等主控設(shè)備通過HOLD申請占用系統(tǒng)總線（通常由CPU控制）2024/3/16694.總線請求和響應(yīng)引腳（續(xù)1）HLDA（HOLDAcknowledge）總線保持響應(yīng)（即總線響應(yīng)），輸出、高電平有效有效時，表示CPU已響應(yīng)總線請求并已將總線釋放此時CPU的地址總線、數(shù)據(jù)總線及具有三態(tài)輸出能力的控制總線將全面呈現(xiàn)高阻，使總線請求設(shè)備可以順利接管總線待到總線請求信號HOLD無效，總線響應(yīng)信號HLDA也轉(zhuǎn)為無效，CPU重新獲得總線控制權(quán)2024/3/16705.其它引腳RESET復(fù)位請求，輸入、高電平有效該信號有效，將使CPU回到其初始狀態(tài)；當(dāng)他再度返回?zé)o效時，CPU將重新開始工作8088復(fù)位后CS＝FFFFH、IP＝0000H，所以程序入口在物理地址FFFF0H2024/3/16715.其它引腳（續(xù)1）CLK（Clock）時鐘輸入系統(tǒng)通過該引腳給CPU提供內(nèi)部定時信號。8088的標(biāo)準(zhǔn)工作時鐘為5MHzIBMPC/XT機的8088采用了4.77MHz的時鐘，其周期約為210ns2024/3/16725.其它引腳（續(xù)2）Vcc電源輸入，向CPU提供＋5V電源GND接地，向CPU提供參考地電平MN/MX*（Minimum/Maximum）組態(tài)選擇，輸入接高電平時，8088引腳工作在最小組態(tài)；反之，8088工作在最大組態(tài)2024/3/16735.其它引腳（續(xù)3）TEST*測試，輸入、低電平有效該引腳與WAIT指令配合使用當(dāng)CPU執(zhí)行WAIT指令時，他將在每個時鐘周期對該引腳進(jìn)行測試：如果無效，則程序踏步并繼續(xù)測試；如果有效，則程序恢復(fù)運行也就是說，WAIT指令使CPU產(chǎn)生等待，直到引腳有效為止在使用協(xié)處理器8087時，通過引腳和WAIT指令，可使8088與8087的操作保持同步2024/3/1674“引腳”小結(jié)CPU引腳是系統(tǒng)總線的基本信號可以分成三類信號：8位數(shù)據(jù)線：D0～D720位地址線：A0～A19控制線：ALE、IO/M*、WR*、RD*、READYINTR、INTA*、NMI，HOLD、HLDARESET、CLK、Vcc、GND有問題！2024/3/16752.1.2最小組態(tài)的總線形成AD7～AD0A15～A8A19/S6～A16/S3+5V8088ALE8282STB系統(tǒng)總線信號A19～A16A15～A8A7～A0D7～D0IO/M*RD*WR*8282STB8282STB8286TOE*MN/MX*IO/M*RD*WR*DT/R*DEN*OE*OE*OE*（1）20位地址總線——采用3個三態(tài)透明鎖存器8282進(jìn)行鎖存和驅(qū)動（2）8位數(shù)據(jù)總線——采用數(shù)據(jù)收發(fā)器8286進(jìn)行驅(qū)動（3）系統(tǒng)控制信號——由8088引腳直接提供2024/3/16762.1.2最小組態(tài)的總線形成AD7～AD0A15～A8A19/S6～A16/S3+5V8088ALE8282STB系統(tǒng)總線信號A19～A16A15～A8A7～A0D7～D0IO/M*RD*WR*8282STB8282STB8286TOE*MN/MX*IO/M*RD*WR*DT/R*DEN*OE*OE*OE*2024/3/1677（1）20位地址總線的形成采用3個8282進(jìn)行鎖存和驅(qū)動Intel8282是三態(tài)透明鎖存器，類似有Intel8283和通用數(shù)字集成電路芯片373三態(tài)輸出：輸出控制信號有效時，允許數(shù)據(jù)輸出；無效時，不允許數(shù)據(jù)輸出，呈高阻狀態(tài)透明：鎖存器的輸出能夠跟隨輸入變化2024/3/1678（2）8位數(shù)據(jù)總線的形成采用數(shù)據(jù)收發(fā)器8286進(jìn)行雙向驅(qū)動Intel8286是8位三態(tài)雙向緩沖器，類似功能的器件還有Intel8287、通用數(shù)字集成電路245等另外，接口電路中也經(jīng)常使用三態(tài)單向緩沖器，例如通用數(shù)字集成電路244就是一個常用的雙4位三態(tài)單向緩沖器2024/3/1679（3）系統(tǒng)控制信號的形成由8088引腳直接提供因為基本的控制信號8088引腳中都含有例如：IO/M*、WR*、RD*等其它信號的情況看詳圖2024/3/16802.1.3最大組態(tài)的引腳定義8088的數(shù)據(jù)/地址等引腳在最大組態(tài)與最小組態(tài)時相同有些控制信號不相同，主要是用于輸出操作編碼信號，由總線控制器8288譯碼產(chǎn)生系統(tǒng)控制信號：S2*、S1*、S0*——3個狀態(tài)信號LOCK*——總線封鎖信號QS1、QS0——指令隊列狀態(tài)信號RQ*/GT0*、RQ*/GT1*——2個總線請求/同意信號2024/3/16812.1.4最大組態(tài)的總線形成系統(tǒng)總線信號MEMR*MEMW*IOR*IOW*INTA*DMA應(yīng)答電路AENBRDAEN’*AEN*CENA19～A12A11～A8A7～A0D7～D0AD7～AD0A11～A8A19/S6～A16/S3A15～A1274LS24574LS37374LS373GGG*DIR74LS2448088OE*8288DT/R*DENALES2*～S0*S2*～S0*MN/MX*OE*E*MRDC*AMTW*IORC*AIOWC*INTA*⑴系統(tǒng)地址總線采用三態(tài)透明鎖存器74LS373和三態(tài)單向緩沖器74LS244⑵系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線通過三態(tài)雙向緩沖器74LS245形成和驅(qū)動⑶系統(tǒng)控制總線主要由總線控制器8288形成MEMR*、MEMW*、IOR*、IOW*、INTA*2024/3/1682第三節(jié)Unit3內(nèi)部總線InternalBus2024/3/1683本節(jié)主要內(nèi)容STD總線PC系列總線2024/3/16842-3-1STD總線（1）STD總線的特點：56根并行總線，采用小模板結(jié)構(gòu),尺寸為165×114mm模塊化的總體設(shè)計布局開放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)擁有豐富的I/O功能模板的小尺寸設(shè)計,減少沖擊和震動的影響2024/3/16852-3-1STD總線（2）STD總線的信號分配56根并行總線都有明確的定義，按功能可分為五大類(1)邏輯電源線6根(引線1～6)(2)數(shù)據(jù)總線8根(引線7～14)(3)地址總線16根(引線15～30)(4)控制總線22根(引線31～52)(5)輔助電源線4根(引線53～56)2024/3/16862-3-1STD總線（3）STD總線與存儲器和I/O的連接與存儲器的連接方法總線低位地址A0～A12直接連接到各存儲器芯片,高位地址A13～A15用來選片（可選64K基本存儲器，通過擴展，可增至128K）與I/O的連接地址碼的低位字節(jié)連接到總線譯碼器,形成選板信號和選口信號,選通I/O端口工作（可選128個口，擴展后可增至256個口）2024/3/16872-3-2PC系列總線（1）IPC機的優(yōu)點(1)IPC機與PC機的軟件完全兼容；(2)開放性的結(jié)構(gòu)和軟硬件標(biāo)準(zhǔn)的公開；(3)各類高性能I/O模板成熟,性能價格比提高；(4)IPC機本身的性能指標(biāo)不斷提高,已能適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的基本要求；(5)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的引入，便于通過網(wǎng)絡(luò)連接,組成可靠性高、靈活性強的多級系統(tǒng)體系。2024/3/16882-3-2PC系列總線（2）PC系列總線ISA總線MCA：微通道體系結(jié)構(gòu)EISA總線PCI局部總線2024/3/1689第八節(jié)Unit8地址譯碼2024/3/1690本節(jié)主要內(nèi)容地址譯碼器譯碼器的使用2024/3/1691地址重復(fù)一個存儲單元具有多個存儲地址的現(xiàn)象原因：有些高位地址線沒有用、可任意使用地址：出現(xiàn)地址重復(fù)時，常選取其中既好用、又不沖突的一個“可用地址”例如：00000H～07FFFH選取的原則：高位地址全為0的地址高位地址譯碼才更好2024/3/1692⑴譯碼和譯碼器譯碼：將某個特定的“編碼輸入”翻譯為唯一“有效輸出”的過程譯碼電路可以使用門電路組合邏輯譯碼電路更多的是采用集成譯碼器常用的2:4譯碼器：74LS139常用的3:8譯碼器：74LS138常用的4:16譯碼器：74LS1542024/3/1693門電路譯碼A1A0F0F1F2F3A19A18A17A16A15（b）（a）A0Y0Y1Y2024/3/1694譯碼器74LS13812345678910111213141516ABCE1E2E3Y7GNDY6Y5Y4Y3Y2Y1Y0Vcc74LS138引腳圖Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7E3E2E1CBA74LS138原理圖功能連接2024/3/169574LS138連接示例E3E2E1CBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y774LS138＋5VA19A18A17A16A152024/3/169674LS138功能表片選輸入編碼輸入輸出E3E2*E1*CBAY7*~Y0*10000011111110（僅Y0*有效）00111111101（僅Y1*有效）01011111011（僅Y2*有效）01111110111（僅Y3*有效）10011101111（僅Y4*有效）10111011111（僅Y5*有效）11010111111（僅Y6*有效）11101111111（僅Y7*有效）非上述情況×××11111111（全無效）2024/3/1697⑵全譯碼所有的系統(tǒng)地址線均參與對存儲單元的譯碼尋址包括低位地址線對芯片內(nèi)各存儲單元的譯碼尋址（片內(nèi)譯碼），高位地址線對存儲芯片的譯碼尋址（片選譯碼）采用全譯碼，每個存儲單元的地址都是唯一的，不存在地址重復(fù)譯碼電路可能比較復(fù)雜、連線也較多2024/3/1698全譯碼示例A15A14A13A16CBAE3138

2764A19A18A17A12～A0CEY6E2E1IO/M1C000H1DFFFH全0全100011100001110地址范圍A12～A0A19A18A17A16A15A14A132024/3/1699⑶部分譯碼只有部分（高位）地址線參與對存儲芯片的譯碼每個存儲單元將對應(yīng)多個地址（地址重復(fù)），需要選取一個可用地址可簡化譯碼電路的設(shè)計但系統(tǒng)的部分地址空間將被浪費2024/3/16100部分譯碼示例138A17

A16A11～A0A14

A13A12(4)(3)(2)(1)2732273227322732CBAE3E2E1IO/MCECECECEY0Y1Y2Y3A19～

A15A14～

A12A11～A0一個可用地址1234××10×××10×××10×××10×000001010011全0～全1全0～全1全0～全1全0～全120000H～20FFFH21000H～21FFFH22000H～22FFFH23000H～23FFFH2024/3/16101⑷線選譯碼只用少數(shù)幾根高位地址線進(jìn)行芯片的譯碼，且每根負(fù)責(zé)選中一個芯片（組）雖構(gòu)成簡單，但地址空間嚴(yán)重浪費必然會出現(xiàn)地址重復(fù)一個存儲地址會對應(yīng)多個存儲單元多個存儲單元共用的存儲地址不應(yīng)使用2024/3/16102線選譯碼示例A14A12～A0A13(1)2764(2)2764

CECEA19～

A15A14A13A12～A0一個可用地址12××××××××××1001全0～全1全0～全104000H～05FFFH02000H～03FFFH切記：A14A13＝00的情況不能出現(xiàn)00000H～01FFFH的地址不可使用2024/3/161033.1數(shù)據(jù)的采樣及保持3.1.1多路轉(zhuǎn)換開關(guān)3.1.2數(shù)據(jù)采樣定理3.1.3采樣/保持器返回本章首頁2024/3/161043.1.1多路轉(zhuǎn)換開關(guān)1.CD4051CD4051是單邊8通道多路調(diào)制器/多路解調(diào)器。其引腳結(jié)構(gòu)如圖所示。圖中，C、B、A為二進(jìn)制控制輸入端，改變C、B、A的數(shù)值，可以譯出8種狀態(tài)，并選中其中之一，使輸入輸出接通。當(dāng)INH=1時，通道斷開；當(dāng)INH=0時，通道接通。改變圖中

IN/OUT0~7及OUT/IN的傳遞方向，則可用作多路開關(guān)或反多路開關(guān)。其真值表如表所示。2024/3/16105圖CD4051引腳圖表

CD4051真值表2024/3/161062.多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的擴展當(dāng)采樣的通道比較多，可以將兩個或兩個以上的多路開關(guān)并聯(lián)起來，組成8×2或16×2的多路開關(guān)。下面以CD4051為例說明多路開關(guān)的擴展方法。兩個8路開關(guān)擴展成16路的多路開關(guān)的方法，如圖所示。返回本節(jié)2024/3/16107圖用CD4051多路開關(guān)組成的16路模擬開關(guān)接線圖2024/3/16108離散系統(tǒng)的采樣形式有周期采樣、多階采樣和隨機采樣。周期采樣應(yīng)用最為廣泛。所謂周期采樣就是以相同的時間間隔進(jìn)行采樣。圖給出了采樣前后波形的變化。X*（t）圖采樣前后波形的變化3.1.2數(shù)據(jù)采樣定理返回本節(jié)2024/3/16109采樣/保持器的作用是：在采樣時，其輸出能夠跟隨輸入變化；而在保持狀態(tài)時，能使輸出值不變。其輸入輸出特性如圖所示。圖采樣/保持器的輸入輸出特性3.1.3采樣/保持器2024/3/161101.采樣/保持器的工作原理最簡單的采樣/保持器是由開關(guān)和電容組成，如圖所示。圖最簡單的采樣/保持器2024/3/161112.常用的采樣/保持器隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，已生產(chǎn)出各種各樣的采樣/保持器。如用于一般目的有AD582、AD583、LF198/398等；用于高速的有THS-0025、THS-0060、THC-0030、THC-1500等；用于高分辨率的有SHA1144、ADC1130等。返回本節(jié)2024/3/161123.2常用輸出驅(qū)動電路3.2.1白熾燈驅(qū)動接口3.2.2光電隔離器返回本章首頁2024/3/161133.2.1白熾燈驅(qū)動接口圖是用CJ0451驅(qū)動器對白熾燈驅(qū)動的典型應(yīng)用電路。驅(qū)動器輸出驅(qū)動電流為300~500mA。當(dāng)單片機的P1.7輸出低電平時，CJ0451驅(qū)動器的輸出晶體管導(dǎo)通，燈泡上有電流流過而點亮。圖2-30CJ0451驅(qū)動燈泡的應(yīng)用返回本節(jié)2024/3/161143.2.2光電隔離器二極管用于保護(hù)驅(qū)動器，當(dāng)驅(qū)動器由0變?yōu)?時，繼電器由接通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，由于繼電器線圈是感性負(fù)載，會產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢，二極管提供的泄流回路能保護(hù)隔離器。繼電器隔離適用于控制對響應(yīng)速度要求不高的啟停設(shè)備。對啟停時間很短的開關(guān)量輸出控制系統(tǒng)，應(yīng)采用光電耦合器。光電耦合器所需的驅(qū)動電流小，在硬件設(shè)計時，只需要一般的三態(tài)門即可。為快速驅(qū)動直流負(fù)載的光電隔離電路。2024/3/16115圖開關(guān)量輸出隔離電路二極管用于保護(hù)驅(qū)動器，當(dāng)驅(qū)動器由0變?yōu)?時，繼電器由接通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，由于繼電器線圈是感性負(fù)載，會產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢，二極管提供的泄流回路能保護(hù)隔離器2024/3/16116圖光電耦合控制直流電機繼電器隔離適用于控制對響應(yīng)速度要求不高的啟停設(shè)備。對啟停時間很短的開關(guān)量輸出控制系統(tǒng)，應(yīng)采用光電耦合器。光電耦合器所需的驅(qū)動電流小，在硬件設(shè)計時，只需要一般的三態(tài)門即可。為快速驅(qū)動直流負(fù)載的光電隔離電路。2024/3/161173-3前向通道中的A/D轉(zhuǎn)換與A/D轉(zhuǎn)換接口模擬量輸入接口（又稱為A/D通道）模擬量輸入接口的組成多路模擬切換開關(guān)前置放大器采樣保持器模／數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）控制電路等A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)類似于D/A轉(zhuǎn)換器2024/3/16118在微機的各種接口中，完成外設(shè)信號到微機所需數(shù)字信號轉(zhuǎn)換的，稱為模擬∕數(shù)字轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換）器；完成微機輸出數(shù)字信號到外設(shè)所需信號轉(zhuǎn)換的，稱為數(shù)字∕模擬轉(zhuǎn)換（D/A轉(zhuǎn)換）器。D/A轉(zhuǎn)換器（DigitaltoAnalogConverter）是一種能把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的電子器件；A/D轉(zhuǎn)換器（AnalogtoDigitalConverter）則相反，它能把模擬量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量。在微機控制系統(tǒng)中，經(jīng)常要用到A/D和D/A轉(zhuǎn)換器。它們的功能及在實時控制系統(tǒng)中的地位，如圖所示。2024/3/16119圖單片機和被控實體間的接口示意返回本章首頁2024/3/161203-3-1A/D轉(zhuǎn)換器原理并行A/D轉(zhuǎn)換器n位則需2n-1個比較器，成本高，故只應(yīng)用于轉(zhuǎn)換速度要求極高的場合計數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器簡單、便宜，但每輸入一個時鐘脈沖，計數(shù)器加（或減）1，故要逼近輸入值，需輸入許多個脈沖，因而轉(zhuǎn)換很慢。2024/3/161213-3-1雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器（1）雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器特點是一種間接A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)。模擬電壓先轉(zhuǎn)換成積分時間，然后轉(zhuǎn)換成計數(shù)脈沖數(shù)，最后將代表模擬輸入電壓大小的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼輸出。轉(zhuǎn)換時間較長，一般需要幾十毫秒。器件少、使用方便、抗干擾能力強、數(shù)據(jù)穩(wěn)定、價格便宜，適用于非快速計算機過程控制系統(tǒng)或精度要求較高的地方。2024/3/161223-3-1雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器（2）雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理先對模擬輸入電壓Vin進(jìn)行固定時間t1的正向積分，積分器的輸出電壓上升的速率與輸入電壓Vin成正比當(dāng)固定時間t1到后，計數(shù)器清零，對積分器進(jìn)行反向積分，并自動按一定的頻率進(jìn)行計數(shù)。積分器的輸出電壓，從正向積分結(jié)束時的VI開始以恒定的斜率下降，當(dāng)反向積分使其積分器輸出為零時，關(guān)閉計數(shù)器計數(shù)，完成一次A/D轉(zhuǎn)換工作。2024/3/16123

3-3-1雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器（3）雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器示意圖控制邏輯計數(shù)器時鐘+比較器－+積分器－123積分電容VOVIK數(shù)據(jù)輸出VinVREF

（基準(zhǔn)電壓）雙積分式A/D轉(zhuǎn)換的原理框圖t1VOt2tAVOt1t3tBtt1VI積分輸出t2t3AB雙積分A/D的工作示意圖2024/3/16124

3-3-1雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器（4）常用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器芯片MC144332024/3/161253-3-1逐位逼近法（1）逐位逼近式A/D的工作原理從SAR輸出的數(shù)碼送至D/A，其輸出電壓Vf與模擬量輸入Vin比較后，再控制SAR的數(shù)字逼近Vin模擬量輸入數(shù)字量輸出寄存器D/A轉(zhuǎn)換器逐位逼近寄存器（SAR）控制時序和邏輯電路比較器－+Vf（反饋電壓）

逐位逼近式A/D轉(zhuǎn)換器原理框圖D0~D72024/3/16126例:四位A/D轉(zhuǎn)換器,滿刻度值5V,現(xiàn)若輸入3.5V模擬電壓,試分析其逐次逼近的轉(zhuǎn)換過程.解:量化單位q=5/24=0.3125V1000:0.3125*23=2.5V<3.5,保留最高位1以此類推,最后為10112024/3/161273-2-1Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器（1）Σ-Δ型A/D利用取樣頻率為Fs（>>fs）的一系列粗糙量化數(shù)據(jù)，由后續(xù)的數(shù)字抽取器計算出模擬信號所對應(yīng)的低取樣頻率fs的高分辯率數(shù)字信號。其實現(xiàn)主要基于過程取樣、Σ-Δ調(diào)制和數(shù)字濾波?？够殳B模擬濾波器Σ-Δ調(diào)制器數(shù)字濾波器低位數(shù)據(jù)流（1bit）輸入數(shù)字fs<<Fs模擬信號Fs高位數(shù)據(jù)流（16bit）模擬Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器的組成框圖2024/3/161283-2-1Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器（2）Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7715價格便宜、分辨率高，不受噪聲環(huán)境的影響提供了一個增益為1、2、32、128倍可編程放大器，一個數(shù)字濾波器和一套自校準(zhǔn)電路所提供的系統(tǒng)功能要比常用的積分型A/D轉(zhuǎn)換器強，而且避免了必須提供一個高質(zhì)量積分電容的缺點是工業(yè)和過程控制應(yīng)用中的理想器件2024/3/161293.3.2A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)1.轉(zhuǎn)換精度2.轉(zhuǎn)換時間3.分辨率:A/D轉(zhuǎn)換器對微小輸入信號變化的敏感程度，分辨率越高，越靈敏.例:若是12位,分辨率1/212*100%=0.0244%返回本節(jié)2024/3/16130

3.3.3:孔徑誤差2024/3/16131例:一個十位的A/D轉(zhuǎn)換器誤差百分?jǐn)?shù)0.1%,

則允許轉(zhuǎn)換的正弦波模擬信號的最大頻率為多少?(16HZ)

2024/3/161323-3-4逐位逼近式A/D芯片介紹逐位逼近式A/D芯片品種很多，可滿足各種需要8位A/D轉(zhuǎn)換器芯片12位A/D轉(zhuǎn)換器芯片2024/3/161333-3-4A/D轉(zhuǎn)換器接口（1）A/D轉(zhuǎn)換器與CPU的接口方式由它們之間數(shù)據(jù)傳輸方式?jīng)Q定并行接口和串行接口接口類型一般有三種，由A/D轉(zhuǎn)換器與CPU之間的聯(lián)系方式?jīng)Q定查詢法定時法中斷法2024/3/161343.3.4典型的A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809

1.ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)2024/3/161352.引腳結(jié)構(gòu)ADC0809采用雙列直插式封裝，共有28條引腳。其引腳結(jié)構(gòu)如圖所示。

圖ADC0809引腳圖2024/3/16136引腳結(jié)構(gòu)（1）IN7~IN0：8條模擬量輸入通道（2）地址輸入和控制線：4條（3）數(shù)字量輸出及控制線：11條（4）電源線及其他：5條

2024/3/16137表

被選通道和地址的關(guān)系返回本節(jié)2024/3/161383.3.5MCS-51和A/D轉(zhuǎn)換器的接口1MCS-51和ADC0809的接口2MCS-51對AD574的接口返回本章首頁2024/3/161391MCS-51和ADC0809的接口ADC0809和8031的接線如圖所示。圖ADC0809和8031接線圖2024/3/16140例如圖所示，試用查詢和中斷兩種方式編寫程序，對IN5通道上的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果送入內(nèi)部RAM20H單元。解：中斷方式程序清單：

ORG 0000H MOV DPTR，#7FF5H MOVX @DPTR，A ；啟動A/D轉(zhuǎn)換

SETB EA SETB EX1 ；開外中斷1 SETB IT1 ；外中斷請求信號為下跳沿觸發(fā)方式LOOP： SJMP LOOP ；等待中斷

END2024/3/16141中斷服務(wù)程序：ORG 0013H ；外中斷1的入口地址LJMP 1000H ；轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序的入口地址ORG 1000HMOVX A，@DPTR ；讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)MOV 20H，A ；存儲數(shù)據(jù)RETI ；中斷返回2024/3/16142查詢方式程序清單：ORG 0000HMOV DPTR，#7FF5HMOVX @DPTR，A ；啟動A/D轉(zhuǎn)換LOOP： JB P3.3，LOOP ；等待轉(zhuǎn)換結(jié)束MOVX A，@DPTR ；讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)

MOV 20H，A ；存儲數(shù)據(jù)

END2024/3/16143例如圖所示，試編程對8個模擬通道上的模擬電壓進(jìn)行一遍數(shù)字采集，并將采集結(jié)果送入內(nèi)部RAM以30H單元為始地址的輸入緩沖區(qū)。圖8031和ADC0809的接口2024/3/16144解：從圖中可以看出，接線方式為中斷方式。ADDA、ADDB和ADDC三端接8031的P0.0

、P0.1

和P0.2，故通道號是通過數(shù)據(jù)線來選擇。程序清單：ORG 0000HMOV R0，#30H ；數(shù)據(jù)區(qū)始地址送R0MOV R7，#08H ；通道數(shù)送R7MOV R6，#00H ；IN0地址送R6MOV IE，#84H ；開中斷SETB IT1 ；外中斷請求信號為下跳沿觸發(fā)方式MOV R1，#0F0H ；送端口地址到R1MOV A，R6 ；IN0地址送AMOVX @R1，A ；啟動A/D轉(zhuǎn)換LOOP： SJMP LOOP ；等待中斷END2024/3/16145中斷服務(wù)程序：ORG 0013H ；外中斷1的入口地址AJMP 1000H ；轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序的入口地址ORG 1000HMOVX A，@R1 ；讀入A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)MOV @R0，A ；將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)區(qū)INC R0 ；數(shù)據(jù)區(qū)指針加1INC R6 ；模擬通道號加1MOV A，R6 ；新的模擬通道號送AMOVX @R1，A ；啟動下一通道的A/D轉(zhuǎn)換DJNZ R7，LOOP1 ；8路采樣未結(jié)束，則轉(zhuǎn)向LOOP1CLR EX1 ；8路采樣結(jié)束，關(guān)中斷LOOP1： RETI ；中斷返回返回本節(jié)2024/3/161462MCS-51對AD574的接口（1）引腳功能AD574為28腳雙列直插式封裝，引腳排列如圖所示。圖AD574引腳圖2024/3/16147（2）結(jié)構(gòu)特點①AD574內(nèi)部集成有轉(zhuǎn)換時鐘，參考電壓源和三態(tài)輸出鎖存器，因此使用方便，可直接和微機接口，不需要外接時鐘電路。②ADC0809的輸入模擬電壓為0～+5V，是單極性的。而AD574的輸入模擬電壓既可是單極性也可是雙極性。③AD574的數(shù)字量的位數(shù)可以設(shè)定為8位，也可設(shè)定為12位。2024/3/161482.8031和AD574的接口圖表示出了AD574與8031單片機的接口電路。

2024/3/16149圖單極性輸入電路2024/3/16150例在圖中，試編寫程序，使AD574進(jìn)行12位A/D轉(zhuǎn)換，并把轉(zhuǎn)換后的12位數(shù)字量存入內(nèi)部20H和21H單元。設(shè)20H單元存放高8位，21H單元存放低4位。解：程序清單如下：ORG 0000HMOV R0，#20H ；數(shù)據(jù)區(qū)首址MOV DPTR，#0FF7CHMOVX @DPTR，A ；啟動A/D轉(zhuǎn)換2024/3/16151LOOP：JB P1.0，LOOP ；轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，未結(jié)束，等待MOV DPTR，#0FF7DHMOVX A，@DPTR ；讀高8位數(shù)據(jù)MOV @R0，A ；存高8位數(shù)據(jù)INC DPTRINC DPTRMOVX A，@DPTR ；讀低4位數(shù)據(jù)ANL A，#0FH ；屏蔽高4位隨機數(shù)INC R0MOV @R0，A ；存低4位數(shù)據(jù)END2024/3/161523-3-6A/D轉(zhuǎn)換器接口（2）PC總線接口工作原理PC由接口地址譯碼電路選中I/O端口地址由PCA0確定AD574的轉(zhuǎn)換位數(shù)（12或8位）定時方式的A/D接口啟動A/D后，延時大于25微秒后，從AD574中即可讀出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果查詢方式的A/D接口計算機判斷D0位的狀態(tài)，判斷A/D是否結(jié)束2024/3/161533-3-6A/D轉(zhuǎn)換器接口（3）PC總線接口AD574與PC總線接口原理圖增益調(diào)節(jié)零位調(diào)節(jié)±5V模擬輸入±10V模擬輸入接口地址譯碼電路CS0

CS1

PC地址總線PCA1~PCA9

AEN

IOWPCA0PCD0

PCD1

PCD2

PCD3

PCD4

PCD5

PCD6

PCD7

PC數(shù)據(jù)總線2024/3/161543-3-7隔離技術(shù)采取隔離技術(shù)的必要性對于單通道輸入的信號可以采用與D/A隔離技術(shù)相一致的隔離方法對于多輸入通道若只要求輸入與計算機之間的隔離，同前若要求通道與通道之間隔離每個通道使用一個獨立的A/D轉(zhuǎn)換器件選用特殊的切換開關(guān)2024/3/16155

3-3-8A/D轉(zhuǎn)換模板的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計A/D轉(zhuǎn)換模板設(shè)計中應(yīng)考慮采樣保持器輸入跟隨或信號放大處理多路模擬信號的切換技術(shù)隔離技術(shù)A/D的轉(zhuǎn)換精度參考基準(zhǔn)電壓PC總線的A/D轉(zhuǎn)換模板微處理器的A/D轉(zhuǎn)換模板2024/3/16156第四節(jié)模擬量輸出通道及D/A轉(zhuǎn)換器2024/3/16157本節(jié)主要內(nèi)容D/A轉(zhuǎn)換器原理及器件D/A轉(zhuǎn)換器與CPU的連接2024/3/161583-4模擬量輸出接口模擬量輸出接口的功能模擬量輸出接口的組成接口電路控制電路數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（D/A）電壓/電流（V/I）變換器等2024/3/16159一.模擬量輸出通道的組成輸出保持有:數(shù)字量保持,模擬量保持1.一個輸出通路設(shè)置一個D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)形式2.多個輸出通路共用一個D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)形式2024/3/161603-4-1D/A轉(zhuǎn)換器原理及器件（1）D/A轉(zhuǎn)換器工作原理輸入的數(shù)字量是二進(jìn)制代碼按數(shù)位的組合，如任一個8位數(shù)DATA=D020+D121+D222+D323+D424+D525+D626+D727

其中，Di=0或1，20，21，…，27分別為對應(yīng)數(shù)位的權(quán)碼。D/A轉(zhuǎn)換要將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，必須先把每一位代碼按其“權(quán)”的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將各模擬分量相加，其總和就是與數(shù)字量相應(yīng)的模擬量。2024/3/161613-4-1D/A轉(zhuǎn)換器原理及器件（2）D/A轉(zhuǎn)換器的主要組成基準(zhǔn)電壓VREFT型（R-2R）電阻網(wǎng)絡(luò)位切換開關(guān)BSi

（i=0，1，…，n-1）運算放大器A輸出電壓VOUT與輸入二進(jìn)制數(shù)D0~Dn-1的關(guān)系

VOUT=－VREF（D020+D121+D222+…+Dn-12n-1）/2n2024/3/161623-4-1D/A轉(zhuǎn)換器原理及器件（3）T型網(wǎng)絡(luò)組成的D/A轉(zhuǎn)換器原理圖VREF（基準(zhǔn)電壓）20212n-3

2n-2

2n-10101010110BSn-1BSn-2BSn-3BS1BS02R2R2R2R2R2RRRRRRAVOUT2024/3/161633-4-1D/A轉(zhuǎn)換器原理及器件（4）D/A轉(zhuǎn)換器性能指標(biāo)分辨率穩(wěn)定時間（又稱轉(zhuǎn)換時間）絕對精度相對精度線性誤差2024/3/161643-4-2D/A轉(zhuǎn)換器芯片介紹2024/3/161653-4-28位轉(zhuǎn)換器芯片DAC0832（1）主要組成部分8位輸入寄存器8位DAC寄存器采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)的8位D/A轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路分辨率為8位，電流輸出，穩(wěn)定時間1微秒(μs)，20腳雙列直插式封裝。2024/3/161663-4-28位轉(zhuǎn)換器芯片DAC0832（2）DAC0832內(nèi)部原理框圖VREFIOUT2IOUT1RFBAGNDDGNDVCC8位DAC轉(zhuǎn)換器8位DAC寄存器8位輸入寄存器LE1LE2當(dāng)LE1=1時，Q=D當(dāng)LE1=0時，鎖存數(shù)據(jù)（MSB）DQDQ（LSB）DI7DI0ILECSWR1XFERWR2書上是否有問題?2024/3/161673-4-28位轉(zhuǎn)換器芯片DAC0832（3）8位轉(zhuǎn)換器芯片DAC0832引腳主要功能DI0~DI7：數(shù)據(jù)輸入線ILE、CS和WR1同時有效時，輸入寄存器的輸出端Q跟隨輸入端D的電平變化而變化；當(dāng)LE1端為低電平“0”時，原D端輸入數(shù)據(jù)被鎖存于Q端，D端電平的變化不影響Q端當(dāng)WR2和XFER同時有效時，DAC寄存器LE2端為高電平“1”，此時將第一級８位輸入寄存器Q端的狀態(tài)鎖存到第二級8位DAC寄存器中，以便進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。2024/3/161682024/3/161693-4-212位轉(zhuǎn)換器芯片DAC1210（1）與8位DAC0832的2點區(qū)別分辨率為12位，有12條數(shù)據(jù)輸入線（DI0~DI11），采用24腳雙立直插式封裝?？捎米止?jié)控制信號BYTE1/2控制數(shù)據(jù)的輸入該信號為高電平時，12位數(shù)據(jù)（DI0~DI11）同時存入第一級的兩個輸入寄存器；當(dāng)該信號為低電平時，只將低4位數(shù)據(jù)（DI0~DI3）存入低4位輸入寄存器。2024/3/161703-4-212位轉(zhuǎn)換器芯片DAC1210（2）DAC1210原理框圖VREFIOUT2IOUT1RFBAGNDDGNDVCC12位D/A轉(zhuǎn)換器8位輸入寄存器LE1LE2（MSB）DQDQ（LSB）BYTE1/2CSWR1XFERWR2LE312位DAC寄存器4位輸入寄存器DI7DI6DI5DI4DI3DI2DI1DI0DI11DI10DI9DI82024/3/161713-4-2串行輸入D/A轉(zhuǎn)換器AD7543（1）AD7543是CMOS單片串行輸入D/A轉(zhuǎn)換電路，其數(shù)字量輸入端僅有一條引線，12位數(shù)字量由高位到低位逐次一位位輸入AD7543的組成一個12位串行輸入并行輸出移位寄存器12位輸入寄存器12位D/A轉(zhuǎn)換電路2024/3/161723-4-2串行輸入D/A轉(zhuǎn)換器AD7543（2）AD7543原理框圖VREFIOUT2IOUT1RFBAGNDDGNDVCCSRI12位D/A轉(zhuǎn)換器12位DAC寄存器12位串行輸入移位寄存器STB4STB3STB2STB1LD1LD2CLR2024/3/161733-4-3D/A轉(zhuǎn)換器接口CPU與D/A轉(zhuǎn)換器間設(shè)置接口電路的功能數(shù)據(jù)傳送地址選擇讀寫控制外加寄存器（如果D/A芯片內(nèi)部無輸入寄存器的話）數(shù)據(jù)緩沖2024/3/161743-4-38位D/A轉(zhuǎn)換器接口（1）8位D/A轉(zhuǎn)換器接口電路示意圖數(shù)據(jù)線地址線控制線數(shù)據(jù)緩沖3:8地址譯碼電壓輸出2024/3/161753-4-38位D/A轉(zhuǎn)換器接口（2）D0~D7是從CPU過來的8位數(shù)據(jù)線，也即是需要被轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)線驅(qū)動74LS244三—八譯碼器74LS138VOUT輸出對應(yīng)的模擬電壓2024/3/161763-4-312位D/A轉(zhuǎn)換器接口若用8位數(shù)據(jù)線（D0~D7）來傳送CPU須分兩次傳送12位被轉(zhuǎn)換數(shù)將D/A轉(zhuǎn)換的12位數(shù)據(jù)分成高4位和低8位，低8位通過數(shù)據(jù)線直接傳送，高4位是借助地址譯碼空閑的地址線A8~A11來實現(xiàn)若采用16位或16位以上的CPU時，可以一次性的將12位數(shù)據(jù)傳送給D/A轉(zhuǎn)換器2024/3/161773-4-3串行輸入12位D/A轉(zhuǎn)換接口串行輸入式D/A轉(zhuǎn)換器具有接線少、易隔離、能遠(yuǎn)傳等優(yōu)點，可以很方便地與CPU連接。串行輸入、12位D/A轉(zhuǎn)換接口電路示意圖數(shù)據(jù)輸入清D/A移位信號啟動信號電壓輸出2024/3/161783-4-3D/A轉(zhuǎn)換器接口的隔離技術(shù)（1）隔離的必要性光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏三極管封裝而成，具有類似普通三極管的輸入-輸出特性模擬信號隔離利用光電耦合器的線性區(qū)，可既滿足了轉(zhuǎn)換的隔離，又實現(xiàn)電壓／電流變換數(shù)字信號隔離利用光電耦合器的開關(guān)特性，實現(xiàn)數(shù)字信號隔離。2024/3/161793-4-3D/A轉(zhuǎn)換器接口的隔離技術(shù)（2）模擬信號隔離只使用少量的光電耦合器，成本低；但調(diào)試?yán)щy，若光電耦合器挑選不合適，將會影響轉(zhuǎn)換的精度和線性度。數(shù)字信號隔離調(diào)試簡單，不影響轉(zhuǎn)換的精度和線性度；缺點是使用較多的光電電耦合器等元器件，成本高。2024/3/161803-4-4D/A轉(zhuǎn)換模板的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計D/A轉(zhuǎn)換模板的設(shè)計原則硬件與軟件的結(jié)合安全可靠性能與經(jīng)濟的統(tǒng)一通用性符合總線標(biāo)準(zhǔn)用戶可任意選擇接口地址：由基址和片址組成用戶可任意選擇輸出方式：電流或電壓輸出2024/3/161813-4-5D/A轉(zhuǎn)換模板的設(shè)計舉例（1）D/A轉(zhuǎn)換模板的設(shè)計步驟確定性能指標(biāo)設(shè)計電路原理圖和選擇集成電路芯片設(shè)計和制造電路印刷板焊接和調(diào)試電路板2024/3/161823-4-6數(shù)字量輸入通道隔離抖動整形4.1PID調(diào)節(jié)

4.1.1PID調(diào)節(jié)器的優(yōu)點

4.1.2PID調(diào)節(jié)器的作用

返回本章首頁4.1.1PID調(diào)節(jié)器的優(yōu)點PID調(diào)節(jié)器之所以經(jīng)久不衰，主要有以下優(yōu)點。1.技術(shù)成熟

2.易被人們熟悉和掌握