AD與DA轉(zhuǎn)換器接口課件

A/D與D/A轉(zhuǎn)換器接口D/A轉(zhuǎn)換器的接口方法10/1

微型汁算機在實時控制、在線動態(tài)測量和對物理過程進行監(jiān)控，以及圖像、語音處理領(lǐng)域的應(yīng)用中，都要與一些連續(xù)變化的模擬量(溫度、壓力、流量、位移、速度、光亮度、聲音等模擬量)打交道，但數(shù)字計算機本身只能識別和處理數(shù)字量，因此，必須經(jīng)過轉(zhuǎn)換器，把模擬量轉(zhuǎn)換器成數(shù)字量，或?qū)?shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，才能實現(xiàn)CPU與被控對象之間的信息交換。顯然，模擬接口電路的作用，在于把微處理器系統(tǒng)的離散的數(shù)字信號與模擬設(shè)備中連續(xù)變化的模擬信號電壓、電流之間建立起適配關(guān)系，以便汁算機執(zhí)行控制與測量任務(wù)。從硬件角度來看，模擬接口就是處理器與A／D、D／A轉(zhuǎn)換器之間的連接電路。本章將詳細討論這種接口原理、設(shè)計方法及如何進行驅(qū)動程序的設(shè)計。HOMED/A轉(zhuǎn)換器的接口方法10/1一、D／A轉(zhuǎn)換器及其連接特性

1．D／A轉(zhuǎn)換器的主要參數(shù)

①分辨率：指D／A轉(zhuǎn)換器能夠轉(zhuǎn)換的二進制數(shù)的位數(shù)。位數(shù)多分辨率也就高，

②轉(zhuǎn)換時間：指數(shù)字量從輸入到完成轉(zhuǎn)換、輸出達到最終值并穩(wěn)定為止所需的時間。

③精度：指D／A轉(zhuǎn)換器實際輸出電壓與理論值之間的誤差。

④性度：指數(shù)字量變化時，D／A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量按比例關(guān)系變化的程度。HOMEBACKD/A轉(zhuǎn)換器的接口方法10/12．D／A轉(zhuǎn)換器的連接特性

①輸入緩沖能力。DAC是否帶有三態(tài)輸入緩沖器或鎖存器來保存輸入數(shù)字量，這對不能長時間在數(shù)據(jù)總線保持數(shù)據(jù)的微機系統(tǒng)中使用D／A轉(zhuǎn)換器，十分重要。

②輸入數(shù)據(jù)的寬度(即分辨率)。DAC有8位。10位。14位。16位。

③輸入碼制。DAC能接收不同碼制的數(shù)字量輸出

④輸出模擬量的類型。DAC的輸出可以是電流也可以是電壓，輸出電流的叫電流型DAC，輸出電壓的叫電壓型DAC。

⑤輸出模擬量的極性。DAC的模擬量輸出有單極性輸出也有雙極性輸出。對—些需要正負電壓控制的設(shè)備，就要使用雙極性DAC，或在輸出電路中采取措施，使輸出電壓有極性變化。HOMEBACKD/A轉(zhuǎn)換器的接口方法10/1二、D／A轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口方法：

1．接口的任務(wù)

CPU向DAC傳送數(shù)據(jù)時，也不必查詢DAC的狀態(tài)是否準備好，只要兩次傳送數(shù)據(jù)之間的間隔不小于DAC的轉(zhuǎn)換時間，都能得到正確的結(jié)果。但是，如果D／A轉(zhuǎn)換器不帶三態(tài)輸入鎖存緩沖器時，CPU就不能把數(shù)據(jù)直接通過數(shù)據(jù)總線送到D／A轉(zhuǎn)換器，而需要在CPU的數(shù)據(jù)總線與D／A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸入線之間加三態(tài)鎖存緩沖器。所以D／A轉(zhuǎn)換器接口的主要任務(wù)是要解決CPU與DAC之間的數(shù)據(jù)緩沖問題。例如，DAC0832外部有5個控制信號，它們都是用來控制兩級鎖存器的。HOMEBACKD/A轉(zhuǎn)換器的接口方法10/12。接口電路結(jié)構(gòu)形式

D／A轉(zhuǎn)換器的種類繁多，型號各異，速度與精度差別甚大，它們與微型計算機連接時的接口電路結(jié)構(gòu)形式一·般有3種：

①采用中小規(guī)模邏輯芯片構(gòu)成接口電路與CPU連接；

②利用通用并行I／0接口芯片與CPU連接；

③采用GAL器件。在實際使用中，經(jīng)常利用并行I／O接口芯片與CPU相連，這樣，在時序配合和驅(qū)動能力上都容易和CPU一致，使設(shè)計簡化和調(diào)試方便，并增加系統(tǒng)的可靠性。下面舉例說明如何進行D／A轉(zhuǎn)換器接口硬件設(shè)計和軟件編程。HOMEBACKD/A轉(zhuǎn)換器接口的電路設(shè)計10/2一、片內(nèi)無三態(tài)輸入緩沖器的8位D/A轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計

1．要求利用DAC0808構(gòu)成自流數(shù)字電壓表。端口地址分配為：數(shù)據(jù)鎖存的端口(Y1)--318H，比較器比較結(jié)果端口（Y0)——319H。

2．分析首先，由于DAC0808片內(nèi)無三態(tài)數(shù)據(jù)輸入鎖存器，因此在接口電路設(shè)計中—定要外加三態(tài)鎖存器或I／0并行接口芯片才能與CPU相接。其次，利用DAC構(gòu)成數(shù)字電壓表的實質(zhì)是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成電壓去和被測電壓進行比較，而得到被測電壓的數(shù)字量。

3．設(shè)計

①硬件連接。圖10．1為DAC0808與CPU之間加鎖存器的連接圖。圖中DAC0808的數(shù)據(jù)輸入端通過鎖存器74kS273與PC微機插槽數(shù)據(jù)總線相連，鎖存器的鎖存信號CP由IOW與地址譯碼電路的輸出Yl經(jīng)或非門741S33產(chǎn)生。HOMEBACKD/A轉(zhuǎn)換器接口的電路設(shè)計10/2②軟件編程。實現(xiàn)直流電壓表功能的程序段為：

MOVAX，020H ；開辟存儲單元

MOVES，AX MOVBX，00H MOVCX，080H ；CH等于新試探值初值；CL等于試探值增量初值NEXT：MOVAH，CH ；AH等于試探后保留值(老試探值) MOVAL，AH ；取老試探值

ADDAL，CL ；形成新試探值

MOVCH，AL ；CH←新試探值

MOVDX，318H ；新試探值送至74Lq273，進行轉(zhuǎn)換

OUTDX，AL MOVDX，319H ；讀人比較結(jié)果

INAL，DX ；即檢查比較結(jié)果D0 ANDAL，01H JNZOK ；若結(jié)果為“1”，則保留

MOVCH，AH ；若結(jié)果為“O”，則去掉OK：SHRCL，1 ；改變試探增量

INCNEXT ；比較次數(shù)到了嗎?(N=8)不到，則繼續(xù)

MOVAL，CH ；次數(shù)已到，則送數(shù)據(jù)到存儲單元

MOVES：[BX]，AL HLT ；暫停

程序執(zhí)行完畢，在內(nèi)存200H單元，保存著被測的直流電壓值。HOMEBACKD/A轉(zhuǎn)換器接口的電路設(shè)計10/2二、片內(nèi)有三態(tài)輸入緩沖器的8位D／A轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計1.要求通過D／A轉(zhuǎn)換器DAC0832產(chǎn)生任意波形，如矩形波、三角波、梯形波、正弦波以及鋸齒波等。2．分析

①連接特性。DAC0832是分辨率為8位的乘法型DAC，芯片內(nèi)部帶有兩級緩沖寄存器，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳如圖10．2所示。

DAC0832的時序關(guān)系如圖10．3所示。圖中表示，兩個數(shù)據(jù)分別用CS1和CS2鎖存到兩個DAC0832的輸入寄存器中，最后用XFER信號的上升沿將它們同時鎖存到各自的DAC寄存器，進行D／A轉(zhuǎn)換。HOMEBACKD/A轉(zhuǎn)換器接口的電路設(shè)計10/2

②DAC0832的工作方式。DAC0832芯片在以上幾個信號不同組合的控制下，可實現(xiàn)單緩沖、雙緩沖和直通3種工作方式。直通就是不進行緩沖，CPU送來的數(shù)字量直接送到DAC轉(zhuǎn)換器，條件是除ILE端加高電平以外，將所有的控制信號都接低電平。單緩沖是只進行一級緩沖，具體可用第—組或第二組控制信號對第—·級或第二級緩沖器進行控制。雙緩沖是進行兩級緩沖，用兩組控制信號分別進行控制。3．設(shè)計

①硬件設(shè)計。采用8255A作為DAC與CPU之間的接口芯片，并把8255A的A口作為數(shù)據(jù)輸出，通過它把數(shù)據(jù)傳送到DAC0832，而B口的PBo—PB45根線作為控制信號來控制DAC0832的工作方式及轉(zhuǎn)換操作，如圖10．4所示。HOMEBACKD/A轉(zhuǎn)換器接口的電路設(shè)計10/2②軟件編程。 ；8255A初始化

MOVDX，303H ；8255A的命令口

MOVAL，10000000B ；8255A的方式字

OUTDX，AL

；指派B口控制DAC的轉(zhuǎn)換

MOVDX，300H ；8255A的B口地址

MOVAL，00010000B ；置DAC0832為直通工作方式

OUTDX，AL

；生成三角波的循環(huán)

MOVDX，300H ；8255A的A口地址

MOVAL，0H ；輸出數(shù)據(jù)從0開始

L1： OUTDX，AL INCAL ；輸出數(shù)據(jù)加1 JNZL1 ；AL是否加滿?未滿，繼續(xù)

MOVAL，0FFH ；已滿，AL置全“1”L2： OUTDX，AL DECAL ；輸出數(shù)據(jù)減1 JNZ12 ；從是否減到0?不為0，繼續(xù)

JMPL1 ；為0，AL加1HOMEBACKD/A轉(zhuǎn)換器接口的電路設(shè)計10/2三、片內(nèi)無三態(tài)輸入緩沖器的12位D／A轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計

1．要求

對片內(nèi)無輸入緩沖器的12位D／A轉(zhuǎn)換器設(shè)計接口，要求轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)按“右對齊”格式傳送。

2．分析首先，由于轉(zhuǎn)換器的分辨率(12位)比CPU的數(shù)據(jù)總線位數(shù)(8位)寬，CPU必須分兩次送出，先送低字節(jié)，后送高字節(jié)(稱右對齊)。所以在DAC的分辨率大于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線位數(shù)時要采用兩級鎖存器。其次，因片內(nèi)無兩級輸入緩沖器，故接口電路中要在數(shù)據(jù)總線與DAC數(shù)據(jù)輸入端之間加兩級鎖存器，如圖10．5所示。HOMEBACKD/A轉(zhuǎn)換器接口的電路設(shè)計10/2四、片內(nèi)有三態(tài)輸入緩沖器的12位D／A轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計

1．要求對片內(nèi)有輸入緩沖器的12位D／A轉(zhuǎn)換器設(shè)計接口，要求按“左對齊“的格式傳送數(shù)據(jù)。

2．分析由于DACl210片內(nèi)有兩級鎖存器，所以接口電路中，在DAC的數(shù)據(jù)輸入線與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線之間就不必外加鎖存器，而直接相連，但由于DACl210的分辨率位數(shù)大于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的位數(shù)，因此，數(shù)據(jù)的傳送還是要分兩次。

DACl210的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖10．6所示。HOMEBACKD/A轉(zhuǎn)換器接口的電路設(shè)計10/23.設(shè)計

(1)硬件連接圖10．7表示了DACl210與CPU的連接DACl210輸人數(shù)據(jù)線的高8位DI11～DI4連到數(shù)據(jù)總線的D7—Do，低4位DI，—Dio接到數(shù)據(jù)總線的D7—D4，以實現(xiàn)左對齊格式。HOMEBACKD/A轉(zhuǎn)換器接口的電路設(shè)計10/2(2)高低字節(jié)數(shù)據(jù)緩存過程這一緩存過程可用下列程序段完成。

MOVDX，340H ；高8位端口地址

MOVAL，DATAH ；高8位數(shù)據(jù)

OUTDX，AL ；送高8位

INCDX ；低4位端口地址

MOVAL，DATAL ；低4位數(shù)據(jù)

OUTDX，AL ；送低4位

MOVDX，342H ；12位鎖存器地址

OUTDX，AL ；送12位數(shù)據(jù)HOMEBACKA/D轉(zhuǎn)換器接口基本原理與方法10/3一、A／D轉(zhuǎn)換器及其連接特性

1．MD轉(zhuǎn)換器的主要參數(shù)

(1)分辨率：是指A／D轉(zhuǎn)換器能夠轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的位數(shù)。例如：1個10位A／D轉(zhuǎn)換器，去轉(zhuǎn)換一個滿量程為5V的電壓，則它能分辨的最小電壓為5000mV／102≈5mV。這表明，A／D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量輸出位數(shù)越多，其分辨率就越高。

(2)轉(zhuǎn)換時間指從輸入啟動轉(zhuǎn)換信號開始到轉(zhuǎn)換結(jié)束，得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出量為止的時間。其他參數(shù)與D／A轉(zhuǎn)換器類似。HOMEBACKA/D轉(zhuǎn)換器接口基本原理與方法10/3一、A／D轉(zhuǎn)換器及其連接特性

2．MD轉(zhuǎn)換器的外部特性

(1)模擬信號輸人線----來自被轉(zhuǎn)換的對象，有單通道輸入與多通道輸入之分。

(2)數(shù)字量輸出線----是ADC將數(shù)字量送給CPU的數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)線的根數(shù)表示ADC的分辨率。

(3)轉(zhuǎn)換啟動線(輸入)----它是由系統(tǒng)控制器發(fā)出的一種控制信號，此信號一到，A／D轉(zhuǎn)換就開始，啟動轉(zhuǎn)換信號不到，A／D轉(zhuǎn)換器不會自動開始轉(zhuǎn)換，并且是發(fā)1次啟動信號只能轉(zhuǎn)換1次，采集1個數(shù)據(jù)。

(4)轉(zhuǎn)換結(jié)束線(輸出)----轉(zhuǎn)換完畢后由ADC發(fā)出A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，它是一種狀態(tài)信號。HOMEBACKA/D轉(zhuǎn)換器接口基本原理與方法10/3一、A／D轉(zhuǎn)換器及其連接特性

2．MD轉(zhuǎn)換器的外部特性

表10．1幾種A/D轉(zhuǎn)換芯片的引腳對照

芯片轉(zhuǎn)換啟動轉(zhuǎn)換結(jié)束

ADC0816（0809）

STARTEOCAD570（571）B/C=0DRADC0804WRCSINTRADC7570STARTBUSY=1ADC1131JCONVCMDSTATUS下降邊

ADC1210SCCCAD574EC（R/C=0）。CS

STS=0HOMEBACKA/D轉(zhuǎn)換器接口基本原理與方法10/3二、A／D轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口方法

1．MD轉(zhuǎn)換器與CPO的連接

(1)AID轉(zhuǎn)換器的分辨率

ADC的分辨率位數(shù)與CPU的數(shù)據(jù)總線的位數(shù)是否一致?若不一致，并且是分辨率高于數(shù)據(jù)總線的寬度，則CPU讀數(shù)據(jù)時，需要兩次讀取，而且，讀取的數(shù)據(jù)在存儲區(qū)存放的格式，有左對齊與右對齊之分。

(2)A／D轉(zhuǎn)換器的輸出鎖存器在ADC芯片內(nèi)有無三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器?若有，則ADC的數(shù)據(jù)線可直接掛在CPU的數(shù)據(jù)總線上；若無，則須在ADC的輸出數(shù)據(jù)線與CPU的數(shù)據(jù)總線之間，外加三態(tài)鎖存器，才能連接。

(3)A／D轉(zhuǎn)換器的啟動信號對于采用電平啟動的ADC，其啟動電子要在整個轉(zhuǎn)換過程中維持不變，直到轉(zhuǎn)換結(jié)束為止。HOMEBACKA/D轉(zhuǎn)換器接口基本原理與方法10/32．MD轉(zhuǎn)換器接口的主要操作

①進行通道選擇。

②發(fā)轉(zhuǎn)換啟動信號

③取回“轉(zhuǎn)換結(jié)束”狀態(tài)信號。

④讀取轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。

⑤發(fā)采樣／保持(S／H)控制信號。3．A／D轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)的傳送對于查詢方式，只需一個程序，程序中包括選擇通道，發(fā)轉(zhuǎn)換啟動信號，查轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，若轉(zhuǎn)換結(jié)束，就開始讀數(shù)據(jù)，最后是把數(shù)據(jù)存入內(nèi)存。對于中斷方式，需要兩個程序，一個主程序和一個服務(wù)程序。在主程序中，選擇通道，發(fā)轉(zhuǎn)換啟動信號，開中斷，然后，CPU就可以干別的事或等待中斷請求。HOMEBACKA/D轉(zhuǎn)換器接口基本原理與方法10/33．A／D轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)的傳送對于DMA方式，其數(shù)據(jù)采集的操作與查詢和中斷方式基本相同，只是對所采集的數(shù)據(jù)如何傳送到內(nèi)存的方法有所不同。對于超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，A／D轉(zhuǎn)換器速度非?？?，采用DMA方式傳送也跟不上轉(zhuǎn)換的速度，故在A／D轉(zhuǎn)換器板上設(shè)置RAM，把采集的數(shù)據(jù)先就近存放在RAM中，然后，再從板上的RAM取出數(shù)據(jù)送到內(nèi)存。4．MD轉(zhuǎn)換器接口電路的結(jié)構(gòu)形式A／D轉(zhuǎn)換器與CPU的接口方式有如下3種：

(1)采用中小規(guī)模邏輯電路這種接口電路在與CPU的時序配合上，調(diào)試時可能有些麻煩，適應(yīng)于控制信號較少的簡單接口設(shè)計。

HOMEBACKA/D轉(zhuǎn)換器接口基本原理與方法10/3(2)采用通用的可編程并行接口芯片例如采用8255A作ADC的接口，這種接口電路設(shè)計方便，加上是可編程，使用靈活。

(3)采用GAL器件采用GAL器件，可以實現(xiàn)A／D轉(zhuǎn)換器接口電路中的全部功能，包括提供控制信號，接收狀態(tài)信號和進行I／0端口地址譯碼。這種接口電路不僅可實現(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯，可靠性高，而且可以加密，這是通用并行接口芯片無法做到的。要說明一點，這些A／D轉(zhuǎn)換器并不是只適合于例中的某種傳送方式或電路結(jié)構(gòu)形式，它們還可以有其他的傳送方式和電路結(jié)構(gòu)形式。HOMEBACK查詢方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計10/4一、12位片內(nèi)帶有3-態(tài)輸出鎖存器的A／D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計

1．要求進行12位轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果分兩次輸出，以左對齊方式存放在首址為4001-1的內(nèi)存區(qū)。共采集64個數(shù)據(jù)。ADC與CPU之間采用查詢方式交換數(shù)據(jù)，為此，采用AD574A作為A/D轉(zhuǎn)換器。

2．分析

AD574A是具有三態(tài)輸出鎖存器的A／D轉(zhuǎn)換器，它可以作12位轉(zhuǎn)換，也可作8位轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換速度較快，為25us，內(nèi)部含有與微型計算機連接的邏輯控制電路，它是目前國內(nèi)外使用較多的器件之一。AD574A外部引腳如圖10．8所示。

AD574A的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖10，9所示。HOME

BACK查詢方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計10/4CE：片允許信號，高電平允許工作。簡單應(yīng)用中可固定接高電平。CS：片選中，低電平有效。R/C：雙功能引腳，作為讀數(shù)據(jù)或啟動轉(zhuǎn)換的控制信號。R/C=1，用于讀數(shù)據(jù)；R/C=0，用于啟動轉(zhuǎn)換。12/8：數(shù)字量輸出位數(shù)控制，12／8=1，1次輸出12位數(shù)據(jù)；12／8=0，1次輸出8位數(shù)據(jù)。A0：雙功能引腳，用于分辨率和字節(jié)選擇。在轉(zhuǎn)換啟動時，若Ao=O,則AD574A作12位轉(zhuǎn)換器用；若Ao=1，則AD574A作8位轉(zhuǎn)換器用。在讀數(shù)據(jù)時，若Ao=O，則讀高字節(jié)；若Ao=1，則讀低字節(jié)。STS：狀態(tài)線，表示轉(zhuǎn)換器狀態(tài)，在轉(zhuǎn)換期間，STS為高；當轉(zhuǎn)換結(jié)束時，STS變低?？衫盟呢撎叿聪蚝笕ド暾堉袛唷OMEBACK查詢方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計10/4

以上信號線中，CS、CE和R/C三個信號組合起來實現(xiàn)啟動轉(zhuǎn)換和讀數(shù)據(jù)。當CS=0、CE=1和R/C=O時，啟動A／D進行轉(zhuǎn)換，可見AD574A是邊沿啟動轉(zhuǎn)換；當CS=O、CE=l和R／C=1時，讀取數(shù)據(jù)。這5個控制信號的電平狀態(tài)與AD574A所產(chǎn)生的操作對應(yīng)關(guān)系如表10．2所示。

表10．2AD574A的控制信號的作用CECSR/C12/8A0AD574A的功能操作

0××××不允許轉(zhuǎn)換

×1×××未接通芯片

100×0啟動1次12位轉(zhuǎn)換（作12位轉(zhuǎn)換器）

100×1啟動1次8位轉(zhuǎn)換（作8位轉(zhuǎn)換器）

101高電平（+5V）

×一次輸出12位

101低電平（數(shù)字地）0輸出高位字節(jié)

101低電平（數(shù)字地）1輸出低位字節(jié)HOMEBACK查詢方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計10/43．設(shè)計

(1)硬件連接

AD574A與CPU的連接如圖10。10所示。圖中I／O端口地址譯碼有三個端口地址：Yo=310H，為狀態(tài)口；Y1=311H，為數(shù)據(jù)口(低4位)；Y2=312H，為轉(zhuǎn)換啟動控制121／數(shù)據(jù)口(高8位)。這樣安排，實際上也就考慮了A0的控制作用。例如轉(zhuǎn)換啟動端口設(shè)置為312H，其中包含Ao=0，以實現(xiàn)12位轉(zhuǎn)換。讀數(shù)據(jù)端口設(shè)置了兩個，一個是312H，包含Ao=0，讀高字節(jié)；一個是311H，包含Ao=1，讀低字節(jié)。

(2)軟件編程軟件編程與AD574A各控制信號之間的邏輯關(guān)系及工作時序有關(guān)。圖10．11描述了各信號之間的時序關(guān)系。HOMEBACK查詢方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計10/4根據(jù)題目的要求和信號的時序關(guān)系，其數(shù)據(jù)采集的程序段如下：

MOVCX．40H ；采集次數(shù)

MOVSI，400H ；存放數(shù)據(jù)內(nèi)存首址START：MOVDX．312H ：12位轉(zhuǎn)換(Ao；O) MOV從，0H ；寫入的數(shù)據(jù)可以取任意值

OUTDX，AL ；轉(zhuǎn)換啟動(CS，及R/C均置O，

CE置1) MOVDX，310H ；讀狀態(tài)，Y0=O，打開三態(tài)門L： INAL，DX ANDAL，80H ；檢查D7=STS=0? JNZL ；不為0，轉(zhuǎn)換未結(jié)束，則等待

MOVDX，311H；為0，轉(zhuǎn)換已結(jié)束，先讀低4位

INAL，DXA0=1) HOMEBACK查詢方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計10/4 ANDAL，0FOH ；屏蔽低4位

MOV[SI]，AL ；送內(nèi)存

INCSI ；內(nèi)存地址加l MOVDX，312H ；再讀高8位(A0=0) INAL，DX MOV[SI]，AL ；送內(nèi)存

INCSI ；內(nèi)存地址+1 DECCX ；采集次數(shù)減l JNZSTART ；未完，繼續(xù)

MOVAX，4C00H ；已完，程序退出

INT21HHOMEBACK查詢方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計10/4二、12位片內(nèi)不帶三態(tài)輸出鎖存器的A／D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計

1．要求某數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用ADCl210作12位轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)按右對齊格式存放。CPU與接口之間用查詢方式交換數(shù)據(jù)。

2．分析與設(shè)計

ADCl210是無三態(tài)輸出鎖存功能的A／D轉(zhuǎn)換器，因此，它的數(shù)據(jù)線不能與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線直接連接，必須通過兩個具有三態(tài)鎖存能力的74LS244接到CPU的數(shù)據(jù)總線上。整個接口電路如圖10。12所示。圖中I／O端口地址由譯碼電路產(chǎn)生，其分配是：兩個數(shù)據(jù)口Y0(330H)和Y1(331H)，一個轉(zhuǎn)換啟動的控制口Y2(332H)以及一個狀態(tài)口Y0(330H)。HOMEBACK查詢方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計10/43．編程

MOVDX，332H ；啟動轉(zhuǎn)換信號的端口

INAL，DX ；置SC=0，啟動轉(zhuǎn)換

MOVDX，330H ；狀態(tài)口L： INAL，DX ；查CC=0? ROLAL，1 ；若CC≠0，轉(zhuǎn)換未結(jié)束，則等待

JCL ；若CC=0，則轉(zhuǎn)換結(jié)束

MOVDX，330H ；74LS24．4(二)的端口，讀取高4位數(shù)

INAL，DX ANDAL，OFH ；屏蔽前面高4位，取高字節(jié)的低4位

MOVBH，AL ；保存高字節(jié)

MOVDX，331H ；74LS244(一)的端口，讀取低8位數(shù)

INAL，DX MOVBL，AI， ；保存低字節(jié)

HLTHOMEBACK查詢方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計10/4三、用電平啟動轉(zhuǎn)換的A／D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計

1．要求在8位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，采用AD570作A／D轉(zhuǎn)換。采集256個數(shù)據(jù)，用查詢方式送到內(nèi)存。

2．分析

AD570是一個用電平啟動的8位逐次逼近A／D轉(zhuǎn)換芯片。其轉(zhuǎn)換啟動信號是D庀(BLANK／CONV)，低電平有效，該信號變低電平時開始轉(zhuǎn)換，經(jīng)25us轉(zhuǎn)換才結(jié)束。在此期間，轉(zhuǎn)換啟動信號要一直保持為低電平。若提前變高，則轉(zhuǎn)換中止，無結(jié)果輸出。轉(zhuǎn)換結(jié)束信號是DR(DATAREADY)，轉(zhuǎn)換過程中為高電平，轉(zhuǎn)換完畢變低。當它出現(xiàn)低電平，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，可以讀取數(shù)據(jù)。其時序關(guān)系如圖10．13所示。HOMEBACK查詢方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計10/43．設(shè)計

(1)硬件連接

AD570轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸出無三態(tài)鎖存器，不能直接與CPU數(shù)據(jù)總線相連，為此，電路中采用8255A并行接口芯片作為AD570與CPU的接口電路，如圖10．14所示。圖中，用8255A的A口作數(shù)據(jù)口，瀆取AD570的數(shù)據(jù)。用C口的PC0提供轉(zhuǎn)換啟動信號；用P巳接收轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。

8255AAD570CPUPA0~7PC0PC7GNDA0~7B/CDRDGINA圖10．14AD570與CPU接口HOMEBACK查詢方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計10/4(2)軟件編程

MOVDX，303H ；8255A命令口

MOVAL，98H ；工作方式字

OUTDX，AL MOVAL，01H ；置PC0=1，使B／C=1準備發(fā)啟動信號

OUTDX，AL MOVAX，0040H ；內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū)段址

MOVES，AX MOVBX，00H ；偏移地址

MOVCX，0FFH ；采樣次數(shù)AGAIN：MOVAL，00H ；再置PC0=0，即置B／C=O OUTDX，AL ；啟動轉(zhuǎn)換并維持低電平WAIT1：MOVDX，302H ；查PC7=0，即查轉(zhuǎn)換結(jié)束DR=0? INAL，DX

HOMEBACK查詢方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計10/4

SHLAL，1 JCWAIT1 ；未結(jié)束，等待；否則，讀數(shù)

MOVDX，300H ；從A口讀數(shù)

INAL，DX MOVES：[BX]，AL ；存數(shù)于內(nèi)存

MOVDX，303H ；置PC0=1，使啟動信號B／C

變高電平

MOVAL，01H ；撤銷啟動信號

OUTDX，AL INCBX ；內(nèi)存加1LOOPAGAIN ；次數(shù)減1，未完，繼續(xù)

MOVAX，4C00H INT21HHOMEBACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/5一、單板機系統(tǒng)的中斷方式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

1．要求以TP86單板機為控制器，對單通道模擬信號采集512個8位數(shù)據(jù)，采集到的數(shù)據(jù)以中斷方式讀人內(nèi)存，并送到D／A轉(zhuǎn)換器。

2．分析與設(shè)計

(1)ADC0804特性分析

ADC0804是—個單通道模擬量輸入，8位分辨率的MD轉(zhuǎn)換器。輸出有三態(tài)鎖存，可直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。

ADC0804的轉(zhuǎn)換啟動信號由田CS·WR兩個信號組合產(chǎn)生，當這兩個信號同時為低電平時，啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)束信號為INTR，低電平有效，當轉(zhuǎn)換結(jié)束時，INTR為低電平，它反向后可以作中斷請求。HOMEBACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/5(2)中斷控制的分析本例題是屬于用戶自行設(shè)計和配置中斷系統(tǒng)的應(yīng)用情況。為此，先設(shè)定82559A的使用條件。

8259A在單板機系統(tǒng)中是單片使用，設(shè)中斷類型號高5位為80H，邊沿觸發(fā)，指定中斷結(jié)束方式。中斷請求是ADC0804的引腳INTR，它反向后接到8259A的中斷輸入線IR0上，這意味著ADC0804的中斷級別在TP86單板機系統(tǒng)中優(yōu)先級最高。地址總線的A1接到8259A的引腳Ao上，8259A的兩個端口地為0FFDCH(Ao=O)和0FFDEH(A0=1)。根據(jù)以上分析，沒計了TP86中斷方式的A／D轉(zhuǎn)換器接口電路，如圖10．15所示。HOMEBACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/53．程序設(shè)計其程序流程圖如圖10．16所示。程序如下：

STACKSEGMENTPARASTACK‘STACK’DB200DUP(0)STACKENDSDATASEGMENTBUFRDB512DUP（0）

ADCEQU0FFD4H ；ADC端口

PIC0EQU0FFDCH ；8259A的偶地址端口

PIC1EQU0FFDEH ；8259A的奇地址端口

DACEQU0FFD6H ；DAC端口DATAENDSCODESEGMENT ASSUMECS：CODE，DS：DATA，SS：STACK

；中斷向量裝入HOMEBACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/5START: MOVAX,CODE MOVCS，AX MOVAX，DATA MOVDS,AX MOVAX，STACK MOVSS，AX MOVAX，00H MOVES，Ax ；設(shè)置00H段基址指向中斷向量表的存儲區(qū)

MOVBX，200H ；中斷號*4→BX MOVES：[BX]，OFFSETREAD_INT ；裝入中斷向量的偏移值

PUSHCS POPAX ；取主程序的段址作為服務(wù)程序的段址

MOVES：[BX+2]，AX ；裝人中斷向量的段值

MOVDI，OFFSETBUFR ；設(shè)置數(shù)據(jù)區(qū)首址

MOVCX，512 ；采樣次數(shù) ；8259A初始化

CLI；關(guān)中斷

MOVAL，13H ；寫ICW：(邊沿觸發(fā)，單片，需要ICWa)

HOMEBACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/5MOVDX，PICO；8259A端口(A0=0) OUTDX，AL MOVAL，80H ；寫ILW2(中斷號高5位) MOVDX，PIC1 ；8259A端口(A0=1) OUTDX，AL MOVAL，01H ；寫ICW4(非緩沖，正常結(jié)束，16位機) OUTDX，AL ；8259A端口(A0=1)

；開放IR0中斷請求

MOVDX，PIC1 ；8259A端口(A0=1) INAL，DX ；寫OCW1(允許IR0請求中斷) ANDAL，OFEH OUTDX，AL

；啟動轉(zhuǎn)換AGAIN：MOVAX，00H ；寫入的數(shù)據(jù)可以取任意值

MOVDX，ADC ；啟動轉(zhuǎn)換(Cs、WR同時有效) OUTDX，AL STI開中斷

HOMEBACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/5 HLT ；等待中斷請求

CLI ；關(guān)中斷

DECCX ；次數(shù)減1 JNZAGAIN ；次數(shù)未到，繼續(xù)啟動轉(zhuǎn)換 ；屏蔽IR0中斷請求

MOVDX，PIC1 ；8259A端口(Ao=1) INAL，DX ；次數(shù)已到，屏蔽11％

ORAL，01H OUTDX，AL MOVAXOFF00H ；返回監(jiān)控

PUSHAX MOVAX，0000H PUSHAX RET

；中斷服務(wù)程序READ_INTPROCFAR PUSHAX ；寄存器進棧

PUSHDXHOMEBACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/5PUSHDIMOVDX，ADCINAL，DX ；從ADC0804讀人數(shù)據(jù)

NOPNOPMOV[DI]，AL ；讀人的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存

MOVDX，DAC ；向DAC0832OUTDX，AL ；輸出數(shù)據(jù)

INCDI ；內(nèi)存加1MOVAL，60H ；寫OCW2(指定IR0中斷結(jié)束)MOVDX，PIC0 ；8259A端口(A0=0)OUTDX，ALIRET ；中斷返回

POPDI ；寄存器出棧

POPDXPOPAXREADINTENDPCODEENDSENDSTARTHOMEBACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/5二、PC機系統(tǒng)的中斷方式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

1．要求以PC機為控制器，采用中斷方式，進行8通道數(shù)據(jù)采集，采集1K字節(jié)。采集的數(shù)據(jù)在屏幕上顯示。為此，采用ADC0809作A／D轉(zhuǎn)換器，并利用系統(tǒng)的mQ2引入ADC外部中斷。接口中，端口地址分配為：30CH作轉(zhuǎn)換啟動的控制口和轉(zhuǎn)換結(jié)束的狀態(tài)口；30DH作中斷申請允許端口；30EH作通道選擇和讀數(shù)據(jù)端口。

2．分析

(1)ADC0809外部特性從圖10．17和圖10．18可以看出，ADC0809有8個模擬量輸人端(IN0-IN7)，相應(yīng)設(shè)置3根模擬量通道地址線(ADDA—ADDc)用以編碼來選擇8個模擬量輸入通道。并且還設(shè)置1根地址鎖存允許信號ALE，高電子有效。HOMEBACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/5(2)接口電路結(jié)構(gòu)形式本例采用GAL20V8作接口電路。其設(shè)計思想是利用GAL器件對信號的轉(zhuǎn)換功能，來協(xié)調(diào)CPU與ADC0809兩者之間信號線的不兼容性。(3)中斷處理由于本例題是利用系統(tǒng)的中斷資源，只需將ADC0890的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC連到系統(tǒng)總線的IRQ2上，并在程序中作兩件事，一是中斷向量的修改；二是對中斷控制器8259A的中斷屏蔽寄存器IMR和正在服務(wù)寄存器ISR進行操作。(4)數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)顯示有兩點：一是要把采集到的用十六進制表示的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ASCII碼，才能送到屏幕去顯示；二是顯示格式，數(shù)據(jù)在屏幕上是采用一列顯示，還是滿屏顯示或分區(qū)顯示。HOMEBACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/53．設(shè)計

(1)硬件連接

圖10．20所示，對ADC0809的控制信號和中斷申請信號由GAL20V8產(chǎn)生，通道地址由數(shù)據(jù)線的低3位Do·D2編碼產(chǎn)生，ADC0809的輸出數(shù)據(jù)線直接連到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線上，整個接口電路包括端口地址譯碼只用了一個GAL20V8芯片。

(2)軟件編程

STACKSEGMENTPARA‘STACK’DW200DUP(?)STACKENDSDATASEGMENTPARAPUBLIC‘DATA’ INTOA—OFFOW?，定義存儲單元

INTOASEGDW? BUFRDB1024DUP(O)；定義內(nèi)存區(qū)

N=$_BUFR采樣次數(shù)

HOMEBACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/5

STA_EOCEQU30CH ；ADC啟動轉(zhuǎn)換／讀轉(zhuǎn)換結(jié)束端口

ALE_OEEQU30EH ；ADC道鎖存／讀數(shù)據(jù)端口

INTENEQU30DH ；允許中斷申請端口INPUT_MESDB‘PLEASEINPUTCHANNELNO．(0—7)','$'

；定義輸人提示信息ERROR_MESDB‘CHANNELNo．ISINCORRECT：'(DH,OAH

；定義錯誤提示信息

BD'PLEASEINPUTCHANNELNo．AGAIN'：'S'PORT DB(?) ；定義變量PORTDATAENDSCODESEGMENTASSUMEDS：DATA，ES：DATA；CS：CODE，SS：STACKADCPROCFARSTART：MOVAX，DS ；標準序

PUSHAX MOVAX，00 PUSHAX MOVAX，DATA ；給DS、ES測試值

MOVDS，AXHOMEBACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/5 MOVES，AX

；提示輸入通道號

MOVAH，09H MOVDX，SEGINPUT_MES PUSIDS MOVDS，DX MOVDX，OFFSETINPU_ME5 INT21H POPDS

；輸入通道號

INPUT：MOVAH，08H INT21H CMPAL，’O’ ；檢查錯誤通道號

JBERROR ；有錯，重新輸入

CMPAL，，7，

JAERROR SUBAL，30H MOVPORT，AL ；無錯，保存通道號→PORT JMPINIT

；顯示出錯信息HOMEBACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/5ERRORMOVAH，09H MOVDX，SEGERROR_MFS PUSHDS MOVDS，DX MOVDX，OFFSETERROR_MES INT21H POPDS JMPINTPUT ；有錯，重新輸入 ；修改中斷向量

INIT：MOVAX，350AH ；獲取原中斷IRQ,(OAH號)的向量

INT21H MOVINTOA_OFF，BX ；保存原中斷向量

MOVBX，ES MOVINTOA_SEG，BX CLI ；關(guān)中斷

MOVAX，250AH ；修改原中斷向量

MOVDX，SECNEW_INT ;DS：DX指向新中斷向量

PUSHDS MOVDS，DX MOVDX，OFFSETNEW_INT INT21HHOME

BACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/5 POPDS INAl,，21H ；開放8259A的IRQ2 ANDAL，0FBH OUT21H，Al． ；寫入OCW1 MOVCX，N ；采集次數(shù)→CX MOVDI，OFFSETBUFR ；內(nèi)存首址

MOVAL，PORT ；發(fā)通道號

MOVDX，ALE_OE OUTDX，AL MOVAL，00H ；允許EOC申請中斷(D7=O) MOVDX，INTEN OUTDX，ALBEGIN：MOVAL，00H ；啟動ADC轉(zhuǎn)換

MOVDX，SFA_EOC OUTDX，AL STI ；開中斷

HLT ；等待中斷

CLI ；關(guān)中斷

DECCX ；次數(shù)減1 JNZBEA；IN ；末完，繼續(xù)HOME

BACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/5

；恢復(fù)原中斷向量

MOVAX，250AH ；已完，恢復(fù)原中斷向量

MOVDX，INTOASEG ；DS：DX指向原中斷向量

PUSHDS MOVDS，DX MOVDXINTOA_OFF INT21H POPDS INAL，21H ；屏蔽8259A的IRQ2 ORAL，04H OUT21H，AL ；寫入OCW1 MOVAL，80H ；禁止EOC申請中斷(D7=1) MOVDX，INTE OUTDX，AL RET ；程序退出，返回DOSADCENDPNEW——INTPROCFAR ；中斷服務(wù)程序(新) PUSHAX PUSHDX PUSHDIHOMEBACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/5 CLI ;關(guān)中斷

MOVDX，ALE_OE INAL，DX ;從ADC0809數(shù)據(jù)口讀數(shù)

NOP MOV[D1]，AL ;保存數(shù)據(jù) ；十六進制一ASCH轉(zhuǎn)換及顯示

ANDAL，0F0H ；顯示高位數(shù)據(jù)

MOVCL，4 SHRAL，CL CMPAL，9 JAHEX ADDAL，30 JNIPNEXTHEX：ADDAL，37HNEXT：MOVDL，AL MOVAH，2 INT21H MOVAL，[DI] ANDAL，0FH ;顯示低位數(shù)據(jù)

CMPAL，9HOMEBACK中斷方式的A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計10/5 JAHEXT1 ADDAL，30 JMPNEXT1HEX1：ADDAL，37NEXT1：MOVDL，AL MOVAH，2 INT21H MOVDL，20H ；顯示空格

MOVAH，2 INT21H INCDI ；內(nèi)存地址加1 MOVAL，62H ；發(fā)中斷結(jié)束命令

OUT20H，AL ；寫入OCW2 STI ；開中斷

POPDI POPDX POPAX IRET ；中斷返回NEW_INTENDPCODEENDSENDSTARTHOMEBACK微型計算機系統(tǒng)的A/D.D/A通道10/8一、模擬通道的電路組成包括CPU、模擬量輸入接口、A／D轉(zhuǎn)換器(ADC)、采樣／保持器(S／H)和多路模擬開關(guān)(AMUX)。同樣，一個完整的控制系統(tǒng)，除了功放與執(zhí)行元件之外，其余部分稱為D／A通道。它包括CPU、模擬量輸出接口、D／A轉(zhuǎn)換02(DAC)、多路模擬開關(guān)(AMUX)和輸出保持器(緩沖器)。1．多通道模擬開關(guān)由于計算機在某一時刻只能接收處理一路模擬量輸入，為了從多個模擬量中選取其中一個進行輸入，通常采用模擬多路開關(guān)來實現(xiàn)信號的分時切換。

2．采樣／保持器由于A／D轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換需要——定時間，對于高速變化的信號源，在轉(zhuǎn)換期間，其值可能已發(fā)生了變化，引起轉(zhuǎn)換誤差，因此，為了“凍結(jié)”時變信號的瞬時值，在A／D通道中采用采樣／保持器。HOMEBACK微型計算機系統(tǒng)的A/D.D/A通道10/8二、模擬通道的結(jié)構(gòu)形式

1．A/D通道的結(jié)構(gòu)形式

(1)單通道

①不帶采樣／保持器的單通道。用于直流或低頻模擬信號的

MD轉(zhuǎn)換。

②帶采樣／保持器的單通道。用于高速模擬信號的A／D轉(zhuǎn)換。

(2)多通道

①每個通道都帶有采樣／保持器和A／D轉(zhuǎn)換