微机原理与接口技术课程设计报告-AD、DA的接口电路设计.doc

微机原理与接口技术课程设计报告题 目 _A/D与D/A接口设计_ 姓名:_学号:_专业:_学院:_日期:_微机原理课程设计A/D、D/A接口设计目 录引言：- 1 -1. 接口芯片简介- 1 -1.1 八位A/D变换器芯片ADC0809- 1 -1.1.1 ADC0809性能分析- 2 -1.1.2 ADC0809引脚特性- 2 -1.1.3 ADC0809内部结构- 3 -1.1.4 ADC0809电路原理- 3 -1.2 八位D/A变换器芯片DAC0832- 4 -1.2.1 DAC0832性能分析- 4 -1.2.2 DAC0832引脚特性- 4 -1.2.3 DAC0832内部结构- 5 -1.2.4 DAC0832工作方式- 6 -1.2.5 DAC0832电路原理- 7 -2.课程设计内容- 7 -2.1 A/D转换接口设计- 7 -2.1.1 实验目的- 7 -2.1.2 实验设备- 7 -2.1.3 实验内容- 7 -2.2 D/A转换接口设计- 7 -2.2.1 实验目的- 7 -2.2.2 实验设备- 7 -2.2.3 实验内容- 7 -3. 设计流程图- 8 -4. 参考程序及说明- 9 -4.1 ADC0809程序代码- 9 -4.2 DAC0832程序代码- 11 -5.附录1：心得体会- 12 -6.附录2：参考文献- 12 -7.附录3：附加电路图- 1 -引言：D/A转换器的作用是将数字量转换为相应的模拟量。数字量由二进制位组成，每个二进制的权，要把数字量转换为相应的模拟量电压（多数情况需要转换后的模拟信号以电压的形式输出），需要先把数字量的每一位上的代码按权转换成为对应的模拟电流，再把模拟电流相加，最后由运算放大器将其转变成模拟电压。DAC0832为8位电流DAC器件,其内部结构及引脚如图所示,该芯片为CMOS器件,单电源(电源范围为+5V+15V).参考电压可在-10V+10V范围内选择,转换速度约1us,输入待转换的数据保持时间应不小于90ns。DAC0823内部有一个T型电阻网络,用来实现D/A转换,它需要外接运算放大器,才能得到模拟电压输出。从图中可以见到，在DAC0832中有两级锁存器，第一级锁存器为输入寄存器，它的锁存信号为ILE，第二级锁存器称为DAC寄存器，它的锁存信号也称为通道控制信号XFER。因为有两级锁存器，所以，DAC0832可以工作在双缓冲器方式，即在输出模拟信号的同时可以采集下一个数字，于是，可以有效的提高转换速度。另外，有了两级锁存器以后，可以在多个D/A转换器同时工作，利用第二级锁存器的锁存信号来实现多个转换器的同时输出。ADC0809是CMOS的8位模/数转换器，采用逐次逼近原理进行A/D转换，芯片内有模拟多路转换开关和A/D转换两大部分，可对8路05V的输入模拟电压信号分时进行转换。模拟多路开关由8路模拟开关和3位地址锁存译码器组成，可选通8路模拟输入中的任何一路，地址锁存信号ALE将3位地址信号ADDA、ADDB、ADDC进行锁存，然后由译码电路选通其中的一路，被选中的通道进行A/D转换。A/D转换部分包括比较器、逐次逼近寄存器（SAR）、256R电阻网络、树状电子开关、控制与时序电路等。另外ADC0809输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连到CPU数据总线上。在实时控制与实时检测系统中，被控制与被测量的电路往往是几路或几十路，对这些电路的参数进行模/数、数/模转换时，常采用公共的模数、数模转换电路。因此，对各路进行转换是分时进行的。此时，必须轮流切换各被测电路与模数、数模转换电路之间的通道，以达到分时切换的功能。1. 接口芯片简介1.1 八位A/D变换器芯片ADC0809ADC0809是CMOS的8位模/数转换器，采用逐次逼近原理进行A/D转换，芯片内有模拟多路转换开关和A/D转换两大部分，可对8路05V的输入模拟电压信号分时进行转换。模拟多路开关由8路模拟开关和3位地址锁存译码器组成，可选通8路模拟输入中的任何一路，地址锁存信号ALE将3位地址信号ADDA、ADDB、ADDC进行锁存，然后由译码电路选通其中的一路，被选中的通道进行A/D转换。A/D转换部分包括比较器、逐次逼近寄存器（SAR）、256R电阻网络、树状电子开关、控制与时序电路等。另外ADC0809输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连到CPU数据总线上。在实时控制与实时检测系统中，被控制与被测量的电路往往是几路或几十路，对这些电路的参数进行模/数、数/模转换时，常采用公共的模数、数模转换电路。因此，对各路进行转换是分时进行的。此时，必须轮流切换各被测电路与模数、数模转换电路之间的通道，以达到分时切换的功能。1.1.1 ADC0809性能分析8位逐次逼近型A/D转换器，所有引脚的逻辑电平与TTL电平兼容，输出三态锁存。带有锁存功能的8路模拟量转换开关，可对8路05V模拟量进行分时切换。分辨率：8位 转换时间：100s。不可调误差：1LBS 功耗：15mW 工作电压：+5V 参考电压标准值+5V ，片内无时钟，一般需外加640KHz以下且不低于100KHz的时钟信号。ADC0809转换需要遵循一定的时序，首先输入地址选择信号，在ALE信号作用下，地址信号被锁存，产生译码信号，选中一路模拟量输入。然后输入启动转换控制信号START（不小于100ns ），启动A/D转换。转换结束，数据送三态门锁存，同时发出EOC信号，在允许输出信号控制下，再将转换结果输出到外部数据总线。1.1.2 ADC0809引脚特性IN0 IN7：8 路模拟量输入口，但某时刻仅能使用某一路模拟量。D0 D7：为ADC0809 的数字量输出线接 CPU 数据总线 DBADD-A/ADD-B/ADD-C:三位地址线，通过地址译码选通8路模拟量输入端中的一路。CLOCK：外部提供给ADC0809工作的时钟信号。 EOC: A/D转换结束信号。 ALE: 通道地址锁存允许信号。 ENABLE:输出允许信号，用来打开三态输出的数据锁存器。 START: A/D转换启动信号。 REF(+).REF(-)：输入模拟信号的电压的最大值和最小值。1.1.3 ADC0809内部结构1.1.4 ADC0809电路原理A/D转换器作为微机的一个输入设备，通过数据线、控制和状态线和微机相连接。A/D转换结果在需要时，由微处理器控制送到系统数据总线上，而在其它时间A/D转换数据输出处于高阻抗状态，不影响系统数据总线的状态。因此对于片内具有三态输出缓冲器的ADC，ADC可直接挂接在系统数据总线上，而对于片内无三态缓冲器的ADC，则在ADC与微处理器之间必须外接三态缓冲器，也可借用并行输入接口，使ADC有三态接口能力。一些重要的控制线与状态线的产生和连接：比如微处理器产生的A/D转换的启动信号START；A/D转换结束时的状态信号EOC。微处理器产生的OE是输出信号允许端，由它控制将转换结果送上数据总线。注意时间的配合问题。从发出A/D转换启动信号到A/D转换结束，要经过一段相对于CPU的工作速度而言较长的时间，根据A/D转换芯片的不同，从几微秒到几百微秒不等，因此必须处理好启动转换到读取数据两步操作的时间配合，才能得到正确的转换结果。1.2 八位D/A变换器芯片DAC0832D/A转换器的作用是将数字量转换为相应的模拟量。数字量由二进制位组成，每个二进制的权，要把数字量转换为相应的模拟量电压（多数情况需要转换后的模拟信号以电压的形式输出），需要先把数字量的每一位上的代码按权转换成为对应的模拟电流，再把模拟电流相加，最后由运算放大器将其转变成模拟电压。DAC0832为8位电流DAC器件,其内部结构及引脚如图所示,该芯片为CMOS器件,单电源(电源范围为+5V+15V).参考电压可在-10V+10V范围内选择,转换速度约1us,输入待转换的数据保持时间应不小于90ns。DAC0832内部有一个T型电阻网络,用来实现D/A转换,它需要外接运算放大器,才能得到模拟电压输出。从图中可以见到，在DAC0832中有两级锁存器，第一级锁存器为输入寄存器，它的锁存信号为ILE，第二级锁存器称为DAC寄存器，它的锁存信号也称为通道控制信号XFER。因为有两级锁存器，所以，DAC0832可以工作在双缓冲器方式，即在输出模拟信号的同时可以采集下一个数字，于是，可以有效的提高转换速度。另外，有了两级锁存器以后，可以在多个D/A转换器同时工作，利用第二级锁存器的锁存信号来实现多个转换器的同时输出。1.2.1 DAC0832性能分析 输入的数字量为8位，采用CMOS工艺，所有引脚的逻辑电平与TTL兼容。数字量输入可以采用双缓冲，单缓冲和直通方式。转换时间为1 s 线性误差：0.2%FSR。（FSR为满量程）分辩率：8位。 单一电源：5V15V，功耗20Mw。参考电压：+10V-10V1.2.2 DAC0832引脚特性CS ： 片选信号，它和允许输入锁存信号ILE合起来决定WR1是否起作用。ILE ： 允许锁存信号。WR1： 写信号1，它作为第一级锁存信号将输入数据锁存到输入寄存器中，WR1必须和CS、ILE同时有效。WR2 ： 写信号2，它将锁存在输入寄存器中的数据送到8位DAC寄存器中进行锁存，此时，传送控制信号XFER必须有效。XFER ：传送控制信号，用来控制WR2。D7D0：8位的数据输入端，D7为最高位。IOUT1：模拟电流输出端，当DAC寄存器中全为1时，输出电流最大，当DAC寄存器中全0时，输出电流为0。IOUT2：模拟电流输出端，IOUT2为一个常数和IOUT1差，也就是说，IOUT1+IOUT2=常数。当DAC寄存器内容全为1时，IOUT1最大，IOUT2=0； 当DAC寄存器内容全为0时，IOUT1=0，IOUT2=最大； 当DAC寄存器内容为N时，IOUT1=VREFN/（256Rfb），IOUT2= VREF/Rfb- IOUT1， 无论N值多大：IOUT1+IOUT2= VREF/Rfb（1-28）=常数VREF/Rfb。 Rfb： 反馈电阻引出端，DAC083内部已经有反馈电阻,所以，Rfb端可以直接接到外部运算放大器的输出端，这样，相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输入端和输出端之间。Vref：参考电压输入端，此端可接一个正电压，也可接负电压，范围为10+10V。外部标准电压通过VREF与T型电阻网络相连。VCC： 芯片供电电压，范围为515V，最佳工作状态是15V。AGND：模拟量地，即模拟电路接地端。DGND：数字量地。即数字电路接地端。1.2.3 DAC0832内部结构它由一个8位输入寄存器，一个8位DAC寄存器和一个8位D/A转换器三部分组成。在D/A转换器中采用R-2R电阻网络。LE信号为每个输入寄存器的内部控制信号，当LE=1时，接收输入数据；当LE=0时，内部锁存数据。图 DAC0832的内部结构1.2.4 DAC0832工作方式双缓冲工作方式进行两级缓冲。采用双缓冲工作方式，可在对某数据转换的同时，进行下一个数据的采集，以提高速度，更重要的是能够用于需要同时输出多个参数的模拟量系统中，此时对应于每一种参数需要一片DAC0832。双缓冲方式时，CPU必须进行两步操作，第一步把数据写入8位输入寄存器，第二步再把数据从8位输入寄存器写入8位DAC寄存器。单缓冲工作方式只进行一级缓冲，可用第一组或第二组控制信号对第一级或第二级缓冲器进行控制。在一组控制信号作用下，输入的数据能一步写入到8位DAC寄存器中。直通工作方式不缓冲。当DAC0832芯片的CS、WR1、WR2和XFER引脚全部接地，ILE引脚接+5V高电平时，芯片就处于完全直通状态，CPU送来的八位数字量直接送到DAC转换器进行转换。1.2.5 DAC0832电路原理D/A转换原理图2.课程设计内容2.1 A/D转换接口设计 2.1.1 实验目的掌握0809A/D转换芯片的硬件电路和软件编程。 2.1.2 实验设备QTH-2008PC实验设备一套。 2.1.3 实验内容利用实验板上的ADC0809做A/D转换实验，将电位器输出的模拟信号转换成数字信号并在屏幕上显示，调节电位器观察屏幕上数据的变化。2.2 D/A转换接口设计 2.2.1 实验目的了解DAC0832转换芯片的硬件电路和软件编程。 2.2.2 实验设备QTH-2008PC实验设备一套。 2.2.3 实验内容编写程序，使D/A转换模块输出方波。3. 设计流程图开始用35HDOS功能调用取类型0AH的中断矢量,并入栈保存用25H DOS功能调用将A/D中断服务程序入口地址写入中断矢量表中0AH类型中断的位置A/D转换结果送内存6000H段等待硬件中断关中断8253初始化:0通道,3方式,初始值为0010H开中断300CX启动0809执行本次A/D转换取中断屏蔽寄存器的内容存入BP中开放0AH号中断显示转换结果及两个空格CX-1=0？用25H DOS功能调用恢复原中断矢量恢复中断屏蔽器寄存器内容结束入口保存使用的寄存器的内容从0809的端口读取A/D转换数据发中断结束命令中断返回4. 参考程序及说明4.1 ADC0809程序代码AD0809EQU0180HDELAY_SETEQU 01FFH ;延时常数MY_STACKSEGMENT PARA STACK DB100 DUP(?)MY_STACKENDSMY_DATA SEGMENT PARA DATADIDATADB ? ;要显示的数据MY_DATA ENDSMY_CODE SEGMENT PARA CODEMY_PROCPROCFARASSUME CS:MY_CODE,DS:MY_DATAASSUME SS:MY_STACKMAIN: MOV AX,MY_DATAMOV DS,AXMOV DIDATA,00HSTARTAD: MOV DX,AD0809MOVAL,00HOUTDX,AL ;启动AD转换MOVCX,DELAY_SETLOOP$;延时INAL,DX ;转换结束读取结果CMPAL,DIDATACALLBREAKJZSTARTADCALLDSUP;显示JMPSTARTADMY_PROC ENDPDSUPPROCNEAR ;显示子程序PUSHFPUSHCXMOVDIDATA,ALMOVCX,04;取高位SHRAL,CLCALLSENDMOVAL,DIDATAANDAL,0FH ;低位CALLSENDCALLCRPOPCXPOPFRETDSUPENDpSENDPROCNEARCMPAL,09HJGSEND1ADDAL,30HJMPSEND2SEND1:ADDAL,37HSEND2:MOV AH,0EH INT 10HRETSENDENDpCRPROCNEAR ;回车MOVDL,0DHMOVAH,02HINT21HRETCRENDPDELAY PROC NEAR; 延时程序PUSHFPUSHDXPUSHCXMOV DX,DELAY_SETD1: MOV CX, 40HD2: DEC CX JNZ D2 DECDX JNZD1 POPCX POPDX POPF RETDELAY ENDpBREAK PROC NEAR;按任意键退出PUSHFPUSHAXPUSHDX MOV AH,06H MOV DL,0FFH INT 21H JE RETURNEXEC_EXIT:MOV AX,4C00H INT 21HRETURN:POPDXPOPAXPOPFRETBREAK ENDPMY_CODE ENDSEND MAIN4.2 DAC0832程序代码DA0832 EQU0180H DELAY_SETEQU 200H;延时常数MY_STACKSEGMENTPARA STACK DB100 DUP(?)MY_STACKENDSMY_DATA SEGMENTPARA DATAMY_DATA ENDsMY_CODE SEGMENT PARA CODEMY_PROCPROCFARASSUME CS:MY_CODE,DS:MY_DATAASSUME SS:MY_STACKSTART:MOVAX,MY_DATAMOVDS,AXFB1: MOVDX,DA0832; 产生方波MOVAL,0OUTDX,ALCALLDELAYMOVAL,0FFHOUTDX,ALCALLDELAY CALL BREAK JMP FB1MY_PROCENDPDELAY PROC NEAR ;延时程序PUSHFPUSHDXPUSHCXMOV DX,DELAY_SETD1: MOV CX,1FFHD2: DEC CX JNZ