AD_DA模数数模转换.ppt

微型计算机接口技术及应用西南民族大学电信学院授课教师 杜诚联系方式mail dcheng 76 第十章A D与D A转换器接口 本章内容 10 1D A转换器的接口方法10 2D A转换器接口电路设计10 3A D转换器接口基本原理与方法10 4查询方式的A D转换器接口电路设计10 5中断方式的A D转换器接口电路设计10 6微型计算机系统的A D D A通道本章要点 10 1D A转换器的接口方法 本节内容 D A转换器及其连接特性D A转换器与微处理器的接口方法 章内容提要 1 D A转换器及其连接特性 节内容提要 D A转换器 DAC 将数字量转换成模拟量的线性电路器件 章内容提要 1 DAC的主要参数 2 DAC的连接特性 DAC的主要参数 返回 转换时间 从输入数字量到转换结束 输出达到最终值并稳定所需的时间 电流型快 几百ns 几 s 电压型慢 分辨率 DAC能转换的二进制数的位数 线性度 当数字量变化时 输出模拟量按比例变化的程度 线性误差 模拟输出偏离理想输出的最大值 精度 DAC实际输出电压与理论值之间的误差 单位 LSB 线性度参数的图示 返回 DAC的连接特性 返回 输入缓冲能力 是否外加数据锁存器 输入数据的宽度 分辨率 与系统数据总线宽度比较 数据输入次数 输入数据码制 二进制 BCD码或补码 偏移二进制码 输出模拟量的类型 电压型 电流型 输出模拟量的极性 单极性 双极性 2 D A转换器与微处理器的接口方法 节内容提要 章内容提要 1 接口的任务 2 接口的结构形式 直接与CPU相连 有输入锁存能力采用中小规模逻辑芯片与CPU相连利用通用并行接口芯片与CPU相连采用GAL器件 数据缓冲 无条件传送 10 2D A转换器接口电路设计 本节内容 无三态输入缓冲器 8位DAC有三态输入缓冲器 8位DAC DAC0832无三态输入缓冲器 12位DAC有三态输入缓冲器 12位DAC DAC1210 章内容提要 1 无三态输入缓冲器 8位DAC 节内容提要 章内容提要 1 要求 用DAC0808构成一个ADC 2 分析 3 硬件连接 4 软件编程 试探程序段 DAC0808 8位 无三态缓冲能力外加数据锁存器 数字量由DAC0808转换成电压与输入电压比较若输入电压比n对应电压大 但比n 1对应电压小 则结果为n或n 1 逐次逼近式 二分搜索法确定区间的中间值去试探 硬件连接 返回 逐次逼近式试探思路 返回 试探程序段 返回 寄存器使用 CH 试探值 CL 试探值增量 NEXT 举例说明 举例说明 返回 例 Vi 5V 7BH 256 结果应为7BH 2 有三态输入缓冲器 8位DAC DAC0832 章内容提要 节内容提要 1 要求 用DAC0832产生三角波 方波 锯齿波或梯形波等 2 分析 DAC0832的主要特性 DAC0832的工作方式 DAC0832双缓冲方式的应用 3 设计 采用直通方式 用8255A作接口 单缓冲方式下波形的输出 DAC0832的主要特性 返回 内部结构 DAC0832 8位 内部有两级三态缓冲器 DAC0832的工作方式 返回 转换NMOVAL NOUTP AL 双缓冲方式的应用 直通方式 单缓冲方式 转换NMOVAL NOUTP0 ALOUTP1 AL 双缓冲方式 双缓冲方式的应用 返回 应用 多个模拟通道要求同时更新数据 设更新的数据依次为N1 N2 Nn MOVAL N1OUTP1 ALMOVAL N2OUTP2 AL MOVAL NnOUTPn ALOUTP AL 波形发生器硬件 软件设计 返回 MOVDX 303HMOVAL 80HOUTDX ALMOVDX 301HMOVAL 10HOUTDX AL 输出三角波 单缓冲方式下的波形发生器 返回 硬件设计 略 软件设计 输出正向锯齿波 3 无三态输入缓冲器 12位DAC 章内容提要 节内容提要 数据分两次写入加两级缓冲器 左对齐 右对齐 4 有三态输入缓冲器 12位DAC DAC1210 章内容提要 节内容提要 1 内部结构 2 应用举例 内部有两级缓冲器 左对齐方式输入数据内部结构与DAC0832类似 将数据123H送给DAC1210进行转换左对齐 数据存于BX 1230H DAC1210的内部结构 返回 DAC1210的应用举例 返回 10 3A D转换器接口基本原理与方法 本节内容 A D转换器及其连接特性ADC与微处理器的接口方法 章内容提要 1 A D转换器及其连接特性 节内容提要 A D转换器 ADC 将模拟量转换成数字量的线性电路器件 章内容提要 1 ADC的主要参数 2 ADC的外部特性 A D转换器的分类 A D转换器的分类 返回 按速度分 按转换原理分 按分辨率分 4位 8位 10位 12位 ADC的主要参数 返回 转换时间 从输入启动信号到转换结束 得到稳定的数字量所需的时间 分辨率 ADC能转换成的二进制数的位数 位数越多 分辨率越高 精度 线性度同DAC ADC的外部特性 必备信号线 返回 典型芯片外部引脚 典型芯片外部引脚 返回 2 ADC与微处理器的接口方法 节内容提要 章内容提要 1 ADC与CPU的连接 2 ADC接口的主要操作 3 ADC数据的传送方式 4 ADC接口电路的结构形式 ADC与CPU的连接 返回 分辨率 是否高于系统数据总线的宽度 数据输出结构 是否有三态缓冲功能 启动方式 脉冲 读写脉冲 电平 经锁存 数据传送方式 查询 中断 DMA 板上RAM方式 ADC接口的主要操作 返回 进行通道选择 多通道ADC发采样 保持 S H 控制信号 高速变化信号 ADC接口电路的结构形式 返回 直接与CPU相连 有三态缓冲能力采用中小规模逻辑芯片与CPU相连利用通用并行接口芯片与CPU相连采用GAL器件 10 4查询方式的A D转换器接口电路设计 本节内容 有三态输出锁存器 12位ADC AD574A无三态输出锁存器 12位ADC ADC1210无三态输出锁存器 8位ADC AD570多通道 8位ADC ADC0809 章内容提要 1 有三态输出锁存器 12位ADC AD574A 节内容提要 章内容提要 例 12位转换 数据分两次读出 查询方式 采集64个数据左对齐 存入BUF为首址的内存 AD574A的主要特性 分辨率可选 8位 12位 单通道 逐次逼近型 负脉冲启动 转换时间25 s 硬件连接 软件编程 AD574A的主要特性 返回 STS 转换过程中 1 转换结束 0 硬件连接 返回 对312H写 启动一次12位转换对310H读 取回STS D7位 对311H读 读回低字节 D4 D7 对312H读 读回高字节 软件编程 返回 数据采集程序段 MOVCX 64LEADI BUF ADDDI 2LOOPNEXT 2 无三态输出锁存器 12位ADC ADC1210 节内容提要 章内容提要 硬件连接 软件编程 硬件连接 返回 软件编程 返回 采集一个数据存入BX 3 无三态输出锁存器 8位ADC AD570 节内容提要 章内容提要 硬件连接 软件编程 逐次逼近型 转换时间25 s 应用举例 用8255A作接口 采集256个数据 查询方式存于首址为BUF的内存 硬件连接 返回 8255A的PA方式0 输入 PC上输入PC下输出 方式字 98H启动转换 PC1置0 有锁存功能读状态 读PC口 PC5 0 转换结束 读结果 读PA口 软件编程 返回 INCDILOOPNEXT LEADI BUFMOVCX 256 负脉冲 4 多通道 8位ADC ADC0809 节内容提要 章内容提要 硬件连接 软件编程 ADC0809的主要特性 8个模拟通道 逐次逼近型 正脉冲启动 有三态输出锁存器 内部结构 外部引脚 例 依次对8个通道采样 共采集256个数据 存于首址为BUF的内存中 内部结构 返回 外部引脚 返回 通常 通道选择由数据信号完成START与ALE相连 选择通道的同时启动 IN0 IN7 通道0 7的模拟量输入D0 7 数字量输出ADDC ADDB ADDA 通道 0 7 选择ALE 通道地址锁存 正脉冲有效START 启动信号 正脉冲有效 上升沿所有寄存器清0 下降沿开始转换EOC 转换结束 高有效OE 允许输出 高有效 硬件连接 返回 依次采集通道0 7 只要将通道号 1即可 最低三位有效 将通道号写入P2 启动转换并锁存通道号对P0读 读回EOC D7 对P1读 读取转换结果 软件编程 返回 10 5中断方式ADC接口电路设计 章内容提要 单板机系统中断方式的数据采集系统设计 要求 硬件分析与设计 软件编程 以TP86为控制器 对单通道模拟信号采集512个8位数据 中断方式存BUF 并送入DAC ADC0804 DAC0832 8259A 硬件分析与设计 返回 ADC0804的工作特性 ADC0804 8位 内部有三态锁存器 负脉冲启动 中断控制分析 ADC0804的地址 FFD4HDAC0832的地址FFD6H8259A的地址 FFDCH FFDEH 软件编程 返回 主程序主要内容8259A初始化中断向量装入启动ADC0804开中断等待中断发生中断服务程序内容从ADC0804读数将数写入DAC0832存储数据中断结束命令 中断服务程序 主程序 返回 LEADI BUFMOVCX 512 10 6微型计算机系统的A D D A通道 本节内容 模拟通道的电路组成模拟通道的结构形式 章内容提要 1 模拟通道的电路组成 节内容提要 章内容提要 A D通道 CPU 模拟量输入接口 ADC 采样 保持器 S H 多路模拟开关 AMUX D A通道 CPU 模拟量输出接口 DAC 多路模拟开关 AMUX 输出保持器 缓冲器 多路模拟开关 实现信号的分时切换 返回 切换开关接通时 希望它的导通静态电阻无穷小切换开关断开时 希望它的开路静态电阻无穷大切换速度越快越好 AMUXAD7501 8 1 AD7506 16 1 CD4051 8 1 CD4097B 16 1 采样保持器 S H 对高速变化的信号源 冻结时变信号的瞬时值 返回 S H构成 开关 电容 S H状态 采样 保持 S H LF398 AD582 AD583 THS 0060 THS 0010 技术指标 2 模拟通道的结构形式 节内容提要 章内容提要 单通道 每个通道有自己的S H和ADC 并行多通道 不带S H 直流或低频模拟信号 带S H 高频变化的模拟信号 多通道 各通道有自己的S H 共享ADC 各通道共享S H和ADC 1 A D通道的结构形式 A D多通道结构图 1 返回 A D多通道结构图 2 返回 A D多通道结构图 3 返回 2 模拟通道的结构形式 续 节内容提要 章内容提要 2 D A通道的结构形式 多通道 单通道 带输入锁存器 不需要刷新 带保