《微机原理与应用教学资料》第十一章ad-da

1,第十一章：A/D和D/A转换,11-1概述11-2D/A转换11-3A/D转换,电气学院学习部资料库,2,11-1概述一.一个实时控制系统,电气学院学习部资料库,3,二.多路模拟开关输入：I/O07输出:O/I通道选择：A2A0三.采样、量化和编码1.采样图11-6，11-7采样定理fs2fm,采样,保持,电气学院学习部资料库,4,2.量化图11-5把采样所得信号变成数字设输入电压为07V，3位A/D转换器由表中可看出，量化过程会产生1/2LSB（即0.5V）的误差对8位A/D，量程05V：量化单位（即每一分层所包含的最大电压和最小电压之差）q=电压量程范围/2n=5.0V/2560.019V=19mV1LSBLSB数字量最低位3.编码数字量可用不同的代码来表示自然二进制编码双极性二进制编码,电气学院学习部资料库,5,11-2D/A转换器,一、数/模转换器原理数字量模拟量（电流、电压）图11-8Si电子模拟开关di=1si闭合di=0si断开则R-片内权电阻IOVO理想运放VO=IORf，Rf=R/2最高位为dn-1，则VO=VR/2n(dn-12n-1dn-22n-2dn-32n-3d020)=VR/2nDD为数字量,电气学院学习部资料库,6,二、D/A转换器的性能指标1.分辨率最大输出量和数字量的位数的比率称为分辨率=FSR/2n位数最多，分辨率越高2.精度绝对精度=输出实际值-理想值相对精度=绝对精度/最大量程3.建立时间：输入到输出稳定的时间超高速的D/A转换器：ts100ns高速D/A转换器：ts=10s1s4.输入数字量一般为自然二进制码5.输出模拟量多数为电流输出型，Rf在片内，有专门引脚,电气学院学习部资料库,7,三、DAC0832芯片内部带有数据输入寄存器的8位D/A芯片1、内部结构和引脚功能：图11-13DAC0832包括两级寄存器，1个D/A转换器两个寄存器可以分别选通。8位输入寄存器8路输入，8路输出输入：DI7DI0，接CPU数据总线输出：8位DAC寄存器的输入,电气学院学习部资料库,8,8位DAC寄存器8路输入，8路输出输入：8位输入寄存器的输出输出：8位D/A转换器8位D/A转换器8路输入，2路输出输入：8位DAC寄存器的输出输出：IOUT1互补电流输出IOUT2加上I/V转换电路，则输出电压信号,电气学院学习部资料库,9,VREF-参考电压输入，转换的基准Rfb-片内反馈电阻，与运放配合构成I/V转换器VCC工作电压输入端DGND数字地AGND模拟地（所有模拟地相连，所有数字地相连，提高抗干扰）2、工作方式（3种）ILE接高电平直通方式：全部直通CS,WR1、WR2、XFER均接地.单缓冲方式任一个缓冲器直通CS,WR1并联，接译码器输出（地址！），WR2，XFER并联接地。当执行一条OUT指令，选中该端口，使IOW有效，CS,WR1有效，启动D/A转换,电气学院学习部资料库,10,双缓冲方式作用：可以在输出的同时，采集下一个数据，提高转换速度例1：图11-15，DAC0832双缓冲方式硬件连接图软件：MOVDX，320H；输入数据，DATA为被转换的MOVAL，DATA；数据OUTDX，ALMOVDX，321H；转换OUTDX，AL,电气学院学习部资料库,11,用于需同时输出多个参数的模拟量系统中，每一种参数用一片DAC0832，用CS和XFER分别控制两个缓冲器例2：图11-16各片的CS各接一个译码器输出，各片的XFER并联，接一个译码器输出，译码器用了3个片选端程序段：设CS1的地址为30H，CS2的地址为31H，XFER的地址为32HMOVAL,DATA1;送第一个数OUT30H,ALMOVAL,DATA2;送第二个数OUT31H,ALOUT32H,AL；同时转换，输出,电气学院学习部资料库,12,电气学院学习部资料库,13,例3：通过DAC0832产生一个周期为T的正向锯齿波8位D/A：28=256，每个数据信号的维持时间为T/256（若要产生三角波，则每位维持时间T/512）硬件连接图：单缓冲方式,图11-11,FFH,00H,电气学院学习部资料库,14,DAC0832,电气学院学习部资料库,15,主：MOVDX，PORT；设PORT为DAC0832的口地址MOVAL，0FFHROTATE：INCALOUTDX，AL；往DAC0832输出数据CALLDELAY；调用延时子程序JMPROTATE子：DELAY：MOVCX，DATA；延时程序，往CX中送延时常数DELAY1：LOOPDELAY1RET如果要产生三角波，梯形波？,电气学院学习部资料库,16,11-3A/D转换器,模数转换器原理1.逐次逼近法原理转换速度快，分辨率高逐次逼近寄存器SAR表11-5,电气学院学习部资料库,17,2.双斜积分法原理抗干扰能力强，转换速度较慢固定时间积分，斜率正比于Vi，然后以同一斜率反向积分，用高频脉冲测定反向积分所花费的时间,电气学院学习部资料库,18,二、A/D转换器：ADC08091、ADC0809：8通道8位，逐次逼近方式2、ADC0809内部框图,电气学院学习部资料库,19,IN0IN7：8路模拟量输入，每一路通道都对应着8位输出C、B、A：通道选择ALE：通道锁存允许HSTART：启动转换HCLK：采样时钟频率EOC：转换结束：未开始（H）转换（L）结束（H）VREF（+）、VREF（）：参考电压输入VREF（）接模拟地VREF（+）=5V，量程：05VOE：输出允许H当OE=H，将输出三态缓冲器内容输出D7D0：8位输出VCC：工作电压+5VGND：模拟地,电气学院学习部资料库,20,3、工作过程选通道号（CBA）使ALE、START=H转换开始，EOC变低硬件完成转换结束，EOC变高使OE=H，输出4、ADC0809与CPU连接直接与CPU连接：由于有输出三态缓冲器，所以可以直接与CPU相连接例：ADC0809电路如图11-22，8个通道的地址为300H307H，转换结束时EOC变高，用一个三态门接到数据线的D7，若结束，用一IN指令使OE为高，转换后的数据由数据线读出，设读通道0的转换数据。,电气学院学习部资料库,21,电气学院学习部资料库,22,MOVDX,300H;由OUT指令选择通道0，并OUTDX,AL；使IOW为0，启动转换，POLL:MOVDX,308H；转换开始了吗？EOC=0？INAL,DX；若不是，等待TESTAL,80HJNZPOLLNO-END:INAL,DX；转换结束了吗？EOC=1？TESTAL,80H；若不是，等待JZNO-ENDMOVDX,300H；IN指令使IOR为0，由片选INAL,DX；信号共同使OE为高，打开输出缓冲器，读入转换后数据若8个通道循环检测？若EOC接D5？,电气学院学习部资料库,23,通过并行接口芯片8255A例：编程一程序进行多通道数据采集，将结果存入附加段中以DATA-BUF为起始的数据缓冲区中，已知8255A端口地址：320H326H（在一个时刻只能对一个通道进行采集、通过轮流交替实行多通道数据采集）8255A：工作方式0A口输入C口低4：输出高4：输入D7D6D5D4D3D2D1D0100110,电气学院学习部资料库,24,电气学院学习部资料库,25,电气学院学习部资料库,26,采集子程序：AD-SUBPROCNEARMOVDX，326HMOVAL，10011000BOUTDX，AL；初始化8255AMOVCX，8；设定采集通道数CLDMOVBL，00H；初始通道号LEADI，DATA-BUFNEXT-IN：MOVDX，324HMOVAL，BLOUTDX，AL；送通道号MOVDX，326HMOVAL，00000111B；PC3置1，启动转换,电气学院学习部资料库,27,OUTDX，ALNOPNOPMOVAL，00000110B;PC3置0，ALE，OUTDX，AL;START复位MOVDX，324HNO-CONV：INAL，DXTESTAL，80HJNZNO-CONV；查PC7，转换开始？NO-EOC：INAL，DXTESTAL，80HJZNO-EOC；再查PC7，转换结束否？MOVDX，320HINAL，DX；从PA口读入数据STOSB；存入缓冲区INCBL；置下一通道号LOOPNEXT-IN,电气学院学习部资料库,28,谢谢大家！,RETADSUBENDP作业：11-3，6,电气学院学习部资料库,29,模拟信号v、mv电压、电流干净的几V电压、电流信号预处理可转换的模拟信号数字信号一、采样、量化、编码1、采样：按相等的时间间隔t从模拟信号上截取一个个离散的瞬时值采样率fs=1/t(fs越高，单位时间内采得的信号越多，越接近原信号)图以电压为例采样3.75.36.36.45.13.21.81.2量化35665311编码011101110110101011001001,电气学院学习部资料库,