第10章微机原理数模转换课件

1、知识点回顾知识点回顾串行通信接口的编程串行通信接口的编程DAM控制器的编程控制器的编程本节课内容熟悉控制系统熟悉控制系统掌握掌握D/A转换原理转换原理熟悉熟悉DAC0832内部结构及控制编程内部结构及控制编程问题：问题：1.什么叫什么叫A/D转换转换2.什么叫什么叫D/A转换转换3.程序控制系统组成？程序控制系统组成？教材教材290页图页图10.110.2 10.2 数数/ /模转换器模转换器10.2.1 D/A转换器的工作原理转换器的工作原理 D/A转换的基本原理是把数字量的每一位代码转换的基本原理是把数字量的每一位代码按权大按权大小小转换成模拟分量，然后根据转换成模拟分量，然后根据叠加原理

2、叠加原理将各代码对应的模将各代码对应的模拟输出分量相加。拟输出分量相加。D/A转换器的主要部件是转换器的主要部件是电阻开关网络电阻开关网络，网络形式有网络形式有权电阻网络权电阻网络和和倒倒T型电阻网络型电阻网络等。等。 1权电阻网络权电阻网络D/A转换法转换法电阻值为电阻值为2iR合上时合上时Si=1，断开，断开时时Si=0例如：输入为例如：输入为10000110B（8位位A/D转换）则输出为：转换）则输出为： Vo=-（134/256）Vref特点：特点： D/A转换器的转转换器的转换精度与换精度与基准电压基准电压Vref的的精度、权电阻和电子开精度、权电阻和电子开关关Si的精度及位数有关的

3、精度及位数有关。缺点：缺点：精密电阻难制造精密电阻难制造10.2.1 D/A10.2.1 D/A转换器的工作原理转换器的工作原理2. 倒倒T型电阻网络型电阻网络D/A转换法转换法输出模拟电压输出模拟电压Vo与输入的关系为：与输入的关系为：特点：特点：1.电阻网络只用两种阻值组成；电阻网络只用两种阻值组成；2.各位开关的状态由数据各位开关的状态由数据锁存器的对应位决定。锁存器的对应位决定。10.2.2 D/A10.2.2 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 1. 分辨率（分辨率（Resolution） 分辨率是指分辨率是指D/A转换器能分辨的转换器能分辨的最小输出模拟量最小输出模拟量

4、，取决于输，取决于输入数字量的入数字量的二进制位数二进制位数，通常用数字量的位数来表示。，通常用数字量的位数来表示。 一个一个n位的位的DAC所能分辨的最小电压增量定义为满量程值的所能分辨的最小电压增量定义为满量程值的2-n倍。倍。 如：满量程为如：满量程为10V的的8位位DAC芯片的分辨率为芯片的分辨率为10V2-839mV；一个同样量程的；一个同样量程的16位位DAC的分辨率最高达的分辨率最高达10V2-16153V。10.2.2 D/A10.2.2 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 1. 分辨率（分辨率（Resolution） 2. 转换精度（转换精度（Conversion

5、 Accuracy） 转换精度是指满量程时转换精度是指满量程时DAC的实际模拟输出值和理论值的接的实际模拟输出值和理论值的接近程度。该误差是由于近程度。该误差是由于D/A增益误差、零点误差和噪声等引起的。增益误差、零点误差和噪声等引起的。通常，通常，DAC的转换精度为分辨率的一半，即为的转换精度为分辨率的一半，即为LSB/2。LSB是分是分辨率，是指最低辨率，是指最低1位数字量变化引起输出电压幅度的变化量。位数字量变化引起输出电压幅度的变化量。10.2.2 D/A10.2.2 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 1. 分辨率（分辨率（Resolution） 2. 转换精度（转换精度

6、（Conversion Accuracy） 3. 偏移量误差（偏移量误差（Offset Error） 偏移量误差是指输入数字量为零时，输出模拟量对零的偏移值。偏移量误差是指输入数字量为零时，输出模拟量对零的偏移值。这种误差通常可以通过这种误差通常可以通过DAC外接外接Vref和电位计加以调整。和电位计加以调整。10.2.2 D/A10.2.2 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 1. 分辨率（分辨率（Resolution） 2. 转换精度（转换精度（Conversion Accuracy） 3. 偏移量误差（偏移量误差（Offset Error） 4. 线性度（线性度（Linear

7、ity） 线性度是指线性度是指DAC实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏差。通常，线性度不应超出差。通常，线性度不应超出LSB/2。10.2.2 D/A10.2.2 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 1. 分辨率（分辨率（Resolution） 2. 转换精度（转换精度（Conversion Accuracy） 3. 偏移量误差（偏移量误差（Offset Error） 4. 线性度（线性度（Linearity） 除了上述指标外，除了上述指标外，转换速度（转换速度（Conversion Rate）和和温度灵敏度（温度灵敏度（Temperatu

8、re Sensitivity）等也是等也是DAC的重的重要技术参数。要技术参数。 10.2.3 10.2.3 典型典型D/AD/A转换器芯片转换器芯片 D/A转换器有两大类：一类在电子电路中转换器有两大类：一类在电子电路中使用，使用，不带使能端和控制端不带使能端和控制端，只有数字量输入，只有数字量输入和模拟量输出线；另一类是专为微型计算机设和模拟量输出线；另一类是专为微型计算机设计的，计的，带有使能端和控制端带有使能端和控制端，可以直接与微机，可以直接与微机相连。相连。按转换方式分：按转换方式分：分为并行和串行等；分为并行和串行等；分类分类按输出形式分：按输出形式分：分为电压型和电流型两类。分

9、为电压型和电流型两类。按生产工艺分：按生产工艺分：有有TTL、MOS型等；型等；按字长分：按字长分：有有8位、位、10位、位、12位等；位等；1. DAC08321. DAC0832的功能结构和引脚的功能结构和引脚- -教材教材295295页图页图10.510.5问题：问题：1.DAC0832与与CPU相连的引脚有？相连的引脚有？2.DAC0832与外设相连的引脚有？与外设相连的引脚有？3.DAC0832内部有几个寄存器？各位内部有几个寄存器？各位几位寄存器？几位寄存器？ （2）DAC0832的工作方式的工作方式 DAC0832有有无锁存、一级锁存和无锁存、一级锁存和二级锁存二级锁存三种工作方

10、式。三种工作方式。 无锁存工作方式无锁存工作方式 条件：条件：CS、WR1、WR2、XFER均接地，均接地，ILE接高电平。接高电平。 特点：特点：八位数字量一旦到达八位数字量一旦到达DI7DI0输入端，就立即进行输入端，就立即进行D/A转换而输转换而输出。出。 （2）DAC0832的工作方式的工作方式 DAC0832有有无锁存、一级锁存和二级锁存无锁存、一级锁存和二级锁存三种工作方三种工作方式。式。 无锁存工作方式无锁存工作方式 一级锁存工作方式一级锁存工作方式 条件：条件：两个寄存器中任一个处于直通状态，另一个工两个寄存器中任一个处于直通状态，另一个工作于受控锁存状态。一般是使作于受控锁存

11、状态。一般是使DAC寄存器处于直通状态，寄存器处于直通状态，即把即把WR2和和XFER都接数字地。都接数字地。 特点：特点：数据只要一写入数据只要一写入DAC芯片，就立即进行数模转芯片，就立即进行数模转换，可减少一条输出指令。换，可减少一条输出指令。 （2）DAC0832的工作方式的工作方式 DAC0832有有无锁存、一级锁存和二级锁存无锁存、一级锁存和二级锁存三种工作方式。三种工作方式。 无锁存工作方式无锁存工作方式 一级锁存工作方式一级锁存工作方式 二级锁存工作方式二级锁存工作方式 条件：条件：CPU要对要对DAC芯片进行两步写操作；芯片进行两步写操作；ILE接高电接高电平，平，WR1、W

12、R2均接均接CPU的的IOW，CS、XFER接地址译码信接地址译码信号。号。 优点：优点：数据接收和转换启动异步进行数据接收和转换启动异步进行 ，提高转换速率。，提高转换速率。 （3）DAC0832的主要技术性能的主要技术性能n 电流建立时间：电流建立时间：1s；n分辨率：分辨率：8位；位；n线性误差：线性误差：0.2%FSR；n非线性误差：非线性误差：0.4%FSR；n工作方式：二级锁存、一级锁存、直接输入；工作方式：二级锁存、一级锁存、直接输入；n数字输入：与数字输入：与TTL兼容；兼容；n增益温度系数：增益温度系数：0.002%FSR/；n低功耗：低功耗：20mW；n单电源：单电源：+5

13、15V；n参考电压：参考电压：10V10V。10.2.4 D/A10.2.4 D/A转换器与微处理器的接口转换器与微处理器的接口 D/A转换器与微处理器的连接包括三部分，即转换器与微处理器的连接包括三部分，即数据线、控制线和数据线、控制线和地址线地址线。 18位位D/A转换器与转换器与CPU的接口的接口 对于对于8位位D/A转换器，简单的连接方法是通过转换器，简单的连接方法是通过8位数据锁存器（例位数据锁存器（例如，如，8D锁存器锁存器74LS273）与）与8位微处理器的总线相连。位微处理器的总线相连。（1）无锁存方式）无锁存方式（2）一级锁存方式）一级锁存方式三角波程序三角波程序STARTS

14、TART： MOV MOV ALAL，0 0D O W ND O W N ： O U T O U T 0 F E H0 F E H ，A L A L INC INC ALAL J N Z J N Z D O W N D O W N MOV MOV ALAL，0FEH0FEHU PU P ： O U T O U T 0 F E H0 F E H ，A L A L INC INC ALAL JNZ JNZ UP UP JMP JMP DOWN DOWN HLT HLT锯齿波程序锯齿波程序STARTSTART： MOV MOV ALAL，0 0 LP LP： OUT OUT 0FEH0FEH，ALA

15、L INC INC ALAL JMP JMP LPLP HLT HLT方波程序方波程序START: START: MOVMOVAL,AL,33H 33H O U TO U T0 F E H ,0 F E H ,A L A L CALL CALL DELAY DELAY MOV MOV AL,AL,0FEH0FEHO U T O U T 0 F E H ,0 F E H ,A L A L CALL CALL DELAY DELAY JMP JMP STARTSTARTDELAY: DELAY: HLTHLT 例10-1 DAC0832用作波特率发生器。试根据图用作波特率发生器。试根据图10.6接

16、线，接线，分别写出产生锯齿波、三角波和方波的程序。分别写出产生锯齿波、三角波和方波的程序。 10.2.4 D/A10.2.4 D/A转换器与微处理器的接口转换器与微处理器的接口（a）锯齿波（b）三角波（c）方波0V-5V0V-5V-1V-5V10.2.4 D/A10.2.4 D/A转换器与微处理器的接口转换器与微处理器的接口 （3）二级锁存方式）二级锁存方式 在二级锁存方式下，每个在二级锁存方式下，每个DAC0832应为应为CPU提供两个提供两个I/O端口。端口。8086和和DAC0832在二级锁存方式下的接线如下图在二级锁存方式下的接线如下图 。相应程序如下：相应程序如下：MOV DX，0D

17、FFFH ;指向指向DFFFH地址地址MOV AL，Xdata ;X坐标值坐标值OUT DX，AL ;X坐标值写入坐标值写入1DAC0832MOV DX，0F7FFH ;指向指向F7FFH地址地址MOV AL，Ydata ;Y坐标值坐标值OUT DX，AL ;Y坐标值写入坐标值写入2DAC0832MOV DX，7FFFH ;指向指向7FFFH地址地址OUT DX，AL ;启动启动1和和2DAC0832工作工作10.2.4 D/A10.2.4 D/A转换器与微处理器的接口转换器与微处理器的接口习题1DAC0832 有（有（ ）种工作方式。）种工作方式。 A1 B 2 C3 D42一个一个 8 位

18、位D/A转换器的分辨能力可以达到满量转换器的分辨能力可以达到满量程的（程的（ ）。）。 A1/8 B1/16 C1/32 D1/256 3一个一个 8 位位D/A转换器，若精度为转换器，若精度为1/2 LSB，则其最大可能误差为（则其最大可能误差为（ ）。）。 A满量程的满量程的 1/2 B满量程的满量程的 1/8 C满量程的满量程的 1/256 D满量程的满量程的 1/512 4若若 D/A转换器芯片内部有锁存寄存器，微处理转换器芯片内部有锁存寄存器，微处理器就把器就把 D/A芯片当作一个并行芯片当作一个并行 （ ）；）； 若若D/A转转换器芯片内部无锁存寄存器，微处理器就把换器芯片内部无锁

19、存寄存器，微处理器就把 D/A芯片当作一个并行芯片当作一个并行 （ ）。）。1如果一个如果一个 D/A转换器的精度为转换器的精度为 0.1% ，则，则其最大可能误差为（其最大可能误差为（ ）。）。 A最大输入的最大输入的0.1% B电源电压的电源电压的 0.1% C满量程电压的满量程电压的0.1% D输出电压的输出电压的 0.1% 2一台一台 PC 机的扩展槽中已插入一块机的扩展槽中已插入一块D/A转换器转换器模块，其口地址为模块，其口地址为 280H，执行下列程序后，执行下列程序后，D/A转换器输出波形是（转换器输出波形是（ ）。）。 DAOUT： MOV DX，280H MOV AL，00

20、H LOOP： OUT DX，AL DEC AL JMP LOOP A三角波三角波 B锯齿波锯齿波 C方波方波 D正弦波正弦波1DAC0832 是一个分辨率为（是一个分辨率为（ ），输入），输入具有（具有（ ）功能的）功能的D/A转换器。转换器。 A8 位一级锁存位一级锁存 B8 位二级锁存位二级锁存 C10位一级锁存位一级锁存 D10 位二级锁存位二级锁存 2.如下图如下图 所示控制系统框图中，所示控制系统框图中，A应是应是 （ ），），B 应是（应是（ ） 。 1DAC0832 内部有（内部有（ ）地和（）地和（ ）地。）地。 2LE 是是 DAC0832 内部寄存器的锁存命令。当其为内部

21、寄存器的锁存命令。当其为（ ）时，寄存器输出随）时，寄存器输出随 （ ）变化。当）变化。当 LE 为为 0 时，时，数据（数据（ ）在寄存器，不再随（）在寄存器，不再随（ ）上的数据变化而）上的数据变化而变化。变化。3在过程控制应用中，有时对控制量的输出要求是在过程控制应用中，有时对控制量的输出要求是 （ ）的，在给定值时产生的偏差不改变控制量的）的，在给定值时产生的偏差不改变控制量的 （ ），这时可采用单极性输出电路。），这时可采用单极性输出电路。 4在随动系统中，由偏差所产生的控制量不仅（在随动系统中，由偏差所产生的控制量不仅（ ）不同，而且控制量（不同，而且控制量（ ）不同，这时要求）不

22、同，这时要求 D/A转换转换器有双极性输出；器有双极性输出；D/A转换器实现双极性输出，在转换器实现双极性输出，在输出除需要有运算放大器外还应增加（输出除需要有运算放大器外还应增加（ ）。）。 判断题判断题1传感器是一种把非电热物理量转换成电传感器是一种把非电热物理量转换成电量的器件。（量的器件。（ ） 2DAC0832 为电压输出型为电压输出型D/A转换器，可转换器，可提供单极性和双极性两种输出方式。提供单极性和双极性两种输出方式。 （ ）3当当 D/A转换器与转换器与 CPU相连时，如果相连时，如果 CPU的数据总线的位数小于的数据总线的位数小于 D/A转换器的转换器的位数，则需要位数，则

23、需要 采用多级缓冲结构。（采用多级缓冲结构。（ ）1DAC0832 与微机接口电路已正常工作，为单缓冲方式，其口地址为与微机接口电路已正常工作，为单缓冲方式，其口地址为 380H，执行以下程序：，执行以下程序： MOV DX，380H A2: MOV AL， -1 OUT DX， AL CALL MS100 ；延时；延时 NOT ALA0： OUT DX，AL INC AL CMP AL，-1 JNE A0 A1： OUT DX，AL DEC AL CMP AL，0 JNE A1 JMP A2 （1）画出输出端波形示意图；）画出输出端波形示意图； （2）若将最后一条指令改为）若将最后一条指令改为JMP A0，画出输出端波形示意图；，画出输出端波形示意图；（3）若将最后一条指令去掉，会出现什么情况？）若将最后一条指令去掉，会出现什么情况？ 10利用利用DAC0832 作为函数波形发生器，电路如图作为函数波形发生器，电路如图 10.5 所示：所示：（1）请分析并写出）请分析并写出 825