第10章AD、DA转换接口2012

1、2012年10月26日第10章 A/D、D/A转换接口 NoImage 10.1 D/A10.1 D/A与与A/DA/D接口概述接口概述10.1.1 10.1.1 一个典型的计算机自动控制系统一个典型的计算机自动控制系统 模拟接口电路的任务模拟接口电路的任务模拟电路的任务模拟电路的任务0010110110101100工工业业生生产产过过程程传传感感器器放大放大滤波滤波多路转换多路转换&采样保持采样保持A/D转换转换放大放大驱动驱动D/A转换转换输出输出接口接口微微型型计计算算机机执行执行机构机构输入输入接口接口物理量物理量变换变换信号信号处理处理信号信号变换变换I/O接口接口输入通道输入通道输

2、出通道输出通道变变送送器器NoImage10.1.2 10.1.2 模模/ /数转换器数转换器(ADC)(ADC)的主要性能参数的主要性能参数。 一个一个8 8位的位的A/DA/D转换器，它把输入电压信号分成转换器，它把输入电压信号分成2 28 8=256=256层，层，若它的量程为若它的量程为0 05V5V，那么，量化单位，那么，量化单位q q为：为： q = = 0.0195V=19.5mV n2电电压压量量程程范范围围2560.5VNoImagetV1/2 LSBtCVFULL图 10 2 理想的A/D转换曲线模拟量( V)0123450000010100111001011101111.

3、4221LSB21LSB数字量NoImage10.1.3 10.1.3 数数/ /模转换器模转换器(DAC)(DAC)的主要性能参数的主要性能参数 NoImageNoImage 10.2 DAC083210.2 DAC0832数数/ /模转换器模转换器10.2.1 DAC083210.2.1 DAC0832的内部结构与引脚图的内部结构与引脚图 NoImageILECSWR1 XFERWR2 D0 Q0 D1 Q1 D2 Q2 D3 Q3 D4 Q4 D5 Q5 D6 Q6 D7 Q7 G D0 Q0 D1 Q1 D2 Q2 D3 Q3 D4 Q4 D5 Q5 D6 Q6 D7 Q7 G D/A

4、D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 VREF IOUT2IOUT1RFB锁存器锁存器1锁存器锁存器2转换器转换器NoImageNoImage各引脚的功能如下：各引脚的功能如下： NoImageNoImage(1) (1) 直通方式直通方式 10.2.2 DAC0832 10.2.2 DAC0832 的工作方式的工作方式 当ILE接高电平，CS，WR1、WR2和XFER都接数字地时，DAC处于直通方式，8位数字量一旦到达D07输入端，就立即加到D/A转换器，被转换成模拟量。NoImage(2)(2)单缓冲方式单缓冲方式 单缓冲方式是将一个锁存器处于缓冲方式，另一个锁存器处于直通方式，

5、输入数据经过一级缓冲送入D/A转换器。(3) (3) 双缓冲方式双缓冲方式 即数据通过两个寄存器锁存后再送入D/A转换电路，执行两次写操作才能完成一次D/A转换。04RA2dUU 开路电压开路电压04R2dU 04R2dU 04RA2dUU 开路电压开路电压13RA2dUU 开路电压开路电压22RA2dUU 开路电压开路电压31RA2dUU 开路电压开路电压13R2dU NoImage10.2.4 DAC083210.2.4 DAC0832与与CPUCPU的连接的连接 由于DAC0832内部含有数据锁存器，在与CPU相连时,使其可直接挂在数据总线上。NoImageI1 I2 I3 I4 I5

6、I6 I7 I8 I9 I10O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 O8GAL16V8WR A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 M/IO+5V10K20HCS WR1 WR2 DGNDD0D7D0D7ILEXFERVREFIOUT1 IOUT2AGND_ +RFBLM741+5VU0DAC0832图10.5 DAC0832与CPU的单缓冲方式连接电路 DAC0832单缓冲方式接口框图 DAC0832双缓冲接口框图 在这种方式下，需执行两条输出指令才能启动DA转换器。设DAC0832输入寄存器口地址为PORT，DAC寄存器口地址为PORT1，则下面几条指令可完成数字量到模拟量的转

7、换。 MOV DX，PORT OUT DX，AL ；打开输入寄存器，数据装入并锁存 INC DX OUT DX，AL ；打开DAC寄存器，数据通过，送去DA转换 第一条输出指令打开DAC0832的输入寄存器，把AL中的数据送入输入寄存器并锁存起来。第二条输出指令打开DAC0832的DAC寄存器，使输入寄存器的数据通过DAC寄存器送到D / A转换器中进行转换。此时AL中数值与转换结果无关，这条指令执行时实际上并无CPU的数据输出给DAC寄存器，仅利用执行指令时出现的IO写信号，打开DAC寄存器。 NoImage下面举例说明如何编写D/A转换程序。 NoImage 图图10.6 DAC08321

8、0.6 DAC0832输出的三角波形图输出的三角波形图NoImage 10.3 ADC080910.3 ADC0809模模/ /数转换器数转换器10.3.1 ADC080910.3.1 ADC0809的内部结构与引脚图的内部结构与引脚图 图 10 - 7A/D转换器及其转换情况 (a) A/D 转换器; (b) 输入和输出时间时间采样周期0数字量模拟量0A/D转换器模拟量数字量(N位)(a)(b)t模拟信号A8H96H7BH数字信号的量模拟量的幅值和数字量的值之间是一一对应的关系，区别是模拟信号是时间连续的,数字信号是时间不连续的,是一脉冲序列。完成上述功能的过程为模拟量到数字量的转换。图10

9、-15 模拟信号与数字信号的关系NoImageEOCOED0 D7 REF(+) REF(-)ADDC ADDB ADDA ALEIN0IN7比较器比较器通道通道选择选择开关开关逐位逼近寄存逐位逼近寄存器器(SAR)开关树型开关树型 D/A 8位位锁存锁存和和 三态三态门门定时和控制定时和控制通道通道地址地址锁存锁存及及 译码译码模模拟拟输输入入数数字字输输出出START启动启动地址地址锁存锁存ADDA-ADDCADDA-ADDCALE/STARTALE/STARTEOCEOCOEOED D0-0-D D7 7转换时间转换时间IREFIinVinVREF积分器积分器比较器比较器V/IV/I时钟

10、时钟启动计数启动计数计数器计数器数字输出数字输出T2T1Vc固定斜率固定斜率时间可变时间可变固定时间固定时间斜率可变斜率可变转换结束转换结束dtVRCdtRVCtdtCVii1110tRCVVref0RCVVVrefB0NoImage10.3.3 ADC080910.3.3 ADC0809与与CPUCPU的连接的连接ADC0809与CPU的连接，主要是正确处理数据输出线（D0D7），启动信号START和转换结束信号EOC与系统总线的连接问题。 简单接口芯片简单接口芯片74LS273，74LS373等（占用一个等（占用一个I/O地址）地址）可编程并行接口可编程并行接口8255（占用四个（占用四个

11、I/O地址）地址）ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809输输入入DB74LS273Q2Q1Q0CP来自来自I/O译码译码D0-D7ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809DB8255PB2PB1PB0CS#来自来自I/O译码译码D0-D7A1A0A1A0D0-D7ADC0809DBOE来自来自I/O译码译码D0-D7ADC0809DBOE来自来自I/O译码译码直接连直接连DB通过输入接口连通过输入接口连DB74LS244+5VDIDOE1#E2#ADC0809ALESTART独立连接独立连接来自来自I/O译码译码1来自来自I/O译码译码

12、2ADC0809ALESTART统一连接统一连接来自来自I/O译码译码D0IN0A15-A0 IOR IOWD7-D0D7-D0EOCOESTARTALEADDCADDBADDA译译码码器器ADC0809I/O接接口口转换启动转换启动转换结束转换结束D0D7220hIRQ2A0A9译码译码VccD0D7EOCADDAADDBADDCALE模拟输入模拟输入（05V）500KHzCLOCKVREF(+)+5VIN0OESTARTGNDVREF(-) IOR IOW;数据段数据段adtemp db 0;给定一个临时变量给定一个临时变量;代码段代码段;设置中断向量等工作设置中断向量等工作sti;开中断

13、开中断mov dx,220hout dx,al;启动启动A/D转换转换;其他工作其他工作例1 主程序 例1：中断服务程序（1）adint procsti;开中断开中断push ax;保护寄存器保护寄存器push dxpush dsmov ax,data ;设置数据段设置数据段DSmov ds,axmov dx,220hin al,dx;读读A/D转换的数字量转换的数字量mov adtemp,al ;送入缓冲区送入缓冲区mov al,20h;发送发送EOI命令命令out 20h,alpop ds;恢复寄存器恢复寄存器pop dxpop axiret;中断返回中断返回adintendp例1：中断服

14、务程序（2）8通道通道模拟输入模拟输入（05V）VccD7A3A9D0D7D0D7OEEOCA0A1A2ADDAADDBADDC 译码译码500KHzCLOCKSTARTGNDVREF(+)VREF(-)ALE+5VIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7220h227h238h23fh IOR IOW例2：启动转换;数据段数据段counter equ 8bufdb counter dup(0);数据缓冲区数据缓冲区;代码段代码段mov bx,offset bufmov cx,countermov dx,220h ;从从IN0开始转换开始转换start1: out dx,al;启动启动

15、A/D转换转换push dx例2：查询读取mov dx,238h ;查询是否转换结束查询是否转换结束start2: in al,dx;读入状态信息读入状态信息test al,80h;D71，转换结束否，转换结束否?jz start2;没有结束，继续查询没有结束，继续查询pop dx;转换结束转换结束in al,dx;读取数据读取数据mov bx,al;存入缓冲区存入缓冲区inc bxinc dxloop start1;转向下一个模拟通道转向下一个模拟通道输入模拟电压输入模拟电压输出数字量输出数字量基准电压正极基准电压正极基准电压负极基准电压负极8)(REF)(REF)(REFin2VVVVN+

16、8)(REF)(REF)(REFin2VVVVN+8)(REF)(REF)(REFin2VVVVN+NoImageNoImage下面举例说明如何编写下面举例说明如何编写A/DA/D转换程序。转换程序。 NoImage 10.4 D/A10.4 D/A与与A/DA/D应用举例应用举例 NoImage 本章的主要内容本章的主要内容模拟接口即为模拟量输入/输出接口，通常所指的是模/数转换器和数/模转换器，这是微型计算机系统中不可缺少部分。本章介绍了一些模/数、数/模转换、采样和保持、量化和编码等概念。重点介绍DAC 0832芯片和DAC O809芯片的工作原理，外部特性及与CPU连接方式。本章重点是模/数转换器ADC0809同CPU的连接及应用，难点在于应用。 重点重点 DAC0832DAC0832的外特性的外特性 DAC0832DAC0832的数据输出方式的数据