第2章模拟量输入输出通道接口技术

1、计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院第二章第二章 模拟量输入输出通道的接口技术模拟量输入输出通道的接口技术一、多路开关和采样保持器一、多路开关和采样保持器二、模拟量输出通道的接口技术二、模拟量输出通道的接口技术三、模拟量输入通道的接口技术三、模拟量输入通道的接口技术计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院 多路开关多路开关和和采样采样/ /保持器保持器是微型机控制系统的重是微型机控制系统的重要元件，是要元件，是计算机进行多路控制和采集数据计算机进行多路控制和采集数据不可缺少不可缺少的组成部分。的组成部分。 下面是一个下面是一个多路模拟信号采集示意图：多路模拟信号采集示意

2、图：2.1多路开关和采样保持器多路开关和采样保持器计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院一、多路开关的两个主要用途：一、多路开关的两个主要用途：把多个模拟量参数分时地接通送入把多个模拟量参数分时地接通送入A/DA/D转换器，即完成转换器，即完成 多到一的转换多到一的转换。(2) (2) 或者把经计算机处理、且由或者把经计算机处理、且由D/AD/A转换器转换成的模拟信转换器转换成的模拟信号按一定的顺序输出到不同的控制回路，即号按一定的顺序输出到不同的控制回路，即完成一到多完成一到多的转换。的转换。 前者称为前者称为多路开关多路开关，后者叫作，后者叫作多路分配器多路分配器，或叫做，或叫

3、做反反多路开关。多路开关。2.1.1 多路开关多路开关多路多路开关开关A/DA/D转换转换多路多路分配器分配器D/AD/A转换转换计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院(1) (1) 单向多路开关单向多路开关，如，如AD7501AD7501（8 8路），路），AD7506AD7506（1616路）。路）。(2) (2) 双向多路开关双向多路开关，如，如CD4051CD4051（8 8路），路），CD4067CD4067（1616路）。路）。(3) (3) 差动输入差动输入，如，如 CD4052 CD4052 双双4 4通道通道 CD4053 CD4053 三重二通道三重二通道 CD

4、4097 CD4097 双双8 8通道。通道。(4)(4)多路输入多路输入/ /多路数出多路数出矩阵多路开关矩阵多路开关，如如88168816（1616入入8 8出）等。出）等。二、多路开关的种类：二、多路开关的种类：计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院三、半导体多路开关的特点三、半导体多路开关的特点 采用标准双列直插式结构，尺寸小采用标准双列直插式结构，尺寸小 直接与直接与TTL（或（或CMOS）电平兼容）电平兼容 内部带有通道选择编码器，使用方便内部带有通道选择编码器，使用方便 采用正或负双极性输入采用正或负双极性输入 转换速度快。通常其导通和关断时间在转换速度快。通常其导通

5、和关断时间在1us左右左右 寿命长，无机械磨损寿命长，无机械磨损 接通电阻低，一般小于接通电阻低，一般小于100欧，甚至几欧欧，甚至几欧 断开电阻高，通常达断开电阻高，通常达109欧以上欧以上正因为半导体集成电路多路开关具有明显的优点，所以，正因为半导体集成电路多路开关具有明显的优点，所以，近年来在计算机控制和数据采集系统中得到了广泛的应用。近年来在计算机控制和数据采集系统中得到了广泛的应用。计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院四、介绍几种四、介绍几种 常用的半导体开关常用的半导体开关 单端双向单端双向8通道多路开关通道多路开关CD4051 单端双向单端双向16通道多路开关通道多

6、路开关CD4067B 单端双向双单端双向双8通道多路开关通道多路开关CD4097B 矩阵多路开关矩阵多路开关8816 计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院1CD4051计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院0 00 00 01 1计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院返回上层目录计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院2CD4067图2.2 CD4067原理电路图及引脚排列图计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院1 11 10 01 10 0返回上层目录计算机控制技术计算机控制技术 广

7、东海洋大学信息学院3CD4097图2.3 CD4097原理电路图及引脚排列图计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院返回上层目录计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院返回上层目录48816图2.4 8816原理电路图及引脚排列图INOUT输输入入选择选择输输出出选择选择计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院五、多路开关的扩展五、多路开关的扩展实例：实例：用用8通道多路开关构成通道多路开关构成16通道多路开关通道多路开关（2 2）扩展方法）扩展方法 输入通道输入通道 : :接法不变，只接法不变，只是把是把2#CD40512#CD4051的的8 8个通道编号为个通

8、道编号为8 81515。 输出通道输出通道 : :把两个把两个CD4051CD4051的的OUT/INOUT/IN端并联。通道选择控端并联。通道选择控制管脚制管脚 C C、B B、A A同名并联，并同名并联，并分别接到分别接到D2D2、D1D1和和D0D0。 禁止端禁止端: :用作两个用作两个CD4051CD4051的选择控制。当的选择控制。当D3=0D3=0时，时，1#CD40511#CD4051工作，工作，2#2#截止。截止。当当D3=1D3=1时，正好相反。时，正好相反。（1 1）扩展电路）扩展电路计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院2.1.2 采样采样-保持器（保持器（S

9、ample/Hold）采样采样/ /保持器的作用保持器的作用 使本次采样信号保持不变，给使本次采样信号保持不变，给A/D转换器转换器足够时间完成量化和编码工作足够时间完成量化和编码工作 保证并行通道的各个参数在同一时刻采样，保证并行通道的各个参数在同一时刻采样，以便于进行数据处理和测量以便于进行数据处理和测量计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院二、采样二、采样/保持器的两个工作状态保持器的两个工作状态采样：采样：采样保持器的输出跟随模拟量输入电压采样保持器的输出跟随模拟量输入电压 保持保持: : 输出保持不变，直到再度接到采样命令时为止。输出保持不变，直到再度接到采样命令时为止。

10、工作状态由控制逻辑电平决定工作状态由控制逻辑电平决定计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院3、常用的采样保持器、常用的采样保持器 最常用的采样保持器有最常用的采样保持器有美国美国ADAD公司的公司的AD582AD582、AD585AD585、AD346AD346、AD389AD389、ADSHCADSHC8585，以及以及国家半导体国家半导体公司的公司的LF198/298/398LF198/298/398等。等。下边以下边以LF198/298/398LF198/298/398为例，讲一下集成电路为例，讲一下集成电路S/HS/H的工作原理，其它的工作原理，其它S/HS/H的原理与它大

11、致相同。的原理与它大致相同。 计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院（1）LF198/298/398的特点的特点 由由双极型绝缘栅场效应管双极型绝缘栅场效应管构成；构成； 采样速度快，保持下降速度慢，精度高；采样速度快，保持下降速度慢，精度高； 抗干扰能力强；抗干扰能力强； 输入信号等于电源电压时，也能保证将输入信号输入信号等于电源电压时，也能保证将输入信号送到输出端；送到输出端； 允许与允许与TTL、CMOS、PMOS电路直接相连；电路直接相连；计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院（2）LF198/298/398的原理图的原理图图图2-6 LF1982-6 LF19

12、8LF298LF298LF398LF398原理图原理图 P27P27后页计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院（3）LF198/298/398采样保持器引脚功能采样保持器引脚功能 VIN：模拟电压输入模拟电压输入 VOUT：模拟电压输出模拟电压输出 logic 和和logic REFRENCE：逻辑及逻辑参考电平，用来控制采样保持器的逻辑及逻辑参考电平，用来控制采样保持器的工作方式。工作方式。Logic=Logic=高电平，采样状态；高电平，采样状态； Logic=Logic=低电平，保持状态；低电平，保持状态； 逻辑参考电平逻辑参考电平logic REFRENCE ，一般可接地，

13、一般可接地OFFSETOFFSET：偏差调整，可外接电阻调整采样保持器的偏差偏差调整，可外接电阻调整采样保持器的偏差CHCH：外接保持电容外接保持电容 V+V+、V-V-：采样保持电路电源引脚。电源变化范围为采样保持电路电源引脚。电源变化范围为 5V5V到到 10V10V。 前页计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院2.2模拟量输出通道的接口技术模拟量输出通道的接口技术模拟量输出通道主要完成数字量（模拟量输出通道主要完成数字量（DigitalDigital）到模拟量（到模拟量（AnalogAnalog）的转换，简称）的转换，简称D/AD/A转换。转换。由于很多执行机构只能接收模拟量

14、，计算机输由于很多执行机构只能接收模拟量，计算机输出的控制数据必须进行出的控制数据必须进行D/AD/A转换转换，才能达到控制这些，才能达到控制这些执行机构的目的。执行机构的目的。 计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院2.2.1 8位位D/A转换器及其接口技术转换器及其接口技术D/AD/A转换器的分类：转换器的分类： 根据输出的类型可以分为：根据输出的类型可以分为： 电流输出型电流输出型 电压输出型电压输出型：单极性输出，双极性输出：单极性输出，双极性输出 根据输入数字量的位数可分为：根据输入数字量的位数可分为： 8 8位、位、1010位、位、1212位和位和1616位等。位等。下

15、面介绍几种常用的下面介绍几种常用的D/AD/A转换芯片。转换芯片。计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院图图2-7 DAC 08322-7 DAC 0832原理框原理框图图 P28P28一、电流输出型一、电流输出型D/A转换器转换器DAC0832（1 1）结构和原理：）结构和原理：电流输出电流输出, ,需要需要外接电压放大外接电压放大器器两级数两级数据缓冲据缓冲计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院（2）引脚定义）引脚定义控制信号线定义控制信号线定义CS：片选信号，低电平有效片选信号，低电平有效ILE： 输入锁存允许信号，高电平有效输入锁存允许信号，高电平有效WR1：一

16、级锁存器写选通，低电平有效一级锁存器写选通，低电平有效WR2：二级锁存器写选通，低电平有效二级锁存器写选通，低电平有效XFER：数据传输控制信号，低电平有效数据传输控制信号，低电平有效当当LE(2)=1, 转换开始转换开始据被锁存，数据可更新，反之数时，即当据被锁存，数据可更新，反之数时，即当100,1010,)2(22)2()1(11)1(LEWRXFERWRXFERLELEWRICSWRCSILELELE至应用实例计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院（2） 引脚定义引脚定义输入输出引脚定义输入输出引脚定义D0D7 ：数字量输入。数字量输入。IOUT1 ：DAC电流输出电流输出

17、1。当数字输入全为。当数字输入全为1时时IOUT1最最 大，全为大，全为0时时IOUT1为最小值（近似为最小值（近似0）IOUT2 ： DAC电流输出电流输出2。单极性输出时接地。单极性输出时接地。 计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院（2）引脚定义）引脚定义其他引脚定义其他引脚定义Rfb ：反馈信号输入线，可用片内反馈电阻，也可外接反馈电阻反馈信号输入线，可用片内反馈电阻，也可外接反馈电阻VREF ：参考电压输入线。参考电压输入线。外接精密电源外接精密电源，可单极性也可双极性，可单极性也可双极性VCC ：数字电路供电电压。数字电路供电电压。+5V+15VAGND、 DGND ：

18、模拟地、数字地。模拟地、数字地。应单独连接应单独连接。 计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院01,)2/2/.2/2/(112211iiREFnnnnOUTaaVaaaaV或其中，式换算对应的模拟量可根据上位数字量为任意值时，当）时，对应的模拟量为，位数字量为（当）时，对应的模拟量为，位数字量为（可见，当82562551111111180000000008REFV计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院双极性电压输出双极性电压输出（4）D/A 转换器转换器 的输入输出换算方法的输入输出换算方法REFOUTfREFOUTO

19、UTVVRVRVRIIRV121321322)(V5V5V0V5V5VV5VV0VV5 . 2VV5VV0VV5V2OUT1OUT2OUT1OUT2OUT1OUTREF，；，；，则则：设设计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院单极性电压输出：单极性电压输出：双极性电压输出：双极性电压输出：举例：举例：DAC0832DAC0832的的V VREFREF接接-5V,I-5V,IOUT1OUT1接运放的异名端，接运放的异名端， I IOUTOUT接模拟接模拟地，输入为地，输入为10000000B10000000B时，输出为（）。时，输出为（）。若再接一级运放，构成双极性电压输出，输入为时

20、，若再接一级运放，构成双极性电压输出，输入为时，输出为（）。输出为（）。REFOUTOUTVVV122换算公式总结换算公式总结REFnnnnOUTVaaaaV)2/2/.2/2/(112211计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院数字量输入信号连接数字量输入信号连接若若D/AD/A内部含有输入锁存器，则内部含有输入锁存器，则CPUCPU与与D/AD/A可直接连接可直接连接若若D/AD/A内部不含输入锁存器，则内部不含输入锁存器，则CPUCPU与与D/AD/A间增设数据锁间增设数据锁存器存器模拟量输出模拟量输出需要的是双极性输出还是单极性模拟量？需要的是双极性输出还是单极性模拟量？电

21、流输出型的要外接运算放大器电流输出型的要外接运算放大器2.2.1 8位位D/A转换器及其接口转换器及其接口计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院外部控制信号连接外部控制信号连接片选信号：由地址线或译码器提供片选信号：由地址线或译码器提供写信号：由单片机写信号：由单片机WR 提供提供启动信号：启动信号常为片选及写信号的合成启动信号：启动信号常为片选及写信号的合成2.2.1 8位位D/A转换器及其接口转换器及其接口由于在单片机系统中采用统一编址的方式，寻址时将由于在单片机系统中采用统一编址的方式，寻址时将I/OI/O端口视为外部存储单元，所以，端口视为外部存储单元，所以，用访问外部存储

22、器的指令用访问外部存储器的指令MOVX DPTRMOVX DPTR，A A或者或者MOVX RMOVX Ri i，A A（i i=0,1=0,1）即可完成对）即可完成对I/OI/O端端口的访问。口的访问。计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院外部外部RAM及及I/O端口与累加器端口与累加器A之间的数据传送之间的数据传送 指令名称指令格式机器码功能指令周期累加器A与外部RAM之间的数据传送MOVX A,DPTR11100000A(DPTR)2MOVX DPTR,A11110000(DPTR)A2MOVX A,Ri1110001iA(Ri)2MOVX Ri,A1111001i(Ri)A

23、2复习复习表表3-2 外部外部RAM与累加器与累加器A之间的数据传送指令之间的数据传送指令 计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院读写外部RAM 3FFFH存储单元内容 MOV DPTR, #3FFFH MOVX A, DPTR MOVX DPTR, A 复习复习计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院DAC0832应用举例应用举例（1 1）DAC0832DAC0832与单片机接口与单片机接口MOVDPTR，#addrMOVXDPTR，A;当要选通第一级缓冲器时，当要选通第一级缓冲器时，CS=0，XFER=1Xxxx,xx01,xxxx,xxxx取取1111，1101，1

24、111，1111所以第一级缓冲器的地址映射为：所以第一级缓冲器的地址映射为：FDFFH当要选通第二级缓冲器时，当要选通第二级缓冲器时，CS=1，XFER=0Xxxx,xx10,xxxx,xxxx取取1111，1110，1111，1111所以第二级缓冲器的地址映射为：所以第二级缓冲器的地址映射为：FEFFH管脚说明计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院DAC0832应用举例应用举例（2 2）程序设计）程序设计先打开第一级输入寄存器，把数据送入该寄存器；先打开第一级输入寄存器，把数据送入该寄存器；再打开第二级再打开第二级8 8位位DACDAC寄存器，完成寄存器，完成D/AD/A转换。转

25、换。其第一级地址为其第一级地址为FDFFHFDFFH，第二级地址为，第二级地址为FEFFHFEFFH。程序如下：程序如下：START：MOVA，#nnH； nnH为待转换的数字量为待转换的数字量MOVDPTR,#FDFFH;送端口地址到送端口地址到DPTRMOVXDPTR，A;输出输出D/A数字量数字量INCDPH;求第二级地址求第二级地址MOVXDPTR，A;启动启动D/A转换转换计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院2.2.2 高于高于8位位D/A转换器及其接口转换器及其接口 为了提高转换精度，可选用更多位数的为了提高转换精度，可选用更多位数的D/AD/A转换转换器，如器，如1

26、010位、位、1212位、位、1616位。其转换原理与位。其转换原理与8 8位位D/AD/A转换转换器基本一样，不同的是在器基本一样，不同的是在与数据线位数较少的微型计与数据线位数较少的微型计算机进行接口连接时，数据要分两次或三次输入。算机进行接口连接时，数据要分两次或三次输入。计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院12位位D/A转换器转换器AD667简介简介 AD667 AD667片内含片内含由由4 4个独立寻址的锁存器个独立寻址的锁存器，它们分为，它们分为两级两级。 第一级包括第一级包括3 3个个4 4位寄存器，位寄存器，可以直接从微型计算机总可以直接从微型计算机总线获得数据。

27、一旦全线获得数据。一旦全1212位数据被装入第一级，便可一起位数据被装入第一级，便可一起置入置入第二级的第二级的1 1个个1212位位D/AD/A寄存器。寄存器。只有当只有当1212位数据一起位数据一起被读入被读入1212位位D/AD/A寄存器后才开始寄存器后才开始D/AD/A转换。转换。 图图2.112.11所示为所示为AD667AD667的原理结构。的原理结构。计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院AD667AD667的原理结构图的原理结构图计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院AD667 真值表真值表A3A3A2A2A1A1A0A0操操 作作 1 1 无操作无操作

28、 1 1 1 1 1 1 1 1 无操作无操作 0 01 1 1 1 1 1 0 0选通第一级低四位寄存器选通第一级低四位寄存器 0 01 1 1 1 0 01 1 选通第一级中四位寄存器选通第一级中四位寄存器 0 01 1 0 01 1 1 1 选通第一级高四位寄存器选通第一级高四位寄存器 0 00 01 1 1 1 1 1 从第一级向第二级置数从第一级向第二级置数 0 00 00 00 00 0所有锁存器均透明所有锁存器均透明 CS计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院AD667AD667的应用举例的应用举例（1 1）AD667AD667与与80318031的接口的接口计算机控

29、制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院AD667AD667的应用举例的应用举例各寄存器的地址分析各寄存器的地址分析 G1 C B AG1 C B AP2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 10 1 低低8 8位寄存器位寄存器 1 0 1 0 高高4 4位和位和1212位位D/A D/A 转换器转换器 （2 2）软件设计）软件设计 地址确定地址确定 将低将低 8 8 位地址设为位地址设为 0FFH0FFH 则则 AD667

30、AD667 的地址为的地址为 81FFH 81FFH 和和 82FFH82FFH。 将数据分批传送将数据分批传送: : 先将待传送的数据按照要求的格式排先将待传送的数据按照要求的格式排 列好，并存放在以列好，并存放在以 DATA DATA 为首地址的内部为首地址的内部 RAM RAM 中中。计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院AD667AD667的应用举的应用举例例程序程序MOV R0,#DATA;待转换数据首地址待转换数据首地址MOV DPTR,#81FFH;低低8位寄存器地址位寄存器地址MOV A,R0;MOVXDPTR,A;读入低读入低8位待转换数据位待转换数据INCR0;

31、INCDPH;得到高得到高4位及二级缓冲地址位及二级缓冲地址MOV A,R0;得到高得到高4位数据位数据MOVXDPTR,A;12位一起输出到位一起输出到D/A进行模数转换进行模数转换课堂练习计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院2.3 模拟量输入通道接口技术模拟量输入通道接口技术 当被测参数是模拟量，即连续变化的量，如温当被测参数是模拟量，即连续变化的量，如温度、流量、压力、液位、速度等，在数据进入计算度、流量、压力、液位、速度等，在数据进入计算机之前，必须要把模拟量变成数字量，即进行机之前，必须要把模拟量变成数字量，即进行A/DA/D转换转换。计算机控制技术计算机控制技术 广东

32、海洋大学信息学院A/D转换器的分类转换器的分类 按原理：按原理：逐次逼近式逐次逼近式计数器式计数器式双积分式双积分式 V/F变换式变换式 按位数按位数:8位位,10位位,12位位,16位位 按结构按结构:单通道单通道A/D转换器转换器多通道多通道A/D转换器转换器 按输出方式按输出方式 串行输出串行输出 并行输出并行输出 按功能：按功能：带前级放大的带前级放大的A/D转换器转换器带采样保持的带采样保持的A/D转换器转换器带输出缓冲的带输出缓冲的A/D转换器转换器计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院2.3.1 8位位A/D转换器转换器由于微型计算机运行速度快，而许多模拟量的变化速由

33、于微型计算机运行速度快，而许多模拟量的变化速度慢，故通常一台微型计算机可以采集多个数据。度慢，故通常一台微型计算机可以采集多个数据。为满足系统的要求，为满足系统的要求，在一些在一些A/DA/D转换器中除设有转换器中除设有A/DA/D转转换电路外，还含有多路开关换电路外，还含有多路开关，用以选择模拟量输入信号的通，用以选择模拟量输入信号的通道号，使通道中的任何一个模拟信号都能直接进入道号，使通道中的任何一个模拟信号都能直接进入A/DA/D转换转换器。器。目前市售产品中，有含目前市售产品中，有含8 8路多路开关的，如路多路开关的，如ADC0809ADC0809，AD7581AD7581，也有含，也

34、有含1616路多路开关的，如路多路开关的，如ADC0816/0817ADC0816/0817等。等。下边，以国内应用最多的下边，以国内应用最多的ADC0808/0809ADC0808/0809为例，讲一下为例，讲一下多通道的多通道的A/DA/D转换器的原理。转换器的原理。计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院多通道多通道A/D转换器转换器ADC0808/0809（1）结构原理图）结构原理图计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院多通道多通道A/D转换器转换器ADC0808/0809 IN7IN0 IN7IN0：八个模拟量输入端。八个模拟量输入端。 STARTSTART：启

35、动信号。当启动信号。当START=1START=1，A/DA/D转换开始。转换开始。 EOCEOC：转换结束信号。当转换结束信号。当A/DA/D转换结束后，转换结束后，发出一个整脉冲，发出一个整脉冲， 表示表示A/DA/D转换完毕。转换完毕。此信号可用作此信号可用作A/DA/D转换是否结束的检测信转换是否结束的检测信 号，或向号，或向CPUCPU申请中断的信号。申请中断的信号。 OEOE：输出允许信号。当此信号被选中时，允许从输出允许信号。当此信号被选中时，允许从A/DA/D转换器转换器的锁存器中读取数字量。的锁存器中读取数字量。此信号可作为此信号可作为ADC0808/0809ADC0808/

36、0809的片选的片选信号，高电平有效。信号，高电平有效。（2 2）引脚功能）引脚功能计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院多通道多通道A/D转换器转换器ADC0808/0809（2 2）引脚功能（续）引脚功能（续） CLOCKCLOCK：实时时钟，可通过外接实时时钟，可通过外接RCRC电路改变时钟频率。电路改变时钟频率。 ALEALE：地址锁存允许，地址锁存允许，高电平有效高电平有效。当。当ALEALE为高电平时，允为高电平时，允许许C C、B B、A A所示的通道被选中，并把该通道的模拟量接入所示的通道被选中，并把该通道的模拟量接入A/DA/D转换器。转换器。 ADDAADDA、

37、ADDBADDB、ADDCADDC：通道号选择。通道号选择。C C为最高位，为最高位，A A为最低位为最低位。 D7D0D7D0：数字量输出端。数字量输出端。 VREF(+)VREF(+)、VREF(-)VREF(-)：参考电压端子。用以提供参考电压端子。用以提供D/AD/A转换器权转换器权电阻的标准电平。对于一般单极性模拟量输入信号，电阻的标准电平。对于一般单极性模拟量输入信号，VREF(+)=+5VVREF(+)=+5V，VREF(-)VREF(-)0V0V。 VCCVCC：电源端子。接电源端子。接+5V+5V。 GNDGND：接地端接地端计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院

38、多通道多通道A/D转换器转换器ADC0808/0809（3）应用接线图）应用接线图计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院3.3.2 8位位A/D转换器的接口技术转换器的接口技术 从以上介绍的几种从以上介绍的几种A/DA/D转换器可以看出，无论是哪一种转换器可以看出，无论是哪一种型号，也不管其内部结构怎样，在将其与微型机接口时，型号，也不管其内部结构怎样，在将其与微型机接口时，都会遇到许多实际的技术问题。都会遇到许多实际的技术问题。比如，比如，A/DA/D转换器与系统的接法，转换器与系统的接法，A/DA/D转换器的启动方式，转换器的启动方式，模拟量输入通道的接法，参考电源如何提供，状

39、态的检测模拟量输入通道的接法，参考电源如何提供，状态的检测及锁存，以及时钟信号的引入等。及锁存，以及时钟信号的引入等。与与D/AD/A转换器比较，转换器比较，A/DA/D转换器的接口及控制的信息要多转换器的接口及控制的信息要多一些。下边讲述一些。下边讲述A/DA/D转换器与微型机接口技术。转换器与微型机接口技术。计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院8位位A/D转换器与微型机接口转换器与微型机接口1 1模拟量输入信号的连接模拟量输入信号的连接 A/DA/D转换器所要求接收的模拟量大都为转换器所要求接收的模拟量大都为05V05V的标准电压的标准电压信号，但是有些信号，但是有些A/DA

40、/D转换器的输入除单极性外，也可以是双极转换器的输入除单极性外，也可以是双极性，用户可通过改变外接线路来改变量程。有的性，用户可通过改变外接线路来改变量程。有的A/DA/D转换器还转换器还可以直接接入传感器的信号，如可以直接接入传感器的信号，如AD670AD670。 另外，在模拟量输入通道中，除了单通道输入外，还有多另外，在模拟量输入通道中，除了单通道输入外，还有多通道输入方式。在微型机系统中，多通道输入可采用两种方通道输入方式。在微型机系统中，多通道输入可采用两种方法，法，种是采用单通道种是采用单通道A/DA/D芯片，如芯片，如AD7574AD7574和和AD574AAD574A等，在模等，

41、在模拟量输入端加接多路开关，有些还要加采样拟量输入端加接多路开关，有些还要加采样/ /保持器；另一种保持器；另一种方法是采用带有多路开关的方法是采用带有多路开关的A/DA/D转换器，如转换器，如ADC0808ADC0808和和AD7581AD7581、ADC0816ADC0816等。等。计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院8位位A/D转换器与微型机接口转换器与微型机接口2 2数字量输出引脚的连接数字量输出引脚的连接 A/DA/D转换器数字输出引脚和微型机的连接方法与其内部结转换器数字输出引脚和微型机的连接方法与其内部结构有关。对于内部未含输出锁存器的构有关。对于内部未含输出锁存器

42、的A/DA/D转换器来说，一般通转换器来说，一般通过锁存器或过锁存器或I/OI/O接口与微型机相连，常用的接口及锁存器有接口与微型机相连，常用的接口及锁存器有Intel 8155Intel 8155、82558255、82438243以及以及74LS27374LS273、74LS37374LS373、82128212等。等。当当A/DA/D转换器内部含有数据输出锁存器时，可直接与微型机相转换器内部含有数据输出锁存器时，可直接与微型机相连。有时为了增加控制功能，也采用连。有时为了增加控制功能，也采用I/OI/O接口连接。接口连接。计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院8位位A/D转换

43、器与微型机接口转换器与微型机接口3 3A/DA/D转换器的启动方式转换器的启动方式 任何一个任何一个A/DA/D转换器在开始转换前，都必须加一个启动信转换器在开始转换前，都必须加一个启动信号，才能开始工作。芯片不同，要求的启动方式也不同。一般分号，才能开始工作。芯片不同，要求的启动方式也不同。一般分脉冲启动和电平启动两种。脉冲启动和电平启动两种。 脉冲启动型芯片，只要在启动转换输入引脚加一个启动脉冲启动型芯片，只要在启动转换输入引脚加一个启动脉冲即可，如脉冲即可，如ADC0809ADC0809、ADC80ADC80、AD574AAD574A等均属于脉冲启动转换芯等均属于脉冲启动转换芯片，往往用

44、片，往往用 及地址译码器的输出及地址译码器的输出 经过一定的逻辑经过一定的逻辑电路进行控制。电路进行控制。 WRY1计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院8位位A/D转换器与微型机接口转换器与微型机接口 所谓电平启动转换就是在所谓电平启动转换就是在A/DA/D转换器的启动引脚上加上要求转换器的启动引脚上加上要求的电平。一旦电平加上以后，的电平。一旦电平加上以后，A/DA/D转换即刻开始，而且在转换转换即刻开始，而且在转换过程中，必须保持这一电平，否则将停止转换。因此，在这过程中，必须保持这一电平，否则将停止转换。因此，在这种启动方式下，种启动方式下，CPUCPU控制必须通过锁存器保

45、持一段时间，一般控制必须通过锁存器保持一段时间，一般可采用可采用D D触发器、锁存器或并行触发器、锁存器或并行I/OI/O接口等来实现。接口等来实现。AD570AD570、571571、572572等都属电平控制转换电路。等都属电平控制转换电路。不同的不同的A/DA/D转换器，要求启动信号的电平不一样，有的要转换器，要求启动信号的电平不一样，有的要求高电平启动，如求高电平启动，如ADC0809ADC0809、ADC80ADC80、AD574AD574，有的则要求低电，有的则要求低电平启动，如平启动，如ADC0801ADC0801、08020802和和AD670AD670等。等。计算机控制技术计

46、算机控制技术 广东海洋大学信息学院图图2-15 2-15 启动启动控制控制逻辑电逻辑电路路图图 P39P398位位A/D转换器与微型机接口转换器与微型机接口计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院8位位A/D转换器与微型机接口转换器与微型机接口4 4转换结束信号的处理方法转换结束信号的处理方法 微型机检查判断微型机检查判断A/DA/D转换结束的方法有以下三种：转换结束的方法有以下三种：（1 1）中断方式）中断方式: : 将转换结束标志信号接到微型机的中断申将转换结束标志信号接到微型机的中断申请引脚（如请引脚（如IRQ2IRQ2）。当转换结束时，即提出中断申请，微型）。当转换结束时，即

47、提出中断申请，微型机响应后，在中断服务程序中读取数据。机响应后，在中断服务程序中读取数据。（2 2）查询方式）查询方式: :把转换结束信号经三态门送到把转换结束信号经三态门送到CPUCPU数据总线或数据总线或I/OI/O接口的某一位上，微型机向接口的某一位上，微型机向A/DA/D转换器发出启动信号后，转换器发出启动信号后，便开始查询便开始查询A/DA/D转换是否结束，一旦查询到转换是否结束，一旦查询到A/DA/D转换结束，则转换结束，则读出结果数据。读出结果数据。（3 3）软件延时方法）软件延时方法: : 微型机启动微型机启动A/DA/D转换后，调用一段软件转换后，调用一段软件延时程序（为保险

48、起见，通常延时时间略大于延时程序（为保险起见，通常延时时间略大于A/DA/D转换过程所转换过程所需的时间），延时程序执行完以后，即可读出结果数据。需的时间），延时程序执行完以后，即可读出结果数据。计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院8位位A/D转换器与微型机接口转换器与微型机接口5 5参考电平的连接参考电平的连接通常通常8 8位位A/DA/D转换器采用外电源供给，如转换器采用外电源供给，如AD7574AD7574、ADC0809ADC0809等。等。精度要求比较高的精度要求比较高的1212位位A/DA/D转换器，则常在转换器，则常在A/DA/D转换器内部设置转换器内部设置有精密参

49、考电源，如有精密参考电源，如AD574AAD574A、ADC80ADC80等，而不必外加电源。等，而不必外加电源。单、双极性模拟量输入单、双极性模拟量输入 VREF(+) VREF(-)VREF(+) VREF(-)单极性时单极性时 + + 地地双极性时双极性时 + + 计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院8位位A/D转换器与微型机接口转换器与微型机接口6 6时钟的连接时钟的连接A/DA/D转换器的另一个重要连接信号是时钟，其频率是决转换器的另一个重要连接信号是时钟，其频率是决定芯片转换速度的基准。定芯片转换速度的基准。时钟的提供方法：时钟的提供方法：（1 1）内部提供，经常外接

50、）内部提供，经常外接RCRC电路来提供。电路来提供。（2 2）一种是由外部时钟提供，提供方法）一种是由外部时钟提供，提供方法: : 可以用单独的振荡器，可以用单独的振荡器，用用CPUCPU时钟经分频后，送至时钟经分频后，送至A/DA/D转换器的相应时钟端子。转换器的相应时钟端子。计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院8位位A/D转换器与微型机接口转换器与微型机接口 7 7接地问题接地问题 模拟地和数字地也要分别连接。然后，再把这两模拟地和数字地也要分别连接。然后，再把这两种种”地地”用一根导线连接起来。用一根导线连接起来。计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院2.3.3

51、 8位位A/D转换器的程序设计转换器的程序设计在设计在设计A/DA/D转换程序时，必须和硬件接口电路结合起来进行。转换程序时，必须和硬件接口电路结合起来进行。A/DA/D转换程序设计的转换程序设计的3 3种方法种方法 查询查询 中断中断 软件定时软件定时A/DA/D转换程序设计主要包括转换程序设计主要包括3 3个步骤个步骤 启动启动A/D转换转换 等待等待A/D转换结束转换结束 读出转换结果读出转换结果计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院 由由A/DA/D转换结束信号触发中断转换结束信号触发中断 主程序：主程序：设置中断触发方式（边沿触发还是电平触发）设置中断触发方式（边沿触发还

52、是电平触发）开中断开中断启动启动A/DA/D转换转换 中断服务程序中断服务程序读取读取A/DA/D转换结果并保存转换结果并保存1. 中断方式中断方式A/D转换程序设计转换程序设计计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院例题例题1 1： ADC0809与与8031的中断接口方式的中断接口方式 (1)(1)接口电路图接口电路图启动启动A/DA/D转换：转换：MOV DPTR,#AREAD MOV DPTR,#AREAD MOVX DPTR,AMOVX DPTR,A读取转换结果：读取转换结果：MOV DPTR,#AREADMOV DPTR,#AREADMOVX A,DPTRMOVX A,D

53、PTR计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院主程序：主程序：AREAD EQU 0FF80HDAT EQU 50HORG 000H ;程序复位程序复位AJMP MAIN ;跳到主程序跳到主程序ORG 003H ;外部中断外部中断0入口地址入口地址AJMP ATOD ;跳到跳到A/D中断服务程序中断服务程序ORG 0200H ;主程序地址主程序地址MAIN: SETB IT0 ;设置外部中断设置外部中断0为边沿触发方式为边沿触发方式 SETB EX0 ;允许外部中断允许外部中断0 SETB EA ;开放总中断开放总中断 MOV DPTR,#AREAD ;建立建立0808地址指针地址指

54、针 MOVX DPTR,A ;启动启动A/D转换转换HERE: AJMP HERE ;模拟主程序模拟主程序(2)(2)程序：程序：设设A/DA/D转换器地址为转换器地址为#FF80H#FF80H，数据存入，数据存入#50H#50H为首址为首址的的RAMRAM空间。空间。计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院ORG 0220HATOD: PUSH PSW PUSH ACC PUSH DPL PUSH DPH MOV DPTR,#AREAD MOVX A,DPTR MOV DAT,A POP DPH POP DPL POP ACC POP PSW RETI中断服务程序中断服务程序：计算

55、机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院例题例题2: 查询方式查询方式A/D转换程序设计转换程序设计(1)(1)接口电路图接口电路图P2.7=0时，启动时，启动A/D转换。第转换。第0路模拟输入的地址是：路模拟输入的地址是：0 xxx,xxxx,xxxx, x000取取0111，1111，1111，0000第第0路模拟输入的一个地址映射为：路模拟输入的一个地址映射为：7FF0H余下各路依次地址加余下各路依次地址加1计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院 数据的存放数据的存放:外部外部RAM 程序清单程序清单每每1轮数据采轮数据采集存放规律集存放规律每一个通道的每一个通道的25

56、6256次数据采集次数据采集的存放规律的存放规律(2)(2)程序设计程序设计: :采集8路模拟量，每路采集256个数据后页后页计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院2.3.4 高于高于8位的位的A/D转换器及其接口技术转换器及其接口技术 和和D/AD/A转换器一样，在一些微型机控制系统中，往转换器一样，在一些微型机控制系统中，往往精度要求比较高，因此需要更多位数的往精度要求比较高，因此需要更多位数的A/DA/D转换器，如转换器，如1010位、位、1212位位A/DA/D转换器等。由于位数不同，所以，其与转换器等。由于位数不同，所以，其与CPUCPU的接口及程序设计方法也不同。的接口

57、及程序设计方法也不同。 下边主要以下边主要以1212位位A/DA/D转换器转换器AD574AD574为例为例讲一下高于讲一下高于8 8位位的的A/DA/D转换器的原理及其与转换器的原理及其与8 8位位CPUCPU的接口方法。的接口方法。计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院1、12位位A/D转换器转换器AD574结构原理图结构原理图计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院2、AD574功能简介功能简介 输入信号即可单极性，又可双极性输入信号即可单极性，又可双极性 0 010V 10V ，0 020V20V 5V 5V ，10V10V输出可分两次读（一次输出可分两次读（一次

58、8 8位，一次位，一次4 4位），或位），或1212位一次读出。位一次读出。当启动信号出现高电平时，标志状态当启动信号出现高电平时，标志状态STSSTS开始变为高电平开始变为高电平（BUSYBUSY），直到转换过程结束，才变为低电平（），直到转换过程结束，才变为低电平（EOCEOC）。）。计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院 （1 1）转换器的启动和数据读出是由）转换器的启动和数据读出是由CECE、 和和R/ R/ 引脚控制的引脚控制的 CECE1 1， 0 0， 时，时，转换过程开始；转换过程开始； R/ R/ 0 0， CECE1 1 0 0 时，时，数据可以被读出。数据可以

59、被读出。 R/ R/ 1 1 主要引脚功能说明主要引脚功能说明CSCCSCSCC计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院 （2 2）12/ 12/ 为数据格式选择端。为数据格式选择端。 当当12/ 12/ 1 1时，双字节输出，即时，双字节输出，即1212位数据线同时生效位数据线同时生效输输 出，可用于出，可用于1212位或位或1616位微型计算机系统。位微型计算机系统。 若若12/ 12/ 0 0，为单字节输出，可与，为单字节输出，可与8 8位位CPUCPU接口。接口。 提请注意，提请注意，12/ 12/ 引脚不能由引脚不能由TTLTTL电平来控制，电平来控制，必须直接必须直接接至接至+5V+5V（引脚（引脚1 1）或数字地（引脚）或数字地（引脚1515）。此引脚只作数字量）。此引脚只作数字量输出格式的选择，对转换操作不起作用。输出格式的选择，对转换操作不起作用。8888主要引脚功能说明主要引脚功能说明计算机控制技术计算机控制技术 广东海洋大学信息学院（3 3）A0A0为字节选