第二章模拟量输入输出通道的接口技术PPT课件

1、第二章第二章 模拟量输入模拟量输入/输出通道的接口技术输出通道的接口技术2.1 2.1 多路开关及采样多路开关及采样- -保持器保持器2.2 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2.3 2.3 模拟量输入通道接口技术模拟量输入通道接口技术2.3.2 8位位A/D转换器接口技术转换器接口技术 微机控制技术2.3.2 8位位A/D转换器接口技术转换器接口技术 A/D A/D 转换器转换器与微型机接口技术与微型机接口技术: : 与系统的接法与系统的接法 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模拟量输入通道的接法 参考电源如何提供参考电源如何提供 状态

2、的检测及锁存状态的检测及锁存 时钟信号的引入等时钟信号的引入等微机控制技术 A/D 转换转换器与与微型机接口技术术1 1模拟量输入信号的连接模拟量输入信号的连接 (1)(1) 0 05V 5V 的标准电压信号的标准电压信号 A/D A/D 转换器的输入除单极性外，也可以接成双极性转换器的输入除单极性外，也可以接成双极性。 用户可通过改变外接线路来改变量程用户可通过改变外接线路来改变量程( AD574 ) ( AD574 ) 。 有的有的A/D A/D 转换器可以直接接入传感器的信号，如转换器可以直接接入传感器的信号，如 AD670AD670。 (2) (2) 单通道输入单通道输入、多通道输入方

3、式。多通道输入方式。 两种设计方法两种设计方法: : 采用单通道采用单通道 A/D A/D 芯片芯片: : ( ( 需在模拟量输入端加接多路开关需在模拟量输入端加接多路开关、采样采样/ /保持器保持器) ) 采用带有多路开关的采用带有多路开关的 A/D A/D 转换器，转换器， ( ( 如如 ADC0808 ADC0808 和和 AD7581AD7581、ADC0816 )ADC0816 )2.3.2 8位位A/D转换器接口技术转换器接口技术2 2数字量输出引脚的连接数字量输出引脚的连接 (1 (1) A/D ) A/D 转换器内部未含输出锁存器转换器内部未含输出锁存器 需通过锁存器或需通过锁

4、存器或 I/O I/O 接口与微型机相连接口与微型机相连。 常用芯片常用芯片 Intel 8155Intel 8155、82558255、82438243 74LS273 74LS273、74LS37374LS373、8212 8212 等。等。 (2) A/D (2) A/D 转换器内部含有数据输出锁存器转换器内部含有数据输出锁存器 可直接与微型机相连。可直接与微型机相连。 也可以通过也可以通过 I/O I/O 接口连接接口连接, , 以便增加控制功能。以便增加控制功能。微机控制技术2.3.2 8位位A/D转换器接口技术转换器接口技术3 3A/D A/D 转换器的启动方式转换器的启动方式 (

5、1) (1) 任何任何A/DA/D转换器都只在接到启动信号后，才开始进行转换转换器都只在接到启动信号后，才开始进行转换 (2)(2)芯片不同，要求的启动方式也不同。芯片不同，要求的启动方式也不同。 (3)(3)两种启动方式两种启动方式 脉冲启动脉冲启动 可用可用 /WR /WR 信号或信号或 译码器的输出译码器的输出 Y i Y i 通过逻辑电路实现。通过逻辑电路实现。 如如: ADC0809: ADC0809、ADC80ADC80、AD574AAD574A 电平启动电平启动 启动电平加上后，启动电平加上后，A/D A/D 转换即刻开始转换即刻开始. . 在转换过程中，必须保持这一电平，否则停

6、止转换。在转换过程中，必须保持这一电平，否则停止转换。 通过锁存器，通过锁存器，D D触发器、或并行触发器、或并行 I/O I/O 接口等来实现。接口等来实现。 如如: AD570: AD570、ADC0801ADC0801、和、和 AD670AD670 等。等。微机控制技术2.3.2 8位位A/D转换器接口技术转换器接口技术图图2-15 2-15 启动控制逻辑电路图启动控制逻辑电路图微机控制技术2.3.2 8位位A/D转换器接口技术转换器接口技术4 4转换结束信号的处理方法转换结束信号的处理方法 A/D A/D 转换过程完成后发出转换结束信号。转换过程完成后发出转换结束信号。 微型机检查判断

7、微型机检查判断 A/D A/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 硬件接线硬件接线: : 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。请引脚。 软件编程软件编程: : 微型机查询到中断申请并响应后微型机查询到中断申请并响应后, , 在中断服务程序中读取数据。在中断服务程序中读取数据。 特点特点: :中断方式使中断方式使 A/D A/D 转换器与微型机的并行工作。转换器与微型机的并行工作。 常用于实时性要求比较强或多参数的数据采集系统。常用于实时性要求比较强或多参数的数据采集系统。微机控制技术2.3.2 8位位A

8、/D转换器接口技术转换器接口技术（2 2）查询方式）查询方式 硬件接法硬件接法: : 把转换结束信号送到把转换结束信号送到 CPU CPU 数据总线或数据总线或 I/O I/O 接口的某一位上。接口的某一位上。 软件编程软件编程: : 微型机向微型机向 A/D A/D 转换器发出启动信号。转换器发出启动信号。 查询查询 A/D A/D 转换结束信号转换结束信号: : 未结束未结束, ,继续查询。继续查询。 结束，读出结果数据。结束，读出结果数据。 特点特点: : 程序设计比较简单，实时性也较强。程序设计比较简单，实时性也较强。 应用最多。应用最多。微机控制技术2.3.2 8位位A/D转换器接口

9、技术转换器接口技术（3 3）软件延时方法）软件延时方法 作法作法: :微型机启动微型机启动 A/D A/D 转换后，转换后， 根据完成转换所需要的时间，根据完成转换所需要的时间， 调用一段软件延时程序延时程序调用一段软件延时程序延时程序, , 待延时时间到位待延时时间到位, ,即可读出结果数据。即可读出结果数据。 特点特点: : 可靠性比较高，不必增加硬件连线。可靠性比较高，不必增加硬件连线。 但占用但占用 CPU CPU 的机时较多。的机时较多。 多用在多用在 CPU CPU 处理任务较少的系统中。处理任务较少的系统中。微机控制技术2.3.2 8位位A/D转换器接口技术转换器接口技术5 5参

10、考电平的连接参考电平的连接 A/D A/D 转换是在转换是在 D/A D/A 转换的基础上实现的。转换的基础上实现的。(1) (1) 参考电平是供给其内部参考电平是供给其内部 D/A D/A 转换器的标准电源，转换器的标准电源， 它直接关系到它直接关系到 A/D A/D 转换的精度。转换的精度。 因而对该电源的要求比较高，因而对该电源的要求比较高，(2) (2) 要求由稳压电源供电。要求由稳压电源供电。(3) (3) 不同的不同的 A/D A/D 转换器，参考电源的提供方法也不一样。转换器，参考电源的提供方法也不一样。 通常通常 8 8 位位A/DA/D转换器采用外电源供给，转换器采用外电源供

11、给， 如：如：AD7574AD7574、ADC0809 ADC0809 等。等。 更高位数更高位数 A/DA/D转换器，则常在内部设有精密参考电源转换器，则常在内部设有精密参考电源: : 如如 AD574AAD574A、ADC80 ADC80 等。等。微机控制技术2.3.2 8位位A/D转换器接口技术转换器接口技术(4)(4)参考电平的接法参考电平的接法 单极性输入单极性输入 V VREFREF(+) V(+) VREFREF(-)(-) +5V +5V 地地 双极性输入双极性输入 V VREFREF(+) V(+) VREFREF(-)(-) +5V/+10V -5V/-10V +5V/+1

12、0V -5V/-10V微机控制技术2.3.2 8位位A/D转换器接口技术转换器接口技术6 6时钟的连接时钟的连接 P39P39、P40P40 A/D A/D 转换过程都是在时钟作用下完成的转换过程都是在时钟作用下完成的, , 时钟频率是决定芯片转换速度的基准。时钟频率是决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）内部提供，经常外接 RC RC 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 CPU CPU 时钟经分频后，送至时钟经分频后，送至 A/D A/D

13、 转换器的相应时转换器的相应时 钟端子。钟端子。 内部时钟，或外部时钟均可。内部时钟，或外部时钟均可。2.3.2 8位位A/D转换器接口技术转换器接口技术 7 7接地问题接地问题 意义意义: : 接地问题的处理关系到系统对于干扰的抵抗能力接地问题的处理关系到系统对于干扰的抵抗能力 作法作法: : 模拟地和数字地也要分别连接。模拟地和数字地也要分别连接。 再把这两种再把这两种”地地”用一根导线连接起来。用一根导线连接起来。微机控制技术2. 33 8位A/D转换转换器程序设计设计 程序设计必须和硬件接口电路结合起来进行。程序设计必须和硬件接口电路结合起来进行。 中断方式中断方式 查询方式查询方式

14、延时方式延时方式 A/D A/D 转换器的程序设计主要分三步：转换器的程序设计主要分三步： 启动启动 A/D A/D 转换；转换； 查询或等待查询或等待 A/D A/D 转换结束；转换结束； 读出转换结果。读出转换结果。微机控制技术2. 33 8位A/D转换转换器程序设计设计1. 1. 中断方式中断方式 (1) (1) 硬件设计硬件设计 把把 A/D A/D 转换器的结束标志线与单片机或微型机转换器的结束标志线与单片机或微型机 中断请求引脚相连。中断请求引脚相连。 若若 A/D A/D 转换器的结束标志线电平有与中断请求引转换器的结束标志线电平有与中断请求引 脚要求有别脚要求有别, , 需加一

15、级反向器后再连接。需加一级反向器后再连接。 采用中断方式的采用中断方式的 A/D A/D 转换接口电路，转换接口电路， 如如 图图2.202.20所示。所示。微机控制技术2. 33 8位A/D转换转换器程序设计设计微机控制技术图图2 22020 ADC0809 ADC0809与与80318031的中的中断断接口方式接口方式2. 33 8位A/D转换转换器程序设计设计(2)(2)软件编程软件编程 完成中断方式的完成中断方式的 A/D A/D 转换的程序有两部分转换的程序有两部分: : 主程序主程序 设置触发方式（本例是边沿触发）设置触发方式（本例是边沿触发） 安排中断矢量安排中断矢量 开中断等开

16、中断等 启动启动 A/DA/D 中断服务程序。中断服务程序。 读取转换结果读取转换结果微机控制技术TCON. 0, TCON. 0, 即即 IT0IT00003H0003HEAEA、EX0EX02. 33 8 位 A/D 转换转换器程序设计设计 主程序：主程序： ORG 0000HORG 0000H AJMP MAINAJMP MAIN ORG 0003HORG 0003H AJMP ATODAJMP ATOD ；转至中断服务程序；转至中断服务程序ORG 0200HORG 0200H；主程序；主程序 MAINMAIN： SETB IT0 SETB IT0 ；选择边沿触发方式；选择边沿触发方式S

17、ETB EX0SETB EX0；允许外部中断；允许外部中断0 0SETB EA SETB EA ；开放总中断；开放总中断MOV DPTRMOV DPTR，#AREAD#AREAD；建立；建立A/DA/D转换器地址指针转换器地址指针MOVX DPTRMOVX DPTR，A A；启动；启动A/DA/D转换转换 HEREHERE： AJMP HEREAJMP HERE；模拟主程序；模拟主程序微机控制技术FF80H1111111110000000 2. 33 8位A/D转换转换器程序设计设计 中断服务程序：中断服务程序：ORG 0220HORG 0220H ATOD ATOD：PUSH PSW PUSH PSW ；保护现场；保护现场PUSH ACCPUSH ACCPUSH DPLPUS