微型计算机技术

1、微型计算机技术教 学 指 导（七）黑龙江广播电视大学 宋伟 第第7 7章章 微机的基本接口技术微机的基本接口技术 重点内容：微机的基本接口技术：行列式的小键盘和重点内容：微机的基本接口技术：行列式的小键盘和LEDLED数据显示器与微机的接口方式。数据显示器与微机的接口方式。 D DA A、A AD D芯片的基本工芯片的基本工作原理和简单运用。作原理和简单运用。 要求掌握芯片的基本结构特征，掌握它们在不同应用场要求掌握芯片的基本结构特征，掌握它们在不同应用场合的使用方法，以及软件编程时的基本步骤。从而进一步了合的使用方法，以及软件编程时的基本步骤。从而进一步了解微机与外设的基本接口方法，以便构成

2、用户自行设计的系解微机与外设的基本接口方法，以便构成用户自行设计的系统。统。 7 71 1 小型键盘的接口技术与识别按键的软件方法小型键盘的接口技术与识别按键的软件方法 键盘有两种类型：非编码式键盘和编码式键盘。键盘有两种类型：非编码式键盘和编码式键盘。 非编码式键盘用软件来识别并产生代码。非编码式键盘用软件来识别并产生代码。 编码键盘是用硬件来识别，检测按键，并产生相应的编码键盘是用硬件来识别，检测按键，并产生相应的代码。代码。 7.7.1 7.7.1 键盘矩阵及接口电路键盘矩阵及接口电路 1.1.采用行扫描法实现的键盘接口电路采用行扫描法实现的键盘接口电路 4 44 4键盘矩阵的基本结构，

3、矩阵中有键盘矩阵的基本结构，矩阵中有4 4行行4 4列，共列，共1616个键。个键。 每个键所对应的行与列的交叉点是唯一的。如果某键被按下，每个键所对应的行与列的交叉点是唯一的。如果某键被按下，该键所对应的行线接为低电平，所对应的列线也接为低电平。该键所对应的行线接为低电平，所对应的列线也接为低电平。 2 2采用反转法实现的键盘接口电路采用反转法实现的键盘接口电路 并行口并行口8255A8255A实现的键盘接口电路，图中实现的键盘接口电路，图中A A端口地址接在端口地址接在行线上，行线上，B B端口地址接在列线上，由于端口地址接在列线上，由于8255A8255A是可编程的并行是可编程的并行口，

4、两个端口口，两个端口A A和和B B， 可通过软件设置为可通过软件设置为A A口为口为 输出，输出，B B口为输入，也可口为输入，也可 设置为设置为B B口为输入，口为输入， A A口为输出。口为输出。 输出、输入互相交换时输出、输入互相交换时 显得是十分方便，这样显得是十分方便，这样 可用反转法的软件来实可用反转法的软件来实 现键闭合时的快速识别。现键闭合时的快速识别。 7.1.2 7.1.2 扫描方式及程序实现扫描方式及程序实现 在扫描键盘过程中，应注意如下两个问题：在扫描键盘过程中，应注意如下两个问题： (1)(1)消抖动：消抖动： 硬件实现，复杂麻烦。硬件实现，复杂麻烦。 软件实现，用

5、延时程序消除抖动：先延时软件实现，用延时程序消除抖动：先延时20ms20ms避开键发生的抖动。避开键发生的抖动。 (2)(2)防止按一次键而有多个对应键值输入的情况防止按一次键而有多个对应键值输入的情况: :按按一次键，只做一次键处理一次键，只做一次键处理, ,消除了一次按键有多次键消除了一次按键有多次键值输入的错误情况。值输入的错误情况。 1 1行扫描法及程序实现行扫描法及程序实现 方法是：初始状态时所有的行线和列线都为高电平；方法是：初始状态时所有的行线和列线都为高电平； 然后逐行输出低电平；再读列线，看那列然后逐行输出低电平；再读列线，看那列输出为输出为0 0，行列交叉点即为按下的按键。

6、，行列交叉点即为按下的按键。 实际应用中：实际应用中： 第一步是先检查出是否有键按下。第一步是先检查出是否有键按下。 第二步是要确定按下的是哪个键。第二步是要确定按下的是哪个键。 用软件实现的步骤是：用软件实现的步骤是： 确定是否有键按下。确定是否有键按下。 去抖动。去抖动。 对被按下的键进行译码。对被按下的键进行译码。 对任何一个键均作一次处理。对任何一个键均作一次处理。所有行线所有行线L都送都送0读列线读列线R值值有键按下？有键按下？设置行扫描初值设置行扫描初值行扫描初值送行扫描初值送BL输出行扫描初值输出行扫描初值有键按下？有键按下？取行扫描值取行扫描值组合键的扫描码组合键的扫描码BL=

7、行扫描码行扫描码+列扫描码列扫描码BL左移一位左移一位为扫描下一行作准备为扫描下一行作准备转作其他转作其他所有行扫完？所有行扫完？ MOV AL，00 MOV DX，Portl OUT DX，AL MOV DX，PORTR IN AL，DX CMP AL，FFH JZ DISP CALL Delay MOV CL, FEH MOV DX, Portl A1: MOV AL, CL MOV BL, CL OUT DX, AL ROL CL, 1所有的行线都输出低电平所有的行线都输出低电平读取列值读取列值是否有为零的列线是否有为零的列线没有键按下，转显示程序没有键按下，转显示程序有键按下，调延时程

8、序，消除抖动有键按下，调延时程序，消除抖动第第0行的扫描值行的扫描值11111110B送送CL输出当前的扫描值，输出当前的扫描值，令当前的扫描行为令当前的扫描行为0。循环移位，指向下一行循环移位，指向下一行 IN AL，DX CMP AL，FFH JZ A1 MOV CL，4 SHL BL，CL OR BL，AL DISP：读列值读列值判断那列键按下判断那列键按下有，在有，在BL中组合扫描码中组合扫描码 2.行反转法及程序实现行反转法及程序实现 反转法识别反转法识别:行线和列线分别接在行线和列线分别接在PA和和PB 2个并行口上，首个并行口上，首先让行线上的先让行线上的PA口工作在输出方式，列

9、线上的口工作在输出方式，列线上的PB口工作在口工作在输入方式，通过编程使输入方式，通过编程使PA口输出低电平，然后读取口输出低电平，然后读取PB口的口的列线值，如果某一列线上的值为列线值，如果某一列线上的值为0，则判定改列有某一键按，则判定改列有某一键按下。为了确定是哪一行要对下。为了确定是哪一行要对PA和和PB进行反转，即对进行反转，即对PA口重口重新进行初始化工作在输入方式，列线上的新进行初始化工作在输入方式，列线上的PB口工作在输出口工作在输出方式，并将刚读取的列线值从列线所接的方式，并将刚读取的列线值从列线所接的PB口输出，再读口输出，再读取行线所接的取行线所接的PA口，取得行线上的输

10、入值，在闭合键所在口，取得行线上的输入值，在闭合键所在的行线上的值必定为的行线上的值必定为0。这样，当一个键被按下时，必定可。这样，当一个键被按下时，必定可读得一对唯一的行值和列值。根据这一对行值和列值就可判读得一对唯一的行值和列值。根据这一对行值和列值就可判断是哪一行哪一列的键被按下。断是哪一行哪一列的键被按下。 7 72 2 多位七段多位七段LEDLED数据显示器的电路结构及接口技术数据显示器的电路结构及接口技术 7.2.1 7.2.1 七段七段LEDLED数码显示器的结构数码显示器的结构abcdefgdpABCDEFGdp+5vcomCom 地地ABCDEFGdpa 管脚图管脚图 b 共

11、阴极共阴极 c 共阳极共阳极译码原理：将二进制代码转换成段选择码译码原理：将二进制代码转换成段选择码 1.在共阴极接法中，点亮字段应接高电平，为在共阴极接法中，点亮字段应接高电平，为1；例如：显示；例如：显示2应点亮应点亮a,b,d,e,g段，则其段选择码为段，则其段选择码为01011011（顺序为（顺序为dp,gfedcba)5BH. 2.在共阳极接法中，点亮字段应接低电平，为在共阳极接法中，点亮字段应接低电平，为0：例如：显示：例如：显示2应点亮应点亮a,b,d,e,g段，则其段选择码为段，则其段选择码为10100100（顺序为（顺序为dp,gfedcba)A4H.MC14495abcdc

12、omLEBCD 七段译码七段译码74L374D0D1D2D3D4D5D6D7LE 软件译码法软件译码法 7.2.2 LED7.2.2 LED显示器的静态显示接口显示器的静态显示接口 用一个用一个8D8D驱动器，驱动一个驱动器，驱动一个LEDLED显示器，每次送入显示显示器，每次送入显示的状态码，并且一直保持到下一次送入新的显示码为止，称的状态码，并且一直保持到下一次送入新的显示码为止，称为为LEDLED静态显示的接口电路。静态显示的接口电路。 如果要构成多位如果要构成多位LEDLED显示器，则要多个显示器，则要多个8D8D驱动器，造成驱动器，造成硬件的浪费。硬件的浪费。 7.2.3 LED7.

13、2.3 LED显示器的多位动态显示接口显示器的多位动态显示接口 动态驱动显示接口的硬件特点：将多位动态驱动显示接口的硬件特点：将多位LEDLED的段选择线的段选择线并联接在一起，即并联接在一起，即8 8位中的所有同名段位中的所有同名段a a接在一起，所有接在一起，所有h h段段接在一起接在一起，只用一个，只用一个8 8位的锁存器控制段码位的锁存器控制段码a a，b b，c c，d d，e e，f f，g g就够了。另外用一个锁存器来控制位选择码。这样就够了。另外用一个锁存器来控制位选择码。这样只需要只需要2 2个个8 8位的位的I IO O端口。端口。 扫描的显示方式：即在每一瞬间只能使某一位

14、显示相应扫描的显示方式：即在每一瞬间只能使某一位显示相应的字符，保持延时一段时间，然后再选中下一位，利用发光的字符，保持延时一段时间，然后再选中下一位，利用发光显示器的余辉及人眼的视觉暂留特点，给人一种显示器同时显示器的余辉及人眼的视觉暂留特点，给人一种显示器同时被点燃的效果。被点燃的效果。七段共阴极七段共阴极LEDLED显示器的多位动态显示接口显示器的多位动态显示接口 LED动态显示程序动态显示程序 行地址口：行地址口：PORTL ，列地址口：，列地址口：PORTR BUFFERDATA： DB 8 DUP（？）（？） TABLE ：3FH，06H 79H，71H LED ：MOV DI ，

15、OFFSET BUFFERDATA MOV CL ，011111111B DISP ：MOV BL ，DI+0 PUSH BL POP AX MOV BX ，OFFSET TABLE XLAT MOV DX ，PORTL OUT DX ，AL MOV AL ，CL MOV DX ，PORTR OUT DX ，AL PUSH CX MOV CX ，30H DELAY：LOOP DELAY POP CX CMP CL ，111111110B JZ EXIT INC DI SHR CL ，1 JMP DISP EXIT ：RET延迟程序，循环次数延迟程序，循环次数30显示扫描到最右边的显示扫描到最右

16、边的第第8位吗？到了转结束位吗？到了转结束不到，位移码不到，位移码加加1循环循环 7.3 D7.3 DA A转换的工作原理转换的工作原理 D DA A转换器的基本功能，是将数字量转换成对应的模拟转换器的基本功能，是将数字量转换成对应的模拟量输出。量输出。 7.3.1 D7.3.1 DA A转换器的工作原理转换器的工作原理 为了将数字量转换为模拟量，需要将每位代码按照其为了将数字量转换为模拟量，需要将每位代码按照其“权权”值转换为相应的模拟量值转换为相应的模拟量( (仅指模拟电压仅指模拟电压) )，然后再把对，然后再把对应于各位代码的模拟量加起来，所得模拟量的总和，就是与应于各位代码的模拟量加起

17、来，所得模拟量的总和，就是与被转换数字量相对应的模拟量。被转换数字量相对应的模拟量。 D DA A转换器的具体电路有多种形式，其中解码网络是转换器的具体电路有多种形式，其中解码网络是普通采用的形式，解码网络的主要形式有普通采用的形式，解码网络的主要形式有2 2种，二进制权电种，二进制权电阻网络和阻网络和T T型电阻网络。型电阻网络。 1 1二进制权电阻网络二进制权电阻网络 图中：图中：V VOUTOUT=-（I I0 0D D0 0+I+I1 1D D1 1+I+I2 2D D2 2）R R1 1 D D0 0V VREL REL D D1 1V VRELREL D D2 2V VRELREL

18、 2 22 2R 2R 21 1R 2R 20 0R R D D0 0 D D1 1 D D2 2 4 2 1 4 2 1 =+（）= （+） 2 2T T型电阻网络型电阻网络 V VREFREFR RFB FB I I 2R 2 2R 2j j V VOUTOUT=-IR=-IRFB FB =-=-Dj 3 3D DA A转换器的主要技术参数转换器的主要技术参数 (1)(1)分辨率分辨率:DAC:DAC所能分辨的最小输出电压与最大输出电压的所能分辨的最小输出电压与最大输出电压的比值称为分辨率。比值称为分辨率。 V VLSB LSB 1 1 V VOM OM 2 2N N 1 1 例如例如:8

19、:8位位DACDAC的分辨率为的分辨率为l l(2(28 8-1)-1)1 12552550 0392392, , 1212位的位的D DA A的分辨率是的分辨率是1 1(2(21212-1)-1)l l409540950 002440244。 (2)(2)转换误差。转换误差。DACDAC的转换误差可分为静态误差和动态误差。的转换误差可分为静态误差和动态误差。 静态误差：静态误差： 失调误差失调误差( (零点误差零点误差) )。 增益误差增益误差( (满值误差满值误差) )。 线性误差。线性误差。DACDAC的线性误差分为积分线性误差和微的线性误差分为积分线性误差和微分线性误差。分线性误差。

20、温度系数误差。温度系数误差。 电源波动误差。电源波动误差。 (3)(3)建立时间。建立时间。分辨率分辨率 = = = 4 4D DA A转换器的典型输出连接方式转换器的典型输出连接方式 (1)(1)电流输出电路电流输出电路 (2)(2)电压输出电路。电压输出电路。 单极性电压输出电路。单极性电压输出电路。 单极性的电压输出适用于对控制量的输出要求是单方向单极性的电压输出适用于对控制量的输出要求是单方向的场合，在整个控制过程中，不要求改变控制量的极性。的场合，在整个控制过程中，不要求改变控制量的极性。 单极性电压输出的连接又分为同相输出和反相输出单极性电压输出的连接又分为同相输出和反相输出2 2

21、种。种。 D/A 同相输出同相输出D/A 反相输出反相输出 双极性电压输出电路。双极性电压输出电路。 在某些微机应用场合，需要双极性的电压输出。例如，在某些微机应用场合，需要双极性的电压输出。例如，希望输出电压的范围在希望输出电压的范围在-5-5+5V+5V或或-12-12 +12V+12V。VOUT 7.3.2 D7.3.2 DA A转换器的芯片结构与接口方式转换器的芯片结构与接口方式 1 18 8位位D DA A转换器芯片转换器芯片DAC0832DAC0832 DAC0832 DAC0832内采用一个内采用一个T T型电阻网络，用来实现型电阻网络，用来实现D DA A转换，转换，属于电流型

22、芯片，需外接运算放大器才能得到模拟电压的输属于电流型芯片，需外接运算放大器才能得到模拟电压的输出。出。 (1)(1)芯片的技术特性。芯片的技术特性。DAC0832DAC0832采用双列直插式采用双列直插式2020条引脚条引脚的封装，主要特性如下：的封装，主要特性如下： 单一的电源电压单一的电源电压( (十十5V)5V)，功耗，功耗20mW20mW。 输入输出电平与输入输出电平与TTLTTL兼容。兼容。 分辨率分辨率8 8位。位。 电流稳定时间电流稳定时间l l。 可采用双缓冲、单缓冲或直通输入方式。可采用双缓冲、单缓冲或直通输入方式。 可直接与一般通用的微处理机相连。可直接与一般通用的微处理机

23、相连。 只需在满量程下调整其线性度。只需在满量程下调整其线性度。 (2)(2)芯片结构及引脚功能芯片结构及引脚功能 DAC0832 DAC0832的内部功能框图的内部功能框图 主要由三部分组成：主要由三部分组成： 一部分是信号控制逻辑；另一部分是一部分是信号控制逻辑；另一部分是D DA A转换转换器，输出的方式为电流输出形式；第三部分是由两器，输出的方式为电流输出形式；第三部分是由两个个8 8位的数据锁存器构成双缓冲形式，第一级锁存位的数据锁存器构成双缓冲形式，第一级锁存器称为输入寄存器，它的锁存信号是器称为输入寄存器，它的锁存信号是ILEILE，第二级，第二级锁存器也称为锁存器也称为DACD

24、AC寄存器。它的锁存信号寄存器。它的锁存信号XFERXFER。有。有了两级锁存器，芯片可工作在双锁存器的工作方式，了两级锁存器，芯片可工作在双锁存器的工作方式，即在输出模拟信号的同时，送入下一个数据，这样即在输出模拟信号的同时，送入下一个数据，这样可有效地提高转换速度。可有效地提高转换速度。 另外，有了两级锁存器以后，可以在多个另外，有了两级锁存器以后，可以在多个DACDAC同同时工作时，利用第二级锁存信号来实现多个时工作时，利用第二级锁存信号来实现多个DACDAC的的同时输出。同时输出。 2 2D DA A转换器的接口方式转换器的接口方式 对于芯片内部有输入寄存器的对于芯片内部有输入寄存器的

25、D DA A芯片，在芯片，在CPUCPU与与D DA A芯片之间可以不加锁存器，直接和芯片之间可以不加锁存器，直接和CPUCPU的数据总线连接。如的数据总线连接。如 DAC0832DAC0832，AD574AD574等，对于等，对于D DA A芯片内不带锁存器的芯片，在芯片内不带锁存器的芯片，在CPUCPU和和D DA A芯片之间需要加锁存器。芯片之间需要加锁存器。 (1)(1)不带数据输入寄存器的不带数据输入寄存器的DACDAC与与CPUCPU的接口。的接口。 在许多应用场合，还要求在许多应用场合，还要求DACDAC具有更高的精度和灵敏度。具有更高的精度和灵敏度。就需要就需要8 8位以上的位

26、以上的DACDAC。 稳定时间稳定时间: :执行二次输出指令，才能得到真正所需要的模执行二次输出指令，才能得到真正所需要的模拟量。拟量。 “ “毛刺毛刺”的现象：由于的现象：由于CPUCPU分分2 2次执行输出指令，会带来次执行输出指令，会带来模拟电压出现模拟电压出现“毛刺毛刺”的现象。的现象。 为了解决这种问题，通常采用为了解决这种问题，通常采用2 2级的数据缓冲结构和级的数据缓冲结构和CPUCPU总线相连。总线相连。 译码器产生译码器产生3 3个时钟，其中个时钟，其中CKHCKH和和CKLCKL分别作为第一级锁存分别作为第一级锁存器高器高8 8位和低位和低8 8位的打入时钟；位的打入时钟；

27、CKCK作为第二级锁存器的打人时作为第二级锁存器的打人时钟，高钟，高8 8位和低位和低8 8位数据一块打人到锁存器中。有了这种电路，位数据一块打人到锁存器中。有了这种电路，CPUCPU先执行先执行2 2条输出指令，把条输出指令，把(8(8十十n)n)位的数据送到第一级数据位的数据送到第一级数据锁存器中，然后通过第三条输出指令同时选中两片锁存器中，然后通过第三条输出指令同时选中两片74LS27374LS273，实现一次把实现一次把(8(8十十n)n)位的数据从第一级锁存器送到第二级数据位的数据从第一级锁存器送到第二级数据锁存器中，从而使锁存器中，从而使D DA A转换器得到一个完整的转换数据。转

28、换器得到一个完整的转换数据。 D DA A通过两级数据缓冲与微机连接通过两级数据缓冲与微机连接 实现的程序段如下：实现的程序段如下： MOV AL MOV AL ，DATALDATAL MOV DX MOV DX ，PORTLPORTL OUT PORTL OUT PORTL，AL AL MOV AL MOV AL ，DATAHDATAH MOV DX MOV DX ，PORTHPORTH； OUT PORTHOUT PORTH，AL AL OUT PORT OUT PORT ，AL AL 低低8 8位的数据送入位的数据送入第一级数据锁存器第一级数据锁存器高高8 8位数据送人位数据送人第一级数

29、据锁存器第一级数据锁存器全部全部送人第二级数据锁存器送人第二级数据锁存器 (2)(2)带有数据锁存器的带有数据锁存器的DACDAC与与CPUCPU的接口的接口 在在D DA A转换器的输出一般都要接运算放大器，微小信号转换器的输出一般都要接运算放大器，微小信号经放大后才能驱动执行机构的部件。经放大后才能驱动执行机构的部件。 转换数据输出程序转换数据输出程序 MOV AI MOV AI ，NUM NUM ；被转换的数据送；被转换的数据送ALAL MOV DX MOV DX ，PORTO PORTO ；输入寄存器偶地址送；输入寄存器偶地址送DXDX OUT DX OUT DX ，AL AL ；第一

30、次被转换的数据送到输入寄存器；第一次被转换的数据送到输入寄存器 INC DXINC DX OUT DX OUT DX，AIAI， ；第二次被转换的数据送到；第二次被转换的数据送到DACDAC寄存器寄存器 输出三角波的程序段如下：输出三角波的程序段如下： MOV DXMOV DX，PortDACPortDAC S0 S0：MOV CXMOV CX，0FFH0FFH MOV AL MOV AL，0 0 S1S1：OUT DXOUT DX，ALAL INC AL INC AL LOOP S1 LOOP S1 MOV CX MOV CX，0FFH0FFH S2 S2：DEC AlDEC Al OUT

31、DX OUT DX，ALAL LOOP S2 LOOP S2 JMP S0 JMP S0AL初始值为初始值为0，不断循环加，不断循环加1DAC0832输出三角输出三角波的上升波的上升沿。沿。AL初始值为初始值为0FF，不断循环，不断循环减减1，DAC0832输出三角输出三角波的波的下降沿。下降沿。0 0 0 255 255 输出锯齿波的程序段如下：输出锯齿波的程序段如下： MOV DXMOV DX，PortDACPortDAC J0J0：MOV CXMOV CX，0FFH0FFH MOV AL MOV AL，0 0 J1J1：OUT DXOUT DX，ALAL INC AL INC AL LO

32、OP J1 LOOP J1 JMP J0 JMP J0AL初始值为初始值为0不断加不断加1，加到，加到255后，再输出后，再输出0，循环产生，循环产生锯锯齿波。齿波。 0000255255255 7.4 A7.4 AD D转换的工作原理转换的工作原理 A AD D转换器是把模拟量转换成数字量，转换器是把模拟量转换成数字量，(ADC)(ADC)输出的器件。输出的器件。 (1)(1)采样：对连续变化的模拟量要按一定的规律和周期取采样：对连续变化的模拟量要按一定的规律和周期取出其中的某一瞬时值，就是采样，也称为取样或抽样。出其中的某一瞬时值，就是采样，也称为取样或抽样。 为了使输出信号能更好地反映输

33、入信号的变化，采样频率为了使输出信号能更好地反映输入信号的变化，采样频率一般要高于或至少等于输入信号最高频率的一般要高于或至少等于输入信号最高频率的2 2倍。倍。 (2)(2)量化与编码：量化的过程是把在时间上连续变化的模量化与编码：量化的过程是把在时间上连续变化的模拟量通过量化装置转变为数值上离散的阶跃量的过程。拟量通过量化装置转变为数值上离散的阶跃量的过程。 7 74 41A1AD D转换器的基本方法和原理转换器的基本方法和原理 实现实现A AD D转换的方法很多，这里介绍三种：计数法、双积转换的方法很多，这里介绍三种：计数法、双积分法和逐次逼近法。分法和逐次逼近法。 1 1计数式计数式A

34、 AD D转换法转换法 工作原理：工作原理：Vin端接端接转换的模拟输入电压，当转换的模拟输入电压，当V VininV Voutout，比较器输出高电平，计数器由比较器输出高电平，计数器由0 0开始计数，使输出电压开始计数，使输出电压VoutVout不断上升，当不断上升，当V VOUT OUT VVININ，停止计数，此时的数字输出量，停止计数，此时的数字输出量D D7 7D D0 0就是与模拟电压等效的数字量。就是与模拟电压等效的数字量。 计数式计数式A AD D转换的特点是简单、速度比较慢。转换的特点是简单、速度比较慢。 2 2双积分式双积分式A AD D转换法转换法 双积分式双积分式A

35、AD D转换转换 器属于间接电压数字器属于间接电压数字 转换器，它把输入电压转换器，它把输入电压 转换为与其平均值成正转换为与其平均值成正 比的时间间隔，同时把比的时间间隔，同时把 这个时间间隔再转变为这个时间间隔再转变为 数字，是一种间接的数字，是一种间接的 A AD D转换技术。转换技术。 双积分式双积分式A AD D转换器的特点是，转换精度高，抗干扰能转换器的特点是，转换精度高，抗干扰能力强。但转换速度较慢，通常每秒钟的转换频率小于力强。但转换速度较慢，通常每秒钟的转换频率小于10Hz10Hz。这种方式主要用于数字式测试仪表，温度测量等方面。这种方式主要用于数字式测试仪表，温度测量等方面

36、。 3 3逐次逼近式逐次逼近式A AD D转换法转换法 逐次逼近式逐次逼近式A AD D转换时，也用转换时，也用D DA A转换器的输出电压转换器的输出电压VoutVout和输入电压和输入电压VinVin通过比较器进行比较。不同之处是用一通过比较器进行比较。不同之处是用一个逐次逼近寄存器来存放转换过来的数字量。个逐次逼近寄存器来存放转换过来的数字量。 工作原理：工作原理： （1 1）在第一个时钟脉冲时，使逐次逼近寄存器的最高位）在第一个时钟脉冲时，使逐次逼近寄存器的最高位D D7 7为为1 1，即，即10000000B10000000B，经，经D/AD/A转换转换V VOUTOUT为满量程电压

37、的一半。为满量程电压的一半。 当当V VOUTOUTVIN，保留，保留D7的的1；若；若VOUTVIN，复位，复位，D7为为0； （2）第二个时钟脉冲，令第二个时钟脉冲，令D D6 6为为1 1，此时为，此时为11000000B11000000B或为或为 01000000B01000000B，当，当V VOUTOUTVIN，保留，保留D6的的1；若；若VOUTVIN，复位，复位，D6为为0； 重复上述过程，直到最低位重复上述过程，直到最低位D D0 0比较完为止。经过比较完为止。经过n n次比次比较后，逐次逼近寄存器的数据经过较后，逐次逼近寄存器的数据经过A AD D转换后，变成与输入转换后，

38、变成与输入模拟量相对应的数字量。模拟量相对应的数字量。 逐次逼近逐次逼近A AD D转换是把输入的模拟电压转换是把输入的模拟电压VinVin作为一个关作为一个关键字，用对分搜索的办法来逼近它。搜索一次比前一次区间键字，用对分搜索的办法来逼近它。搜索一次比前一次区间缩小缩小1 12 2，对于，对于8 8位位A AD D转换，只要搜索转换，只要搜索8 8次就可以找到逼近次就可以找到逼近的的VinVin。因此，这种。因此，这种A AD D转换的速度是很快的。转换的速度是很快的。 实现上述转换的程序段如下：实现上述转换的程序段如下：StartStart： XOR AX XOR AX ，AX AX ；累

39、加器清；累加器清0 0 MOV BL MOV BL ，80H 80H ；置初值；置初值 MOV CX MOV CX ，08H 08H ；置循环次数；置循环次数 AINAIN： ADD AL ADD AL ，BL BL ；计算试探值；计算试探值 MOV BH MOV BH ，AL AL ；保留试探值；保留试探值 OUT PortAOUT PortA，AL AL ；PortAPortA是锁存器端口地址是锁存器端口地址 IN ALIN AL，Ports Ports ；PortsPorts是输入端口的地址，读取状态值是输入端口的地址，读取状态值 AND ALAND AL，01 01 ；只取状态值，而对

40、其它位屏蔽；只取状态值，而对其它位屏蔽 JZ ENDl JZ ENDl ；如；如D D。为。为o o，则说明试探值大小，因此保，则说明试探值大小，因此保 ；留此位转；留此位转ENDlENDl。 MOV ALMOV AL，BLBL NOT AL NOT AL ；求反；求反 AND AL AND AL ，BH BH ；使这次的试探位为；使这次的试探位为0 0 MOV BH MOV BH ，AL AL ；保存试探值；保存试探值ENDlENDl： MOV DL MOV DL ，1 1 ；右移，得到下一个试探值；右移，得到下一个试探值 MOV AL MOV AL ，BHBH LOOP AIN LOOP

41、AIN ；继续试探和测试；继续试探和测试 4 4A AD D转换器的主要技术参数转换器的主要技术参数 分辨率。分辨率。ADCADC的分辨率通常以输出二进制或的分辨率通常以输出二进制或( (十进制十进制) )数的数的位数表示，它说明位数表示，它说明ADCADC对输入信号的分辨能力。对输入信号的分辨能力。 转换误差。转换误差。ADCADC实际输出的数字量和理想输出的数字量之实际输出的数字量和理想输出的数字量之间的差别称为转换误差。主要有量化误差、零点误差、增益间的差别称为转换误差。主要有量化误差、零点误差、增益误差、线性误差。误差、线性误差。 量化误差：是指在量化误差：是指在ADCADC中由于整量

42、化所产生的固有误差。中由于整量化所产生的固有误差。量化误差在土量化误差在土1 12LSB2LSB之间。之间。 转换时间和转换速率。转换时间是描述转换时间和转换速率。转换时间是描述ADCADC转换速度的动转换速度的动态参数。是指完成一次态参数。是指完成一次A AD D转换所需的时间，即由发出启动转换所需的时间，即由发出启动转换命令信号到转换结束信号开始有效的时间间隔。转换命令信号到转换结束信号开始有效的时间间隔。 转换时间的倒数称为转换速率。指的是转换时间的倒数称为转换速率。指的是A AD D转换器的转转换器的转换速度，用每秒多少次来表示。换速度，用每秒多少次来表示。 漏码：模拟量输入连续增加漏

43、码：模拟量输入连续增加( (或减小或减小) )时，数字量输出不时，数字量输出不是连续增加是连续增加( (或减小或减小) )，而是越过某一个数字，就是漏码。，而是越过某一个数字，就是漏码。 7 74 42 A2 AD D转换器的芯片结构与接口方式转换器的芯片结构与接口方式 1 18 8位位A AD D转换器芯片转换器芯片ADC0809 ADC0809 特点是：高阻抗斩波稳定比较器，带有树形特点是：高阻抗斩波稳定比较器，带有树形模拟开关的模拟开关的256R256R电压分压器和一个逐次逼近寄存器，电压分压器和一个逐次逼近寄存器，8 8个通道的多路开关可直接存取个通道的多路开关可直接存取8 8个单端模

44、拟信号中个单端模拟信号中的一个。的一个。 256R256R电阻梯形网络电阻梯形网络: :由于它的内部结构固有由于它的内部结构固有的单调性，能保证不丢失数字代码。的单调性，能保证不丢失数字代码。 逐次逼近寄存器逐次逼近寄存器SARSAR。 比较器比较器: :斩波稳定比较器的基本方法是把直斩波稳定比较器的基本方法是把直流输入转变为交流输入信号，这个信号通过高增益流输入转变为交流输入信号，这个信号通过高增益交流放大器放大，然后再恢复直流电平。这种技术交流放大器放大，然后再恢复直流电平。这种技术可以限制放大器元件的漂移可以限制放大器元件的漂移 多路开关。芯片内有一个多路开关。芯片内有一个8 8通道的单

45、端模拟通道的单端模拟信号多路开关，由地址译码可以选择一个特定的输信号多路开关，由地址译码可以选择一个特定的输入通道。入通道。 2. A/D转换器的接口方式转换器的接口方式 （1）应注意的问题）应注意的问题 A AD D转换器输出和转换器输出和CPUCPU的接口方式。的接口方式。 对对A AD D转换器的数字输出应考虑的关键是：转换结果转换器的数字输出应考虑的关键是：转换结果的输出应该具有三态驱动能力才能送到数据总线上。的输出应该具有三态驱动能力才能送到数据总线上。 A AD D转换器的分辨率和微机数据总线的位数。转换器的分辨率和微机数据总线的位数。 1010位以上的位以上的A AD D转换器和

46、转换器和8 8位数据总线连接时，数据寄位数据总线连接时，数据寄存器要增加读写控制逻辑。存器要增加读写控制逻辑。 A AD D转换的时间和转换的时间和CPUCPU的时间配合问题。的时间配合问题。 A AD D转换的启动方式转换的启动方式 转换后信号的处理：中断方式、查询方式、转换后信号的处理：中断方式、查询方式、CPUCPU等待方等待方式、固定延迟程序方式。式、固定延迟程序方式。 A AD D的控制和状态信号。的控制和状态信号。 启动信号启动信号(Start)(Start)；转换结束信；转换结束信号号(EOC)(EOC)；输出允许信号；输出允许信号(OE)(OE)。 输入模拟电压的连接。输入模拟电压的连接。A AD D转换芯片的输入模拟电压转换芯片的输入模拟电压往往即可以单端输入也可以差动输入。