第9章模拟IO器件及接口1

1、 DACDAC是一种把二进制数字信号转换成模拟信号是一种把二进制数字信号转换成模拟信号( (电压电压或电流或电流) )的电路的电路。DACDAC按转换原理不同按转换原理不同, ,可分为：可分为： 权电阻权电阻DACDAC T T型电阻型电阻DACDAC 倒倒T T型电阻型电阻DACDAC 变形权电阻变形权电阻DACDAC 权电流权电流DACDAC 电容型电容型DACDACv电路结构上均由电路结构上均由电压源电压源、解码解码网络网络、运放和数据缓冲器组成。、运放和数据缓冲器组成。v解码网络各不相同。解码网络各不相同。v以以T T型和倒型和倒T T型电阻型电阻DACDAC在集在集成产品中应用较多。

2、成产品中应用较多。v主要优点：主要优点： D/AD/A转换的结果转换的结果VoVo只与电阻的比值（只与电阻的比值（R Rf f/R/R）有关，）有关，而不取决于电阻的绝对值。而不取决于电阻的绝对值。这为集成单元的制作提供了很大方便。这为集成单元的制作提供了很大方便。v主要缺点：主要缺点： 各位数码变化引起的电压变化到达各位数码变化引起的电压变化到达“运放运放”输入输入端的时间明显不相同。这样端的时间明显不相同。这样, ,在输入数字量变化的动在输入数字量变化的动态过程中可能在输出端产生很大的尖峰脉冲态过程中可能在输出端产生很大的尖峰脉冲, ,从而带从而带来较大的动态误差，影响来较大的动态误差，影

3、响DACDAC的转换精度和转换速度。的转换精度和转换速度。q T T型电阻型电阻DACDAC的优缺点的优缺点9.1.1 D/A9.1.1 D/A转换器原理转换器原理A/DA/D转换的全过程通常分四步进行：转换的全过程通常分四步进行：采样采样保持保持量化量化编码编码(1)(1)采样和保持采样和保持 采样采样-将时间上连续变化的模拟量转换为时间将时间上连续变化的模拟量转换为时间上断续变化的上断续变化的( (离散的离散的) )模拟量。也叫跟踪。模拟量。也叫跟踪。保持保持-将采样得到的模拟量值保持下来将采样得到的模拟量值保持下来, ,使之等使之等于采样控制脉冲存在的最后瞬间的采样值。于采样控制脉冲存在

4、的最后瞬间的采样值。 采样保持采样保持电路电路(S/H)(S/H)完成完成ADCADC电路中实现电路中实现9.1.2 A/D9.1.2 A/D转换器原理转换器原理 q 通常采用等时间间隔采样通常采用等时间间隔采样 为使采样保持得到的输出信号在经过信号处理后可还为使采样保持得到的输出信号在经过信号处理后可还原成原来的模拟输入信号原成原来的模拟输入信号, ,要满足下列条件要满足下列条件( (采样定理采样定理): ): fS2fimax 其中：其中：fS为采样频率为采样频率 fimax为输入信号为输入信号Vi的最高次谐波分量的频率的最高次谐波分量的频率q 采样保持电路基本原理采样保持电路基本原理图图

5、ViTS(t)VCCn- -+ +AvVo9.1.2 A/D9.1.2 A/D转换器原理转换器原理 量化量化-用基本的量化电平用基本的量化电平q q的个数来表示采样保持的个数来表示采样保持的模拟电压值。的模拟电压值。常用量化方法：常用量化方法：只舍不入法；四舍五入法。只舍不入法；四舍五入法。 量化产生的误差量化产生的误差, ,是由于量化电平的有限性造成是由于量化电平的有限性造成的。因此是原理性误差的。因此是原理性误差, ,只能减小只能减小, ,无法消除。无法消除。编码编码-把已经量化的模拟量值把已经量化的模拟量值( (一定为一定为q q的整数倍的整数倍) )用数码表示。用数码表示。2.2.量化

6、和编码量化和编码9.1.2 A/D9.1.2 A/D转换器原理转换器原理 S(t)S(t)V Vi i(t)(t)V VSHSHVqVq4q4q3q3q2q2qq q0 00 00 00 0q q3q3q2q2qq qq q3q3q4q4q2q2q3q3q001 011 010 001 001 011 100 010 011 001 011 010 001 001 011 100 010 011 量化量化编码编码( (只舍不入法只舍不入法) )( (二进制编码二进制编码) )(a)(a)采样脉冲采样脉冲(b)(b)输入电压输入电压(c)(c)采样保持电压采样保持电压(d)(d)量化过程量化过程

7、采样、保持、量化、编码全过程示意图：采样、保持、量化、编码全过程示意图：9.1.2 A/D9.1.2 A/D转换器原理转换器原理 通常所说的通常所说的A/DA/D转换器转换器, ,是指将采样保持后得到的模拟是指将采样保持后得到的模拟电压值电压值ViVi转换为数字量的电路。转换为数字量的电路。转换过程包括量化和编码，转换过程包括量化和编码，但实际上这两步并无明显分界但实际上这两步并无明显分界。 常见的有：常见的有：v 并行转换式并行转换式ADCADCv 逐次逼近式逐次逼近式ADCADCv 计数式计数式ADCADC常见的有：常见的有：v 单积分式单积分式ADCADCv 双积分式双积分式ADCADC

8、v V/F V/F转换式转换式ADCADC(1)(1)根据根据A/DA/D转换原理和特点的不同，转换原理和特点的不同，ADCADC可分成两类：可分成两类： 直接直接ADC ADC Vi Vi直接转换成数码。直接转换成数码。 间接间接ADC ADC Vi Vi中间变量中间变量数码。数码。9.1.2 A/D9.1.2 A/D转换器原理转换器原理 基本特点：基本特点： 二分搜索二分搜索 反馈比较反馈比较 逐次逼近逐次逼近 原理框图原理框图0tVI(模拟输入模拟输入)AV +-VFVRD/A转换器转换器逐次逼近寄存器逐次逼近寄存器输出缓冲锁存器输出缓冲锁存器控制逻辑控制逻辑启动转换启动转换转换结束转换

9、结束时钟时钟Dn-1D0OE逐次逼近式逐次逼近式ADC原理原理Dn-1D0数字输出数字输出2.2.逐次逼近式逐次逼近式ADCADC原理原理9.1.2 A/D9.1.2 A/D转换器原理转换器原理 一般说来，一般说来，n n位位ADCADC转换一个数需要转换一个数需要n+1n+1个时钟脉冲。个时钟脉冲。若把将转换结果送入输出缓冲锁存器这个节拍也算在内，若把将转换结果送入输出缓冲锁存器这个节拍也算在内，则需要则需要n+2n+2个时钟脉冲。个时钟脉冲。启动启动100100拍拍VI VF拍拍拍拍工作过程示意（以三位工作过程示意（以三位ADCADC为例）为例）9.1.2 A/D9.1.2 A/D转换器原

10、理转换器原理 (1) (1) 精度参数精度参数用于表明用于表明D/AD/A转换的精确程度转换的精确程度, ,一般用误差大小表示。一般用误差大小表示。 精度特性精度特性常以满量程电压常以满量程电压V VFSFS的百分数或以最低有效的百分数或以最低有效位位LSBLSB的分数形式给出，有时也用二进制位数的形式给出。的分数形式给出，有时也用二进制位数的形式给出。如：如： 精度为精度为0.1%0.1%指最大误差为指最大误差为V VFSFS的的0.1%0.1%。 n n位位DACDAC的精度为的精度为 LSB LSB指最大误差为指最大误差为: :12 精度为精度为n n位指最大误差为位指最大误差为 V V

11、FSFS。12n12n+1 V VFS FS = = V VFSFS。12n129.1.3 D/A9.1.3 D/A、A/DA/D转换器主要性能指标转换器主要性能指标 主要是建立时间或转换时间，它通常指输入主要是建立时间或转换时间，它通常指输入数字量为满刻度值时，从输入加上到输出模拟量数字量为满刻度值时，从输入加上到输出模拟量达到满刻度值或满刻度值的某一百分比达到满刻度值或满刻度值的某一百分比( (如如90%)90%)所需的时间所需的时间。(3)(3)分辨率分辨率表示表示DACDAC对微小模拟信号的分辨能力，是数字对微小模拟信号的分辨能力，是数字输入量的最低有效位输入量的最低有效位(LSB)(

12、LSB)所对应的模拟值。分辨所对应的模拟值。分辨率通常用二进制位数表示。率通常用二进制位数表示。(4)(4)精度和分辨率的区别：精度和分辨率的区别： 精度取决于构成转换器的各个部件的误差和稳定精度取决于构成转换器的各个部件的误差和稳定性，而分辨率则取决于转换器的位数。性，而分辨率则取决于转换器的位数。(2)(2)速度参数速度参数9.1.3 9.1.3 D/AD/A、A/DA/D转换器主要性能指标转换器主要性能指标 与与DACDAC基本参数相似，也有三类主要参数。基本参数相似，也有三类主要参数。 (1) (1) 分辨率分辨率 ADCADC对对V Vi i 微小变化响应能力的度量。它是数字输出微小

13、变化响应能力的度量。它是数字输出的最低位的最低位(LSB)(LSB)所对应的模拟输入电平值，即量化电平所对应的模拟输入电平值，即量化电平q=Vq=VFSFS/2/2n n。常用。常用ADCADC位数表示。位数表示。(2) (2) 转换时间转换时间 指完成一次指完成一次A/DA/D转换所需的时间转换所需的时间, ,即从输入转换启动即从输入转换启动信号开始到转换结束所经历的时间。转换时间的倒数称信号开始到转换结束所经历的时间。转换时间的倒数称为为转换速率转换速率。9.1.3 D/A9.1.3 D/A、A/DA/D转换器主要性能指标转换器主要性能指标 实际变换函数与理想变换函数的接近程度。通常用实际

14、变换函数与理想变换函数的接近程度。通常用误差表示。误差表示。 绝对精度：绝对精度： 指对于一个给定的数字量输出，其实际上输入的模指对于一个给定的数字量输出，其实际上输入的模拟电压值与理论上应输入的模拟电压值之差。拟电压值与理论上应输入的模拟电压值之差。 相对精度：相对精度： 指在整个转换范围内，任一个数指在整个转换范围内，任一个数( (不是指一个数不是指一个数) )所所对应的实际模拟输入电压与理论输入电压的差。对应的实际模拟输入电压与理论输入电压的差。相对精相对精度实质上反映的是度实质上反映的是ADCADC的线性度好坏。的线性度好坏。(3)(3)精精 度度9.1.3 D/A9.1.3 D/A、

15、A/DA/D转换器主要性能指标转换器主要性能指标 数字误差即量化误差，主要由分辨率决定数字误差即量化误差，主要由分辨率决定, ,属原属原理性误差，可通过增加位数来减小。理性误差，可通过增加位数来减小。 模拟误差即设备误差，主要来自比较器、模拟误差即设备误差，主要来自比较器、DACDAC中中解码电阻、基准电压源和模拟开关等模拟电路的误差。解码电阻、基准电压源和模拟开关等模拟电路的误差。 ADCADC的转换误差来源于两个方面，即：的转换误差来源于两个方面，即： 数字误差数字误差和和模拟误差模拟误差9.1.3 D/A9.1.3 D/A、A/DA/D转换器主要性能指标转换器主要性能指标 有单级输入缓存

16、器有单级输入缓存器的的DAC,DAC,如如AD7524AD7524等等 无输入缓存器无输入缓存器的的DAC, DAC, 如如AD1408AD1408等等 按片内有无缓存能力按片内有无缓存能力 有双级输入缓存器有双级输入缓存器的的DAC,DAC,如如DAC0832DAC0832等等 DACDAC是一种把二进制数字信号转换成模拟信号是一种把二进制数字信号转换成模拟信号( (电压或电流电压或电流) )的电路的电路。从与从与CPUCPU接口的角度看，接口的角度看，DACDAC芯片有以下几类：芯片有以下几类：9.2.1 9.2.1 典型典型D/AD/A转换器芯片转换器芯片 8 8位位DACDAC，如，如

17、DAC0832DAC0832、AD1408AD1408等等 按位数按位数 串行输入串行输入DACDAC，如，如AD7543AD7543等等 串串/ /并输入并输入DACDAC，如，如AD7522AD7522等等 并行输入并行输入DACDAC 按数字输入方式按数字输入方式 分辨率高于分辨率高于8 8位的位的DACDAC，如，如DAC1210/1209(12DAC1210/1209(12位位) )等等9.2.1 9.2.1 典型典型D/AD/A转换器芯片转换器芯片 DAC0832 DAC0832是是8 8位位R-2R TR-2R T型电阻解码网络芯片，转换结型电阻解码网络芯片，转换结果以一对差动电

18、流果以一对差动电流I IO1O1和和I IO2O2输出。输出。2.2.DACDAC集成芯片集成芯片DAC0832DAC08329.2.1 9.2.1 典型典型D/AD/A转换器芯片转换器芯片（MSBMSB）DIDI7 7DIDI6 6DIDI0 013131414151516164 45 56 67 7D DQ Q8 8位输入位输入寄存器寄存器LE1LE1D DQ Q1919ILEILE181817171 12 2CSCSWR1WR1WR2WR2XFERXFER1 12 23 38 8121211119 93 320201010V VR RI I0202I I0101R RfbfbAGNDAG

19、NDVCCVCCDGNDDGNDD DD DQ QQ QLE2LE28 8位位DACDAC寄存器寄存器8 8位位D/AD/A转换器转换器RfbRfb15k15k（LSBLSB）（1 1）内部结构与外部引脚）内部结构与外部引脚高电平输出高电平输出随输入变化，随输入变化，低电平锁存。低电平锁存。 优越性：可转换和接收并行工作优越性：可转换和接收并行工作, ,利于提高速度；适利于提高速度；适于需要多个模拟输出通道同时改变输出量的应用场合。于需要多个模拟输出通道同时改变输出量的应用场合。 单缓冲方式下，数据只要一写入单缓冲方式下，数据只要一写入DACDAC芯片就立即进行芯片就立即进行数数/ /模转换模

20、转换, ,省去一条输出指令。省去一条输出指令。 双缓冲方式双缓冲方式 要有两级写操作要有两级写操作, ,为此要提供为此要提供2 2个端口地址个端口地址, ,译码后分译码后分别接到别接到CSCS和和XFERXFER端。端。 单缓冲方式单缓冲方式 这时应使一级缓存器直通。通常使第二级这时应使一级缓存器直通。通常使第二级DACDAC寄存器寄存器直通直通, ,即把即把WRWR2 2和和XFERXFER固定接地。固定接地。(2) (2) 应用说明应用说明9.2.1 9.2.1 典型典型D/AD/A转换器芯片转换器芯片这时得到的电压这时得到的电压V VO O是单极性是单极性, ,极性与极性与VRVR相反：

21、相反：Rfbfb=3R=15K=3R=15KfbR RRVNvo- -=3R28 8RVN-256VCCCCDBDB20911121038DACDAC08320832IO1O1IO2O2- -+ +A AV VO OVR R DAC0832 DAC0832直接输出的信号是模拟电流直接输出的信号是模拟电流I IO1O1、I IO2O2, ,为得为得到电压输出，应加接一级运放：到电压输出，应加接一级运放：9.2.1 9.2.1 典型典型D/AD/A转换器芯片转换器芯片 方法一：方法一：在单极性电压输出后再增加一级反相比例在单极性电压输出后再增加一级反相比例求和求和 运放运放 作为偏移电路。作为偏移

22、电路。VCC20911121038DACDAC08320832DBVRIO1O1IO2O2- -+ +A1VOR2R2RVO- -+ +A2 若要得到双极性电压输出，还需在输出端引入一个若要得到双极性电压输出，还需在输出端引入一个偏移电路偏移电路。通常有两种引入方法：。通常有两种引入方法：9.2.1 9.2.1 典型典型D/AD/A转换器芯片转换器芯片 运放运放A2(反相比例求和电路反相比例求和电路)使使A1的输出电压的输出电压Vo的的两倍与参考电压两倍与参考电压VR求和，即求和，即:)256= - -(2RRVVN+-RRRVNVVN128128128-=-=N80HN80H时时 V VO

23、O00N80HN80H时时 V VO O0n(2)mn时的时的m m位位DACDAC与与n n位位MPUMPU的接口的接口9.3.1 DAC9.3.1 DAC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术MPUD7D0ABCBD3D0D7D0D4选通选通D7D0D11D8V0锁存器锁存器（1）锁存器锁存器（3）端口端口译码译码锁存器锁存器（2）12位位DAC9.3.1 DAC9.3.1 DAC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术(1)(1)接口硬件逻辑接口硬件逻辑: :D D7 7D D6 6D D0 0IOWIOWA A0 0A A9 9AENAEN地址译码地址译码DIDI1111DI

24、DI1010DIDI1 1DIDI0 0WR1WR1WR2WR21 1B1/B2B1/B2 CSCS XFERXFERV VR RR RfbfbI I0101I I0202+15V+15V调满度调满度5050V V0 0- -+ +5G2310k10k调零调零-15V-15V& &220H220H221H221H222H222H1 1DACDAC12101210例例 DAC1210DAC1210与与IBM PCIBM PC总线的接口总线的接口9.3.1 DAC9.3.1 DAC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术 假定被转换的假定被转换的1212位数据已事先存放在位数据

25、已事先存放在BXBX寄存器的低寄存器的低1212位位, ,编写完成一次编写完成一次D/AD/A转换输出的接口驱动程序。转换输出的接口驱动程序。START:MOV DX,0220H ;DAC基地址送基地址送DX寄存器寄存器 MOV CL,4 SHL BX,CL ;BX中中12位数向左对齐位数向左对齐 MOV AL,BH OUT DX,AL ;写入高写入高8位位 INC DX MOV AL,BL OUT DX,AL ;写入低写入低4位位 INC DX OUT DX,AL ;启动启动D/A转换转换(AL中为任意数均可）中为任意数均可） HLT(2)(2)接口驱动程序接口驱动程序9.3.1 DAC9.

26、3.1 DAC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术9.3.2 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术 ADCADC与与MPUMPU接口的基本功能接口的基本功能: : 向向ADCADC转发启动转换信号转发启动转换信号 向向CPUCPU提供转换结束信号提供转换结束信号 把转换好的数据送入把转换好的数据送入MPUMPU 如采用软件或硬件延时等待式如采用软件或硬件延时等待式I/OI/O同步同步, ,功能功能可以省略。可以省略。1. 1. 概概 述述是脉冲启动还是电位启动。是脉冲启动还是电位启动。这决定了要不要为启动转换这决定了要不要为启动转换信号加锁存或保持电路。

27、信号加锁存或保持电路。 启动转换方式启动转换方式 数据输出结构数据输出结构 CPU CPU与与ADCADC的同的同 步控制方式步控制方式 ADC ADC与与CPUCPU数据总数据总 线的相对位数线的相对位数是否有可控三态输出缓存器。是否有可控三态输出缓存器。这决定了要不要在这决定了要不要在ADCADC与与MPUMPU间加有三态功能的锁存器。间加有三态功能的锁存器。是中断驱动式、程序查询是中断驱动式、程序查询式、式、DMADMA方式还是等待式。方式还是等待式。这决定了把转换结束信号这决定了把转换结束信号传给传给CPUCPU的方法。的方法。ADCADC位数是小于等于还是大于位数是小于等于还是大于C

28、PUCPU数据总线位数。这决定数据总线位数。这决定了在了在ADCADC与与CPUCPU之间是加一级还是两级缓冲寄存器。之间是加一级还是两级缓冲寄存器。 影响接口方法的主要因素影响接口方法的主要因素(4(4方面方面) )9.3.2 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术 从同步控制方式的角度看，从同步控制方式的角度看，ADCADC与与MPUMPU的接口的接口可分成以下可分成以下4 4种类型种类型: : 中断式接口中断式接口 查询式接口查询式接口 DMA DMA式接口式接口 等待式接口等待式接口2.2.同步控制方式对同步控制方式对ADCADC接口的影响接口的影响9.3

29、.2 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术 EOCEOC作为中断请求信号。作为中断请求信号。2. 2. 同步控制同步控制方式对方式对ADCADC接接口的影响口的影响 中断式接口中断式接口 查询式接口查询式接口 DMA DMA式接口式接口 等待式接口等待式接口MPU中断中断写写地址地址地址地址译码译码读读数据数据PORT& & &STARTOEEOC中断式中断式ADCADC接口原理图接口原理图数字数字输出输出ADC9.3.2 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术处理数据处理数据返回返回主程序主程序启动转换启动

30、转换延时延时开中断开中断中断中断继续执行主程序继续执行主程序从从ADCADC读取数据读取数据中断服务程序中断服务程序继续执行主程序继续执行主程序2. 2. 同步控制同步控制方式对方式对ADCADC接接口的影响口的影响 中断式接口中断式接口 查询式接口查询式接口 DMA DMA式接口式接口 等待式接口等待式接口9.3.2 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术EOCEOC作为被查询状态信号作为被查询状态信号2. 2. 同步控制同步控制方式对方式对ADCADC接接口的影响口的影响 中断式接口中断式接口 查询式接口查询式接口 DMA DMA式接口式接口 等待式接口等待式

31、接口写写地址地址读读MPUD7D0PORT1PORT21 1ENENSTARTOEADCEOC数字输出数字输出&地址地址译码译码&9.3.2 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术2. 2. 同步控制同步控制方式对方式对ADCADC接接口的影响口的影响 中断式接口中断式接口 查询式接口查询式接口 DMA DMA式接口式接口 等待式接口等待式接口(3)DMA(3)DMA式接口式接口EOCEOC作为作为DMADMA请求信号。请求信号。9.3.2 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术又有三种形式：又有三种形式：v CPU

32、CPU等待型等待型v 软件延时等待型软件延时等待型v 硬件定时中断等待型硬件定时中断等待型EOCEOC作为作为CPUCPU的等待信的等待信号号(WAIT(WAIT或或READY)READY)不用不用EOCEOC信号，但等待时间一定要信号，但等待时间一定要大于大于A/DA/D转换时间。转换时间。2. 2. 同步控制同步控制方式对方式对ADCADC接接口的影响口的影响 中断式接口中断式接口 查询式接口查询式接口 DMA DMA式接口式接口 等待式接口等待式接口9.3.2 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术 从从ADCADC与与MPUMPU的相对位数的相对位数角度看

33、，角度看，ADCADC与与MPUMPU的接口的接口又有又有2 2类类。 ADCADC位数小于等于位数小于等于MPUMPU位数时的接口位数时的接口 ADCADC位数大于位数大于MPUMPU位数时的接口位数时的接口 分辨率大于分辨率大于MPUMPU位数的位数的ADCADC与与MPUMPU的接口实例的接口实例3. ADC3. ADC和和MPUMPU的位数对的位数对ADCADC接口的影响接口的影响9.3.2 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术以以ADC0804ADC0804和和IBM PCIBM PC总线的接口为例总线的接口为例D7D0A9A0AENIOWIOR端口地

34、址译码端口地址译码1 1ENPort2Port1DB7DB0INTRCSWRRDVCCCLKRCLKINADCADC08040804Vi(+)Vi(-)AGNDDGND+5V10k15pF模拟模拟输入输入PC总线总线(1)ADC(1)ADC位数小于等于位数小于等于MPUMPU位数时的接口位数时的接口9.3.2 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术 以上图的接口电路为基础以上图的接口电路为基础, ,完成一次完成一次A/DA/D转换，并将转换，并将转换结果存入某指定存储单元转换结果存入某指定存储单元M M的程序如下：的程序如下： MOV AX,SEG M ;DS:B

35、X MOV AX,SEG M ;DS:BX指向指向M M MOV DS,AX MOV DS,AX MOV BX,OFFSET M MOV BX,OFFSET M CONV: OUT Port1,AL ;CONV: OUT Port1,AL ;启动启动A/DA/D转换转换OTHERS: ;CPUOTHERS: ;CPU执行其它任务执行其它任务POLL: IN AL,Port2 ;POLL: IN AL,Port2 ;读读INTRINTR状态状态 AND AL,01H ;AND AL,01H ;只查询只查询D0D0位位 JNZ OTHERS ;JNZ OTHERS ;为为1 1，再去执行其它任务，

36、再去执行其它任务 IN AL,Port1 ;IN AL,Port1 ;为为0 0，读转换结果，读转换结果 MOV BX,AL ;MOV BX,AL ;将结果存入指定存储单元将结果存入指定存储单元M M9.3.2 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术 如采用中断式接口则电路更简单如采用中断式接口则电路更简单, ,只需提供一个只需提供一个端口地址端口地址Port1Port1，同时将，同时将ADC0804ADC0804的的INTRINTR直接直接( (或经一或经一反相器反相器) )连到总线上某个中断请求输入端即可。驱动连到总线上某个中断请求输入端即可。驱动程序也很简单

37、：程序也很简单： 主程序中主要用一条输出指令：主程序中主要用一条输出指令： OUT Port1,ALOUT Port1,AL启动启动A/DA/D转换。转换。 中断服务程序中则主要以输入指令：中断服务程序中则主要以输入指令： IN AL,Port1IN AL,Port1读取转换结果。读取转换结果。9.3.2 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术( (以以1212位位ADCADC与与8 8位位MPUMPU的接口为例的接口为例) ) 当当ADCADC的分辨率超过的分辨率超过MPUMPU数据总线位数时数据总线位数时, ,就不能只用一条输入指令，而必须用两条输就不能只用一

38、条输入指令，而必须用两条输入指令才能把入指令才能把A/D A/D 转换的整个数字结果取到转换的整个数字结果取到MPUMPU中。中。 具体接口方法与具体接口方法与ADC ADC 芯片的数据输出控芯片的数据输出控制特性有直接关系。制特性有直接关系。(2) ADC(2) ADC位数大于位数大于MPUMPU位数时的接口位数时的接口9.3.2 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术 ADC ADC芯片提供芯片提供2 2个数据输出允许信号个数据输出允许信号( (高、低字节允许高、低字节允许信号信号) )时时, ,比较简单比较简单, ,只需提供只需提供2 2个输入端口地址即可。

39、个输入端口地址即可。MPU(8(8位位) )写写地址地址读读port1port2数据数据START低字节允许低字节允许高字节允许高字节允许1212位位ADC数字输出数字输出地址地址译码译码&9.3.2 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术 ADC ADC芯片未提供芯片未提供2 2个数据输出允许信号时，必须在接口个数据输出允许信号时，必须在接口中加缓冲锁存器中加缓冲锁存器, ,以适应高、低字节分别读取的要求。以适应高、低字节分别读取的要求。写写地址地址读读MPU(8(8位位) )port1port2OE2LOAD三态三态锁存器锁存器D7D0D0D7D8D1

40、1STARTOE12位位ADCD11D0数字数字输出输出地址地址译码译码&9.3.2 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术例例 AD574AAD574A同同8 8位位PCPC总线的查询式接口总线的查询式接口 硬件接口硬件接口D7D7D0D0PCPC总总线线AENAENA9A9A1A1A0A0IOWIOWIORIOR310H310HENEN1 11 1译译码码312H/313H312H/313HD11D11D4D4D3D3D0D0STSSTSCSCSA0A0R/CR/CCECE12/812/8VCCVCCVEEVEEVi(10)Vi(10)Vi(R)Vi(

41、R)Vo(R)Vo(R)Vi(20)Vi(20)BIPOFFBIPOFFAGNDAGNDDGNDDGND+15V+15V-15V-15VAD574(3) (3) 分辨率大于分辨率大于MPUMPU位数的位数的ADCADC与与MPUMPU的接口实例的接口实例9.3.2 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术 MOV CX，64H ；采集次数设置采集次数设置 MOV SI，400H ；存放数据内存首址存放数据内存首址START: MOV DX，312H ；启动启动12位转换（位转换（A0=0） OUT DX，AL MOV DX，310H ；读状态，查读状态，查STS是否

42、为是否为0LOOP$: IN AL，DX AND AL，80H JNZ LOOP$ ；不为不为0，仍在转换，循环查询，仍在转换，循环查询 MOV DX，312H ；为为0，先读高，先读高8位位 IN AL，DX MOV SI，AL ；送内存送内存 INC SI ；内存地址加内存地址加1 MOV DX，313H ；再读低再读低4位位 IN AL，DX MOV SI，AL ；送内存送内存 INC SI ；内存地址加内存地址加1 DEC CX JNZ START ；采集未完，继续采集未完，继续 HLT ；采集完，暂停采集完，暂停 采集采集100100个数据的软件驱动程序个数据的软件驱动程序9.3.2

43、 ADC9.3.2 ADC芯片与芯片与MPUMPU的接口技术的接口技术1. 1. 模拟输入通道模拟输入通道 微机用于对单个微机用于对单个/ /多个模拟量进行采集的多个模拟量进行采集的A/DA/D通道，也叫前向通道。通道，也叫前向通道。v建立目的：建立目的：参数测量、数据采集、状态监视。参数测量、数据采集、状态监视。v基本组成：基本组成：ADCADC及其与及其与MPUMPU的接口的接口核心部件核心部件采样采样/ /保持器保持器(S/H)(S/H)模拟多路开关模拟多路开关(AMUX)(AMUX)具体取决于具体取决于通道结构通道结构 微机用来发送单路微机用来发送单路/ /多路模拟信号的多路模拟信号的

44、D/AD/A通通道，有时也叫后向通道。道，有时也叫后向通道。v建立目的：建立目的：参数控制、记录显示参数控制、记录显示v基本组成：基本组成：DACDAC及其与及其与MPUMPU的接口的接口核心部件核心部件数字或模拟寄存器数字或模拟寄存器模拟多路开关模拟多路开关(AMUX)(AMUX)具体取决于具体取决于通道结构通道结构9.4.0 9.4.0 模拟模拟I/OI/O通道概述通道概述单路通道单路通道不带采样保持器的单路模入通道不带采样保持器的单路模入通道带采样保持器的单路模入通道带采样保持器的单路模入通道多路通道多路通道各路独立转换的多路模入通道各路独立转换的多路模入通道同时采样、分时转换型多路模入

45、通道同时采样、分时转换型多路模入通道分时采样、分时转换型多路模入通道分时采样、分时转换型多路模入通道ViADCI/O接口接口MPU 这是最简单的模入通道，实际上就是这是最简单的模入通道，实际上就是ADCADC及其及其与与MPUMPU的接口。的接口。 一般只采集一个点的直流或低频信号时可用一般只采集一个点的直流或低频信号时可用它。它。适用条件：适用条件：Vi=maxdVidtmax TCONVVFS2n=q9.4.1 9.4.1 模拟输入通道的结构形式模拟输入通道的结构形式 当当ViVi的变化率较大的变化率较大时，逐次逼近式时，逐次逼近式ADCADC会产生相会产生相当大的非线性误差，这时需要在当

46、大的非线性误差，这时需要在ADCADC前面增加一个前面增加一个采采样保持电路样保持电路(S/H)(S/H)。适应条件：适应条件：ViS/HADCI/O接口接口MPUTCONV dVidtmaxVFS2n=q9.4.1 9.4.1 模拟输入通道的结构形式模拟输入通道的结构形式v特点：特点： 各路都有自己独立的各路都有自己独立的A/DA/D转换通道，可同时采转换通道，可同时采 样、同时转换、同时得到转换结果。样、同时转换、同时得到转换结果。v优点：优点： 采样频率可达到几乎与单路一样高。采样频率可达到几乎与单路一样高。v适用范围：适用范围：特别适于要求描述系统性能的各项参数必特别适于要求描述系统性

47、能的各项参数必 须是同一时刻数据的高速采集、控制系统。须是同一时刻数据的高速采集、控制系统。MPUVinS/HADCI/OVi1S/HADCI/OVi0S/HADCI/O9.4.1 9.4.1 模拟输入通道的结构形式模拟输入通道的结构形式v特点：特点：各路都有自己独立的放大、采样保持器，然后通各路都有自己独立的放大、采样保持器，然后通过模拟多路开关分时复用过模拟多路开关分时复用ADCADC，实现并行采样、串行转换。，实现并行采样、串行转换。v优缺点：优缺点：比各路独立转换模入通道节省了硬件，降低了比各路独立转换模入通道节省了硬件，降低了成本，但影响精度和速度。成本，但影响精度和速度。v适用范围

48、：适用范围：在多点参数巡回检测系统中，应用非常广泛。在多点参数巡回检测系统中，应用非常广泛。模模拟拟多多路路开开关关I/O接口接口ADCMPUVi0S/HVi1S/HVinS/H9.4.1 9.4.1 模拟输入通道的结构形式模拟输入通道的结构形式v特点：特点：将各路分时共享的范围扩大到全套将各路分时共享的范围扩大到全套A/DA/D通道设备。通道设备。v优缺点：优缺点：比同时采样、分时转换型进一步节省了硬件，比同时采样、分时转换型进一步节省了硬件，降低了成本，但速度更慢。精度与之差不多。降低了成本，但速度更慢。精度与之差不多。v适用范围：适用范围：在实际测控系统特别是多点参数巡回检测系在实际测控系统特别是多点参数巡回检测系统中应用特别广泛。统中应用特别广泛。Vi1Vi2Vin.模模拟拟多多路路开开关关.S/HADCI/O接口接口MPU9.4.1 9.4.1 模拟输入通道的结构形式模拟输入通道的结构形式单路通道单路通道多路通道多路通道数字分配型多路模出通