第9章AD、DA转换接口2014

1、2014年11月第9章 A/D、D/A转换接口 9.1 D/A9.1 D/A与与A/DA/D接口概述接口概述9.1.1 9.1.1 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 模拟量输入通道的组成模拟量输入通道的组成 典型的模拟量输出通道由以下几部分组成典型的模拟量输出通道由以下几部分组成9.1.2 9.1.2 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

2、q q为：为： q = = 0.0195V=19.5mV n2电电压压量量程程范范围围2560.5V9.1.3 9.1.3 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 9.2 DAC08329.2 DAC0832数数/ /模转换器模转换器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 9.2.2 DAC08329.2.2 DAC0832数数/ /模转换器模转换器9.2.2 DAC08329.2.2 D

3、AC0832的内部结构与引脚图的内部结构与引脚图 各引脚的功能如下：各引脚的功能如下： (1) (1) 直通方式直通方式 9.2.3 DAC0832 9.2.3 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。此种方式不能直接和数据总线相连接。(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受控锁存器状态或两个寄存器同步受控，另一个锁存器处于直通方式，输入数据经过一级缓冲送入D/A转换器。一般做法是将WR2和XFER接地，使DAC寄存器处

4、于直通状态，另外把ILE接高电平，CS接端口地址译码信号，WR1接CPU系统总线的IOW信号，这样可通过一条输出指令，选中该端口，使CS和WR1有效，启动D/A转换。(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。 双缓冲方式的一大用途是数据接收和启动转换可以异步进行 在对数据转换的同时，能进行下一个数据的接收，以提高转换速率。 将ILE=1，WR1和WR2接CPU的IOW，CS和XFER分别接两个不同的I/O地址译码信号。执行输出指令时，WR1和WR2均有效。这样第一条输出指令，选择CS端口，把数据写入输入寄存器，再执行第二条

5、输出指令，选择XFER端口，把输入寄存器的内容写入DAC寄存器，实现DA转换。 另一用途是可实现多个模拟输出通道同时进行DA转换，在不同的时刻，把要转换的数据分别打入各DA芯片的输入寄存器，然后由一条转换命令同时启动多个DA转换。9.2.4 DAC0832与与CPU的连接的连接9.2.4 DAC08329.2.4 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。I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 O8GAL16V8WR A0 A1 A2 A3 A4 A

6、5 A6 A7 M/IO+5V10K20HCS WR1 WR2 DGNDD0D7D0D7ILEXFERVREFIOUT1 IOUT2AGND_ +RFBLM741+5VU0DAC0832图9.4 DAC0832与CPU的单缓冲方式连接电路 下面举例说明如何编写D/A转换程序。 图图9.5 DAC08329.5 DAC0832输出的三角波形图输出的三角波形图 9.3 ADC08099.3 ADC0809模模/ /数转换器数转换器9.3.1 ADC08099.3.1 ADC0809的内部结构与引脚图的内部结构与引脚图 EOCOED0 D7 REF(+) REF(-)ADDC ADDB ADDA A

7、LEIN0IN7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 9.3.3 ADC08099.3.3 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。 A/D转换器与系统连接的问题1启动信号的供给 A/D转换器要求的启动信号一般有两种形式：即电平启动信号和脉冲启动信号。 电平启动要求整个转换

8、过程中都必须保证启动信号有效，如果中途撤走启动信号，就会停止转换而得到错误结果。为此，CPU一般要通过并行接口来对AD芯片发启动信号，或者用D触发器使启动信号在AD 转换期间保持在有效电平。 脉冲信号启动，通常用CPU执行输出指令时发出的片选信号和写信号即可在片内产生启动脉冲，从而开始转换。2转换结束信号以及转换数据的读取 A/D转换结束时，A/D转换芯片会输出转换结束信号，通知CPU读取转换数据。 CPU一般可以采用4种方式和A/D转换器进行联络来实现对转换数据的读取。 程序查询方式-程序不断读取AD转换结束信号，若发现结束信号有效，则读数据。 中断方式-把转换结束信号作为中断请求信号。 C

9、PU等待方式-利用CPU的READY引脚的功能，设法在AD转换期间使READY处于低电平，使CPU停止工作，转换结束时，使READY成为高电平，CPU读取转换数据。 第四种是固定的延迟程序方式-预先精确地知道完成一次AD转换所需要的时间，执行一个固定的延迟程序。13.5 A/D转换器与微处理器的接口转换器与微处理器的接口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。 9.4 D/A9.4 D/A与与A/DA/D应用举例应用举例 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输出方式 DAC0832DAC0832同同CPUCPU的连接方式的连接方式 ADCO809ADCO809的外特性的外特性 ADCO809ADCO809的工作过程的工作过程 ADCO809ADCO809同