大学计算机微机原理--第7章 常用数字接口电路

1、1 第7章 常用数字接口电路常用数字接口电路2主要内容：n掌握两种可编程并行接口芯片的应用掌握两种可编程并行接口芯片的应用3可编程定时器82534掌握:n引线功能及计数启动方法引线功能及计数启动方法n6种工作方式及其输出波形种工作方式及其输出波形n应用应用:n芯片与系统的连接芯片与系统的连接n芯片的初始化编程芯片的初始化编程58253芯片特点n可编程的逻辑器件；可编程的逻辑器件；n非通道型的接口，具有特定功能；非通道型的接口，具有特定功能；n可实现计数和定时；可实现计数和定时；n工作方式：工作方式：n减法计数减法计数n计数值减为计数值减为0时输出相应控制信号时输出相应控制信号n输出控制信号的形

2、式可通过软件设置输出控制信号的形式可通过软件设置61. 外部引线及内部结构n连接系统端的主要引线：连接系统端的主要引线：nD0-D7nCSnRDnWRnA0，A1 n连接外设端的主要引线：连接外设端的主要引线：nCLK - 时钟脉冲输入时钟脉冲输入nGATE - 门控信号输入门控信号输入nOUT - 定时输出定时输出 7结构特点n每个计数器含每个计数器含n控制寄存器控制寄存器1616位初值寄存器位初值寄存器1616位计数寄存器位计数寄存器存放控制命令字存放控制命令字n内部内部3个计数器均为减法计数器个计数器均为减法计数器n根据计数脉冲的频率及需要定时的时间长度确定计数初值根据计数脉冲的频率及需

3、要定时的时间长度确定计数初值相同端口地址相同端口地址存放计数初值存放计数初值计数初值计数初值8外部引线及内部结构n三个可独立工作的三个可独立工作的16位定时位定时/计数器，一个控计数器，一个控制寄存器。共占用制寄存器。共占用4个端口地址，个端口地址，4个端口的个端口的地址编码：地址编码： A1 A0 0 0 CNT0 0 1 CNT1 1 0 CNT2 1 1 控制寄存器控制寄存器引线引线92. 计数启动方式n软件启动软件启动n硬件启动硬件启动GATE端为高电平端为高电平GATE端有一个上升沿端有一个上升沿由由GATE端信号的形式决定端信号的形式决定103. 工作方式n方式方式0n软件启动，不

4、自动重复计数；软件启动，不自动重复计数；n计数结束输出高电平。计数结束输出高电平。n方式方式1 n硬件启动，不自动重复计数；硬件启动，不自动重复计数；n计数开始输出低电平，结束后又变高。计数开始输出低电平，结束后又变高。11工作方式n方式方式2n软、硬件启动，自动重复计数。软、硬件启动，自动重复计数。n计数到最后一个脉冲时输出低电平计数到最后一个脉冲时输出低电平n方式方式3n软、硬件启动，自动重复计数。软、硬件启动，自动重复计数。n输出对称方波输出对称方波12工作方式n方式方式4n软件启动，不自动重复计数。软件启动，不自动重复计数。n计数结束输出一个计数结束输出一个CLK宽度的低电平宽度的低电

5、平n方式方式5n硬件启动，不自动重复计数硬件启动，不自动重复计数n波形与方式波形与方式4相同相同13工作方式小结n需要两个写脉冲需要两个写脉冲n第第1个写脉冲写入控制字个写脉冲写入控制字n第第2个写脉冲写入计数初值个写脉冲写入计数初值n不同的工作方式，有不同的计数启动方法。不同的工作方式，有不同的计数启动方法。n可根据对输出波形的要求，选择不同的工作可根据对输出波形的要求，选择不同的工作方式。方式。n能输出连续波形的只有方式能输出连续波形的只有方式2和方式和方式3。两条两条OUT指令指令144. 控制字n用于确定各计数器的工作方式用于确定各计数器的工作方式格格 式式155. 8253的应用n与

6、系统的连接与系统的连接n初始化程序设计初始化程序设计n写入控制字写入控制字n置计数初值置计数初值16与系统的连接示意CLKGATEOUTD0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器译码器高高位位地地址址外设外设8253外部时钟外部时钟门控信号门控信号17应用中的注意点n每一次启动计数，需有两次写操作：每一次启动计数，需有两次写操作：n写控制字写控制字n写计数器初值写计数器初值n如果初值为如果初值为8位字长，则一次写入；若初值为位字长，则一次写入；若初值为16位字长，则位字长，则 需两次写入需两次写入n每个计数器的控制命令字均送入控制寄存器每个计数器的控制命令字均送入控制寄存器n各

7、计数器的计数初值送到该计数器的计数寄存器及各计数器的计数初值送到该计数器的计数寄存器及 初值寄存器；初值寄存器；18初始化程序流程写控制字写控制字写计数值低写计数值低8位位写计数值高写计数值高8位位*非必须非必须19初始化程序流程n当有两个以上计数器被应用时的初始化程序设计流程：当有两个以上计数器被应用时的初始化程序设计流程：初始化初始化CNT0初始化初始化CNT1初始化初始化CNT2写写CNT0控制字控制字写写CNT0计数初值计数初值20初始化程序流程写入全部计数器控制字写入全部计数器控制字写写CNT0计数初值计数初值写写CNT1计数初值计数初值写写CNT2计数初值计数初值原则：原则：u先写

8、入控制字先写入控制字u后写入计数初值后写入计数初值218253应用例一n采用采用8253作定时作定时/计数器，其接口地址为计数器，其接口地址为0120H0123H。n输入输入8253的时钟频率为的时钟频率为2MH。要求：要求：nCNT0每每10ms输出一个输出一个CLK周期宽的负脉冲周期宽的负脉冲nCNT1输出输出10KHz的连续方波信号的连续方波信号nCNT2在定时在定时5ms后产生输出高电平后产生输出高电平n画线路连接图，并编写初始化程序画线路连接图，并编写初始化程序. 工作的计数器工作的计数器工作方式工作方式计数初值计数初值启动方式启动方式计数脉冲频率计数脉冲频率228253应用例n计算

9、计数初值：计算计数初值： CNT0：10ms/0.5us=20000 CNT1：2 MHz/10KHz=200 CNT2： 5ms/0.5us=10000n确定控制字：确定控制字： CNT0：方式方式2，16位计数值位计数值 CNT1：方式方式3，低，低8位计数值位计数值 CNT2：方式方式0，16位计数值位计数值001101000101011010110000238253应用例CLK0GATE0OUT1D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器译码器8253CLK2GATE1GATE2+5VCLK12MHzOUT0OUT2248253应用例初始化程序初始化程序CNT0：MOV

10、 DX，0123HMOV AL，34HOUT DX，ALMOV DX，0120HMOV AX，20000OUT DX，ALMOV AL，AHOUT DX，ALCNT1： CNT2： 258253应用例二n安全检安全检测和报测和报警控制警控制系统。系统。268253应用例二n初始状态下，初始状态下，D触发器的触发器的Q端输出低电平；端输出低电平；n系统通过三态门循环读取检测器状态，有异常出现时，系统通过三态门循环读取检测器状态，有异常出现时，检测器输出高电平。此时在检测器输出高电平。此时在D触发器的触发器的Q端输出高电平，端输出高电平，启动启动8253计数器的通道计数器的通道0输出输出100Hz

11、的连续方波信号的连续方波信号，使报警灯闪烁，直到有任意键按下时停止；使报警灯闪烁，直到有任意键按下时停止；n使计数器停止输出方波的方法是在使计数器停止输出方波的方法是在Q端输出低电平。端输出低电平。CLK0的输入脉冲为的输入脉冲为2MHz。要求：。要求：n设计设计8253的译码电路；的译码电路；n编写编写8253计数器的初始化程序及实现上述功能的控制程序。计数器的初始化程序及实现上述功能的控制程序。 27例二解n8253地址范围：地址范围：n0011 1110 00000011 1110 0011n译码电路：译码电路：G1G2AG2BCBA&11IOWIORA9A5:A11A10A4A

12、3A2Y028例二解n8253计数初值：计数初值：n2MHz/100Hz=20000n8253工作方式：工作方式：n方式方式3n8253初始化程序：初始化程序：nMOV DX，3E3HnMOV AL，00110110nOUT DX，ALnMOV DX，3E0HnMOV AX，20000nOUT DX，ALnMOV AL，AHnOUT DX，AL 29例二解控制程序控制程序 XOR AL，AL MOV DX，3E5H OUT DX，AL MOV DX，3E4HNEXT：IN AL，DX AND AL，01H JZ NEXT MOV DX，3E5H MOV AL，2 OUT DX，ALGOON：M

13、OV AH，1 INT 16H JZ GOON XOR AL，AL OUT DX，AL MOV AH，4C INT 21H 30三、可编程并行接口825531掌握:n主要引线功能及结构主要引线功能及结构n3种工作方式及其特点种工作方式及其特点n应用应用:n芯片与系统的连接芯片与系统的连接n芯片的初始化编程芯片的初始化编程n数据输入数据输入/输出控制程序设计输出控制程序设计32并行接口8255的特点：n通道型接口通道型接口n含含3个独立的个独立的8位并行输入位并行输入/输出端口，各输出端口，各 端口均具有数据的控制和锁存能力端口均具有数据的控制和锁存能力n可通过编程，设置各端口工作在某一确定可通

14、过编程，设置各端口工作在某一确定 状态下。状态下。WRD0D1D2D3D4D5D6D7VCCPB7RDCSGNDA1A0PA4PA5PA6PA7PB5PB6PB4PB3RESETPB1PB2PB0PC3PC2PC1PC0PC4PC5PC6PC7PA2PA1PA05101535302521PA3331. 引线连接系统端的主要引线：连接系统端的主要引线：nD0-D7nCSnRDnWRnA0，A1 nREAST A1 A00 0 A端口端口0 1 B端口端口1 0 C端口端口1 1 控制寄存器控制寄存器34引线连接外设端的引脚：连接外设端的引脚：nPA0 PA7nPB0 PB7nPC0 PC7分别对

15、应分别对应A、B、C三个端口三个端口358255与系统的连接示意图D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器译码器8255A口口B口口C口口D0D7外外 设设362. 结构A组组B组组 端口端口A端口端口C的高的高4位位端口端口B端口端口C的低的低4位位373. 工作方式基本输入基本输入/输出方式（方式输出方式（方式0）选通工作方式（方式选通工作方式（方式1）双向传送方式（方式双向传送方式（方式2）38方式0：n相当于三个独立的相当于三个独立的8位简单接口位简单接口n各端口既可设置为输入口，也可设置为输出各端口既可设置为输入口，也可设置为输出 口，但不能同时实现输入及输出口，但

16、不能同时实现输入及输出nC端口可以是一个端口可以是一个8位的简单接口，也可以分为位的简单接口，也可以分为 两个独立的两个独立的4位端口位端口n常用于连接简单外设，适于无条件或查询方式常用于连接简单外设，适于无条件或查询方式39方式0的应用：n习惯上：习惯上：nA端口和端口和B端口作为端口作为8位数据的输入或输出口位数据的输入或输出口nC口的某些位作为状态输入口的某些位作为状态输入n注：注：n若使若使C端口低端口低4位中某一位作为输入口，则低位中某一位作为输入口，则低4位中其位中其他位都应作为输入口。同时可设高他位都应作为输入口。同时可设高4位作为输出。位作为输出。408255工作于方式0的连接

17、示意图D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器译码器8255PA0 |PA7B口口PC0D0D7数据数据状态状态数据数据外设外设1外设外设241方式1：n利用一组选通控制信号控制利用一组选通控制信号控制A端口和端口和B端口的数端口的数 据输入输出据输入输出nA口、口、B口作输入或输出口，口作输入或输出口，C口的部分位用作口的部分位用作 选通控制信号选通控制信号nA口、口、B口在作为口在作为输入输入和和输出输出时的选通信号不同时的选通信号不同输入输入输出输出42方式1的应用：n方式方式1主要用于中断控制方式下的输入输出主要用于中断控制方式下的输入输出nC口的口的8位除用作选通信

18、号外，其余位可工作位除用作选通信号外，其余位可工作 于方式于方式0下，作为输入或输出口。下，作为输入或输出口。43方式2：n双向输入输出方式双向输入输出方式n可以既作为输入口，又作为输出口。可以既作为输入口，又作为输出口。n只有只有A端口可工作在方式端口可工作在方式2下下44方式2的应用：n可使可使A端口作为双向端口所有端口作为双向端口所有n用于中断控制方式用于中断控制方式n当当A口工作于方式口工作于方式2时：时：nB口可工作于方式口可工作于方式1n此时此时C口的所有位都用作选通控制信号的输入输出口的所有位都用作选通控制信号的输入输出nB口也可工作于方式口也可工作于方式0n此时此时C口的剩余位

19、也可工作于方式口的剩余位也可工作于方式0454. 方式控制字及位控制字n方式控制字：方式控制字：n用于确定用于确定3个端口的工作方式及数据传送方向；个端口的工作方式及数据传送方向；n位控制字位控制字n仅用于仅用于C端口端口n可设置可设置C口某位的初始状态（为高电平或低电平）口某位的初始状态（为高电平或低电平）n当其工作于方式当其工作于方式0下且作为输出口时，一般需要对下且作为输出口时，一般需要对作为输出的位设置初始状态（即初始化）作为输出的位设置初始状态（即初始化）465. 8255芯片的应用n芯片与系统的连接芯片与系统的连接n芯片的初始化芯片的初始化n相应的控制程序相应的控制程序例例7-38

20、255应用例：n8086CPU通过通过8255实施监控。实施监控。8255端口地址为端口地址为1020H-1023H，启动操作由端口启动操作由端口B的的PB7控制控制（高电（高电平有效），平有效），端口端口A输入输入8个监控点的状态（每个引脚接个监控点的状态（每个引脚接一个监控点），只要其中任一路出现异常情况（高电一个监控点），只要其中任一路出现异常情况（高电平），系统就通过与平），系统就通过与PC0相连的信号灯报警相连的信号灯报警（高电平（高电平灯亮），要求信号灯亮灭灯亮），要求信号灯亮灭3次。要求：次。要求：n设计系统线路图，要求用设计系统线路图，要求用138译码器设计译码电路；译码器设计

21、译码电路；n编写编写8255初始化程序及启动、测试和报警控制程初始化程序及启动、测试和报警控制程序序47n地址范围：地址范围：n0001 0000 0010 00XX48控制程序 MOV DX，1023H MOV AL，1001X000B OUT DX，AL MOV AL，0 OUT DX，AL MOV DX，1021H MOV AL，80H OUT DX，ALA：MOV DX，1020H IN AL，DX CMP AL，0 JZ A49 MOV CX，3 MOV DX，1022H MOV AL，1B：OUT DX，AL INC AL CALL DELAY MOV AL，0 LOOP B JM

22、P A5051第8章 模拟量的输入输出52主要内容：模拟量输入输出通道的组成模拟量输入输出通道的组成D/A转换器的工作原理、连接及编转换器的工作原理、连接及编程程A/D转换器的工作原理、连接及编转换器的工作原理、连接及编程程53模拟量的输入输出通道54模拟量I/O通道：模拟接口电路的任务模拟接口电路的任务模拟电路的任务模拟电路的任务0010110110101100工工业业生生产产过过程程传传感感器器放大放大滤波滤波多路转换多路转换&采样保持采样保持A/D转换转换放大放大驱动驱动D/A转换转换输出输出接口接口微微型型计计算算机机执行执行机构机构输入输入接口接口物理量物理量变换变换信号信号

23、处理处理信号信号变换变换I/O接口接口输入通道输入通道输出通道输出通道变变送送器器55模拟量的输入通道n传感器（传感器（Transducer）n非电量非电量电压、电流电压、电流 n变送器（变送器（Transformer）n转换成标准的电信号转换成标准的电信号n信号处理（信号处理（Signal Processing）n放大、整形、滤波放大、整形、滤波n多路转换开关（多路转换开关（Multiplexer）n多选一多选一n采样保持电路（采样保持电路（Sample Holder，S/H）n保证变换时信号恒定不变保证变换时信号恒定不变nA/D变换器（变换器（A/D Converter）n模拟量转换为数字

24、量模拟量转换为数字量56模拟量的输出通道nD/A变换器（变换器（D/A Converter）n数字量转换为模拟量数字量转换为模拟量n低通滤波低通滤波n平滑输出波形平滑输出波形n放大驱动放大驱动n提供足够的驱动电压，电流提供足够的驱动电压，电流57闭环控制系统应用案例n水泥厂增湿塔出口温度控制系统水泥厂增湿塔出口温度控制系统58数/模（D/A）变换器59掌握：nD/A变换器的工作原理变换器的工作原理nD/A变换器的主要技术指标变换器的主要技术指标nDAC0832的三种工作模式的三种工作模式nDAC0832的应用的应用60一、D/A变换器的工作原理n组成：组成：n模拟开关模拟开关n电阻网络电阻网络

25、n运算放大器运算放大器VrefRf 模拟开关模拟开关电阻网络电阻网络VO数字量数字量61基本变换原理n当运放的放大倍数足够大时，输出电压当运放的放大倍数足够大时，输出电压VO与输与输入电压入电压Vin的关系为：的关系为：VinRf VOR fOinRV = -VR62基本变换原理n若输入端有若输入端有n个支路个支路, 则输出电压则输出电压VO与输入电压与输入电压Vi的关系为：的关系为：n0fini=1i1V =-RVRVinRf VOR1Rn63n=8的权电阻网络2R4R8R16R32R64R128R256RVrefRf VOS1S2S3S4S5S6S7S864基本变换原理n如果每个支路由一个

26、开关如果每个支路由一个开关Si控制，控制，Si=1表示表示Si合上，合上，Si=0表示表示Si断开，则上式断开，则上式变换为变换为n0irefii=11V = -SV2若若Si=1,该项对该项对VO有贡献；有贡献；若若Si=0,该项对该项对VO无贡献无贡献65基本变换原理n如果用如果用8位二进制代码来控制图中的位二进制代码来控制图中的S1S8(Di=1时时Si闭合；闭合；Di=0时时Si断开断开)，则不同的，则不同的二进制代码就对应不同输出电压二进制代码就对应不同输出电压VO；n当代码在当代码在0FFH之间变化时，之间变化时，VO相应地在相应地在 0(255/256)Vref之间变化；之间变化

27、；n为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际的为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际的D/A转换器采用转换器采用R-2R梯形电阻网络，它只用两梯形电阻网络，它只用两种阻值的电阻种阻值的电阻(R和和2R)。66实际的D/A转换器 R-2R梯形电阻网络R Rf fViV0Vrefn-1n-12 21 10 02R2R2R2R2R2R2R2RR RR RR RVn-1V2V1V02R2R+ +- -.67二、主要技术指标n分辨率（分辨率（Resolution）n输入的二进制数每输入的二进制数每1个最低有效位个最低有效位 (LSB)使输出使输出变化的程度。变化的程度。n分辨率表示方法：分辨率表示方法：n

28、可用输入数字量的位数来表示，如可用输入数字量的位数来表示，如8位、位、10位等；位等；n也可用一个也可用一个LSB （Least Significant BitLeast Significant Bit）使输出变使输出变化的程度来表示。化的程度来表示。68分辩率例n一个满量程为一个满量程为5V的的10位位D/A变换器，变换器，1 LSB的的变化所引起输出模拟量的变化为：变化所引起输出模拟量的变化为： 5/(210-1) = 5/1023 = 0.04888V = 48.88mV69转换精度（误差）实际输出值与理论值之间的最大偏差实际输出值与理论值之间的最大偏差n影响转换精度的因素：影响转换精度

29、的因素： 分辩率分辩率 电源波动电源波动 温度变化温度变化 70转换时间n从开始转换到与满量程值相差从开始转换到与满量程值相差1/2 LSB1/2 LSB所对所对应的模拟量所需要的时间应的模拟量所需要的时间tV1/2 LSBtCVFULL71三、典型D/A转换器DAC0832特点：特点：n8位电流输出型位电流输出型D/A转换器转换器nT型电阻网络型电阻网络n差动输出差动输出72DAC0832的内部结构73主要引脚功能输入寄存器控制信号：输入寄存器控制信号：nD7D0：输入数据线：输入数据线nILE：输入锁存允许：输入锁存允许nCS：片选信号：片选信号nWR1：写输入锁存器：写输入锁存器1234

30、567891020191817161514131211VCCILEWR2XFERD4D5D6D7LOUT2LOUT1CSWR1AGNDD3D2D1D0VREFRfbDGNDDAC083274主要引脚功能用于用于DAC寄存器的控制信号：寄存器的控制信号：nWR2：写：写DAC寄存器寄存器nXFER：允许输入锁存器的数据传送到：允许输入锁存器的数据传送到DAC寄寄存器存器75主要引脚功能其它引线：其它引线：nVREF：参考电压。：参考电压。 -10V+10V，一般为，一般为+5V或或+10VnIOUT1、IOUT2：D/A转换差动电流输出。转换差动电流输出。 用于连接运算放大器的输入用于连接运算放

31、大器的输入nRfb：内部反馈电阻引脚，接运放输出：内部反馈电阻引脚，接运放输出nAGND、DGND：模拟地和数字地：模拟地和数字地 76工作模式单缓冲模式单缓冲模式双缓冲模式双缓冲模式无缓冲模式无缓冲模式77单缓冲模式n使输入锁存器或使输入锁存器或DAC寄存器二者之一处于直通，寄存器二者之一处于直通，即芯片只占用一个端口地址。即芯片只占用一个端口地址。nCPU只需一次写入即开始转换。写入数据的程只需一次写入即开始转换。写入数据的程序为：序为： MOV DX，PORT MOV AL，DATA OUT DX，AL78单缓冲模式例n利用教材图利用教材图8-12所示线路图输出三角波：所示线路图输出三角

32、波：n端口地址：端口地址：0278Hn最大输出值最大输出值5V，对应数字量：，对应数字量：FFHn最小输出值最小输出值0V，对应数字量：，对应数字量：00Hn MOV DX，0278Hn MOV AL，0nNET1： OUT DX，ALn INC ALn CMP AL，0FFHn JNZ NET1n DEC ALNET2： OUT DX，AL DEC AL CMP AL，0 JNZ NET2 JMP NET179双缓冲模式（标准模式）n对输入寄存器和对输入寄存器和DAC寄存器均需控制。寄存器均需控制。n当输入寄存器控制信号有效时，数据写入输入当输入寄存器控制信号有效时，数据写入输入 寄存器中；

33、再在寄存器中；再在DAC寄存器控制信号有效时，寄存器控制信号有效时， 数据才写入数据才写入DAC寄存器，并启动变换。寄存器，并启动变换。n此时芯片占用两个端口地址。此时芯片占用两个端口地址。n优点：优点：n数据接收与数据接收与D/A转换可异步进行；转换可异步进行；n可实现多个可实现多个DAC同步转换输出。同步转换输出。n分时写入、同步转换。分时写入、同步转换。80工作时序D0-D7CSWR1ILE（高电平）WR2XFER（模拟输出电流变化）写输入写输入寄存器寄存器写写DAC寄存器寄存器81双缓冲模式同步转换例译码器译码器A10-A00832-10832-2port1port2port382MO

34、V AL，data MOV DX，port1OUT DX，ALMOV DX，port2OUT DX，AL MOV DX，port3OUT DX，AL HLT双缓冲模式的数据写入程序0832-1的输入寄存器地址的输入寄存器地址0832-2的输入寄存器地址的输入寄存器地址DAC寄存器地址寄存器地址83无缓冲器模式n使内部的两个寄存器都处于直通状态。模拟输使内部的两个寄存器都处于直通状态。模拟输出始终跟随输入变化。出始终跟随输入变化。n不能直接与数据总线连接，需外加并行接口不能直接与数据总线连接，需外加并行接口(如如74LS373、8255等等)。84四、D/A转换器的应用 信号发生器信号发生器 用

35、于闭环控制系统用于闭环控制系统向向D/AD/A转换器写入某种按规转换器写入某种按规律变化的数据，即可在输出律变化的数据，即可在输出端获得相应的各种波形端获得相应的各种波形85模/数（A/D）转换器86要点：nA/D转换器的一般工作原理转换器的一般工作原理nA/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标nA/D转换器的应用转换器的应用n与系统的连接与系统的连接n数据采集程序的编写数据采集程序的编写87A/D转换器n用于将连续变化的模拟信号转换为数字信号的用于将连续变化的模拟信号转换为数字信号的装置，简称装置，简称ADC，是模拟系统与计算机之间的是模拟系统与计算机之间的接口部件。接口部件。88A/

36、D转换器类型n计数型计数型A/D转换器转换器 -速度慢、价格低，适用于慢速系统速度慢、价格低，适用于慢速系统n双积分型双积分型A/D转换器转换器 -分辩率高、抗干扰性好、转换速度慢，适用于中速分辩率高、抗干扰性好、转换速度慢，适用于中速 系统系统n逐位反馈型逐位反馈型A/D转换器转换器 -转换精度高、速度快、抗干扰性差转换精度高、速度快、抗干扰性差89一、A/D转换器的工作原理n逐位反馈型逐位反馈型A/D转换器转换器n类似天平称重量时的尝试法，逐步用砝码的累积重量类似天平称重量时的尝试法，逐步用砝码的累积重量去逼近被称物体去逼近被称物体D/A+ +- -V Vi i比较器逐次变换寄存器SAR

37、数字量输出时序及控制逻辑 VC90二、主要技术指标n转换精度转换精度n量化误差量化误差n非线性误差非线性误差n其它误差其它误差n总误差总误差=各误差的均方根各误差的均方根91量化间隔n一个最低有效位对应的模拟量一个最低有效位对应的模拟量 =Vmax /（2n-1）n例：某例：某8位位ADC的满量程电压为的满量程电压为5V，则其分辨，则其分辨率为：率为： 5V/255=19.6mV92量化误差n绝对量化误差绝对量化误差n绝对量化误差绝对量化误差=1/2 n相对量化误差相对量化误差n相对量化误差相对量化误差=（1/2） 100%n例：例： 设满量程电压设满量程电压=10V，A/D变换器位数变换器位

38、数=10位，则：位，则：绝对量化误差绝对量化误差 10/211 = 4.88mV相对量化误差相对量化误差 1/211 *100% = 0.049%93转换时间n实现一次转换需要的时间。精度越高（字长越实现一次转换需要的时间。精度越高（字长越长），转换速度越慢。长），转换速度越慢。94输入动态范围n允许转换的电压的范围。允许转换的电压的范围。 如如05V、010V等。等。95三、典型的A/D转换器芯片ADC0809：n8通道（通道（8路）输入路）输入n8位字长位字长 n逐位逼近型逐位逼近型n转换时间转换时间100s n内置三态输出缓冲器内置三态输出缓冲器96主要引脚功能nD7D0：输出数据线（三

39、态）：输出数据线（三态）nIN0IN7：8通道（路）模拟输入通道（路）模拟输入nADDA、ADDB、ADDC：通道地址：通道地址nALE：通道地址锁存：通道地址锁存nSTART：启动转换：启动转换nEOC：转换结束状态输出：转换结束状态输出nOE：输出允许（打开输出三态门）：输出允许（打开输出三态门）nCLK：时钟输入（：时钟输入（10KHz1.2MHz）97内部结构IN7IN08个个模模拟拟输输入入通通道道START EOC CLK OED7D0VREF(+) VREF(-)ADDCADDBADDAALE比较器比较器8路模路模拟开拟开关关逐位逼近寄存器逐位逼近寄存器SAR树状开关树状开关电阻

40、网络电阻网络三态三态输出输出锁存锁存器器时序与控制时序与控制地址地址锁存锁存及及译码译码D/A8选选198工作时序启动启动地址地址锁存锁存ADDA-ADDCADDA-ADDCALE/STARTALE/STARTEOCEOCOEOED D0-0-D D7 7转换时间转换时间99ADC0809的工作过程由时序图知由时序图知ADC0809的工作过程如下：的工作过程如下：n送通道地址，以选择要转换的模拟输入；送通道地址，以选择要转换的模拟输入；n锁存通道地址到内部地址锁存器；锁存通道地址到内部地址锁存器；n启动启动A/D变换；变换；n判断转换是否结束；判断转换是否结束；n读转换结果读转换结果100ADC0809的工作流程 送通道地址送通道地址通道地址锁存通道地址锁存启动启动A/D变换变换转换结束否？转换结束否？送送OE开门信号开门信号读取转换结果读取转换结果YN101判断转换结束的方法n软件延时等待软件延时等待（比如延时（比如延时120u