微机原理与接口技术ADDA转换接口

微机原理与接口技术pptADDA转换接口第1页，共85页。（2）信号处理将传感器送来的微弱电量信号进行放大、滤波或极性转换。（3）多路开关就是一个可控的电子开关，用于对输入量的选择。第2页，共85页。（4）采样保持器将输入到A/D转换器被转换的电量在转换期间保持不变。

第3页，共85页。

（5）A/D转换器

将电量转换成数字量，以便计算机存储和处理。第4页，共85页。2.模拟量输出组成（1）数据锁存器存放将被转换的数字量，在数字量被转换过程，保持数据的稳定。（2）D/A转换器将数字量转换成电量。（3）放大驱动将D/A输出的电量放大到能驱动被控对象。第5页，共85页。3.模拟信号的采样、量化和编码（1）模拟信号的采样和保持模拟量是连续变化的，而计算机进行采样时有间隔的，因此，采样信号就在时间上是离散的，为保证采样的正确性，采样频率应是模拟量最高频率的两倍。f≧2fmaxfmax:模拟量频率实际应用时，采样频率大于模拟量最高频率的5-10倍。第6页，共85页。（2）量化采样的信号一定要量化（即数字化）后才能进入计算机。量化的最小单位：q=（模拟量的幅值）/2n-1n：为量化的二进制位数例：模拟量幅值为0-5V，而量化的二进制为8位，则：q=5V/28-1=5V/255=0.0196V第7页，共85页。如用16位二进制量化，则：q=5V/216-1=5V/65535=0.00007629V注：量化的位数越多，分辨率越高。（3）编码二进制编码一般用：原码、补码和移码。第8页，共85页。11.2数模（D/A）转换器D/A转换器是计算机或其他数字系统与模拟量控制对象之间联系的桥梁，它的任务是将离散的数字信号转换为连续变化的模拟信号。在工业控制领域中，D/A转换器是不可缺少的重要组成部分。第9页，共85页。转换的基本原理为了把一个数字量变为模拟量，必须把每一位的数码按照权来转换为对应的模拟量，再把各模拟量相加，这样，得到的总模拟量便对应于给定的数据。11.2数模（D/A）转换器第10页，共85页。D/I是数字变电流电路，将输入的数字（bitn-bit1)转换位电流I，运放将电流变为电压Vo，所以，Vo正比于D。Vo=IRf第11页，共85页。R-2R-T电阻解码网络第12页，共85页。1第13页，共85页。0第14页，共85页。当输入1000B时第15页，共85页。输入1000B等效电路第16页，共85页。第17页，共85页。当输入0100B时第18页，共85页。输入0100B等效电路第19页，共85页。第20页，共85页。当输入0010B第21页，共85页。输入0010B等效电路第22页，共85页。第23页，共85页。当输入0001B第24页，共85页。输入0001B等效电路第25页，共85页。从上可见，流过S点的电流符合二进制规律。输入S点电流1000101000.500100.2500010.125第26页，共85页。1.分辨率指最小输出电压（对应的输入数字量只有最低有效位为1与最大输出电压（对应的输入数字量为全1)之比。如：N位的D/A，其分辨率为：1/2N-1注：位数越多，分辨率越高。

第27页，共85页。2.稳定时间指D/A转换器加上满刻度的变化（如输入从全0变为全1）时，其输出达到稳定（一般达到满刻度值±1/2LSB）所需的时间。3.输出形式电压型D/A输出为0-5V或0-10V等电流型D/A输出为0-10mA或4-20mA等第28页，共85页。4.绝对精度对于给定的满刻度数字量（全1），D/A实际输出的电压与理论值之间的误差，一般应小于1/2LSB。5.相对精度在满刻度已校准的条件下，在整个刻度范围内对应于任一输入数字量的模拟量输出与理论输出之差。第29页，共85页。1.电流型D/A连接成电压输出方式反相输出：Vout=-IR同相输出可调：Vout=IR（1+R2/R1)第30页，共85页。2.单极性和双极性输出方式单极性输出方式双极性输出方式第31页，共85页。

1．DAC0832（1）DAC0832的逻辑结构11.3典型D/A转换器第32页，共85页。

结构及引脚第33页，共85页。

结构及引脚D7-D0：数据线nCS：片选信号nWR1：数据写入信号1，有效时将数据写入数据寄存器。ILE:输入寄存器允许信号，与nWR1及nCS共同选通输入寄存器。nXFER：从输入寄存器向DAC寄存器传送数据的控制信号。nWR2：DAC寄存器选通信号，与nXFER共同选通DAC寄存器。第34页，共85页。

结构及引脚Rfb：内用于外接D/A输出增益调整电位器，或接放大器输出端部反馈电阻引脚。Vref：D/A转换的参考电压，-10V～+10V，该电压的精度决定了转换的精度。Iout1：转换器输出电流端，DAC寄存器为全1时，输出电流最大，为全0时，输出电流为0。Iout2：输出电流端，Iout1+Iout2=常数AGND：模拟信号地DGND：数字信号地第35页，共85页。DAC0832有三种工作方式工作方式①直通方式②单缓冲方式③双缓冲方式第36页，共85页。工作方式1.直通方式在此方式下，只要CPU数据上D7-D0，D/A转换器马上进行数模转换，nCS、nWR1、nWR2、nXFER均接地，ILE接高。第37页，共85页。工作方式2.单缓冲方式在此方式下，只要CPU数据送入输入寄存器，D/A转换器马上进行数模转换，nWR2、nXFER均接地。第38页，共85页。工作方式3.双缓冲方式在此方式下，CPU数据送入输入寄存器，D/A转换器不进行数模转换，只有将数据送入DAC寄存器，才进行转换。第39页，共85页。第40页，共85页。例：让DAC0832输出一个锯齿波，采用单缓冲方式，设接口地址为30H。第41页，共85页。1.逻辑图第42页，共85页。2.程序1：MOVAL，00HNEXT：OUT30H，AL；输出数据，进行D/A转换INCAL；输出数据递增JMPNEXT第43页，共85页。程序2：MOVAL，00HUP：OUT30H，AL；输出数据，进行D/A转换INCAL；输出数据递增JNZUPDOWN：DECALOUT30H，ALJNZDOWNJMPUP第44页，共85页。第45页，共85页。11.4A/D模数转换器概述由于应用特点和要求的不同，需要采用不同工作原理的A/D转换器，目前常用的有：积分型、逐次比较型、并行比较型、∑-△调制型、电容阵列逐次比较型、压频变换型。其中应用最为广泛的是积分型、逐次比较型、并行比较型的A/D转换器。第46页，共85页。概述1.积分型假设有一个计数器，计数脉冲频率为f，计数的时间间隔为△t，在△t内加入计数器中的脉冲数目为N，则：N=f△t（1）用被转换的电压控制时间间隔△t，使△t正比于V（被转换电压），在△t时间间隔内，用频率恒定的计数脉冲去计数。

第47页，共85页。概述（2）用被转换的电压控制计数脉冲频率，使f正比于V，在恒定的时间间隔△t，进行计数。使△t正比于V（被转换电压），在时间间隔△t内，用固定脉冲频率为f的计数脉冲去计数。

第48页，共85页。2.逐次比较型其实质是逐次把设定的SAR寄存器中的数字量经D/A转换后得到电压Vc，与待转换的模拟电压Vx进行比较。比较时，先从SAR寄存器的最高位开始，逐次确定各位的数码应是“1”还是“0”，直到SAR寄存器的最低位。概述第49页，共85页。第50页，共85页。第51页，共85页。

双积分A/D转换器优点：

抗干扰和电源噪音能力强，精度高。

双积分A/D转换器缺点：

速度慢。第52页，共85页。比较A/D转换原理第53页，共85页。例：有一个4位A/D逐次比较转换器，满量程为5V（即Vx最大值），被转换电压Vx为2.35V，逐次比较转换过程如下。比较A/D转换原理第54页，共85页。比较A/D转换原理10001000Vc=2.64V第55页，共85页。比较A/D转换原理01000100Vc=1.32V第56页，共85页。比较A/D转换原理01100110Vc=1.98V第57页，共85页。比较A/D转换原理01110111Vc=2.31V第58页，共85页。逐次比较A/D转换器优点：精度高，转换速度快。逐次比较A/D转换器缺点：抗干扰能力不强。

比较A/D转换原理第59页，共85页。1．分辨率

是指ADC可转换成数字量的最小模拟电压值。

如一个8位的ADC，输入最大电压为5V，则分辨率为5V/28-1=0.0196V。

如一个12位的ADC，输入最大电压为5V，则分辨率为5V/212-1=0.001221V。主要技术指标第60页，共85页。2．精度

是指在同一个输入电压下，实际的输出值和理论值之间的差。

精度分为绝对精度和相对精度。

绝对精度：对于一个给定的输出值，实际上所需输入的电压值与理论上应输入的电压值之差。主要技术指标第61页，共85页。相对精度：在整个转换范围内，任一个输出的值所对应的输入电压与理论输入电压之差。

注：精度和分辨率是不同概念。“精度”是用来描述物理量的准确程度的。“分辨率”是用来描述刻度划分的。主要技术指标第62页，共85页。

3．转换时间

从转换启动开始到转换结束所经历的时间称为转换时间。4．量程

指所能转换的电压或电流的范围，如：0-5V，0-10V，4-20mA等。主要技术指标第63页，共85页。11.5ADC0809及应用

ADC0809是CMOS的8位8路单片A/D转换，采用逐次比较方式。第64页，共85页。第65页，共85页。IN7-IN0：8路模拟量输入，同一个时刻只能其中的一路转换。ADDC、ADDB、ADDA：8路模拟量输入选择线。D7-D0：数据线REF(+)、REF(-)：参考电压，需高精度。START：转换启动信号。第66页，共85页。EOC：转换完成信号。OE：数据输出使能。有效时，数据送上D7-D0。CLK:工作时钟，500KHz-1.2MHz。ALE：地址锁存。第67页，共85页。第68页，共85页。A/D转换的程序如下： ORG1000HSTART：MOVAL,98H ；8255A初始化，方式0，A口输入，B口输出 OUT0FFH,AL ；送8255A方式字 MOVAL,0BH ；选IN3输入端和地址锁存信号 OUT0FDH,AL ；送IN3通道地址 MOVAL,1BH；START←PB4

=

1 OUT0FDH,AL ；启动A/D转换

第69页，共85页。第70页，共85页。第71页，共85页。

2．程序按要求编写的控制程序如下。程序中8255A的端口地址为1C0H～1C3H，ADC0809的8个模拟通道的端口地址为1C8H～1CFH。CPU采用程序查询方式读取转换的数据。第72页，共85页。DATA1 SEGMENT ORG2000HAREA DB200DUP(?)DATA1 ENDSSTACK1 SEGMENT DB50DUP(?)STACK1 ENDSCODE1 SEGMENT ASSUMEDS：DATA1，SS：STACK1，CS：CODE1第73页，共85页。START：MOV AL,92H；置8255A方式字，0方式，PA、PB口输入 MOV DX,1C3H OUT DX,AL MOV AX,DATA1 ；数据段寄存器赋值 MOV DS,AX MOV SI,200 ；地址指针指向缓冲区 MOV BL,8 ；大循环计数——通道个数 MOV DX,1C8 ；IN0开始转换LOP1：MOV CX,18H ；每个通道采样24次LOP2：IN AL,DX ；启动转换 PUSHDX ；启动通道地址 MOV DX,1C1H第74页，共85页。第75页，共85页。例2：设计一个模拟量采集显示系统，从ADC0809采集8路模拟量，每采集一路就送8255上显示，8255采用方式0输出，8259中断电平有效，中断类型为20H,采用全嵌套方式，正常EOI。

1.逻辑图

第76页，共85页。第77页，共85页。2.端口地址8255端口地址：F0H-口AF1H-口BF2H-口CF3H-控制8259端口地址：40H和41H

第78页，共85页。0809端口地址：80H-OE81H-EOC82H-START83H-ALE

第79页，共85页。3.控制字8259控制字：ICW1：00010011B=13HICW2：00100000B=20HICW4：00000001B=01H8259命令字：OCW2：00100000B=20H（EOI）

第80页，共85页。8255控制字：10000000B=80H

第81页，共85页。

4.程序MOVAL，80H