第10章 數(shù)模轉(zhuǎn)換與模數(shù)轉(zhuǎn)換接口及其應(yīng)用

1、 第十章第十章 D/A轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換與A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 接口及其應(yīng)用接口及其應(yīng)用 l 概述lD/A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)lA/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)一、概述一、概述 1、模擬量與數(shù)字量、模擬量與數(shù)字量l模擬量模擬量連續(xù)變化的物理量連續(xù)變化的物理量。例如：電壓、電流、壓力、溫度、位移、流量等。例如：電壓、電流、壓力、溫度、位移、流量等。例如：二進(jìn)制數(shù)例如：二進(jìn)制數(shù)00101110l數(shù)字量數(shù)字量時(shí)間和數(shù)值上都離散的量時(shí)間和數(shù)值上都離散的量。2、模擬量輸入輸出通道、模擬量輸入輸出通道控控制制對(duì)對(duì)象象溫度溫度流量流量傳感傳感器器傳感傳感器器多多路路開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)采采樣樣保保持持器器A/D 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器換器數(shù)字量數(shù)字量微微機(jī)

2、機(jī)系系統(tǒng)統(tǒng)控制控制數(shù)字量數(shù)字量I/O接口接口鎖鎖存存器器D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換放大放大驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模擬量模擬量模擬電量模擬電量信號(hào)信號(hào)處理處理信號(hào)信號(hào)處理處理非電量非電量1、傳感器（變送器）、傳感器（變送器） 把外部的把外部的物理量物理量（例如：聲音、溫度、壓力、流量（例如：聲音、溫度、壓力、流量 等）轉(zhuǎn)換成等）轉(zhuǎn)換成電流或電壓信號(hào)電流或電壓信號(hào)。2、信號(hào)處理、信號(hào)處理 傳感器輸出的信號(hào)比較微弱，需要經(jīng)過(guò)傳感器輸出的信號(hào)比較微弱，需要經(jīng)過(guò)放大放大，獲得，獲得ADCADC 所要求的輸入電平范圍。所要求的輸入電平范圍。 安裝在現(xiàn)場(chǎng)的安裝在現(xiàn)場(chǎng)的傳感器傳感器及其及其傳輸線路傳輸線路容易受到容易受到干擾信號(hào)干擾信

3、號(hào)的的 影響，需要加接影響，需要加接濾波濾波電路，濾去干擾信號(hào)。電路，濾去干擾信號(hào)。3、多路開(kāi)關(guān)（、多路開(kāi)關(guān)（Multiplexer） 需要監(jiān)測(cè)或控制的需要監(jiān)測(cè)或控制的模擬量模擬量往往多于一個(gè)?？梢允褂枚嗦吠嘤谝粋€(gè)?？梢允褂枚嗦?模擬開(kāi)關(guān)，輪流接通其中的一路，使多個(gè)模擬信號(hào)共用模擬開(kāi)關(guān)，輪流接通其中的一路，使多個(gè)模擬信號(hào)共用 一個(gè)一個(gè)ADC進(jìn)行進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。4、A/D轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換器（Analog Digit Converter, ADC） 將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送計(jì)算機(jī)處理，它是輸入通將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送計(jì)算機(jī)處理，它是輸入通道的道的核心核心環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)。 AD轉(zhuǎn)換器輸入模擬信號(hào)

4、通常有以下幾種電壓范圍：轉(zhuǎn)換器輸入模擬信號(hào)通常有以下幾種電壓范圍： 單極性單極性05V、010V、020V; 雙極性雙極性2.5V、5V、10V等。等。5、采樣、采樣/保持器（保持器（Sample Holder） A/DA/D轉(zhuǎn)換期間，轉(zhuǎn)換期間，保持輸入信號(hào)不變保持輸入信號(hào)不變的電路稱為采樣的電路稱為采樣/ /保持電路。保持電路。 轉(zhuǎn)換開(kāi)始之前，采樣轉(zhuǎn)換開(kāi)始之前，采樣/ /保持電路保持電路采集采集輸入信號(hào)（采樣）；輸入信號(hào)（采樣）； 轉(zhuǎn)換進(jìn)行過(guò)程中，它向轉(zhuǎn)換進(jìn)行過(guò)程中，它向A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器保持保持固定的輸出（保持）。固定的輸出（保持）。6、 D/A轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換器（Digit Analo

5、g Converter, DAC） D/A轉(zhuǎn)換器將成數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量輸出。轉(zhuǎn)換器將成數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量輸出。 1）傳感器的定義）傳感器的定義 傳感器傳感器（Sensor/Transducer）是借助是借助檢測(cè)元件檢測(cè)元件接收一種接收一種形式的形式的信息信息，并按一定的規(guī)律將所獲取的信息，并按一定的規(guī)律將所獲取的信息轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成成另另一種信息一種信息的裝置。的裝置。 目前，經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)大多為目前，經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)大多為電信號(hào)電信號(hào)。因而。因而從狹義上講，從狹義上講，傳感器傳感器是把外界輸入的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電是把外界輸入的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置信號(hào)的裝置。物理量物理量電量電量傳感器

6、傳感器3、常用傳感器、常用傳感器2）傳感器的構(gòu)成）傳感器的構(gòu)成 傳感器一般由傳感器一般由敏感元件敏感元件、轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件和和輔助元件輔助元件組成。組成。被測(cè)信息被測(cè)信息敏感元件敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件輔助電源輔助電源信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路輸出信息輸出信息 敏感元件敏感元件：直接感受被測(cè)量，并直接感受被測(cè)量，并輸出輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系與被測(cè)量成確定關(guān)系 的某一物理量的元件。的某一物理量的元件。 轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件：是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性氖侵競(jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性妮敵隽枯敵隽哭D(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為 適于傳輸和測(cè)量的適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)電信號(hào)部分。部分。 輔助元件輔助元件：信號(hào)調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換的元件信號(hào)調(diào)

7、節(jié)和轉(zhuǎn)換的元件。 （1）溫度傳感器）溫度傳感器熱電偶熱電偶，利用金屬的溫差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)；，利用金屬的溫差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)； 熱電阻熱電阻，利用導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化進(jìn)行測(cè)溫；，利用導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化進(jìn)行測(cè)溫； 熱敏電阻熱敏電阻，利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化測(cè)溫；，利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化測(cè)溫； 兩種不同類型的金屬導(dǎo)體兩端，分別接在一起構(gòu)成閉合回兩種不同類型的金屬導(dǎo)體兩端，分別接在一起構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不等有路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不等有溫差溫差時(shí)，回路里會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，時(shí)，回路里會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，形成電流，這種現(xiàn)象稱為形成電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)。3）傳感器的分類）傳感器的分類（2）濕

8、度傳感器濕度傳感器 能感受氣體中水蒸氣的含量，把濕度的變化轉(zhuǎn)換成電量能感受氣體中水蒸氣的含量，把濕度的變化轉(zhuǎn)換成電量 變化的傳感器。變化的傳感器。l濕敏電阻濕敏電阻是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值電阻率和電阻值都發(fā)生變都發(fā)生變化，利用這一特性即可測(cè)量濕度?；?，利用這一特性即可測(cè)量濕度。 l濕敏電容濕敏電容一般是用高分子（聚苯乙烯、聚酰亞胺）薄膜電容制一般是用高分子（聚苯乙烯、聚酰亞胺）薄膜電容制成，當(dāng)環(huán)境濕度改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)變化，使其成，當(dāng)環(huán)境濕度

9、改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)變化，使其電容電容量量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對(duì)濕度成正比，利用這一特也發(fā)生變化，其電容變化量與相對(duì)濕度成正比，利用這一特性即可測(cè)量濕度。性即可測(cè)量濕度。 毛發(fā)濕度計(jì)毛發(fā)濕度計(jì)干濕球濕度計(jì)干濕球濕度計(jì)（3）氣敏傳感器氣敏傳感器 氣敏傳感器是把某種氣體的成分、濃度等參數(shù)轉(zhuǎn)換成電阻變化氣敏傳感器是把某種氣體的成分、濃度等參數(shù)轉(zhuǎn)換成電阻變化量，再轉(zhuǎn)換為電流、電壓信號(hào)，來(lái)檢測(cè)特定氣體的傳感器。量，再轉(zhuǎn)換為電流、電壓信號(hào)，來(lái)檢測(cè)特定氣體的傳感器。 主要包括主要包括：半導(dǎo)體氣敏傳感器半導(dǎo)體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感接觸燃燒式氣敏傳感器和器和電化學(xué)電化學(xué)氣敏傳感器氣敏傳感器

10、等。等。 主要應(yīng)用主要應(yīng)用：一氧化碳?xì)怏w檢測(cè)、瓦斯氣體檢測(cè)、煤氣檢測(cè)、氟利：一氧化碳?xì)怏w檢測(cè)、瓦斯氣體檢測(cè)、煤氣檢測(cè)、氟利昂檢測(cè)、酒精檢測(cè)等。昂檢測(cè)、酒精檢測(cè)等。 （4）壓電式和壓阻式傳感器壓電式和壓阻式傳感器 壓電式傳感器壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的是利用某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)將被測(cè)量轉(zhuǎn)將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電量的一種傳感器。換為電量的一種傳感器。 某些物質(zhì)如某些物質(zhì)如石英石英，當(dāng)受到外力時(shí)，不僅幾何尺寸發(fā)生，當(dāng)受到外力時(shí)，不僅幾何尺寸發(fā)生變化，而且內(nèi)部極化，表面上有電荷出現(xiàn)，形成變化，而且內(nèi)部極化，表面上有電荷出現(xiàn)，形成電場(chǎng)電場(chǎng)；當(dāng)外力消失時(shí)，材料又重新回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，這種現(xiàn)象當(dāng)外力消失時(shí)，材

11、料又重新回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為稱為壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)。 半導(dǎo)體單晶硅、鍺等材料半導(dǎo)體單晶硅、鍺等材料，受到作用力時(shí)，它的，受到作用力時(shí)，它的電阻率（電電阻率（電阻）阻）會(huì)發(fā)生變化，這種效應(yīng)稱為會(huì)發(fā)生變化，這種效應(yīng)稱為壓阻式效應(yīng)壓阻式效應(yīng)，可做成，可做成壓阻式壓阻式傳感器傳感器。高壓進(jìn)氣口高壓進(jìn)氣口低壓進(jìn)氣口低壓進(jìn)氣口（5）光纖傳感器光纖傳感器 利用光導(dǎo)纖維的傳光特性，把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為光特性（強(qiáng)度、利用光導(dǎo)纖維的傳光特性，把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為光特性（強(qiáng)度、相位、頻率、波長(zhǎng)）改變的傳感器。相位、頻率、波長(zhǎng)）改變的傳感器。 （6）光電碼盤式傳感器光電碼盤式傳感器 碼盤式角度碼盤式角度-數(shù)字傳感器數(shù)字傳感

12、器 碼盤式傳感器是建立在碼盤式傳感器是建立在編碼器編碼器的基礎(chǔ)上的，它能夠?qū)⒌幕A(chǔ)上的，它能夠?qū)⒔嵌冉嵌绒D(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼數(shù)字編碼，是一種數(shù)字式的傳感器。，是一種數(shù)字式的傳感器。碼盤碼盤由光學(xué)玻璃制成，其上刻有許多由光學(xué)玻璃制成，其上刻有許多同心碼道同心碼道，碼道的條，碼道的條數(shù)就是數(shù)碼的位數(shù)，每位碼道上都有按一定規(guī)律排列的透數(shù)就是數(shù)碼的位數(shù)，每位碼道上都有按一定規(guī)律排列的透光和不透光部分，即亮區(qū)和暗區(qū)。光和不透光部分，即亮區(qū)和暗區(qū)。 由由光源光源1發(fā)出的光線，經(jīng)發(fā)出的光線，經(jīng)透鏡透鏡2變成一束平行光照射在變成一束平行光照射在碼盤碼盤3上，通過(guò)透上，通過(guò)透光部分的光線經(jīng)光部分的光線經(jīng)狹縫狹縫

13、4照射到照射到光電元件光電元件5上，光上，光電電元件的排列與碼道一一元件的排列與碼道一一對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)于亮區(qū)和暗區(qū)的光對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)于亮區(qū)和暗區(qū)的光電電元件輸出的信號(hào)，前者為元件輸出的信號(hào)，前者為“1”，后者為，后者為“0”。 當(dāng)碼盤旋轉(zhuǎn)至不同位置時(shí)，光電元件輸出信號(hào)的組合，反映出按當(dāng)碼盤旋轉(zhuǎn)至不同位置時(shí)，光電元件輸出信號(hào)的組合，反映出按一定規(guī)律編碼的數(shù)字量，代表了碼盤軸的角位移大小。一定規(guī)律編碼的數(shù)字量，代表了碼盤軸的角位移大小。二、二、 D/A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)2.1 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 2.1.32.1.3 D/A D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)2.1.22.1

14、.2 R-2R R-2R 倒倒T T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器2.1.1 2.1.1 D/A D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理轉(zhuǎn)換器的基本原理2.1.1 D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理轉(zhuǎn)換器的基本原理將輸入的每一位二進(jìn)制代碼按其將輸入的每一位二進(jìn)制代碼按其權(quán)權(quán)的大小，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的大小，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的的模擬量模擬量，然后將代表各位的，然后將代表各位的模擬量相加模擬量相加，所得的總模，所得的總模擬量就與數(shù)字量成正比，這樣便實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬擬量就與數(shù)字量成正比，這樣便實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。量的轉(zhuǎn)換。uo或 io輸出D/Ad0d1dn1輸入)2222(00112211oddddKunnnnu

15、解：當(dāng)輸入為解：當(dāng)輸入為00000001時(shí)：時(shí)： 因此，當(dāng)輸入數(shù)字量為因此，當(dāng)輸入數(shù)字量為00001001時(shí)：時(shí)： 即和輸入數(shù)字量即和輸入數(shù)字量00001001相對(duì)應(yīng)的模擬輸出電壓為相對(duì)應(yīng)的模擬輸出電壓為45mV。mVKuDKuuiiiO5270mVDKuuiiiO452121520370)(例例1、一個(gè)、一個(gè)8位位D/A轉(zhuǎn)換電路，輸入為轉(zhuǎn)換電路，輸入為00000001時(shí)，時(shí)，輸出電壓為輸出電壓為5mV，則輸入數(shù)字量為，則輸入數(shù)字量為00001001時(shí)，時(shí)，輸出電壓有多大？輸出電壓有多大？ D/A轉(zhuǎn)換器的基本組成轉(zhuǎn)換器的基本組成: 數(shù)數(shù)碼碼 寄寄存存器器 n n位位模模擬擬開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān) 解解碼碼

16、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò) 求求和和 電電路路 基基準(zhǔn)準(zhǔn)電電壓壓 n n位位數(shù)數(shù)字字量量輸輸入入 模模擬擬量量 輸輸出出 存放數(shù)字量存放數(shù)字量的各位數(shù)碼的各位數(shù)碼由輸入數(shù)字量控制由輸入數(shù)字量控制產(chǎn)生權(quán)電流產(chǎn)生權(quán)電流將權(quán)電流相加產(chǎn)將權(quán)電流相加產(chǎn)生與輸入成正比生與輸入成正比的模擬電壓的模擬電壓根據(jù)輸入的數(shù)字量的方式分，可分為：根據(jù)輸入的數(shù)字量的方式分，可分為：串行串行DAC：串行輸入方式的：串行輸入方式的D/A轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。并行并行DAC：并行輸入方式的：并行輸入方式的D/A轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。S0S3S2S11 0 1 0 1 0 1 0RRFd3d0d1d2URuo +RR2R2R2R2R2RIRABCD分別從虛

17、線分別從虛線A、B、C、D處向左看的二端網(wǎng)絡(luò)處向左看的二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻都是等效電阻都是R。不論模擬開(kāi)關(guān)接到運(yùn)算放大器的不論模擬開(kāi)關(guān)接到運(yùn)算放大器的反相輸入端反相輸入端（虛地）還是接（虛地）還是接到到地地，即不論輸入數(shù)字信號(hào)是，即不論輸入數(shù)字信號(hào)是1還是還是0，各支路的電流不變。，各支路的電流不變。從參考電壓從參考電壓UR處輸入的電流處輸入的電流IR為：為：RUIRR2.1.2 R-2R 倒倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器參考電壓參考電壓模擬開(kāi)關(guān)模擬開(kāi)關(guān)S0S3S2S11 0 1 0 1 0 1 0RRFd3d0d1d2URuo +RR2R2R2R2R2RIRABCDI3I2I1I0I

18、RUIIRUIIRUIIRUIIRRRRRRRR403122132161 281241 221各支路電流IR為：S0S3S2S11 0 1 0 1 0 1 0RRFd3d0d1d2URuo +RR2R2R2R2R2RIRABCDI3I2I1I0I)(0011223343322110022222ddddRUdIdIdIdIIR)2222(2001122334oddddRRUIRuFRF256255REFV 256129REFV 256128REFV 256127REFV 2561REFV 2560REFV8位位D/A轉(zhuǎn)換器的輸入轉(zhuǎn)換器的輸入/輸出關(guān)系輸出關(guān)系0000000010000000111

19、11110000000011000000111111111模擬量模擬量 數(shù)字量數(shù)字量MSB LSB當(dāng)當(dāng)n=3時(shí)，時(shí)，DAC的輸出與輸入轉(zhuǎn)換特性圖，輸出的輸出與輸入轉(zhuǎn)換特性圖，輸出為階梯波。為階梯波。 ULSB1000001010 011 100234567BUmuO 或 iO101 110 11176543210000 001 010 011 100 101 110 111uo(V)D（1）分辨率分辨率 分辨率分辨率是指是指D/A轉(zhuǎn)換器的最小輸出電壓與最大輸出電壓之比。轉(zhuǎn)換器的最小輸出電壓與最大輸出電壓之比。 最小輸出電壓最小輸出電壓就是對(duì)應(yīng)于輸入數(shù)字量最低位為就是對(duì)應(yīng)于輸入數(shù)字量最低位為1，

20、其余各位均，其余各位均為為0時(shí)的輸出電壓。時(shí)的輸出電壓。 最大輸出電壓最大輸出電壓就是對(duì)應(yīng)于輸入數(shù)字量全部為就是對(duì)應(yīng)于輸入數(shù)字量全部為1時(shí)的輸出電壓。時(shí)的輸出電壓。10位位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為：轉(zhuǎn)換器的分辨率為：001. 010231121102.1.3 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)分辨率分辨率可用輸入二進(jìn)制數(shù)的可用輸入二進(jìn)制數(shù)的有效位數(shù)有效位數(shù)n表示。表示。（2 2）轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度 D/AD/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度是指輸出模擬電壓的是指輸出模擬電壓的實(shí)際值實(shí)際值與與理理想值想值之差。之差。（3 3）輸出建立時(shí)間輸出建立時(shí)間 從輸入數(shù)字量起，到輸出電壓或電流達(dá)

21、到穩(wěn)定值所需要從輸入數(shù)字量起，到輸出電壓或電流達(dá)到穩(wěn)定值所需要的時(shí)間，稱為的時(shí)間，稱為輸出建立時(shí)間輸出建立時(shí)間。 2.2 并行并行8位位D/A轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換芯片AD558及其接口及其接口 1、 AD558的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖AD558的輸出的輸出模擬電壓范圍模擬電壓范圍為為 02.56V分辨率分辨率= 2.56V/2562、AD558與與PC機(jī)的連接圖機(jī)的連接圖 FFHV00HTt用用AD588產(chǎn)生鋸齒波模擬信號(hào)。產(chǎn)生鋸齒波模擬信號(hào)。CODESEGMENTASSUME CS：CODESTART： MOV CX，256MOV AL，0LOOP1:OUT 30C，AL；輸出AL內(nèi)容CALL

22、DELAY；延時(shí)INC AL；AL內(nèi)容加1LOOP LOOP1；循環(huán)256次JMP START；重新輸出下一個(gè)鋸齒波用用AD588產(chǎn)生鋸齒波模擬信號(hào)程序：產(chǎn)生鋸齒波模擬信號(hào)程序：3、串行8位D/A轉(zhuǎn)換器TLC5620 l TLC5620是一個(gè)是一個(gè)4路串行路串行8位位電壓輸出型數(shù)模轉(zhuǎn)換器電壓輸出型數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），帶有），帶有緩沖參考電壓緩沖參考電壓輸入（高阻抗）。輸入（高阻抗）。DAC模模塊輸出電壓范圍為塊輸出電壓范圍為1或或2倍倍的參考電壓，的參考電壓，DAC是是單向單向的。這的。這個(gè)器件使用很簡(jiǎn)單，有一個(gè)個(gè)器件使用很簡(jiǎn)單，有一個(gè)5V的單電源的單電源供電。上電復(fù)位供電。上電復(fù)位功能可以

23、保證重啟動(dòng)條件。功能可以保證重啟動(dòng)條件。TLC5620內(nèi)部功能框圖：內(nèi)部功能框圖：第一級(jí)緩沖第一級(jí)緩沖 第二級(jí)緩沖第二級(jí)緩沖 參參考考電電壓壓輸輸入入端端 2 2倍電路倍電路 TLC5620引腳功能：引腳功能： 引腳引腳輸入輸入/輸出輸出描述描述名稱名稱序號(hào)序號(hào)CLK7I串行接口時(shí)鐘。引腳出現(xiàn)下降沿時(shí)，將輸入的數(shù)字量移入串行接口寄存器串行接口時(shí)鐘。引腳出現(xiàn)下降沿時(shí)，將輸入的數(shù)字量移入串行接口寄存器DACA12ODAC A模擬信號(hào)輸出模擬信號(hào)輸出DACB11ODAC B模擬信號(hào)輸出模擬信號(hào)輸出DACC10ODAC C模擬信號(hào)輸出模擬信號(hào)輸出DACD9ODAC D模擬信號(hào)輸出模擬信號(hào)輸出DATA6

24、I串行接口二進(jìn)制輸入端串行接口二進(jìn)制輸入端GND1I地回路及參考終端地回路及參考終端LDAC13I加載加載DAC。當(dāng)引腳出現(xiàn)高電平時(shí)，即使有數(shù)字量被讀入串行口也不會(huì)對(duì)。當(dāng)引腳出現(xiàn)高電平時(shí)，即使有數(shù)字量被讀入串行口也不會(huì)對(duì)DAC的輸出進(jìn)行更新。的輸出進(jìn)行更新。只有當(dāng)引腳從高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，只有當(dāng)引腳從高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，DAC輸出才更新。輸出才更新。LOAD8I串口加載控制。當(dāng)串口加載控制。當(dāng)LDAC是低電平，并且是低電平，并且LOAD引腳出現(xiàn)下降沿時(shí)，數(shù)字量被保引腳出現(xiàn)下降沿時(shí)，數(shù)字量被保存到鎖存器，隨后輸出端產(chǎn)生模擬電壓。存到鎖存器，隨后輸出端產(chǎn)生模擬電壓。REFA2I輸入到輸入到DAC

25、A的參考電壓。這個(gè)電壓的參考電壓。這個(gè)電壓定義了輸出模擬量的范圍定義了輸出模擬量的范圍。REFB3I輸入到輸入到DAC B的參考電壓。這個(gè)電壓定義了輸出模擬量的范圍。的參考電壓。這個(gè)電壓定義了輸出模擬量的范圍。REFC4I輸入到輸入到DAC C的參考電壓。這個(gè)電壓定義了輸出模擬量的范圍。的參考電壓。這個(gè)電壓定義了輸出模擬量的范圍。REFD5I輸入到輸入到DAC D的參考電壓。這個(gè)電壓定義了輸出模擬量的范圍。的參考電壓。這個(gè)電壓定義了輸出模擬量的范圍。VDD14I正電源正電源TLC5620的工作原理：的工作原理：TLC5620TLC5620最基本的數(shù)據(jù)寫入方式是最基本的數(shù)據(jù)寫入方式是LDACLD

26、AC控制更新方式控制更新方式。分為三個(gè)步驟：分為三個(gè)步驟： 一、串行輸入數(shù)據(jù)，當(dāng)一、串行輸入數(shù)據(jù)，當(dāng)LOADLOAD為高為高時(shí)，在時(shí)，在CLKCLK的每一個(gè)的每一個(gè)下降沿，下降沿，數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)通過(guò)DATADATA端端串行輸入到移位寄存器中；串行輸入到移位寄存器中； 二、當(dāng)所有數(shù)據(jù)位均被寫入后，二、當(dāng)所有數(shù)據(jù)位均被寫入后， LOADLOAD發(fā)送發(fā)送負(fù)脈沖負(fù)脈沖將數(shù)據(jù)從將數(shù)據(jù)從串行寄存器寫入到第一級(jí)緩沖寄存器中；串行寄存器寫入到第一級(jí)緩沖寄存器中； 三、三、LDACLDAC發(fā)送負(fù)脈沖，把數(shù)據(jù)送入第二級(jí)緩沖寄存器中，發(fā)送負(fù)脈沖，把數(shù)據(jù)送入第二級(jí)緩沖寄存器中，DACDAC輸出電壓被更新輸出電壓被更新。

27、數(shù)據(jù)寫入方式數(shù)據(jù)寫入方式 (LDAC更新更新DAC輸出輸出) 數(shù)據(jù)寫入方式數(shù)據(jù)寫入方式 (LOAD更新更新DAC輸出輸出) TLC5620TLC5620數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式2位位DAC選擇信號(hào)選擇信號(hào)A1A0，1位范圍信號(hào)位位范圍信號(hào)位RNG，8位數(shù)據(jù)位，最高位數(shù)據(jù)位，最高位在前。位在前。各個(gè)輸出電壓由下式給出： 式中CODE范圍是0到255， RNG（范圍位）是0或1，包含在串行控制字中，當(dāng)RNG為0時(shí)，輸出范圍在1倍參考電壓和地電壓之間，當(dāng)RNG為1時(shí)，輸出范圍在兩倍參考電壓和地電壓之間。 表1 串行輸入編碼 表2 DAC輸出電壓DATACLKLOADLDACREFAREFBREFCREFDD

28、ACADACBDACCDACDPC0PC1PC2PC3TLC56208255ATLC5620與與8086 CPU的接口的接口 DAC_PROC PROC FAR ；這是對(duì)；這是對(duì)DAC的子程序的子程序 PUSH AX PUSH CX PUSH DX PUSHF MOV CL，5 ；先把；先把AX內(nèi)容左移內(nèi)容左移5位位SHL AX，CLMOV DX，AX ；DX為串行輸出的數(shù)據(jù)，最高位為通道選擇為串行輸出的數(shù)據(jù)，最高位為通道選擇MOV CX，11 ；循環(huán)；循環(huán)11次次DAC_PROC1:MOV AL，0 ；預(yù)置對(duì)；預(yù)置對(duì)DATA線的置位復(fù)位字線的置位復(fù)位字SHL DX，1 ；取串行輸出位；取串行

29、輸出位ADC AL，0 ；把串行輸出位送到置位復(fù)位字的第；把串行輸出位送到置位復(fù)位字的第0位位OUT 86H，AL ；把；把DATA線上串行輸出位內(nèi)容線上串行輸出位內(nèi)容MOV AL，00000010B ；發(fā)送；發(fā)送CLK負(fù)脈沖負(fù)脈沖OUT 86H，ALMOV AL，00000011BOUT 86H，ALLOOP DAC_PROC1；循環(huán)；循環(huán)MOV AL，00000100B ；循環(huán)完畢，發(fā)；循環(huán)完畢，發(fā)LOAD負(fù)脈沖負(fù)脈沖OUT 86H，ALMOV AL，00000101BOUT 86H，ALMOV AL，00000110B ；發(fā)；發(fā)LDAC負(fù)脈沖負(fù)脈沖OUT 86H，ALMOV AL，000

30、00111BOUT 86H，ALPOPFPOP DXPOP CXPOP AXRETDAC_PROC ENDP主程序中，相關(guān)程序段如下： MOV AL，10010010B ；8255A初始化初始化 OUT 86H，AL MOV AL，0FFH OUT 84H，AL . ；其他處理；其他處理 MOV CX，256 ；下面程序段使；下面程序段使D/A通道通道B產(chǎn)生一鋸齒波產(chǎn)生一鋸齒波 OUT AL，0 ； D/A初始數(shù)據(jù)為初始數(shù)據(jù)為0 MOV AH，00000010B ；選取通道；選取通道B，最大輸出電壓為參考電壓，最大輸出電壓為參考電壓 OUT 86H，ALAGAIN：CALL DAC_PROC

31、；把；把AX內(nèi)容送到內(nèi)容送到DAC INC AL；產(chǎn)生鋸齒波的下一個(gè)數(shù)據(jù)；產(chǎn)生鋸齒波的下一個(gè)數(shù)據(jù) CALL DELAY；延時(shí)；延時(shí) LOOP AGAIN ；循環(huán)；循環(huán)256次次 . ；其他處理；其他處理4、12位位DA轉(zhuǎn)換及接口轉(zhuǎn)換及接口 dn-1d1d0數(shù)字量輸出(n位)ADC的數(shù)字化編碼電路 CPS SCADC采樣-保持電路采樣展寬信號(hào)輸入模擬電壓ui(t)us(t)模擬電子開(kāi)關(guān)模擬電子開(kāi)關(guān)S在采樣脈沖在采樣脈沖CPS的控制下重復(fù)接通、斷開(kāi)的的控制下重復(fù)接通、斷開(kāi)的過(guò)程。過(guò)程。S接通時(shí)，接通時(shí)，ui(t)對(duì)對(duì)C充電，為充電，為采樣過(guò)程采樣過(guò)程；S斷開(kāi)時(shí)，斷開(kāi)時(shí)，C上的電壓保持不變，為上的電

32、壓保持不變，為保持過(guò)程保持過(guò)程。在保持過(guò)程中，采樣的。在保持過(guò)程中，采樣的模擬電壓經(jīng)數(shù)字化編碼電路轉(zhuǎn)換成一組模擬電壓經(jīng)數(shù)字化編碼電路轉(zhuǎn)換成一組n位的二進(jìn)制數(shù)輸出位的二進(jìn)制數(shù)輸出。三、三、 AD轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù) 1、A/D轉(zhuǎn)換器的基本過(guò)程轉(zhuǎn)換器的基本過(guò)程2 2、A/DA/D轉(zhuǎn)換器的種類轉(zhuǎn)換器的種類 A/D轉(zhuǎn)換器按照工作原理的不同可分為：轉(zhuǎn)換器按照工作原理的不同可分為： 直接直接A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器和和間接間接A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器。 直接直接A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器是將輸入模擬電壓直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；是將輸入模擬電壓直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量； 間接間接A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器是先將是先將輸入模擬電壓轉(zhuǎn)換

33、成中間量輸入模擬電壓轉(zhuǎn)換成中間量，如時(shí)間，如時(shí)間或頻率，然后將這些中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量?；蝾l率，然后將這些中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 常用的直接常用的直接A/D轉(zhuǎn)換器有轉(zhuǎn)換器有并聯(lián)比較型并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器和和逐次逼近逐次逼近型型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器。常用的間接。常用的間接A/D轉(zhuǎn)換器有中間量為時(shí)間的轉(zhuǎn)換器有中間量為時(shí)間的雙積分雙積分型型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器，中間量為頻率的，中間量為頻率的電壓頻率轉(zhuǎn)換型電壓頻率轉(zhuǎn)換型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器。 3、逐次逼近型、逐次逼近型ADC 工作原理可用天平秤重過(guò)程作比喻來(lái)說(shuō)明。若工作原理可用天平秤重過(guò)程作比喻來(lái)說(shuō)明。若有四個(gè)砝碼共重有四個(gè)砝碼共重15克，每個(gè)重量分別

34、為克，每個(gè)重量分別為8、4、2、1克。設(shè)待秤重量克。設(shè)待秤重量Wx = 13.4克，可以用下表步驟來(lái)秤克，可以用下表步驟來(lái)秤量：量：砝碼重砝碼重第一次第一次第二次第二次第三次第三次第四次第四次加加4克克加加2克克加加1克克8 克克砝碼總重砝碼總重 待測(cè)重量待測(cè)重量Wx ，故保留，故保留砝碼總重仍砝碼總重仍 待測(cè)重量待測(cè)重量Wx ，故撤除，故撤除砝碼總重砝碼總重 待測(cè)重量待測(cè)重量Wx ，故保留，故保留暫時(shí)結(jié)果暫時(shí)結(jié)果8 克克12 克克12 克克13 克克 結(jié)結(jié) 論論(1)電路結(jié)構(gòu)：電路結(jié)構(gòu)：VREF=-10V, VI I=6.84V=6.84V I 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 CP 時(shí)鐘時(shí)鐘 電壓電壓 比

35、較器比較器 控制邏控制邏輯電路輯電路 移位寄位器移位寄位器 數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 模擬模擬 量輸入量輸入 數(shù)字?jǐn)?shù)字 量輸出量輸出 D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 O VREF D0 D1 Dn-2 Dn-1 3、逐次逼近型、逐次逼近型ADC轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理 I 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 CP 時(shí)鐘時(shí)鐘 電壓電壓 比較器比較器 控制邏控制邏輯電路輯電路 移位寄位器移位寄位器 數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 模擬模擬 量輸入量輸入 數(shù)字?jǐn)?shù)字 量輸出量輸出 D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 O VREF D0 D1 Dn-2 Dn-1 1 0 0 0 1 0 0 0 5VVI5V 1VI=6.84VVREF= -10V第一個(gè)第一個(gè)CP：第

36、二個(gè)第二個(gè)CP： I 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 CP 時(shí)鐘時(shí)鐘 電壓電壓 比較器比較器 控制邏控制邏輯電路輯電路 移位寄位器移位寄位器 數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 模擬模擬 量輸入量輸入 數(shù)字?jǐn)?shù)字 量輸出量輸出 D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 O VREF D0 D1 Dn-2 Dn-1 0 1 0 0 1 1 0 0 7.5V10VI7.5V VI=6.84VVREF= -10V第三個(gè)第三個(gè)CP： I 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 CP 時(shí)鐘時(shí)鐘 電壓電壓 比較器比較器 控制邏控制邏輯電路輯電路 移位寄位器移位寄位器 數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 模擬模擬 量輸入量輸入 數(shù)字?jǐn)?shù)字 量輸出量輸出 D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 O VREF D0

37、 D1 Dn-2 Dn-1 0 0 1 0 1 0 1 0 6.25V I 6.25V 101 I=6.84VVREF=10V（3）工作波形最高位為最高位為1的轉(zhuǎn)換電壓的轉(zhuǎn)換電壓為為VD727 VREF/ 28 5V，其余各，其余各位為位為1的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換電壓逐位換電壓逐位按按1/2衰減。衰減。 7.50000 6.2500 6.8750 6.5625 6.71875 6.796875 6.835937 0.00 5.0000 10 s CP 啟啟動(dòng)動(dòng)脈脈沖沖 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 O V 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換時(shí)時(shí)間間 = 80 s t / s

38、 10000000 A=6.84VVREF=10V1 10 01 10 01 11 11 11 111000000101000001011000010101000101011001010111010101111（1）分辨率分辨率 A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率用轉(zhuǎn)換器的分辨率用輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示，位數(shù)越表示，位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。例如，輸入模擬電壓的變化多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。例如，輸入模擬電壓的變化范圍為范圍為05V，輸出，輸出8位二進(jìn)制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為位二進(jìn)制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為5V2820mV；（2）相對(duì)精度相對(duì)精度 在理想情況下，所有的轉(zhuǎn)換點(diǎn)

39、應(yīng)當(dāng)在一條直線上。相對(duì)精在理想情況下，所有的轉(zhuǎn)換點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在一條直線上。相對(duì)精度是指實(shí)際的各個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)偏離理想特性的誤差。度是指實(shí)際的各個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)偏離理想特性的誤差。（3）轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度 轉(zhuǎn)換速度是指完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。轉(zhuǎn)換速度是指完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。轉(zhuǎn)換時(shí)間是指從轉(zhuǎn)換時(shí)間是指從接到轉(zhuǎn)換控制信號(hào)開(kāi)始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出信號(hào)接到轉(zhuǎn)換控制信號(hào)開(kāi)始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出信號(hào)所經(jīng)過(guò)的這段時(shí)間。所經(jīng)過(guò)的這段時(shí)間。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)4 4、A AD D轉(zhuǎn)換與微機(jī)接口技術(shù)原理轉(zhuǎn)換與微機(jī)接口技術(shù)原理1 1）三態(tài)總線輸入問(wèn)題三態(tài)總線輸入問(wèn)題 ADCADC轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)

40、必須經(jīng)過(guò)三態(tài)緩沖器與微機(jī)數(shù)據(jù)總線相連。有的轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)三態(tài)緩沖器與微機(jī)數(shù)據(jù)總線相連。有的ADCADC芯片帶有三態(tài)輸出緩沖器，其控制端為芯片帶有三態(tài)輸出緩沖器，其控制端為OE(OE(輸出允許輸出允許) )。若不帶三態(tài)緩沖。若不帶三態(tài)緩沖器的器的ADCADC芯片芯片( (如如AD570AD570芯片芯片) )與微機(jī)接口，必須使用三態(tài)器件，如：與微機(jī)接口，必須使用三態(tài)器件，如：8255A8255A，74LS27374LS273等。等。2 2）時(shí)間配合問(wèn)題時(shí)間配合問(wèn)題 ADCADC從從啟動(dòng)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)轉(zhuǎn)換到到轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束經(jīng)過(guò)的時(shí)間比較長(zhǎng)，快則幾微妙，經(jīng)過(guò)的時(shí)間比較長(zhǎng)，快則幾微妙，慢則幾毫秒，慢

41、則幾毫秒，A/DA/D轉(zhuǎn)換所需時(shí)間大于微機(jī)的指令時(shí)間。為了輸入轉(zhuǎn)換所需時(shí)間大于微機(jī)的指令時(shí)間。為了輸入正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果，必須解決正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果，必須解決ADCADC與與CPUCPU取數(shù)之間的時(shí)間配合問(wèn)題。取數(shù)之間的時(shí)間配合問(wèn)題。 A/DA/D芯片一般有三個(gè)信號(hào)要求控制：芯片一般有三個(gè)信號(hào)要求控制：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)( (STARTSTART) )，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)換結(jié)束信號(hào)( (EOCEOC) )，允許輸出信號(hào)允許輸出信號(hào)( (OEOE) )。模擬輸入模擬輸入允許輸出允許輸出(OE)數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)（START） 轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束 (EOC)ADCCPU5、AD轉(zhuǎn)換與

42、微機(jī)接口電路轉(zhuǎn)換與微機(jī)接口電路1 1） 延時(shí)等待法接口電路延時(shí)等待法接口電路 延時(shí)等待法延時(shí)等待法是利用CPU執(zhí)行一條OUT指令，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，然后CPU執(zhí)行軟件延時(shí)程序。延時(shí)時(shí)間一般比所選用的ADC芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)。延時(shí)結(jié)束，CPU執(zhí)行IN指令，發(fā)出OE信號(hào)，打開(kāi)三態(tài)門獲取ADC轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)。需要兩個(gè)端口地址，一個(gè)輸出端口，啟動(dòng)ADC，一個(gè)輸入端口，輸入轉(zhuǎn)換結(jié)束的有效數(shù)據(jù)。PROC_ADC PROC FAR ；這是一個(gè)數(shù)據(jù)采集子程序；這是一個(gè)數(shù)據(jù)采集子程序AGAIN:OUT N1，AL ；啟動(dòng)；啟動(dòng)ADCCALL DELAY ；延時(shí)；延時(shí)IN AL，N2 ；取數(shù)；取數(shù)MOV BX，AL ；存

43、入數(shù)組；存入數(shù)組INC BX ；數(shù)組指針加；數(shù)組指針加1 LOOP AGAIN ；循環(huán)；循環(huán)RETPROC_ADCENDP N1 EQU START_PORTN2 EQU OE_PORT.BUFF DB 256 DUP (?) ；定義一個(gè)數(shù)組，元素個(gè)數(shù)；定義一個(gè)數(shù)組，元素個(gè)數(shù)256 . MOV BX ， OFFSET BUFF ；定義子程序入口參數(shù)；定義子程序入口參數(shù) MOV CX，256 CALL PROC_ADC ；調(diào)用數(shù)據(jù)采集子程序；調(diào)用數(shù)據(jù)采集子程序利用延時(shí)等待法進(jìn)行利用延時(shí)等待法進(jìn)行256個(gè)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序。轉(zhuǎn)換程序。2 2）查詢法接口電路）查詢法接口電路 查詢法是由查詢法是由CP

44、U來(lái)檢查來(lái)檢查EOC信號(hào)信號(hào)。當(dāng)CPU啟動(dòng)ADC芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換后，可執(zhí)行其他任務(wù)，再通過(guò)狀態(tài)端口狀態(tài)端口檢查ADC是否轉(zhuǎn)換結(jié)束。下圖是查詢ADC的接口電路，有兩個(gè)端口。CPU先通過(guò)Y0（譯碼器輸出）所示端口地址執(zhí)行一條IN指令指令，產(chǎn)生一個(gè)高電平有效的START信號(hào)信號(hào)，啟動(dòng)ADC開(kāi)始轉(zhuǎn)換。當(dāng)ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束產(chǎn)生EOC信號(hào)，CPU通過(guò)Y1端口地址執(zhí)行一條IN指令指令，查查詢?cè)僂OC信號(hào)信號(hào)。EOC信號(hào)通過(guò)三態(tài)門接數(shù)據(jù)線D0上，查詢到D0為1，則ADC轉(zhuǎn)換好數(shù)據(jù)，CPU再執(zhí)行一條IN指令，發(fā)出OE信號(hào)，取入數(shù)據(jù)。實(shí)際應(yīng)用中，由于ADC直接與外部的模擬信號(hào)相連，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的干擾信號(hào)較強(qiáng)時(shí)，可能會(huì)通過(guò)ADC

45、芯片影響CPU的正常工作。在實(shí)際ADC接口電路中，常用8255A作為ADC與CPU的接口電路。下圖為使用8255A作為接口的軟件查詢方式下的A/D轉(zhuǎn)換。工作過(guò)程工作過(guò)程：8255A的A口作為輸入，方式1工作。ADC的START信號(hào)由PC7提供，EOC信號(hào)接PC4， PC4接收EOC信號(hào)后，將PA7 PA0上數(shù)據(jù)鎖存到A口的數(shù)據(jù)輸入緩沖器，同時(shí)從PC5發(fā)出輸入緩沖區(qū)滿信號(hào)IBFA，CPU讀入C口的狀態(tài)，查詢到IBFA為1，將8255A中數(shù)據(jù)取走，同時(shí)啟動(dòng)下一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換 。DATA SEGMET ;定義數(shù)據(jù)段BUFF DB 256 DUP(0) ;定義數(shù)組變量BUFFDATA ENDS8255-

46、A EQU 238H ;8255的A口地址238H8255-C EQU 23CH ;8255的C口地址23CH8255-S EQU 23EH ;8255的控制口地址23EH CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE , DS:DATASTART: MOV AX, DATA MOV DS, AX MOV CX, 256 MOV BX, OFFSET BUFF ;BX為數(shù)組首地址 MOV DX, 8255-S ;初始化8255,A口為輸入，C口上半部 MOV AL, 0B0H ; 為輸入，下半部為輸出，B口為輸出 OUT DX, ALLOPP: MOV AL, 0FH ;發(fā)START

47、信號(hào) OUT DX, AL MOV AL, 0EH OUT DX, ALPOL: MOV DX, 8255-C IN AL, DX ;輸入狀態(tài)信號(hào) TEST AL, 20H ;檢測(cè)IBFA JZ POL ;若無(wú)效，循環(huán)檢測(cè) MOV DX, 8255-A ;A口數(shù)據(jù)有效，取數(shù)據(jù) IN AL, DX MOV BX, AL ;數(shù)據(jù)送數(shù)組 INC BX ;數(shù)組指針加1 LOOP LOPP ;循環(huán)256次 MOV AX, 4C00H INT 21H CODE ENDS END START3）中斷法接口電路）中斷法接口電路使用中斷方法，可提高CPU的利用率，當(dāng)ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束，由EOC信號(hào)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)

48、求，CPU響應(yīng)中斷在中斷服務(wù)子程序中讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。 由CPU執(zhí)行一條IN指令指令，啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換；同時(shí)將D觸發(fā)器清0。使得中斷請(qǐng)求信號(hào)無(wú)效，此時(shí)，CPU只管去執(zhí)行其他程序，一旦ADC轉(zhuǎn)換好數(shù)據(jù)，EOC信號(hào)使D觸發(fā)器置1，向8259A發(fā)出中斷請(qǐng)求。若CPU響應(yīng)中斷，則轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序；CPU執(zhí)行一條IN指令，使OE信號(hào)有效信號(hào)有效，讀入ADC緩沖區(qū)轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)，同時(shí)，START信號(hào)有效，啟動(dòng)下一條數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并將中斷請(qǐng)求信號(hào)變?yōu)闊o(wú)效，開(kāi)始下一個(gè)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。6 、AD轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換芯片ADC0809一、一、ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 模模擬擬輸輸入入部部分分控控制制邏邏輯輯地址地址譯碼譯碼輸入

49、輸入選通選通基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓輸入端輸入端二、管腳說(shuō)明二、管腳說(shuō)明 管腳說(shuō)明：管腳說(shuō)明： ADC0809芯片有芯片有28個(gè)管腳，為雙列直插式封裝。個(gè)管腳，為雙列直插式封裝。 功能說(shuō)明：功能說(shuō)明： IN7IN08個(gè)模擬量輸入通道；個(gè)模擬量輸入通道； ADDA，ADDB和和ADDC通道端口地址選擇線。通道端口地址選擇線。A為低地為低地址，址，C為高地址。其地址狀態(tài)與通道對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表為高地址。其地址狀態(tài)與通道對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表10-1。 ALE地址鎖存信號(hào)。由低電平到高電平跳變時(shí)，將地址地址鎖存信號(hào)。由低電平到高電平跳變時(shí)，將地址狀態(tài)線的狀態(tài)鎖存，選擇相應(yīng)的輸入通道。狀態(tài)線的狀態(tài)鎖存，選擇相應(yīng)的輸入通道。

50、START轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。START上升沿時(shí)，復(fù)位上升沿時(shí)，復(fù)位ADC0809；START下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開(kāi)始進(jìn)行下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。應(yīng)保持低電平。 D7D0數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，D0為最低為最低位，位，D7為最高。為最高。 OE輸出允許信號(hào)。有效時(shí)將輸出寄存器中的數(shù)據(jù)放到輸出允許信號(hào)。有效時(shí)將輸出寄存器中的數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線上；數(shù)據(jù)總線上；OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。得到的數(shù)據(jù)。 EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。轉(zhuǎn)

51、換結(jié)束信號(hào)。EOC=0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。在使用中，該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的轉(zhuǎn)換結(jié)束。在使用中，該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。 CLK 時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使用頻需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使用頻率為率為500KHz的時(shí)鐘信號(hào)。的時(shí)鐘信號(hào)。 Vcc +5V電源。電源。 REF參考電源電壓，用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，參考電源電壓，用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的

52、基準(zhǔn)。其典型值為作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5V（REF(+)=+5V, REF(-)=-5V）。）。C B A0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1被選擇的通道IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7表表10-1 通道選擇表通道選擇表三、三、ADC0809的有關(guān)參數(shù)的有關(guān)參數(shù)ADC0809為8位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率為滿量程電壓的1/256。當(dāng)基準(zhǔn)電壓選定為VREF+=+5V， VREF+=0V時(shí)，若輸入模擬電壓為+1.5V，則轉(zhuǎn)換成數(shù)字量為77，即01001101B，模擬輸入與數(shù)字量輸出的關(guān)系為：例、例、某某8 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器的輸入模擬電壓滿量程為轉(zhuǎn)換器的輸入模擬電壓滿量程為5V5V，當(dāng)，當(dāng)輸入電壓為輸入電壓為1.96V1.96V時(shí)，求對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)字量？時(shí)，求對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)字量？解：輸出數(shù)字量對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)與輸入模擬電壓成正比：解：輸出數(shù)字量對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)與輸入模擬電壓成正比：10iVK D所以有：所以有：10( )100D 故輸出數(shù)字量故輸出數(shù)字量D01100100。109612565)(.D四、四、ADC0809的多路轉(zhuǎn)換的多路轉(zhuǎn)換 ADC0809ADC0809在模擬輸入部