模擬量的輸入輸出

1、1 第8章 模擬量的輸入輸出2主要內(nèi)容：模擬量輸入輸出通道的組成模擬量輸入輸出通道的組成D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理、連接及編程轉(zhuǎn)換器的工作原理、連接及編程A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理、連接及編程轉(zhuǎn)換器的工作原理、連接及編程安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件38.1模擬量輸入輸出通道模擬量模擬量I/O接口的作用：接口的作用：n實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境連續(xù)變化的模擬量連續(xù)變化的模擬量 n例如：電壓、電流、壓力、溫度、位移、流量例如：電壓、電流、壓力、溫度、位移、流量 n計(jì)算機(jī)內(nèi)部計(jì)算機(jī)內(nèi)部離散的數(shù)字量離散的數(shù)字量n二進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)

2、制數(shù)二進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)n工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的閉環(huán)控制工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的閉環(huán)控制安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件4模擬量I/O接口的作用：模擬量模擬量D/A傳感器傳感器執(zhí)行元件執(zhí)行元件A/D數(shù)字量數(shù)字量數(shù)字量數(shù)字量模擬量模擬量模擬量輸入模擬量輸入(數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集)模擬量輸出模擬量輸出(過(guò)程控制過(guò)程控制)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)5模擬量I/O通道的組成：模擬接口電路的任務(wù)模擬接口電路的任務(wù)模擬電路的任務(wù)模擬電路的任務(wù)0010110110101100工工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)過(guò)程程傳傳感感器器放大放大濾波濾波多路轉(zhuǎn)換多路轉(zhuǎn)換&采樣保持采樣保持A/

3、D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換放大放大驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換輸出輸出接口接口微微型型計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)執(zhí)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)輸入輸入接口接口物理量物理量變換變換信號(hào)信號(hào)處理處理信號(hào)信號(hào)變換變換I/O接口接口輸入通道輸入通道輸出通道輸出通道安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件6模擬量的輸入通道n傳感器（傳感器（Transducer） 非電量非電量電壓、電流電壓、電流 n變送器（變送器（Transformer） 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)n信號(hào)處理（信號(hào)處理（Signal Processing） 放大、整形、濾波放大、整形、濾波 安徽工程科技學(xué)院安徽

4、工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件7模擬量的輸入通道l多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（Multiplexer）多選一多選一l采樣保持電路（采樣保持電路（Sample Holder，S/H）保證變換時(shí)信號(hào)恒定不變保證變換時(shí)信號(hào)恒定不變lA/D變換器（變換器（A/D Converter）模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件8模擬量的輸出通道lD/A變換器（變換器（D/A Converter） 數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量l低通濾波低通濾波

5、 平滑輸出波形平滑輸出波形l放大驅(qū)動(dòng)放大驅(qū)動(dòng) 提供足夠的驅(qū)動(dòng)電壓，電流提供足夠的驅(qū)動(dòng)電壓，電流安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件98.2 數(shù)/模（D/A）變換器掌握：掌握：lD/A變換器的工作原理變換器的工作原理lD/A變換器的主要技術(shù)指標(biāo)變換器的主要技術(shù)指標(biāo)lDAC0832的三種工作模式的三種工作模式lDAC0832的應(yīng)用的應(yīng)用安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件10一、D/A變換器的基本構(gòu)成 模擬開(kāi)關(guān)模擬開(kāi)關(guān) 電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò) 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器權(quán)

6、電阻網(wǎng)絡(luò)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)梯形電阻網(wǎng)絡(luò)VrefRf 模擬開(kāi)關(guān)模擬開(kāi)關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò)VO數(shù)字量數(shù)字量安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件11二、基本變換原理l運(yùn)放的放大倍數(shù)足夠大時(shí)，輸出電壓運(yùn)放的放大倍數(shù)足夠大時(shí)，輸出電壓VO與輸入電壓與輸入電壓Vin的關(guān)系為：的關(guān)系為：VinRf VOR fOinRV = -VR安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件12基本變換原理l若輸入端有若輸入端有n個(gè)支路個(gè)支路, 則輸出電壓則輸出電壓VO與輸與輸入電壓入

7、電壓Vi的關(guān)系為：的關(guān)系為：n0fini=1i1V =-RVRVinRf VOR1Rn安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件13基本變換原理l令每個(gè)支路的輸入電阻為令每個(gè)支路的輸入電阻為2iRf , 并令并令Vin為為一基準(zhǔn)電壓一基準(zhǔn)電壓Vref，則有，則有nn0frefrefiii=1i=1f11V = -RV= -V2 R2安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件14基本變換原理l如果每個(gè)支路由一個(gè)開(kāi)關(guān)如果每個(gè)支路由一個(gè)開(kāi)關(guān)Si控制，控制，Si=1表示表示S

8、i合上，合上，Si=0表示表示Si斷開(kāi)，斷開(kāi)，則上式變換為則上式變換為n0irefii=11V = -SV2若若Si=1,該項(xiàng)對(duì)該項(xiàng)對(duì)VO有貢獻(xiàn)；有貢獻(xiàn)；若若Si=0,該項(xiàng)對(duì)該項(xiàng)對(duì)VO無(wú)貢獻(xiàn)無(wú)貢獻(xiàn)對(duì)應(yīng)的電路對(duì)應(yīng)的電路15權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)2R4R8R16R32R64R128R256RVrefRf VOS1S2S3S4S5S6S7S8這里，上式中的這里，上式中的n=8安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件16基本變換原理l如果用如果用8位二進(jìn)制代碼來(lái)控制圖中的位二進(jìn)制代碼來(lái)控制圖中的S1S8(Di=1時(shí)時(shí)Si閉合；閉合；Di=0時(shí)時(shí)Si

9、斷開(kāi)斷開(kāi))，則不同的二，則不同的二進(jìn)制代碼就對(duì)應(yīng)不同輸出電壓進(jìn)制代碼就對(duì)應(yīng)不同輸出電壓VO；l當(dāng)代碼在當(dāng)代碼在0FFH之間變化時(shí)，之間變化時(shí)，VO相應(yīng)地在相應(yīng)地在0-(255/256)Vref之間變化；之間變化；l為控制電阻網(wǎng)絡(luò)各支路電阻值的精度，實(shí)際的為控制電阻網(wǎng)絡(luò)各支路電阻值的精度，實(shí)際的D/A轉(zhuǎn)換器采用轉(zhuǎn)換器采用R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)，它只用兩梯形電阻網(wǎng)絡(luò)，它只用兩種阻值的電阻種阻值的電阻(R和和2R)。17R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)梯形電阻網(wǎng)絡(luò)R Rf fViV0Vrefn-1n-12 21 10 02R2R2R2R2R2R2R2RR RR RR RVn-1V2V1V02R2R+ +- -.安

10、徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件18三、主要技術(shù)指標(biāo)l分辨率（分辨率（Resolution） 輸入的二進(jìn)制數(shù)每輸入的二進(jìn)制數(shù)每1個(gè)最低有效位個(gè)最低有效位 (LSB)使輸出變化的程度。使輸出變化的程度。l可用輸入數(shù)字量的位數(shù)來(lái)表示，如可用輸入數(shù)字量的位數(shù)來(lái)表示，如8位、位、10位等；也可用一個(gè)位等；也可用一個(gè)LSB使輸出變化的使輸出變化的程度來(lái)表示。程度來(lái)表示。安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件19分辯率例l一個(gè)滿量程為一個(gè)滿量程為5V的的10位位D/A

11、變換器，變換器，1 LSB的變化將使輸出變化的變化將使輸出變化 5/(210-1) = 5/1023 = 0.04888V = 48.88mV（LSB-Least Significant BitLSB-Least Significant Bit）安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件20轉(zhuǎn)換精度（誤差）實(shí)際輸出值與理論值之間的最大偏差實(shí)際輸出值與理論值之間的最大偏差l可用最小量化階可用最小量化階來(lái)度量：來(lái)度量： =1/2 LSB1/2 LSBl也可用滿量程的百分比來(lái)度量：也可用滿量程的百分比來(lái)度量： 如如0.05% FSR0.

12、05% FSR(FSR-Full Scale Range)(FSR-Full Scale Range)安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件21轉(zhuǎn)換時(shí)間l從開(kāi)始轉(zhuǎn)換到與滿量程值相差從開(kāi)始轉(zhuǎn)換到與滿量程值相差1/2 LSB1/2 LSB所對(duì)應(yīng)的模擬量所需要的時(shí)間所對(duì)應(yīng)的模擬量所需要的時(shí)間tV1/2 LSBtCVFULL安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件22四、典型的D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832特點(diǎn)：特點(diǎn)：l8位電流輸出型位電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器lT型電阻

13、網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)l差動(dòng)輸出差動(dòng)輸出23DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)輸入 D04-713-1619121817XFERWR2WR1CSILE11LE1LE2Rf b8 位8 位輸入輸入寄存寄存器器8 位8 位DACDAC寄存寄存器器8 位8 位D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器 VREFI IOUT2OUT2I IOUT1OUT1Rf bAGND(模擬地)VCC(+5V或+15V）20103911128 DAC0832框圖 DAC0832框圖DGND（數(shù)字地）數(shù)據(jù) D7安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件24主要引腳功能輸入寄存器控

14、制信號(hào)：輸入寄存器控制信號(hào)：lD7D0：輸入數(shù)據(jù)線：輸入數(shù)據(jù)線lILE：輸入鎖存允許：輸入鎖存允許lCS：片選信號(hào)：片選信號(hào)lWR1：寫(xiě)輸入鎖存器：寫(xiě)輸入鎖存器1234567891020191817161514131211VCCILEWR2XFERD4D5D6D7LOUT2LOUT1CSWR1AGNDD3D2D1D0VREFRfbDGNDDAC0832安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件25主要引腳功能用于用于DAC寄存器的控制信號(hào)：寄存器的控制信號(hào)：lWR2：寫(xiě)：寫(xiě)DAC寄存器寄存器lXFER：允許輸入鎖存器的數(shù)據(jù)傳送到：

15、允許輸入鎖存器的數(shù)據(jù)傳送到DAC寄存器寄存器安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件26主要引腳功能其它引線：其它引線：lVREF：參考電壓。：參考電壓。 -10V+10V，一般為，一般為+5V或或+10VlIOUT1、IOUT2：D/A轉(zhuǎn)換差動(dòng)電流輸出。轉(zhuǎn)換差動(dòng)電流輸出。 用于連接運(yùn)算放大器的輸入用于連接運(yùn)算放大器的輸入lRfb：內(nèi)部反饋電阻引腳，接運(yùn)放輸出：內(nèi)部反饋電阻引腳，接運(yùn)放輸出lAGND、DGND：模擬地和數(shù)字地：模擬地和數(shù)字地 安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程

16、微機(jī)原理多媒體課件27工作時(shí)序D0-D7CSWR1ILE（高電平）WR2XFER（模擬輸出電流變化）寫(xiě)輸入寫(xiě)輸入寄存器寄存器寫(xiě)寫(xiě)DAC寄存器寄存器安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件28工作模式單緩沖模式單緩沖模式雙緩沖模式雙緩沖模式無(wú)緩沖模式無(wú)緩沖模式安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件29單緩沖模式l使輸入鎖存器或使輸入鎖存器或DAC寄存器二者之一處寄存器二者之一處于直通，即芯片只占用一個(gè)端口地址。于直通，即芯片只占用一個(gè)端口地址。lCPU只需一次寫(xiě)入

17、即開(kāi)始轉(zhuǎn)換。寫(xiě)入數(shù)只需一次寫(xiě)入即開(kāi)始轉(zhuǎn)換。寫(xiě)入數(shù)據(jù)的程序?yàn)椋簱?jù)的程序?yàn)椋?MOV DX，PORT MOV AL，DATA OUT DX，AL與系統(tǒng)的與系統(tǒng)的連接見(jiàn)教連接見(jiàn)教材材p352圖圖安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件30雙緩沖模式（標(biāo)準(zhǔn)模式）l對(duì)輸入寄存器和對(duì)輸入寄存器和DAC寄存器均需控制；寄存器均需控制；l當(dāng)輸入寄存器控制信號(hào)有效時(shí)，數(shù)據(jù)寫(xiě)入輸入當(dāng)輸入寄存器控制信號(hào)有效時(shí)，數(shù)據(jù)寫(xiě)入輸入寄存器中；再在寄存器中；再在DAC寄存器控制信號(hào)有效時(shí)，寄存器控制信號(hào)有效時(shí)，數(shù)據(jù)才寫(xiě)入數(shù)據(jù)才寫(xiě)入DAC寄存器，并啟動(dòng)變換；寄存器

18、，并啟動(dòng)變換；l此時(shí)芯片占用兩個(gè)端口地址；此時(shí)芯片占用兩個(gè)端口地址；l優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)接收與優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)接收與D/A轉(zhuǎn)換可異步進(jìn)行；轉(zhuǎn)換可異步進(jìn)行； 可實(shí)現(xiàn)多個(gè)可實(shí)現(xiàn)多個(gè)DAC同步轉(zhuǎn)換輸出同步轉(zhuǎn)換輸出 分時(shí)寫(xiě)入、同步轉(zhuǎn)換。分時(shí)寫(xiě)入、同步轉(zhuǎn)換。31雙緩沖模式同步轉(zhuǎn)換例雙緩沖模式同步轉(zhuǎn)換例譯碼器譯碼器A10-A00832-10832-2port1port2port3安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件32MOV AL，data MOV DX，port1 0832-1的輸入寄存器地址的輸入寄存器地址OUT DX，ALMOV DX，port

19、2 0832-2的輸入寄存器地址的輸入寄存器地址OUT DX，AL MOV DX，port3 DAC寄存器地址寄存器地址OUT DX，AL HLT雙緩沖模式的數(shù)據(jù)寫(xiě)入程序安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件33無(wú)緩沖器模式l使內(nèi)部的兩個(gè)寄存器都處于直通狀態(tài)。使內(nèi)部的兩個(gè)寄存器都處于直通狀態(tài)。模擬輸出始終跟隨輸入變化。模擬輸出始終跟隨輸入變化。l不能直接與數(shù)據(jù)總線連接，需外加并行不能直接與數(shù)據(jù)總線連接，需外加并行接口接口(如如74LS373、8255等等)。安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理

20、多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件34五、D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用 信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器 用于閉環(huán)控制系統(tǒng)用于閉環(huán)控制系統(tǒng)向向D/A轉(zhuǎn)換器寫(xiě)入某種按規(guī)轉(zhuǎn)換器寫(xiě)入某種按規(guī)律變化的數(shù)據(jù)，即可在輸出律變化的數(shù)據(jù)，即可在輸出端獲得相應(yīng)的各種波形端獲得相應(yīng)的各種波形安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件358.3 模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器掌握：掌握：lA/D轉(zhuǎn)換器的一般工作原理；轉(zhuǎn)換器的一般工作原理；lA/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)；轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)；lA/D轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用與系統(tǒng)的連接與系統(tǒng)的連接數(shù)據(jù)采集程序的編寫(xiě)數(shù)據(jù)采集程序的編寫(xiě)

21、安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件36（A/D）轉(zhuǎn)換器用途l用于將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字用于將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的裝置，簡(jiǎn)稱信號(hào)的裝置，簡(jiǎn)稱ADC，是模擬系統(tǒng)與是模擬系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間的接口部件。計(jì)算機(jī)之間的接口部件。安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件37（A/D）轉(zhuǎn)換器類型l計(jì)數(shù)型計(jì)數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 -速度慢、價(jià)格低，適用于慢速系統(tǒng)速度慢、價(jià)格低，適用于慢速系統(tǒng)l雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 -分辯率高、抗干擾性好、轉(zhuǎn)換

22、速度慢，適用于中速分辯率高、抗干擾性好、轉(zhuǎn)換速度慢，適用于中速 系統(tǒng)系統(tǒng)l逐位反饋型逐位反饋型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 -轉(zhuǎn)換精度高、速度快、抗干擾性差轉(zhuǎn)換精度高、速度快、抗干擾性差安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件38一、A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理l逐位反饋型逐位反饋型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 類似天平稱重量時(shí)的嘗試法，逐類似天平稱重量時(shí)的嘗試法，逐步用砝碼的累積重量去逼近被稱步用砝碼的累積重量去逼近被稱物體。物體。D/A+ +- -V Vi i比較器逐次變換寄存器SAR 數(shù)字量輸出時(shí)序及控制邏輯 VC安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院

23、* 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件39二、主要技術(shù)指標(biāo)l轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度 量化誤差量化誤差 非線性誤差非線性誤差 其它誤差其它誤差l總誤差總誤差=各誤差的均方根各誤差的均方根安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件40量化間隔l一個(gè)最低有效位對(duì)應(yīng)的模擬量，即一個(gè)最低有效位對(duì)應(yīng)的模擬量，即 =Vmax /（2n-1）l例：某例：某8位位ADC的滿量程電壓為的滿量程電壓為5V，則，則其分辨率為：其分辨率為： 5V/255=19.6mV安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程

24、微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件41量化誤差l絕對(duì)量化誤差絕對(duì)量化誤差=1/2 l相對(duì)量化誤差相對(duì)量化誤差=（1/2） 1LSB 100%l例：例： 設(shè)滿量程電壓設(shè)滿量程電壓=10V，A/D變換器位數(shù)變換器位數(shù)=10位，位， 則：則：絕對(duì)量化誤差絕對(duì)量化誤差 10/211 = 4.88mV相對(duì)量化誤差相對(duì)量化誤差 1/211 *100% = 0.049%安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件42轉(zhuǎn)換時(shí)間l實(shí)現(xiàn)一次轉(zhuǎn)換需要的時(shí)間。精度越高實(shí)現(xiàn)一次轉(zhuǎn)換需要的時(shí)間。精度越高（字長(zhǎng)越長(zhǎng)），轉(zhuǎn)換速度越慢。（字長(zhǎng)越長(zhǎng)），轉(zhuǎn)換速

25、度越慢。安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件43輸入動(dòng)態(tài)范圍l允許轉(zhuǎn)換的電壓的范圍。允許轉(zhuǎn)換的電壓的范圍。 如如05V、010V等。等。安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件44三、典型的D/A轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809：l8通道（通道（8路）輸入路）輸入l8位字長(zhǎng)位字長(zhǎng) l逐位逼近型逐位逼近型l轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間100s l內(nèi)置三態(tài)輸出緩沖器內(nèi)置三態(tài)輸出緩沖器安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體

26、課件45主要引腳功能lD7D0：輸出數(shù)據(jù)線（三態(tài)）：輸出數(shù)據(jù)線（三態(tài)）lIN0IN7：8通道（路）模擬輸入通道（路）模擬輸入lADDA、ADDB、ADDC：通道地址：通道地址lALE：通道地址鎖存：通道地址鎖存lSTART：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換lEOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)輸出：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)輸出lOE：輸出允許（打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)）：輸出允許（打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)）lCLK：時(shí)鐘輸入（：時(shí)鐘輸入（10KHz1.2MHz）安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件46內(nèi)部結(jié)構(gòu)START EOC CLK OED7D0VREF(+) VREF(-)ADDC

27、ADDBADDAALEIN0IN7比較器比較器8路模路模擬開(kāi)擬開(kāi)關(guān)關(guān)逐位逼近寄存器逐位逼近寄存器SAR樹(shù)狀開(kāi)關(guān)樹(shù)狀開(kāi)關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò)三態(tài)三態(tài)輸出輸出鎖存鎖存器器時(shí)序與控制時(shí)序與控制地址地址鎖存鎖存及及譯碼譯碼D/A8個(gè)個(gè)模模擬擬輸輸入入通通道道8選選1安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件47工作時(shí)序啟動(dòng)啟動(dòng)地址地址鎖存鎖存ADDA-ADDCADDA-ADDCALE/STARTALE/STARTEOCEOCOEOED D0-0-D D7 7轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理

28、多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件48ADC0809的工作過(guò)程由時(shí)序圖知由時(shí)序圖知ADC0809的工作過(guò)程如下：的工作過(guò)程如下：l送通道地址，以選擇要轉(zhuǎn)換的模擬輸入；送通道地址，以選擇要轉(zhuǎn)換的模擬輸入；l鎖存通道地址到內(nèi)部地址鎖存器；鎖存通道地址到內(nèi)部地址鎖存器；l啟動(dòng)啟動(dòng)A/D變換；變換；l判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束；判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束；l讀轉(zhuǎn)換結(jié)果讀轉(zhuǎn)換結(jié)果安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件49ADC0809的應(yīng)用芯片與系統(tǒng)的連接芯片與系統(tǒng)的連接編寫(xiě)相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集程序編寫(xiě)相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集程序安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)

29、算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件50芯片與系統(tǒng)的連接模擬輸入端模擬輸入端Ini ：l單路輸入單路輸入l多路輸入多路輸入單路輸入時(shí)單路輸入時(shí)ADDCADDBADDAIN4ADC0809輸入輸入多路輸入時(shí)多路輸入時(shí)ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809輸入輸入0輸入輸入1輸入輸入2輸入輸入3輸入輸入4CPU指定指定通道號(hào)通道號(hào)+5V安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件51通道地址線ADDA-ADDC的連接l多路輸入時(shí)，地址線不能接死，要通過(guò)一個(gè)接口芯片多路輸入時(shí)，地

30、址線不能接死，要通過(guò)一個(gè)接口芯片與數(shù)據(jù)總線連接。與數(shù)據(jù)總線連接。接口芯片可以選用：接口芯片可以選用：簡(jiǎn)單接口芯片簡(jiǎn)單接口芯片74LS273，74LS373等（占用一個(gè)等（占用一個(gè)I/O地址）地址）可編程并行接口可編程并行接口8255（占用四個(gè)（占用四個(gè)I/O地址）地址）ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809輸輸入入DB74LS273Q2Q1Q0CP來(lái)自來(lái)自I/O譯碼譯碼D0-D7ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809DB8255PB2PB1PB0CS#來(lái)自來(lái)自I/O譯碼譯碼D0-D7A1A0A1A0安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 *

31、 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件52數(shù)據(jù)輸出線D0-D7的連接l可直接連到可直接連到DB上，或通過(guò)另外一個(gè)輸入接口上，或通過(guò)另外一個(gè)輸入接口與與DB相連；相連；l兩種方法均需占用一個(gè)兩種方法均需占用一個(gè)I/O地址地址D0-D7ADC0809DBOE來(lái)自來(lái)自I/O譯碼譯碼D0-D7ADC0809DBOE來(lái)自來(lái)自I/O譯碼譯碼直接連直接連DB通過(guò)輸入接口連通過(guò)輸入接口連DB74LS244+5VDIDOE1#E2#安徽工程科技學(xué)院安徽工程科技學(xué)院 * 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系精品課程微機(jī)原理多媒體課件精品課程微機(jī)原理多媒體課件53ALE和START端的連接l獨(dú)立連接：獨(dú)立連接：用兩個(gè)信號(hào)分別進(jìn)行控制用兩個(gè)信號(hào)分別進(jìn)行控制需占用兩個(gè)需占用兩個(gè)I/O端口或兩個(gè)端口或兩個(gè)I/O線；線；l統(tǒng)一連接：統(tǒng)一連接：用一個(gè)脈沖信號(hào)的上升沿進(jìn)行地址鎖存，下用一個(gè)脈沖信號(hào)的上升沿進(jìn)行地址鎖存，下降沿實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換降沿實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換只需占用一個(gè)只需占用一個(gè)I/O端口或一個(gè)端口或一個(gè)I/O線。線。ADC0809ALESTART獨(dú)立連接獨(dú)立連接來(lái)自來(lái)自I/O譯碼譯碼1來(lái)自來(lái)自I/O譯碼譯碼2ADC0809ALESTART統(tǒng)一連接統(tǒng)一連接來(lái)自來(lái)自I/O譯碼譯碼安徽工程科技學(xué)院安