計算機控制系統(tǒng)-3通道(2)

1、1重點： 掌握輸入輸出接口與過程通道的硬件和軟件的設(shè)計。掌握輸入輸出接口與過程通道的硬件和軟件的設(shè)計。難點：難點： 輸入輸出接口設(shè)計技術(shù)。輸入輸出接口設(shè)計技術(shù)。目標(biāo)：目標(biāo)： 解決微型計算機和外部的連接問題，使計算機和外解決微型計算機和外部的連接問題，使計算機和外部構(gòu)成一個整體，能正確、可靠、高效率的交換信息，部構(gòu)成一個整體，能正確、可靠、高效率的交換信息，這是設(shè)計一個微機控制系統(tǒng)必須解決的基本問題。這是設(shè)計一個微機控制系統(tǒng)必須解決的基本問題。第第3 3章章 接口與過程通道配置技術(shù)接口與過程通道配置技術(shù)主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 輸入輸出接口及過程通道的設(shè)計方法。輸入輸出接口及過程通道的設(shè)計方法。 輸

2、入輸出接口與過程通道的硬件和軟件的設(shè)計。輸入輸出接口與過程通道的硬件和軟件的設(shè)計。 硬件抗干擾技術(shù)。硬件抗干擾技術(shù)。23.4 模擬量輸出接口與過程通道輸出通道的輸出信號與類型輸出通道的輸出信號與類型模擬量輸出接口與過程通道結(jié)構(gòu)模擬量輸出接口與過程通道結(jié)構(gòu)8 8位位DACDAC接口配置實例接口配置實例3輸出通道的輸出信號輸出通道的輸出信號模模擬擬電電壓壓信信號號放放大大數(shù)數(shù)模模轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換C CP PU U頻頻壓壓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換模模擬擬電電流流信信號號開開關(guān)關(guān)量量信信號號調(diào)調(diào)制制V V/ /I I變變換換數(shù)數(shù)字字信信號號驅(qū)驅(qū)動動4單片機單片機數(shù)字量數(shù)字量光隔光隔D/AD/A模擬模擬控制裝置控制裝置( (模

3、擬量驅(qū)動的各種模擬儀表模擬量驅(qū)動的各種模擬儀表) )單片機單片機頻率量頻率量光隔光隔F/VF/V功放功放模擬模擬控制裝置控制裝置( (用用PWMPWM或或HSOHSO口口高速輸出高速輸出端口端口驅(qū)動模擬儀表驅(qū)動模擬儀表) )單片機單片機頻率量頻率量光隔光隔頻率信號調(diào)節(jié)頻率信號調(diào)節(jié)頻率頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)( (變頻調(diào)速器變頻調(diào)速器) )單片機單片機開關(guān)量開關(guān)量光隔光隔功放功放開關(guān)量開關(guān)量控制裝置控制裝置( (開關(guān)量控制照明燈開關(guān)量控制照明燈) )單片機單片機數(shù)字量數(shù)字量光隔光隔數(shù)字量調(diào)節(jié)數(shù)字量調(diào)節(jié)數(shù)字量數(shù)字量控制裝置控制裝置( (為其他的數(shù)字（為其他的數(shù)字（智能）設(shè)備提供的數(shù)字信息智能）設(shè)備提供

4、的數(shù)字信息) )輸出通道的類型輸出通道的類型3.4 模擬量輸出接口與過程通道模擬量輸出通道的作用： 模擬量輸出通道是計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制輸出的關(guān)鍵，它的任務(wù)是將CPU輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號去驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)，以達(dá)到控制的目的。 模擬量輸出通道的組成微型計算機D/A轉(zhuǎn)換接口電路功率放大V/I變換3.4.1 模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式n輸出保持器的作用：在新的控制信號來到之前，使本次控制信號維持不變。n輸出保持方案：數(shù)字量保持方案；模擬量保持方案。1. 一個通道設(shè)置一個數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的形式圖3.31 一個通路一個D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)2.2.多個輸出通路共用一個多個輸出通路共用一個D DA A轉(zhuǎn)

5、換器的結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)形式圖3.32 共用D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)D/A轉(zhuǎn)換器的原理轉(zhuǎn)換器的原理 “按權(quán)展開，然后相加按權(quán)展開，然后相加”：D/A轉(zhuǎn)換器把輸入數(shù)字量中的每位都按其權(quán)值分別轉(zhuǎn)換成模擬量，并通過運算放大器求和相加。因此，D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部必須要有一個解碼網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)按權(quán)值分別進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。解碼網(wǎng)絡(luò)通常有兩種：二進(jìn)制加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)和解碼網(wǎng)絡(luò)通常有兩種：二進(jìn)制加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)和T型電阻型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)。解碼網(wǎng)絡(luò)。3.4.2 D/A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù) D/A轉(zhuǎn)換器是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的元件或裝置。常用的D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率有8位、10位、12位等。 主要技術(shù)指標(biāo)有分辨率、建立時

6、間、線性誤差分辨率、建立時間、線性誤差等。基本上與A/D轉(zhuǎn)換器的指標(biāo)相一致。8 8位位電流型電流型D/AD/A轉(zhuǎn)換器，內(nèi)含轉(zhuǎn)換器，內(nèi)含T T形電阻網(wǎng)絡(luò)形電阻網(wǎng)絡(luò):CS1:WR:XFER2:WRDACDAC寄存器寫選通寄存器寫選通:ILE數(shù)據(jù)允許鎖存數(shù)據(jù)允許鎖存輸入寄存器選擇輸入寄存器選擇輸入寄存器寫選通輸入寄存器寫選通數(shù)據(jù)傳送控制數(shù)據(jù)傳送控制1、 結(jié)構(gòu)與引腳結(jié)構(gòu)與引腳控制引腳功能控制引腳功能：2、DAC0832的工作方式的工作方式雙緩沖方式雙緩沖方式多路的多路的D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換要求同步輸出同步輸出時，必須采用雙緩沖同必須采用雙緩沖同步方式步方式。此方式工作時，數(shù)字量的輸入鎖存和D/A轉(zhuǎn)換輸出是分

7、兩步分兩步完成的。單片機必須通過 來鎖存待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，通過 來啟動D/A轉(zhuǎn)換。因此，雙緩沖方式下，DAC0832應(yīng)該為單片機提供兩個I/O端口。AT89S51單片機和DAC0832在雙緩沖方式雙緩沖方式下的連接如單片機和兩片單片機和兩片DAC0832的雙緩沖方式接口電路的雙緩沖方式接口電路圖圖所示。LE1LE2 圖圖 單片機和兩片單片機和兩片DAC0832的雙緩沖方式接口電路的雙緩沖方式接口電路由圖可見可見，1#DAC0832因 和譯碼器FDH相連而占有FDH和FFH兩個兩個I/O端口地址端口地址（由譯碼器的連接邏輯來決定），而而2#DAC0832的兩個端口地址為FEH和FFH。其中，F(xiàn)DH

8、和和FEH分別為1#和和2#DAC0832的數(shù)字量輸入控制端口地址，而FFH為動D/A轉(zhuǎn)換的端口地址。其余連接如單片機和兩片單片機和兩片DAC0832的雙緩沖方式接口的雙緩沖方式接口電路電路圖圖所示所示。若把單片機和兩片單片機和兩片DAC0832的雙緩沖方式接口電路的雙緩沖方式接口電路圖中DAC輸出的模擬電壓模擬電壓Vx和和Vy來控制來控制X-Y繪圖儀繪圖儀，則應(yīng)把Vx和Vy分別加到X-Y繪圖儀的X通道通道和Y通道通道，而X-Y繪圖儀由X、Y兩個方向的步進(jìn)電機驅(qū)動，其中一個電機控制繪筆沿X方向運動；另一個電機控制繪筆沿Y方向運動。CS因此對X-Y繪圖儀的控制有一基本要求：就是兩路模擬信號要同步

9、輸出同步輸出，使繪制的曲線光滑。如果不同步輸出如果不同步輸出，例如先輸出X通道通道的模擬電壓，再輸出Y通道通道的模擬電壓，則繪圖筆先向X方向移動，再向Y方向移動，此時繪制的曲線就是階梯狀的曲線就是階梯狀的。通過本例，也就不難理解DAC設(shè)置雙緩沖方式的目的所在?！境绦颉吭O(shè)AT89S51內(nèi)部RAM中有兩個長度為20的數(shù)據(jù)塊，其起始地址起始地址為分別為addr1和addr2，根據(jù)單片機和單片機和兩片兩片DAC0832的雙緩沖方式接口電路的雙緩沖方式接口電路圖，編寫能把addr1和addrr2中數(shù)據(jù)從1#和2#DAC0832同步輸出的程序。程序中addr1和addr2中的數(shù)據(jù)，即為繪圖儀所繪制曲線的x

10、、y坐標(biāo)點。由圖可知可知，DAC0832各端口地址各端口地址為為：FDH：1#DAC0832數(shù)字量輸入控制端口FEH：2#DAC0832數(shù)字量輸入控制端口FFH：1#和2#DAC0832啟動D/A轉(zhuǎn)換端口首先使工作寄存器0區(qū)的區(qū)的R1指向指向addr1；1區(qū)的區(qū)的R1指向指向addr2；0區(qū)工作寄存器的R2存放數(shù)據(jù)塊長度；0區(qū)和1區(qū)工作寄存器區(qū)的R0指向DAC端口地址。程序如下： ORG2000Haddr1DATA 20H；定義存儲單元addr2 DATA 40H；定義存儲單元DTOUT：MOVR1，#addr1；0區(qū)R1指向addr1MOVR2，#20；數(shù)據(jù)塊長度送0區(qū)R2SETBRS0 ；切換到工作寄存器1區(qū)MOVR1，#addr2；1區(qū)R1指向addr2CLRRS0；返回工作寄存器0區(qū)NEXT：MOVR0，#0FDH ；0區(qū)R0指向1#DAC數(shù)字量控制端口MOVA，R1；addr1中數(shù)據(jù)送AMOVX R0，A ；addr1中數(shù)據(jù)送1#DACINC R1；修改addr1指針0區(qū)R1SETB RS0；轉(zhuǎn)入1區(qū)MOV R0，#0FEH；1區(qū)R0指向2#DAC0832數(shù)字量控制端口MOV A，R1；addr2中數(shù)據(jù)送AMOVX R0，A