微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章

第十一章數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換與模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換接口

節(jié)概述一、實(shí)時(shí)過程控制控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成第二節(jié)D/A轉(zhuǎn)換一、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的原理(組成）二、八位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832三、12位D/A轉(zhuǎn)換器DAC1210第三節(jié)模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換一、逐次逼近式模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器原理二、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器基本組成三、典型模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!第十一章數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換與模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換接口

節(jié)概述控制對(duì)象多路開關(guān)MUX采樣保持器S/HI/O接口A/D轉(zhuǎn)換器傳感器傳感器放大濾波放大濾波計(jì)算機(jī)執(zhí)行部件多路開關(guān)MUXI/O接口D/A轉(zhuǎn)換器包括A/D和D/A的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)一、實(shí)時(shí)過程控制控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!１.傳感器：把控制對(duì)象的各種參數(shù)的物理量用傳感器測(cè)量出來，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。２.放大器：把傳感器輸出的信號(hào)(一般為mV或V)放大到A/D轉(zhuǎn)換所需的量程范圍。３.低通濾波器：抑制干擾，提高信躁比。４.多路開關(guān)：對(duì)傳感器輸出的多路信號(hào)進(jìn)行切換，用一路裝置進(jìn)行測(cè)量和控制。5.采樣保持電路：對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣并保持以保證A/D轉(zhuǎn)換的正確性。微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!第二節(jié)D/A轉(zhuǎn)換一、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的原理(組成）。I1I2I3Ifd1d2d3d4R2R4R8RS1S2S4S3IoΣ－+VoVR=5VI4Rf=R/2若d1d2d3d4=1000微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!二、八位D/A轉(zhuǎn)換器DAC083213141516456781211932010IEDI7DI6DI5DI4DI3DI2DI1DI0ILECSWR1WR2XFER19118217VREFIOUT2IOUT1R1bR1bVccDGND8位D/A轉(zhuǎn)換器8位DAC寄存器8位輸入寄存器DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖AGNDIE主要技術(shù)指標(biāo)：分辨率：8位轉(zhuǎn)換時(shí)間：1S滿量程誤差：±1LSB參考電壓：±10V單電源：+5V~+15V1.芯片介紹微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!3.DAC0832與CPU接口方式DAC0832WR2WR1CSXFERVcc＋5VD7-D0Vo－+AIOUT2IOUT1AGNDDGNDVREFILE＋5V地址總線DAC0832與8位數(shù)據(jù)總線微機(jī)的連接圖地址譯碼WRIO/M②單緩沖方式：ILE接高電平；CS、WR1、WR2、XFER接控制輸出端（連接方式有多種形式）；當(dāng)對(duì)DAC0832進(jìn)行寫操作時(shí)（執(zhí)行OUT指令），數(shù)字量直接被轉(zhuǎn)換成模擬量。①直通方式：ILE接高電平；CS、WR1、WR2、XFER直接接地。D/A轉(zhuǎn)換器的輸出隨著總線數(shù)據(jù)的變化而變化。微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!③雙緩沖方式：種應(yīng)用情況：在前一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的同時(shí)，CPU將下一個(gè)數(shù)據(jù)先輸入至輸入寄存器，然后再在某個(gè)時(shí)刻啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換。地址譯碼320H321HDAC0832Vcc＋5VD7-D0Vo－+AIOUT2IOUT1AGNDDGNDVREFILE＋5V地址總線DAC0832與8位數(shù)據(jù)總線微機(jī)的連接圖WR1WR2IOWRCSXFERMOVDX，320HMOVAL，DATAOUTDX，ALINCDXOUTDX，AL微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!DAC1210的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖B1/B2151617181920451014131132412D11D10D9D8D7D6D5D4CSWR1WR2XFER23121222VREFIOUT2IOUT1R1bR1bVccDGND12位D/A轉(zhuǎn)換器12位DAC寄存器8位輸入寄存器AGND4位輸入寄存器D3D2D1D06789LELELE三、12位D/A轉(zhuǎn)換器DAC12101.芯片介紹主要技術(shù)指標(biāo)：分辨率：12位轉(zhuǎn)換時(shí)間：1S滿量程誤差：±1LSB參考電壓范圍：±25V單電源范圍：+5V~+15V控制引腳CS、B1/B2、WR1作為輸入寄存器的輸入控制；WR2、XFER作為DAC寄存器的輸入控制微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!第三節(jié)模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換一、逐次逼近式模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器原理

實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的方法有多種，而逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換具有速度快，分辨率高等優(yōu)點(diǎn)獲得了廣泛的應(yīng)用。這種A/D轉(zhuǎn)換器的比較過程與天平的稱重的過程相似。若一臺(tái)天平具有32克、16克、8克、4克、2克和1克等6種砝碼，需要稱量的物體重量為27.4克。稱量從最重的砝碼試起，過程如下表所示。M=D5*32+D4*16+D3*8+D2*4+D1*2+D0*1=27（克）微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!三、典型模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC08091.芯片簡(jiǎn)介8路模擬開關(guān)控制與時(shí)序SAR樹狀開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)三態(tài)輸出鎖存緩沖器地址鎖存與譯碼IN7IN0ADDAADDBADDCALEVccGNDVREF+VREF-OED7D0EOCCLKSTARTADC0809功能方框圖主要功能分辨率：8位轉(zhuǎn)換誤差：±1/2LSB~±1LSB轉(zhuǎn)換時(shí)間：100μS時(shí)鐘頻率：640KHZ測(cè)量路數(shù)：8路輸出：三態(tài)緩沖單一5V供電，對(duì)應(yīng)輸入模擬電壓范圍0~5V微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!⑴直接連接MOVAL，07HOUT84H，ALCALLDELAY120INAL，84H若采用中斷方式，可用ADC0809的EOC輸出端作為CPU的中斷申請(qǐng)信號(hào)，在中斷服務(wù)程序中讀入轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。ADC0809具有三態(tài)輸出緩沖器，可以與CPU直接連接。若地址譯碼器的輸出Y1的地址為84H~87H，則采用無條件傳送方式從輸入通道IN7讀入一個(gè)模擬量的程序?yàn)椋鹤g碼8分頻OEALESTARTADDCADDBADDAD7~D0EOCCLOCKA7~A0D7~D0CLKNcIORIOWY1VccVREF+VREF-GND+5VADC0809直接與微處理器的連接ADC0809IN7IN03.ADC0809與微處理器的連接微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!例：對(duì)ADC0809的IN0至IN7巡回進(jìn)行采樣一次，并將采樣的數(shù)據(jù)存放在以DATA開始的內(nèi)存單元中。步：程序初始化MOVAL，98H；8255方式0，PA口輸入，OUT83H，AL；PB口輸出，PC口高四位輸入MOVSI，OFFSETDATA；置內(nèi)存首址MOVAX，0H；開關(guān)初始編碼MOVCX，8第二步：輸出通道號(hào)啟動(dòng)ADCAGA：MOVAL，AH；輸出開關(guān)編碼OUT81H，ALADDAL，10H；啟動(dòng)ADCOUT81H，ALSUBAL，10HOUT81H，AL第三步：判ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束否？結(jié)束則讀入數(shù)據(jù)，存入內(nèi)存。否則再判LOP：INAL，82H；檢查EOCTESTAL，80HJZLOP；EOC=0，繼續(xù)查詢

INAL，84H；EOC=1，讀入數(shù)據(jù)MOV[SI]，AL；存入內(nèi)存第四步：修改循環(huán)變量判測(cè)量完否？未完繼續(xù)INCSI；修改指針I(yè)NCAH；修改開關(guān)編碼LOOPAGA；未完繼續(xù)微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!2）；梯形波：下限3DH，上限0CDHMOVDX，220HMOVAL，3CHUP：INCALOUTDX，ALCMPAL，0CDHJNZUPCALLDELAY-20MSDOWN：DECALOUTDX，ALCMPAL，3CHJNZDOWNCALLDELAY-20MSCALLDELAY-20MSJMPUP微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!D7D0-+RiVOUT地址譯碼D11D0WR1WR2B1/B2CSXFERABIOWA0IOUT1IOUT2RFBDAC1210微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器接口一、數(shù)/模轉(zhuǎn)換原理1、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的基本組成：數(shù)據(jù)輸入邏輯電路電子開關(guān)基準(zhǔn)電壓電阻網(wǎng)絡(luò)模擬電流輸出2、T型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)：+_D3D2D1D0VRRRR2R2R2R2R2RRV0II3I2I1I0I=I3D3+I2D2+I1D1+I0D0VR=24R(23D3+22D2+21D1+20D0)2/16微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!2.芯片的輸出電路0832-+R數(shù)字量輸入iVOUTVOUT=-iR0832-+R數(shù)字量輸入iVOUTR1R2VOUT=iR(1+R2/R1)0832-+R1數(shù)字量輸入-+R4VOUTVREFR2R3IOUT1IOUT2雙極性輸出微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!單緩沖方式的應(yīng)用例1設(shè)DAC的口地址為80H，要求輸出0~5V的鋸齒波START：MOVAL，0FFHAGAIN：INCALOUT80H，ALCALLDELAYJMPAGAIN階梯的寬度由延時(shí)時(shí)間決定例2要求DAC輸出一三角波，波形下限電壓為0.5V，上限電壓為2.5V。下限電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為：0.5*256/5=26=1AH上限電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為：2.5*256/5=128=80HBEGIN：MOVAL，1AHUP：OUT80H，ALINCALCMPAL，81HJNZUPDECALDOWN：OUT80H，ALDECALCMPAL，19HJNZDOWNJMPBEGIN微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!-+CS

XFER

WR2ILEWR1DAC1-+

XFER

WR2ILEWR1DAC2-+CS

XFER

WR2ILEWR1DAC3譯碼器ABCS1CS2CS3XFERIO/MWRVO1VO2VO3第二種應(yīng)用情況：在多路DAC系統(tǒng)中，需要同步D/A轉(zhuǎn)換時(shí)，采用雙緩沖方式。在不同的時(shí)刻將要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)分別打入各DAC的輸入寄存器，然后由一個(gè)轉(zhuǎn)換命令同時(shí)啟動(dòng)，各個(gè)DAC轉(zhuǎn)換。8/16微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!2.DAC1210與8位CPU接口方式D7D0-+RiVOUT地址譯碼D11D0WR1WR2B1/B2CSXFERABIOWA0IOUT1IOUT2RFBDAC1210控制DAC1210的轉(zhuǎn)換共要用到3個(gè)I/O端口，CS引腳的口地址為220H-221H，其中220H選通8位輸入寄存器，221H選通4位輸入寄存器；XFER引腳的口地址為222H-223H，任一個(gè)地址都可啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換。若待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量在BX寄存器的低12位，則完成一次D/A轉(zhuǎn)換的程序如下START：MOVDX，220HMOVCL，4SHLBX，CLMOVAL，BHOUTDX，ALINCDXMOVAL，BLOUTDX，ALINCDXOUTDX，AL微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!DAC控制邏輯SAR緩沖器+-VRViCLK輸出數(shù)據(jù)逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器原理框圖二、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器基本組成控制邏輯(SAR)：移位寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、時(shí)序電路及去留碼邏輯電路；DAC:產(chǎn)生電子砝碼；比較器：對(duì)輸入電壓與電子砝碼進(jìn)行比較，并由控制邏輯決定該砝碼的去留。設(shè)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)n=4，相應(yīng)的電子砝碼分別為2.5V、1.25V、0.625V、0.3125V。Vi=3V,則轉(zhuǎn)換過程及結(jié)果如表所示。微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!2.ADC0809工作時(shí)序STARTALE通道地址EOCOEDATA64CLK①選擇當(dāng)前轉(zhuǎn)換的通道，即將通道編碼送地址鎖存器；②通過執(zhí)行OUT指令在START，ALE上產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，鎖存通道編碼并啟動(dòng)A/D；③A/D轉(zhuǎn)換開始后，EOC變低，經(jīng)過64個(gè)時(shí)鐘周期后，轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC變高；④轉(zhuǎn)換結(jié)束后，通過執(zhí)行IN指令設(shè)法在OE腳上產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，打開輸出緩沖器的三態(tài)門讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!⑵通過并行接口芯片同CPU連接ADC0809通過8255A的接口原理圖譯碼Y1Y0IOWRIORDD7~D0A0A1A7~A2CLK8088總線8255APB4PB2PB1PB0PAPC7WRRDDBA0A1CS問題：用一片8255A并行接口芯片控制ADC0809的轉(zhuǎn)換過程；分析：8255A有三個(gè)8位的并行口，可用PB口輸出0809的通道選擇編碼和控制ADC的啟動(dòng)，PC口輸入ADC的狀態(tài)。PA口作為他用，實(shí)現(xiàn)：首先完成CPU與8255的連接，然后根據(jù)分析完成ADC與8255的連接+5VCLOCKALESTARTADDCADDBADDAEOCOEVccVREF+VREF-GNDADC0809IN7IN0D7~D08分頻Y0地址為80H~83HY1地址為84H~87H微機(jī)原理與應(yīng)用課件第十一章共25頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!12-3某8