第2章 模拟量输入 输出通道接口技术

2.2.2 8位D/A转换器及其接口技术
主要介绍DAC0832
一、普通型D/A转换器DAC0832
1、主要特点
8位、稳定时间为1μs、数据输入可双缓冲单缓冲或直通、低功 耗约200mW、电平与TTL兼容、单电源供电（+5~+15V）。
2.2 模拟量输出通道接口技术（3）
2、结构与原理
由4部分构成： 输入控制、输入锁存、转换寄存、D/A转换器
2.3 模拟量输入通道接口技术（6）
5、DAC0809与微型机的接口技术
（1）微机以查询方式与ADC0809连接 注意以下信号的连接： 1）模拟量的输入 极性、电平 2）数字量的输出 位数、是否有锁存 3）A/D转换的启动 电平或脉冲启动 4）转换结束信号 转换中为低，结束为高 作中断或查询读取结果 5）参考电源 VREF± 单、双极性电源 图2-37 ADC0809工作于查询方式 6）接地 7）时钟
2.3 模拟量输入通道接口技术（4）
2 、引脚信号
IN0—IN7：8个模拟量输入端 START：转换启动信号输入端 EOD：转换结束信号输出端 OE：转换结果输出允许输入端 ADDA、ADDB、ADDC： 通道号选择输入端 ALE：地址锁存信号输入端 CLK：时钟输入端 D0—D7：数字信号输出端 VREF(+)、VREF(-)：参考电压输入
多路开关的作用是分时地选择多路模拟量中之一路进 行传输。可以是输入，多到一进行A/D转换；也可以是输 出，一到多将D/A转换结果输出。前者叫多路开关，后者 叫多路分配器。 现在的多路开关均为集成电路，有跟多中型号可供选 择，见表2-1。多路开关的一个重要参数是接通电阻，不 会是0。
2.1 多路开关及采样/保持器（3）
2.3 模拟量输入通道接口技术（2）
2.3.2 8位A/D转换器ADC0808/0809
DAC0808和DAC0809 相同，区别仅在于精度 不同，前者为±1/2LSB， 后者为±1LSB 。
1、电路组成
由多路模拟开关、A/D 转换器、三态输出锁存器， 三部分组成。
ADC0809内部逻辑结构
2.3 模拟量输入通道接口技术（3）
2.3 模拟量输入通道接口技术（11）
2）带仪器放大器的A/D转换器AD670 主要特点： 内部有精密放大 器，可以直接输入传 感器送来的小信号， 在内部放大成0～5V 的标准信号；其它方 面基本与AD7574相同。 START：1示正在 转换；0示转换结束。 BPO/UPO：极性选 择，单极性应接地。 FORMAT：
本节内容：D/A转换原理、8位和12位D/A转换器及接口
2.2.1 D/A转换原理
D/A转换器的主要参数之一是分别率，即转换器的位数，有8位 的、10位的、12位的等。 转换原理： 将数字量先 转换成模拟电 流（借助网络 电阻），然后 用运放器转换 成模拟电压。
2.2 模拟量输出通道接口技术（2）
输
出
端
A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 H H H H H H H H H H H H H H H H H H A B C 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9
× H × × × H L H × × × × H L L L L L
H
H H
L
L L
2.3 模拟量输入通道接口技术（13）
作 业
2.1 什么叫接口？接口的作用是什么？ 2.6 采样/保持器有什么用处？ 2.8 香农定理的基本内容是什么？ 2.9 A/D和D/A转换器在微机控制系统中 有什么作用？ 2.17 试用图2-20的电路设计出产生三角波 和反向锯齿波的程序。设DAC0832的端 口地址为280H。
2.3 模拟量输入通道接口技术（7）
（2）软件编程 设8个模拟通道的端口地址为220H～227H（亦为数据输出的地 址），转换状态的端口地址为238H~23FH。80X86汇编程序如下。 DATA SEGMENT ；定义数据段 COUNTER EQU 8 BUF DB COUNTER DUP（0） ；数据缓冲区 DATA ENDS ；数据段结束 *********************************************************** CODE SEGMENT ；定义代码段 MAIN PROC FAR ；主程序 ASSUME：CS：CODE，DS：DATA START：MOV AX，DATA ；设置数据段 MOV DS，AX MOV BX，OFFSET BUF ；数据存放首地址 MOV CX，COUNTER ；检测数据个数送CX MOV DX，220H ；准备检测通道的地址
4、主要技术指标
单一5V供电 模拟量范围：0～5V 分别率：8位 精度：ADC0808为±1/2LSB， ADC0809为±1LSB 功耗：为15mW 时钟范围：10~1280kHz 转换时间：时钟500kHz时为128μs
2.3 模拟量输入通道接口技术（6）
5、DAC0809与微型机的接口技术
注意以下信号的连接： 1）模拟量的输入 极性、电平 2）数字量的输出 位数、是否有锁存 3）A/D转换的启动 电平或脉冲启动 4）转换结束信号 转换中为低，结束为高 作中断或查询读取结果 5）参考电源 VREF± 单、双极性电源 6）接地 7）时钟
AGND：模拟地 CS：片选信号 DGND：数字地
二、微型计算机信号
1、MCS-51单片机引脚信号
2.2 模拟量输出通道接口技术（6）
2、MCS-51单片机的内部资源
2.2 模拟量输出通道接口技术（7）
3、8086处理器引脚信号
1）地址总线 20位 AD0—AD15、A16—A19 它们均分时地输出地址 2）数据总线 16位 AD0—AD15，分时传输数据 3）控制总线 RD、WR（读写），ALE （地址锁存），DEN（数据允 许），DT/R（方向控制）， INTR、INTA（中断请求与应 答），HOLD、HLDA（总线 请求与应答）等
H
L
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L
2.2 模拟量输出通道接口技术（10）
2、应用编程
试对DAC0832进行编程，使其输出锯齿波。设0832的片选地 址为PORTDA。
主程序段：
MOV MOV OUT CALL INC JMP DX，PORTDA AL，0 DX，AL DELAY AL LP
LP：
延时子程序： DELAY： MOV CX，DATA DELP：NOP LOOP DELP RET
；准备查询地址 ；读入状态信息 ；检查转换是否结束 ；为0则未结束，继续查询 ；弹出数据地址 ；读取转换结果 ；存入缓冲区
；转向下一模拟通道检测
2.3 模拟量输入通道接口技术（9）
。。。。 MOV AX，4C00H INT 21H MAIN ENDP CODE ENDS END START ；数据处理 ；返回DOS
2.3 模拟量输入通道接口技术（10）
2.3.3 其它的A/D转换器
1、其它的8位A/D转换器
1）普通型A/D转换器AD7574 主要特点： 单5V供电、功耗低 （30mW）、速度高 （15 μs ）、有三态 输出锁存器等。 BUSY： 状态信 号，0示正在转换； 1示转换结束。 BOFS：二进制偏 移，接地输出的为二 进制数；接高，且输 入为双极性，则输出 为二进制偏移码。
2.2 模拟量输出通道接口技术（11）
四、其它的8位D/A转换器
1、电压输出型D/A转换器AD558
2.2 模拟量输出通道接口技术（12）
2、多通道D/A转换器AD7226
2.2 模拟量输出通道接口技术（13）
2.2.3 高于8位的D/A转换器
有10位的、12位的、14位的、以及更多位数的D/A转换器。 使用上与 8位转换器不同的是与微机接口时，数据要分两次或 三次输入。
2.2 模拟量输出通道接口技术（8）
三、8位D/A转换器与微型机的接口
注意： 1）数字量输入、2）模拟量输出、3）控制信号连接
1、DAC0832与微型机的接口
为单缓冲方式，输入锁存器锁存、转换器寄存器直通。
地址译码器74LS138
74LS138功能表
输 允 许
G1 G2
入 C
端 B
选 择 H H H
2.2 模拟量输出通道接口技术（4）
3、引脚信号 D7—D0：数字量输入 ILE ：输入锁存允许（高）
WR1：输入锁存器写选通（低） WR2：DAC寄存器写选通（低） XFER：数据传送控制（低）
IOUT1：DAC电流输出1，当输入数字 量为全1时，IOUT1为最大值。 IOUT2：DAC电流输出2，当输入数字 量为全1时，IOUT2为最小值， I OUT1 + I OUT2 = 常数， I OUT2 常接地。 Rfb：反馈信号输入端 VREF：参考电压输入端
2.1.3 采样/保持器
A/D转换器将模拟量转换成数字量需要一定的时间，而模拟量是 随时间变化的，有可能在转换过程中模拟信号发生变化，因此会 产生错误的转换结果。 采样/保持器（Sample/Hold）就是对模拟信号进行瞬间（微秒或 更短）采样，然后保持其电压值，供A/D转换器进行转换。
2.2 模拟量输出通道接口技术（1）
2.3 模拟量输入通道接口技术（12）
2、高于8位A/D的转换器
12位A/D转换器AD574 AD574是美国模拟器件公司（Analog Devices）生产的12位逐 次逼近型快速A/D转换器。主要特点： 12位、转换速度位35 μs 、转换误差为±0.05%、内部有三态 输出缓冲器、与COMS及TTL电平兼容等。
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G2A H G2B G1 H Y7 H GND H H H
VCC Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6
74LS138地址译码器
2.3 模拟量输入通道接口技术（1）
本节主要讲8位A/D转换器ADC0809
2.3.1 A/D转换原理
其方法有： 计数法、逐次逼近法、双积分法、V/F转换法等。（略） A/D转换器的主要参数有分别率、转换速度等。 分别率 即转换器的位数，有8位的、10位的、12位的等。 转换速度 即转换的快慢，有高速的（ μs量级）、中速的（百 μs量级）、低速的（数十ms量级）等。 转换精度 即转换的精确程度、误差的大小，用最低有效位的 几分之一表示。如±1/2LSB
本章主要内容
2．1 多路开关及采样保持器 2．2 模拟量输出通道接口技术 2．3 模拟量输入通道接口技术
2.1 多路开关及采样/保持器（1）
本节内容：采样定理、多路开关、采样/保持器
2.1.1 采样定理
采样定理即香浓（Shannon）定理： 对于有限带宽信号x(t) ，即 | f |> f max ，
第2章 模拟量I/O通道接口技术
接口：
计算机与外设之间相连接的部件。可以是电路板、元器件等。 如显卡、网卡、并行接口、串行接口、 A/D 转换器、 D/A 转换器、 MODEM等。
接口的功能：
寻址功能、输入/输出功能、信号转换功能（串转并、并转串、 A/D、D/A等）、数据缓冲功能等。 模拟量输入/输出通道接口，是微机控制系统中重要的硬件部分。
2.3 模拟量输入通道接口技术（8）
START1:OUT DX，AL PUSH DX MOV DX，238H START2：IN AL，DX TEST AL，80H JZ START2 POP DX IN AL，DX MOV [BX]，AL INC BX， INC DX LOOP START1 。。。。 ；启动A/D转换
D3
D7 D6 D5 D4 D0
D1
D2
2.3 模拟量输入通道接口技术（5）
3 、转换原理
启动脉冲START和地址锁存脉冲的上升沿将地址锁存，把选中通 道的模拟量送到 A/D转换器；在 START信号的下降沿启动A/D转换， 转换器进行逐次逼近转换，在转换过程中 EOC 为低；转换结束后 EOC信号由低变高，可以读取转换结果。
x(t) =0，而x*(t)是x(t)的理想采样信号，
若采样频率 f s ≥ 2f max ，则由x*(t)可以 完全地恢复x(t) 。
一般f s 至少取4f max ，实际中取10倍
是很平常的。 采样频率 f s（或周期T）理论计算
困难，常用经验值。
2.1 多路开关及采样/保持器（2）
2.1.2 多路开关