微机原理第12章-DA与AD转换接口ppt课件

EOC
START
OE
IN7
模 拟 输 入
IN0
通道 选择 开关
定时和控制
No逐位逼近存放 器(SAR)
比较器
8位锁 D0
存和
D7 ADDA ALE
Image 通道
地址 锁存 及 译码
开关树型 D/A
REF(+) REF(-)
图12.6 ADC0809转换器的内部构造图
No 数/模〔D/A〕和模/数〔A/D〕转换技术主要
用于计算机实时控制和自动丈量系统中。在工业 控制和参数丈量时，经常会遇到如温度、压力、 流量等延续变化的物理量〔通称模拟量〕。用计
Image 算机处置这些模拟量必需先将其转换为电信号，
然后再经A/D转换器将其转换为数字量。对于大 多数的被控对象，计算机加工处置后输出的数字 方一式个控包含制A信/D号和还D/A应转经换D的/A计转算换机变闭环成自模动拟控量制。系才统 干 推如进以执下图行所机示构任务。
Image
图12.5 DAC0832输出的三角波形图
12.3 ADC0809模/数转换器
ADC0809是一种普遍运用且本钱较低的
No CMOS资料A/D转换器。它具有8个模拟量输
入通道，可将模拟量转换为8位二进制数字量。
Image 一、ADC0809的内部构造与引脚图 图12.6 给出了ADC0809的内部构造。 图12.7 给出了ADC0809的引脚图。
本章内容
· 有关D/A、A/D的根本概念 · DAC及其接口 · ADC及其接口 · A/D、D/A运用举例
学习目的
了解微机控制系统的普通组成 了解D/A、A/D的根本原理 了解DAC、ADC的主要性能目的 掌握DAC、ADC与CPU的接口及其
运用
12.1 D/A与A/D接口概述
一、一个典型的计算机自动控制系统
Image 分析：三角波电压范围0~2.5V，对应的数字量 00H~7FH。三角波的下降部分，从7FH 减1，直到数字量降为00H；上升部分那 么 从00H加1，直到7FH。
相应的程序如下：
MOV AL，7FH ;设2.5V初值
DOWN：OUT 20H，AL ;输出模拟信号到端口20H，三角波下降
;段
DEC AL
;输出值减1
CMP AL，00H ;输出值到达0V？
JNZ DOWN ;输出值未到达0V，那么跳到DOWN
UP： OUT 20H，AL ;输出模拟量到端口20H，三角波上升段
INC AL ;输出值加1
CMP AL，7FH ;判别输出值能否到达2.5V
JNZ UP
;输出值未到达2.5V那么跳到UP
308H~30FH
≥1
+5V
A9 A3
I/O
译 IOR 300H~307H
码
No 1
≥1
2
≥1
REF〔+〕 Vcc
OE ALE START
CLK 500KHZ EOC
IOW
ADC0809
D7
D7
… …
… …
IN0
Image 8路模拟输入 A2 A1
IN7 ADDC ADDB
D0 REF〔-〕
D0
A0
转换时间是A/D完成一次转换所需求的时间。普通转换 速度越快越好，常见有高速〔转换时间<1us〕、中速〔转
No 换时间<1ms〕和低速〔转换时间<1s〕等。
4. 绝对精度
对于A/D，指的是对应于一个给定量，A/D转换器的误 差，其误差大小由实践模拟量输入值与实际值之差来度量。
Image 5. 相对精度 对于A/D，指的是满度值校准以后，任一数字输出所对 应的实践模拟输入值〔中间值〕与实际值〔中间值〕之差。 例如，对于一个8位0~+5V的A/D转换器，假设其相对误差 为1LSB，那么其绝对误差为19.5mV，相对误差为0.39%。
Image 在A/D转换中由于整量化产生的固有误差。
量化误差在±1/2LSB〔最低有效位〕之间。
例如
一个8位的A/D转换器，它把输入电压信号分成28=256层，
假设它电的压量量程程为范 围0~55V.0，V 那么，量化单位q为：
q=
2n = 256≈0.0195V=19.5mV
3. 转换时间〔Conversion time〕
DAC0832是一种相当普遍且本钱较低的数/
No 模转换器。该器件是一个8位转换器，它将一个
8位的二进制数转换成模拟电压。
一、DAC0832的内部构造与引脚图
Image 图12.2 给出了DAC0832的内部构造。
图12.3 给出了DAC0832的引脚图。
锁存器1
锁存器2
转换器
D0
D0 Q0
D0 Q0
Image
二、DAC0832 的任务方式
No DAC0832可任务在三种不同的任务方式:
(1) 直通方式
Image 当ILE接高电平，CS，WR1、WR2和
XFER都接数字地时，DAC处于直通方式， 8位数字量一旦到达D0~D7输入端，就立刻 加到D/A转换器，被转换成模拟量。
(2)单缓冲方式
No 单缓冲方式是将一个锁存器处于缓冲
Image 分析：〔1〕模拟输入通道IN0~IN7由A0~A2决议其端口 地址，分别为300H~307H，与IOW相配合， 可启动ADC0809进展转换； 〔2〕查询端口和读A/D转换结果存放器的地址分 别为：308H和300H。
相应的采集程序如下：
AD：MOV CX，0008H
;通道计数单元CX赋初
O4
A3 A4 A5 A6 A7
Image I5
O5
I6
O6
I7
O7
I8
O8
I9
M/IO
I1
0
GAL16V8
图12.4 DAC0832与CPU的单缓冲方式衔接电路
下面举例阐明如何编写D/A转换程序。
No 例 编写图12.4中DAC0832输出三角波的 汇编程序，要求三角波的最低电压为0V， 最高电压为2.5V。
生 产 过 程
传感器
A/D 转 换 器
I/O 接口
计 算
机
执行机构
D/A
转
换
器
I/O 接口
图12.1 典型的计算机自动控制系统
二、模/数转换器(ADC)的主要性能参数
No 1. 分辨率〔Resolution〕 它阐明A/D对模拟信号的分辨才干，由它确定能被 A/D区分的最小模拟量变化。
2. 量化误差〔Quantizing error〕
三、数/模转换器(DAC)的主要性能参数
No 1. 分辨率〔Resolution〕 分辨率阐明DAC对模拟量的分辨才干，它是最低有 效位〔LSB〕所对应的模拟量，它确定了能由D/A产生的 最小模拟量的变化。通常用二进制数的位数表示DAC的 分辨率，如分辨率为8位的D/A能给出满量程电压的1/28
Image 的分辨才干，显然DAC的位数越多，那么分辨率越高。
2. 线性误差〔Linearity error〕
D/A的实践转换值偏离理想转换特性的最大 偏向与满量程之间的百分比称为线性误差。
3. 建立时间〔Setting time〕
这是D/A的一个重要性能参数，定义为：在数字输入端 发生满量程码的变化以后，D/A的模拟输出稳定到最终值
No ±1/2LSB时所需求的时间。
1 2
18
CS WR1
WR2
8 VREF
RFB
7
6 5 4 16 15
No D0
D1
D2
D3 D4
IOUT2
DAC0832
D5
IOUT1
9
12 11
Image 14 13
D6 D7
17 19 XFER
ILE 10 DGND
20 VCC AGND 3
图12.3 DAC0832引脚图
各引脚的功能如下：
;读EOC形状
TEST AL，80H
;测试A/D转换能否终了
JZ WAIT
;未终了，那么跳到
WAIT
;处
MOV DX，300H
IN AL，DX MOV [DI]，AL INC DI POP DX INC DX LOOP LOOP1 CALL DELAY JMP AD
;取读A/D转换结果存放器的 ;端口地址 ;读A/D转换结果 ;保管转换结果 ;指向下一保管单元 ;恢复通道地址 ;指向下一个模拟通道 ;未完，转入下一通道采样 ;延时100ms ;进展下一次循环采样，跳至 ;AD处。
ADDA
GND
图12.8 ADC0809与CPU的衔接图
下面举例阐明如何编写A/D转换程序。
例
编写图12.8中的A/D转换程序，详细要求如下：
No ① 顺序采样IN0~IN7 8个输入通道的模拟信号;
② 结果依次保管在ADDBUF开场的八个内存 单元中;
③ 上述采样每隔100ms循环一次。设DELAY 是一延时100ms子程序。
17 14
8 15
18 19 20 21
D0
REF(+) 12
D1
REF(-) 16
No D2
Vcc 11
D3 D4
GND 13
D5
IN0 26
D6
IN1 27
D7
IN2 28
25 ADDA
IN3
1
24 ADDB
IN4
2
Image 23 ADDC
IN5
3
7 EOC
9 OE 22 ALE
IN6 IN7
D/A
VRE
D1
D1 Q1
D1 Q1
F
D2 D3 D4 D5 D6
D2 D3 D4 D5 D6
No Q2
D2 Q2
Q3
D3 Q3
Q4
D4 Q4
Q5
D5 Q5
Q6
D6 Q6
IOU T2 IOU T1
D7
D7 Q7
D7 Q7
RFB
G
G
Image ILE
CS WR1
XFER WR2
图12.2 DAC0832的内部构造
方式，另一个锁存器处于直通方式，输入 数据经过一级缓冲送入D/A转换器。
(3) 双缓冲方式
Image 即数据经过两个存放器锁存后再送入D/A转
换电路，执行两次写操作才干完成一次D/A转换。
三、DAC0832与CPU的衔接
No 由于DAC0832内部含有数据锁存器，在
与CPU相连时,使其可直接挂在数据总线上。
Image DAC0832采用单缓冲方式 与CPU的衔接如图12.4所示。
D0~D7
D0~D
VRE
+5V
7
F
CS
WR A0 A1
I1 I2 I3
No10K +5V
O1 20H
WR1 WR2 DGND
ILE XFER
RFB
LM741
IOUT _
1
+
AIOGUNT
O2 O3
DAC083D22
U0
A2
I4
No D0~D7： 8位数据输入端。
CS：片选信号输入端。 WR1、WR2：两个写入命令输入端，低电平有效。
Image XFER：传送控制信号，低电平有效。
IOUT1和IOUT2：互补的电流输出端。
RFB：反响电阻，被制造在芯片内，与外接的运
No 算放大器配合构成电流/电压转换电路。
VREF：转换器的基准电压。 VCC：任务电源输入端。 AGND：模拟地，模拟电路接地点。 DGND：数字地，数字电路接地点。
4. 温度灵敏度
它是指数字输入不变的情况下，模拟输出信号随温度 的变化。普通D/A转换器的温度灵敏度为±50PPM/℃。PPM
Image 为百万分之一。
5. 输出电平
不同型号的D/A转换器的输出电平相差较大，普通为 5V~10V，有的高压输出型的输出电平高达24V~30V。
12.2 DAC0832数/模转换器
JMP DOWN ;输出值到达2.5V那么跳到DOWN循环。
本例中DAC0832输出的三角波如图12.5所示。 假设8086的时钟频率为5MHz，那么可计算出该 三角波的周期大约为1.53ms，即频率约为654Hz。
No 假设要进一步降低三角波的频率〔增大其周期〕，
可在每次D/A转换之后参与适当的延时。
值
MOV DI， OFFSET ADDBUF ;寻址数据区，结果保管
;在ADDBUF存储区
START：MOV DX，300H
;取IN0启动地址
LOOP1：OUT DX，AL
;启动A/D转换，AL可
为
;恣意值
PUSH DX
;保管通道地址
MOV DX，308H
;取查询EOC形状的端
口
;地址
WAIT： IN AL，DX
6 START CCLLOOCCKK
4 5 10
ADC0809
图12.7 ADC0809的引脚图
二、ADC0809与CPU的衔接
No ADC0809与CPU的衔接，主要是正确处
置数据输出线〔D0~D7〕，启动信号START 和转换终了信号EOC与系统总线的衔接问题。
Image 图12.8给出了ADC0809与CPU的典型衔接图。