第十章AD与DA转换器接口.
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第10章 AD与DA转换器接口
2. DAC0832 的引脚定义 DI0~DI7: 数字量输入。 ILE: 输入锁存允许。
CS : 片选。
WR1 : 写信号1 WR 2 : 写信号2 XFER 2 : 传递控制
控制第一级缓
冲器的锁存
控制第二级缓
冲器的锁存
VREF：基准电压。
AGND：模拟信号地。
VCC：工作电源。 DGND：数字信号地。 IOUT1：
DI0-3:低4位数字量输入数据线 DI4-11:高8位数字量输入数据线 /CS=0,/WR1=0时，B1//B2＝0，打开低4位锁存器 /CS=0,/WR1=0时，B1//B2＝1，打开高8位锁存器 /XFER=0,/WR2=0时，打开12未DAC寄存器 Vref 参考电压输入 Iout1、Iout2模拟电流输出 AGNG、DGNA模拟数字信号地线 Rfb 反馈电阻输入
DAC1210与系统总线的连接
3. DAC1210 软件设计
若220H221H选择/CS，地址为222H223H选择/XFER， 则地址为220H时选择4位输入寄存器，为221H时选择8位 输入寄存器，为222H时选择12位DAC寄存器。待转换的 数据已经放在DATAH和DATAL两个存储单元中，则可用 下面的程序完成一次转换。 MOV DX，220H ；低4位寄存器地址 MOV AL，DATAL ；低4位数据 OUT DX，AL ；输出低4位 INC DX ；高8位寄存器地址 MOV AL，DATAH ；高8位数据 OUT DX，AL ；输出高8位数据 MOV DX，222H ；DAC寄存器 OUT DX，AL ；启动12位数据转换
D/A 转换器能够转换的二进制数的位数。
例如8位D/A，转换后电压满度为5V，
则其能分辨的最小电压=5v/2820mv
AD与DA转换器接口
24
1. ADC的主要参数
衡量一个ADC的性能的主要参数有： 1. 分辨率：指ADC能够转换成二 进制数的位数。 2. 转换时间：指从启动转换开始 到转换结束，得到稳定的数字输出量为 止的时间。 其它参数与DAC类似。
23
ADC按分辨率可分为：4位、6位、8位、10位、 12位、14度可分为： 超高速（转换时间≤330ns） 次高速（转换时间330ns～3.3us） 高速（转换时间＜20us） 中速（转换时间20us ～330us ） 低速（转换时间＞330us ） ADC按转换原理可分为 并行A/D、逐次逼近A/D、双积分A/D。
15
二、并行8位D/A转换芯片AD558及其接口
1、 AD558的内部结构框图
16
17
2、AD558与PC机的连接图
18
三、串行8位D/A转换器TLC5620
第一级缓冲 第二级缓冲
19
数据写入方式 (LDAC更新DAC输出)
数据写入方式 (LOAD更新DAC输出)
20
TLC5620 REFA REFB REFC DATA REFD CLK DACA LOAD DACB LDAC DACC DACD
13
MOV DX，300H MOV AL，0H L1：OUT DX，AL INC AL JNZ L1 MOV AL，0FFH L2：OUT DX，AL DEC AL JNZ L2 JMP L1
;8255A的A口 ;生成三角波
14
思考题： 1.编写完整的程序。 2.编写生成矩形波、三角波、梯形波、 正弦波以及锯齿波等程序
5
2、D/A转换器的连接特性 表示一个D/A 转换器连接特性的几个方面： 1. 数据缓冲能力。 2. 输入的数据宽度（分辨率）。 3. 输入码制。一般对单极性输出的DAC只能 接收二进制码或BCD码，而双极性输出的DAC只能 接收偏移二进制码或补码。 4. 输出模拟量的类型。有电流和电压两种类型 5. 输出模拟量的极性。有单极性和双极性两种
第十单片机AD及DA转换接口-资料
• 第十单片机AD及DA转换接口-资料
第十章 单片机A/D及D/A转换接口
第十章 单片机A/D及D/A转换接口
主要内容：很多应用系统中，测控的对象是模拟量， 计算机只能处理数字量，因此必须进行数字量和模拟 量之间的转换，这就需要使用A/D或D/A接口。A/D 和D/A接口又有串行接口和并行接口之分。本章主要 介绍并行D/A和A/D转换接口。
第十章 单片机A/D及D/A转换接口 例10.1 见书
10.2.2 12位AD转换芯片与80C51接口 请见书
第十章 单片机A/D及D/A转换接口 10.2.3 AD转换芯片的应用说明（见书） 1、按原理划分的芯片类型
2、输入电压信号形式
3、输出二进制代码形式
第十章 单片机A/D及D/A转换接口 10.2.3 AD转换芯片的应用说明 4、AD转换器分辨率 5、AD转换器的控制信号
固体受到作用力后，电阻率（或电阻）就要发生变化，这种 效应称压阻式效应，利用它可做成压阻式传感器。
第十章 单片机A/D及D/A转换接口
10.1 单片机测控系统及模拟输入通道
10.1.2 模拟输入通道。
二、放大器
传感器得到的电压或电流信号往往幅度比较小， 难以直接进行AD转换，因此需要使用放大器对模拟 信号进行放大处理。
ADC0809
CLK
ADDA ADDB ADDC D0
IN0
IN7 VCC
~
D7 EOC
START ALE OE
VREF+ VREFGND
第十章 单片机A/D及D/A转换接口
ADC0809的引脚见图，其信号意义如下：
OE：数字量输出允许信号，该引脚输 入高电平时，转换后的数字量从D0～ D7脚输出。 IN0～IN7：模拟电压输入，八个引脚 可分别接八路模拟信号。 ADDA、ADDB、ADDC：通道选择信 号，其输入电平的组合选择模拟通道 IN0～IN7之一
第十章 单片机A/D及D/A转换接口
第十章 单片机A/D及D/A转换接口
主要内容：很多应用系统中，测控的对象是模拟量， 计算机只能处理数字量，因此必须进行数字量和模拟 量之间的转换，这就需要使用A/D或D/A接口。A/D 和D/A接口又有串行接口和并行接口之分。本章主要 介绍并行D/A和A/D转换接口。
第十章 单片机A/D及D/A转换接口 例10.1 见书
10.2.2 12位AD转换芯片与80C51接口 请见书
第十章 单片机A/D及D/A转换接口 10.2.3 AD转换芯片的应用说明（见书） 1、按原理划分的芯片类型
2、输入电压信号形式
3、输出二进制代码形式
第十章 单片机A/D及D/A转换接口 10.2.3 AD转换芯片的应用说明 4、AD转换器分辨率 5、AD转换器的控制信号
固体受到作用力后，电阻率（或电阻）就要发生变化，这种 效应称压阻式效应，利用它可做成压阻式传感器。
第十章 单片机A/D及D/A转换接口
10.1 单片机测控系统及模拟输入通道
10.1.2 模拟输入通道。
二、放大器
传感器得到的电压或电流信号往往幅度比较小， 难以直接进行AD转换，因此需要使用放大器对模拟 信号进行放大处理。
ADC0809
CLK
ADDA ADDB ADDC D0
IN0
IN7 VCC
~
D7 EOC
START ALE OE
VREF+ VREFGND
第十章 单片机A/D及D/A转换接口
ADC0809的引脚见图，其信号意义如下：
OE：数字量输出允许信号，该引脚输 入高电平时，转换后的数字量从D0～ D7脚输出。 IN0～IN7：模拟电压输入，八个引脚 可分别接八路模拟信号。 ADDA、ADDB、ADDC：通道选择信 号，其输入电平的组合选择模拟通道 IN0～IN7之一
第10章 AD与DA转换器接口
10.2.1 A/D转换的工作过程 1.采样保持 采样是将随时间连续变化的模拟量转换为时间离散的模拟量。 采样过程如图10-9所示。
u I (t )
O
t
TG
u I (t )
S (t )
u O (t )
S (t )
O u O (t ) O
(a) 电路原理图 (b) 输出波形
t
Ts
t
u I , uO
uI
∞ A1 S CH 开关驱 动电路 采样－保持控制电路 O t0 t1 ∞ A2
t
uI
uO
uO
t2
t3
t4
t5
t
图10-10 采样保持电路
2. 量化与编码 将采样保持电路的输出电压，按某种近似方 式归化到与之相应的离散电平上。这一转化过 程称为数值量化，简称量化。量化过程常采用 两种近似量化方式：只舍不入量化方式和四舍 五入的量化方式。 10.2.2 并行比较型A/D转换器 三位并行比较型A/D转换器原理电路如图10-11 所示。
（3）内部结构 AD1674内部结构图如图10-19所示，AD1674是采用Bimos工 艺，主要由宽频带采样保持放大器SHA、10V基准电源、时钟 电路、逐次逼近寄存器SAR、高分辨率比较器COMP、D/A转 换器DAC、控制部件以及三态输出缓冲器等组成。
12 / 8 CS
A0 CE
控制逻辑
STS
6. 线性度（Linearity）
10.2.5 8位A/D转换器接口设计
1.8位A/D转换器ADC0809 （1）主要性能指标 ADC0809是CMOS数据采集器件，它不仅包括一个 8位的逐次逼近型的A/D部分，而且还提供一个8通道 的模拟多路开关和联合寻址逻辑。
AD与DA接口
电流： 0～1.6mA, ±0.8 mA 管脚封装：
生产厂家：美国B-B公司
特 点： ①片内带有基准电压和调节电阻。 ②能完全与微处理器兼容，无需外接器件 即可与单片机8位数据线相连。
3.DAC1020/AD7520 系列
两系列完 系列产品：DAC1020、DAC1021、DAC10全22兼容。
AD7520、D7530、AD7533 位 数：10
R
d1
···
···
S1 ···
d7
RF IIRRfbfb
II0∑1
－
P Iout1
+
S7 I02 Iout2
2R I7
P’
VR
Vin Vo
I'0
I
⑷0832与MCS-51的连接
①单极性输出（单缓冲工作方式）
LE 1ILE CSW1R LE2WR2 XFER 控制其它芯片
-5V
图8－8 单路DAC0832与单片机接口逻辑图
VREF
I3
I2
I1
I0
IRf
S3
S2
S1
S0
Iout1
OA
VOUT
b3
b2
b1
b0
四位DAC寄存器
输出电压与输入数字量关系推导
R
R
R
2R
2R
2R
2R
R
R
0 10 1 0 1 0 1
I3
VREF23•VREF
2R
24•R
I2
I3 2
22•2V4R•ERF
I1
I2 2
21•2V4R•ERF
I0 I21 20•2V4R•ERF
化。
生产厂家：美国B-B公司
特 点： ①片内带有基准电压和调节电阻。 ②能完全与微处理器兼容，无需外接器件 即可与单片机8位数据线相连。
3.DAC1020/AD7520 系列
两系列完 系列产品：DAC1020、DAC1021、DAC10全22兼容。
AD7520、D7530、AD7533 位 数：10
R
d1
···
···
S1 ···
d7
RF IIRRfbfb
II0∑1
－
P Iout1
+
S7 I02 Iout2
2R I7
P’
VR
Vin Vo
I'0
I
⑷0832与MCS-51的连接
①单极性输出（单缓冲工作方式）
LE 1ILE CSW1R LE2WR2 XFER 控制其它芯片
-5V
图8－8 单路DAC0832与单片机接口逻辑图
VREF
I3
I2
I1
I0
IRf
S3
S2
S1
S0
Iout1
OA
VOUT
b3
b2
b1
b0
四位DAC寄存器
输出电压与输入数字量关系推导
R
R
R
2R
2R
2R
2R
R
R
0 10 1 0 1 0 1
I3
VREF23•VREF
2R
24•R
I2
I3 2
22•2V4R•ERF
I1
I2 2
21•2V4R•ERF
I0 I21 20•2V4R•ERF
化。
AD转换器的基本概念及基本结构DA转换器的工作原理及其
实用文档
18
第10章
模拟量输入/输出接口技术
1. ADC0809的结构及工作原理 ADC0809采用单一的十5V电源供电，外接工作时
钟为500kHz时，转换时间大约为128ms，工作时钟 为640kHz时，转换时间大约为100ms。
ADC0809的逻辑结构如图10-10所示，其内部由 256R电阻分压器、 树状模拟开关、电压比较器、逐 次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。其基本 工作原理是采用对分搜索方法逐次比较，找出最逼 近于输入模拟量的数字量。
20
第10章
模拟量输入/输出接口技术
2. ADC0809主要技术指标
➢分辨率为8位； ➢非调整误差为±1 LSB； ➢增益温度系数为0.02％； ➢低功耗电量，为20mW； ➢单电源+5 V供电； ➢转换速度1μs，转换时间100μs（时钟频率640 Hz）； ➢具有锁存控制功能的8路模拟开关，能对8路模拟电压信 号进行转换；
实用文档
13
第10章
模拟量输入/输出接口技术
10.2 典型A/D转换器芯片
10.2.1 A/D转换器工作原理和主要参数 1. A/D转换器的分类及工作原理
按照输入模拟量的极性分类，A/D转换器可以分为单 极型和双极型两种；按照输出数字量分类，可以有并行 方式、串行方式及串/并行方式；按照A/D转换器的转换原 理分类，可以分为积分型、逐次逼近型和并行转换型。
实用文档
24
第10章
模拟量输入/输出接口技术
主要设计工作如下： （1）根据要求画出实现该系统功能的电路原理图，如图 10-14所示。 （2）设计中断控制位控制ADC0809的EOC中断申请，CPU 写入中断口9FH的数据为0时，不允许EOC申请中断，写数 据80H时允许EOC申请中断。
AD和DA接口
START
IN0
CLOCK EOC D0
三 态 输 出 锁 存 缓 冲 器 0 0
八 路 模 拟 开 关 控制与程序
IN1
IN7
S、A、R 0 0 锁 存 256电阻网 REF（+） REF（-） OE
D1
. .
ADDA ADDB
树状开关
ADDC 0 ALE
D7
1
2、ADC0808与微型计算机的接口 、 与微型计算机的接口
D7~D0为8 位数据输入线，用于与计算机数据总线相连。 IOUT1----模拟电流输出1。 IOUT2----模拟电流输出2。IOUT1+IOUT2=一常量。
（2）控制信号 ）
ILE----允许输入锁存信号，高有效。 CS-----选片信号，低有效。 WR1----写入第一级寄存器信号，低有效。 WR2----写入第二级寄存器信号，低有效。 XFER----传送第二级寄存器信号，低有效。
• 数据传输方法：
（1）中断法；用EOC产生中断请求信号，请求CPU来取 数。 （2）查询法；对EOC信号进行查询，当其为低时表示正 2 EOC 在转换，当其由低变高时表示转换结束，然后来取数。 （3）直接传送（无条件传送）；当启动了A/D转换后， 延时100uS，（等待转换结束），然后来取数。
程序清单
DAC0832与计算机的连接图
+5V
IOW WR1 WR2 拟 电 压 输 出 PS0 PS1 +5V DB CS IOUT1 XFER ILE IOUT2 D7~D0 模
程序清单
Data BUFF COUNT DATA CODE START segment DB 23,45,67,….. EQU $-BUFF ENDS SEGMENT proc far assume ss:stack,cs:code,ds:data push ds sub ax,ax push ax mov ax,data Mov ds,ax MOV BX,OFFSET BUFF MOV CX,COUNT
DA和AD转换器接口
在实际应用中，常选用电流输出的DAC芯片实 现电压输出，如图所示：
无内部数据锁存器的DAC芯片，尤其是分辩率高于8位的DAC芯 片，在设计与8位单片机接口时，要外加数据锁存器作为缓 冲器。下图是一种单缓冲器接口。
在10位DAC芯片与8位单片机之间接入两个锁存器，锁存器A锁存10位数据 中的低8位，锁存器B锁存高2位。单片机分两次输出数据，先输出低8位数 据到锁存器A，后输出高2位数据到锁存器B。设锁存器A和锁存器B的地址 分别为002CH和002DH，则执行下列指令后完成一次D/A转换：
各种类型的DAC芯片都具有数字量输入端和模拟量 输出端及基准电压端。数字输入端有以下几种类 型：①无数据锁存器，②带单数据锁存器，③带 双数据锁存器，④可接收串行数字输入。第1种在 与单片机接口时，要外加锁存器，第2种和第3种 可直接与单片机接口，第4种与单片机接口十分简 单，接收数据较慢，适用于远距离现场控制的场 合。模拟量输出有两种方式：电压输出及电流输 出。电压输出的DAC芯片相当于一个电压源，其内 阻很小，选用这种芯片时，与它匹配的负载电阻 应较大。电流输出的芯片相当于电流源，其内阻 较大，选用这种芯片时，负载电阻不可太大。
DAC0832的工作方式
DAC0832利用WR1 、 WR2 、ILE、XFER 控制信号 可以构成三种不同的工作方式。
1) 直通方式—— WR1= WR2 =0时，数据可以从输入 端经两个寄存器直接进入D/A转换器。
2)单缓冲方式——两个寄存器之一始终处于直通， 即WR1=0或WR2=0，另一个寄存器处于受控状态。
MOV DPTR，#002CH MOV A，#DATA8 MOVX @DPTR，A ；输出低8位 INC DPTR MOV A，#DATA2 MOVX @DPTR，A ；输出高2位
微机接口技术第10章 AD与DA转换器接口1
测试过程：
初始：AH=00H，CH=00H，CL=80H； 第一次试探: 试探值AL=80H；输出试探值并做比较，
如果模拟量<被测值(D0=1)，则保留试探值 AL→CH→AH（80H）
右移CL，CL=40H，形成新的试探值 AL←AL+CL(80H+40H=C0H)
如果模拟量>被测值(D0=0)，则不保留该试探值
第十章 A/D与D/A转换器接口
第十章 A/D与D/A转换器接口
10.0 概述 10.1 D/A转换器的接口方法 10.2 D/A转换器的接口电路设计 10.3 A/D转换器接口基本原理与方法 10.4 查询方式的A/D转换器接口设计 10.5 中断方式的A/D转换器接口设计 10.6 DMA方式的A/D转换器接口设计 10.7 在板存储器方式的数据采集系统 10.8 微型计算机系统的A/D、D/A通道
3.模拟接口
实现A/D转换和D/A转换的电路称为模拟接口，在计算机系 统与模拟设备中的连续变化的模拟信号之间建立起适配关 系。
2
10.0 概述
温度
工 业 流量 生 产 过 程
模拟量
传感 器
变送 器
放大 驱动
电压量
信号 处理 信号 处理
D/A 转换
多 路 开 关
采 样 保 持 器
锁存 器
A/D 数字量
2.软件设计 工作原理
二进制数经DAC0808转换为模拟量，该模拟量与被测 的信号(直流电压)在比较器LM710进行比较，由比较 结果去调整输入DAC0808的数字量。
当某一数字量经DAC0808转换的模拟量大于被测信号 时，标志位置0，就应去掉它；
若小于被测信号时，标志位置１，保留该结果； 如此逐次比较，直到Ｎ次为止（Ｎ等于数字量的位数，
初始：AH=00H，CH=00H，CL=80H； 第一次试探: 试探值AL=80H；输出试探值并做比较，
如果模拟量<被测值(D0=1)，则保留试探值 AL→CH→AH（80H）
右移CL，CL=40H，形成新的试探值 AL←AL+CL(80H+40H=C0H)
如果模拟量>被测值(D0=0)，则不保留该试探值
第十章 A/D与D/A转换器接口
第十章 A/D与D/A转换器接口
10.0 概述 10.1 D/A转换器的接口方法 10.2 D/A转换器的接口电路设计 10.3 A/D转换器接口基本原理与方法 10.4 查询方式的A/D转换器接口设计 10.5 中断方式的A/D转换器接口设计 10.6 DMA方式的A/D转换器接口设计 10.7 在板存储器方式的数据采集系统 10.8 微型计算机系统的A/D、D/A通道
3.模拟接口
实现A/D转换和D/A转换的电路称为模拟接口，在计算机系 统与模拟设备中的连续变化的模拟信号之间建立起适配关 系。
2
10.0 概述
温度
工 业 流量 生 产 过 程
模拟量
传感 器
变送 器
放大 驱动
电压量
信号 处理 信号 处理
D/A 转换
多 路 开 关
采 样 保 持 器
锁存 器
A/D 数字量
2.软件设计 工作原理
二进制数经DAC0808转换为模拟量，该模拟量与被测 的信号(直流电压)在比较器LM710进行比较，由比较 结果去调整输入DAC0808的数字量。
当某一数字量经DAC0808转换的模拟量大于被测信号 时，标志位置0，就应去掉它；
若小于被测信号时，标志位置１，保留该结果； 如此逐次比较，直到Ｎ次为止（Ｎ等于数字量的位数，
微机原理和接口第十章AD及DA转换接口精品PPT课件
i=i+10; ∥角度+10 }
while(!kbhit()) { ∥等待键盘 goto next ∥键盘无键按下，重复输出正弦波
} }
2.12位DAC连接
由于微机的I/O指令一次只能输出8位数据，因此对于数据宽度 大于8位DAC只能分两次输入数据，为此一般大于8位数据宽度的 DAC内部均设计有两级数据缓冲，如12位DAC1210内部就有两
求
2R
2R
2R
2R
和
元
件
S7
S6
S5
S6
图10-1 T型解码网络原理图
图中Vref为参考电压，S7、S6……SO为8个电子开关，受计算 机输出的二进制数据控制其导通/关断。解码网络相邻两节点 之间的电阻都为R，但节点7与运算放大器之间，节点0与地之 间的电阻为2R，各支路电阻为2R。不论电子开关导通/关断， 从任一节点向左、向右看（不包含支路电阻）的等效电阻都是 2R。 用叠加原理分析输入到运算放大器的总电流：依次假设S7～ S0中只有一个电子开关接通Vref，其他电子开关接地，可求出 总电流为：
V2 V1
0 t1
t2 t3 t4
T1 -V1
T2 T3
+V2
t1
t2 t3 t4
图10-9 双积分型A/D转换器输出波形
通过输出波形可求出：Vin=VR/Nm×NX,式中： VR参考 电压，Nm参考电压计数值， NX输入电压计数值。可见， 双积分型A/D转换器输出与时间常数RC无关，消除了斜 坡电压的各种误差，由于经过两次积分可消除干扰对转 换结果的影响。
（2）转换时间：
指数字量输入到模拟量输出达到稳定所需的时间。一般 电流型D/A转换器在几秒到几百微秒之内；而电压型D/A
第10章DA和AD转换技术
§1 D/A转换与D/A转换接口 D/A转换与D/A转换接口 转换与D/A
D/A转换器的性能指标 一、D/A转换器的性能指标 1、分辨率 分辨率是指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量, D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量 分辨率是指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量,取 决于输入数字量的二进制位数。一个n位的DAC DAC所能分辨的 决于输入数字量的二进制位数。一个n位的DAC所能分辨的 最小电压增量定义为满量程值的2 最小电压增量定义为满量程值的2-n倍。 例如：满量程为10V DAC分辨率为10V× =39mv； 分辨率为10V 例如：满量程为10V 的8位 DAC分辨率为10V×2-8=39mv； 一个同样量程的16 DAC的分辨率高达10V× 16位 的分辨率高达10V 一个同样量程的16位DAC的分辨率高达10V×2-16=153uV 2、转换精度 转换精度和分辨率是两个不同的概念。 转换精度和分辨率是两个不同的概念。转换精 度是指满量程时DAC DAC的实际模拟输出值和理论值的接 度是指满量程时DAC的实际模拟输出值和理论值的接 近程度。 近程度。
②三角波程序 三角波由线性下降段和线性上升段组成，相应程序为： 三角波由线性下降段和线性上升段组成，相应程序为： ORG 1000H START: CLR A MOV R0 , #0FEH DOWN: MOVX @R0 , A ；线性下降段 INC A JNZ DOWN 若未完，则转DOWN ；若未完，则转 MOV A , #0FEH UP: MOVX @R0 , A ；线性上升段 DEC A JNZ UP 若未完， ；若未完，则UP SJMP DOWN 若已完， ；若已完，则循环 END
3、分辨率：转换器所能分辨的被测量的最小值。实 分辨率：转换器所能分辨的被测量的最小值。 际上分辨率就等于1LSB=1/2 满刻度值，其中n 际上分辨率就等于1LSB=1/2n×满刻度值，其中n为 A/D转换器的位数 分辨率通常用位数表示， 转换器的位数， A/D转换器的位数，分辨率通常用位数表示，如8位、 10位 12位等 例如对于一个10 位等。 10位转换器的分辨率 10位、12位等。例如对于一个10位转换器的分辨率 1/1024，显然，位数越多，分辨率就越高。 为1/1024，显然，位数越多，分辨率就越高。 4、量程： 指转换器的满刻度范围，亦即最大和最小 量程： 指转换器的满刻度范围， 模拟值之差 5、转换时间和转换率：完成一次A/D转换所需的时间。 转换时间和转换率：完成一次A/D转换所需的时间。 A/D转换所需的时间 转换率就是转换时间的倒数。 转换率就是转换时间的倒数。
第十章DA及AD接口
第十二章:D/A及A/D接口用途：一般的模拟量控制系统都有D/A及A/D接口。
(戴梅萼P228图7.1)第一节：D/A转换接口一、D/A转换原理1、用“运算放大器”组成加法器(电流相加)(戴梅萼P230图7.2)2、T型电阻网络(电阻成比例：按二进制)(代表数字“权”越大的电阻，其电阻值越小)(戴梅萼P230图7.3)3、分辨率和精度（1）分辨率：“最低位增1”所引起的增量与“最大输入量”的比值分辨率＝1/(2n－1)其中：n为D/A芯片的位数例如：8位D/A芯片的分辨率为：1/(28－1)＝1/255＝0.392%（2）转换精度1)绝对转换精度：每个输出电压接近理想值的程度。
2)相对转换精度：“绝对转换精度”相对于“满量程输出”的百分数。
4、T型权电阻网络：上述“运放加法器”中，如果采用独立的“权电阻”则需要R、2R、4R、…、128R共8种电阻(不太实用)，而“T型权电阻网络”(见图) 只需要R和2R共2种电阻(容易实现)。
(戴梅萼P232图7.4)二、D/A转换芯片DAC08321、工作原理：DAC0832内部有一个“T型权电阻网络”，它需要外接“运算放大器”才能得到模拟电压输出(否则为“模拟电流输出”)。
(戴梅萼P235图7.8)2、引腿信号(戴梅萼P236图7.9)（1）CS片选（2）ILE允许锁存（3）WR1写信号1（4）WR2写信号2（5）XFER传送控制（6）DI7~ DI0为8位数据输入（7）I OUT1模拟电流输出1（8）I OUT2模拟电流输出2（9）RFB反馈电阻引出端(0832内部有“运放反馈电阻”) （10）VREF参考电压输入（11）V CC芯片供电电压(+5~+15V)（12）AGND模拟地（13）DGND数字地3、工作方式(1)直通：0832中的两个寄存器都打开，数据总线的数据可直通到D/A转换器输出缺点：当CPU做别的工作时，这一数据无法保持。
(2)单缓冲(最常用)：数据总线的数据先存到0832的两个寄存器之一(关在里面，另一个寄存器保持直通)优点：当CPU做别的工作时，这一数据仍将保持输出，直到下一个数据进入0832为止。
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3、设计举例 （1）要求：用DAC0832产生任意波形 （2）设计实现 a、硬件设计。采用 8255A 作为 DAC 与 CPU 之间的接口 芯片，并把8255A的A口作为数据输出，通过它把数据 传送到DAC0832，而B口的PB0—PB4 5根线作为控制信 号来控制DAC0832的工作方式及转换操作，如图10．4 所示。 b、软件设计（略）
模拟量I/O通道的组成 输入通道
工 业 生 产 过 物理量 变换 传 感 器 放大 滤波 多路转换 & 采样保持
A/D 转换
输入 接口
10101100
微 型
计 信号 处理 信号 变换 I/O 接口
算 机 00101101
程
执行 机构
放大 驱动
D/A 转换
输出 接口
模拟电路的任务
输出通道
模拟接口电路的任务
（4）转换精度：模拟输出实际值与理想值的偏 差，有绝对精度和相对精度
绝对精度：在输入端加入给定数字量时， 在输出端实测的模拟量与理论值之间的偏 差 相对精度：当满量程值校准后，输入的任 何数字量所对应的模拟输出值与理论值的 误差 如果不考虑其他D/A转换误差时，D/A的 转换精度就是分辨率的大小 （5）温度灵敏度：D/A转换器受温度变化影 响的特性，数字输入值不变，模拟输出信号 随温度的变化。 一般D/A转换器温度灵敏度为 ±50PPM/℃（1PPM为百万分之一）
例：采用单缓冲方式，通过DAC0832输出产生三角波，三角波 最高电压5Ｖ，最低电压0Ｖ
分析： 为减少控制线条数，可使ILE一直处于高电平状态，一级输入 寄存器锁存，第二级直通，单极性电压输出 产生三角波电压范围为0V~5Ｖ，对应的输出数据00H~FFH。 三角波上升部分从00H起加1，直到FFH；三角波下降部分从 FFH起减1，直到00H
10.3一个数据采集系统的时序图
其操作时序分别为： (1)开始MUX开关切换 (2)开始PGA放大倍数切换 (3)开始采样/保持 (4)开始A/D转换 (5)A/D转换完成 二、数据传送的接口方法 以数据采集系统的前向通道为例，说明数据传 送的接口方法。前向通道的最终目标是要把采 集到的数据传送到主机内存中。一般采用下面 几种方法：
S0： MOV S2： CALL DEC JNZ JMP
AL， 0 OUTPUT AL S2 S1
；输出三角波的上升段 ；输出三角波的下降段 ；产生下降段下一个值 ；下降段未结束，继续输出 ；下降段结束，输出下一个三角波
输出锯齿波的程序段如下： MOV AL, 0 J1: CALL OUTPUT ；输出当前值 INC AL ；产生下一个输出值 JMP J1
பைடு நூலகம்
一、各部分的作用 1.多路模拟开关(MUX) 大多数的数据采集系统支持多个模拟输入通道，这些 通道分时使用A/D变换器。在一个特定的时间间隔内 只允许一个模拟通道通过，完成这一功能的器件称为 多路模拟开关MUX(Mutiplexer)。 有MUX形成一个周期性分组的时分复用输出信号，由 后面的A/D转换器时分复用对各通道模拟信号进行周 期性转换。（与ISP中的MUX功能相同）
例：产生两个不同电压和极性的方波信号
分析： u1是单极性的方波，u2是双极性的方波，需二个DAC0832转 换器，一个为单极性输出，另一个为双极性输出 u1产生正跳变时，u2也产生正跳变，u1产生负跳变时，u2也 产生负跳变，要求二个DAC0832的输出波形同步，因而 DAC0832的工作方式需采用双缓冲方式 需要三个地址值，第一个地址作为第一片0832的片选信号， 第二个地址作为第二片0832的片选信号，第三个地址作为同 时打开两个DAC0832的8位DAC寄存器的控制信号，该信号 连接到两片0832的XFER端 在双缓冲方式时，第一条指令打开DAC0832的输入寄存器， 把来自CPU的8位数据送入8位输入寄存器锁存；第二条输出 指令打开8位DAC寄存器，使输入的数据通过DAC寄存器送到 D/A转换器中进行转换。第二条输出指令中输出的数据无意义， 此指令使XFER控制引脚有效，打开8位DAC寄存器
OUTPUT
WT:
PROC MOV OUT INC OUT PUSH MOV DEC JNZ POP RET ENDP
NEAR DX, PORT0 ；DAC0832端口地址 DX, AL DX DX, AL AX AX, N ；延时的时间常数 AX WT ；延时 AX
三角波、锯齿波的周期取决于每一位的输出时间
2.可编程放大器(PGA) 因为多数采集系统支持多路模拟通道，各通道 之间电压范围可能有较大差异，因此最好是各 个模拟通道采用不同的放大倍数，即要求放大 器的放大倍数是可以实时控制改变的。采用这 种可编程的放大器可以大大拓宽一个数据采集 系统的适应面。
3.采样/保持单元 （1）功能：A/D转换器完成一次转换需要一定的时 间在这段时间之内希望A/D转换器的输入端电压保持 不变，否则将使A/D转换器的输出产生误差，为了使 A/D转换器的输入端电压保持不变，可以采用采样/保 持单元来实现。加入采样/保持电路后，可以大大提 高数据采集系统的有效采集频率。 （2）采样/保持器 是一种与锁存器作用相当的模拟电路元件即当希望采 样一个模拟信号，然后平稳地把它保持
6. 模拟放大与平滑 这部分电路提供了三个方面的功能 (1)对D/A转换器的输出模拟值进行放大，以 满足 目标的要求 (2)进行阻抗匹配 由于D/A转换器的输出阻抗较大而且动态改变，必 须由一个高输入电阻,低输出电阻的运放电路提供输 出缓冲，才能与一般的目标负载相连 (3) 提供低通滤波，将D/A输出的阶梯波形变 成平滑 波形
DAC0832的工作过程
CPU执行输出指令，输出8位数据给DAC0832 在CPU执行输出指令的同时，使ILE、WR1、CS三 个控制信号端都有效，8位数据锁存在8位输入寄存器 中 当ILE为高电平，CS为低电平，WR1为负脉冲时，在 LE1产生正脉冲；LE1为高电平时，输入寄存器的状 态随数据输入线状态变化，LE1的负跳变将输入数据 线上的信息存入输入寄存器 当XFER为低电平，WR2输入负脉冲时，则在LE2产 生正脉冲；LE2为高电平时，DAC寄存器的输入与输 出寄存器的状态一致，LE2的负跳变，输入寄存器内 容存入DAC寄存器，8位D/A转换器开始工作，8位数 据转换为相对应的模拟电流，从IOUT1和IOUT2输出
内部无数据输入寄存器的D/A芯片的接口
D/A转换器的位数超过系统总线长度的接口
D/A转换器用两级数据缓冲器的接口
内部有数据输入寄存器的D/A芯片的是将D/A芯片直接和数据 总线相连
DAC0808应用示例
利用 DAC0808 构成直流数字电压表。端口地址分配为： 数据锁存的端口 (/Y1)—318H，比较器比较结果端口 (/Y0)—319H. 分析 首先，由于DAC0808片内无三态数据输入锁存器， 因此在接口电路设计中一定要外加三态锁存器才能与 CPU相接。其次，利用DAC构成数字电压表的实质是将, 数字量转换成电压去和被测电压进行比较，而得到被 测电压的数字量。为此，接口电路中要设置一个电压 比较器，以便把被测信号的电压值与经过 DAC0808 产 生的电压值进行比较。
在一个特殊点以便测量一个感兴趣的特殊电压， 或者在系统中为了减小转换误差而使用采样/保持器。 一个理想的采样/保持器工作原理如图10.2所示。
4. A/D转换器 A/D转换器是一个数据采集系统的前向通道 (模拟至数字转换通道)的核心，由A/D转换器 决定前向通道的主要参数。 （1）分辨率 （2）转换时间 介绍ADC0809 (看书熟悉AD574） 5. D/A转换器 D/A转换器是后向通道(数字至模拟转换通道) 的核心，决定了后向通道的速度与精度。 介绍DAC0808、DAC0832 (看书熟悉 DAC1210）
（6）温度系数： 在满刻度输出的条件下，温度 每升高1℃，输出变化的百分数定义为温度系 数 （7）工作温度范围：一般情况下，影响D/A转 换精度的主要环境和工作条件因素是温度和电 源电压变化。由于工作温度会对运算放大器和 电阻网络等产生影响，只有在一定的工作范围 内才能保证额定精度指标 （8）失调误差(零点误差)： 数字输入全为0码 时，其模拟输出值与理想输出值之偏差值。对 于单极性D/A转换，模拟输出的理想值为零伏 点。对于双极性D/A转换，理想值为负域满量 程。偏差值的大小一般用LSB的份数或用偏差 值相对满量程的百分数来表示
MOV MOV A1∶OUT INC CMP JNZ A2∶OUT DEC CMP JNZ JMP
AL,00H DX,XX DX,AL AL AL,0FFH A1 DX,AL AL AL,00H A2 A1
；设置输出电压值 ；DAC0832芯片地址送DX ；修改输出数据
；修改输出数据
双极性电路输出三角波
7. 数据缓冲与接口电路 A/D转换之后的结果通过数据锁存或缓冲以后，由接 口电路控制将数据传入内存,或者在内存中已产生的 数字序列，通过接口电路送入数据锁存或缓冲单元， 再传送给D/A转换器进行模拟输出。 8. 定时与控制逻辑 数据采集系统各部分的定时关系是比较严格的 如果定时不合适就会严重影响系统精度，对于上述情 况，必须遵守图11.3的时序图
1.查询方式（P270例） 2.中断方式（P276例） 3. DMA方式（P287例）
10.4 D/A转换器的接口方法 一、D/A转换器及其连接特性 1、主要参数 （1）线性误差：理想转换特性是线性的，实际 特性总有一定的非线性，用在满刻度范围内偏 离理想特性的最大值表示线性误差
（2）非线性误差： D/A转换器的非线性误差定 义为实际转换特性曲线与理想特性曲线之间的 最大偏差，并以该偏差相对于满量程的百分数 度量。在转换器电路设计中，一般要求非线性 误差不大于±1/2LSB （3）分辨率：反映D/A转换器对模拟量的分辨 能力，是最小输出电压与最大输出电压之比N 位转换器，其分辨率为满量程电压/2N