第二章+微处理器微机原理 (2)

EOC：ADC转换状态输出信号引脚；未启动转换时， EOC为高电平，启动转换后，正在逐次逼近比较期间 EOC为低电平，低电平持续时间为A/D转换时间，约（与 时钟频率有关），一旦转换完毕，EOC端上跳为高电平， 此信号可供CPU查询或向CPU发中断。 DB7～DB0 ：8位数字量输出引脚，它是三态输出数据锁 存器的输出引脚，未被选通时，8个引脚对片内均为高阻 断开；因此可与系统数据总线直接相连。 OE：数字量输出允许控制端，输入正脉冲有效；它有效 时，数据输出三态门被打开，转换好的数字量各位被送到 引脚上；它无效时，浮空（高阻隔离）




①ADC0808/9与CPU接口（查询法） 例：假设仅对模拟通道IN0进行A/D转换。采用查询方 式的程序如下（对0通道采样一个点），接口电路程 序如下 OUT 50H，AL ；选通IN0启动A/D转换 W：IN AL，41H ；输入EOC标志 TEST AL，01H JZ W ；未结束，返回等待 IN AL，49H ；结束，把结果送入AL中

1．权电阻网络D/A转换器 ⑴解码网络”由电阻网、受数字控制的模拟开 关、基准源三部分构成。
Rf I0
If
d1
n位
dn
∑
+ V0
权网
2．梯形R-2R解码网
6.5.2 数/模转换器芯片（DAC）及其 接口技术




（1）分辨率（Resolution）单位数字量所对应模拟量增量。 （2）精度（Accuracy） 分绝对精度（Absolute Accuracy）和相对精度（Relative Accuracy） （3）线性误差和微分线性误差 （4）数据转换器的温度系数 分温度系数（Temperature Coefficient）和增益温度系数（Gain Temperature Coefficient） （5）建立时间（Settling Time） 这是D/A的一个重要性能参数，通常定义为：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1/2LSB时，所 需要的时间。 （6）电源敏感度（Power Supply Senstivity） （7）输出电压一致性（顺从性）（Output Voltage Compliance）
二、A/D转化过程

一般的A/D转换过程是通过采样、保持、量化 和编码4个步骤完成的，这些步骤往往是合并 进行的。
三、多路模拟开关与采样保持电路


1、多路模拟开关 工作原理：由多个数字模拟开关组成，由地址 确定输出模拟信号。芯片AD7501，AD7502 2、采样保持电路 由电容、输入输出缓冲器、模拟开关、控制电 路组成



1．DAC-0832原理及应用 ⑴主要性能指标 8位，单极性，数据线与TTL兼容； 二级数据锁存（第一级为输入锁存）； 20脚双列直插式封装（DIP封装）。（宽小型： SO封装）
⑵引脚介绍：





DI0-DI7：8位数据输入端，为MSB位； ILE：数据允许锁存信号，高电平有效； CS：输入寄存器选择信号，低电平有效，它和ILE信号一 起来决定是否起作用； WR1, ：输入寄存器的写选通信号； XFER：传送控制信号； WR2：DAC寄存器的写选通信号，必须和同时有效； IOUT1：D/A转换器输出电流端之一。DAC锁存的数据位 为“1”的位电流均流出此端；当DAC锁存器各位全1时， 输出电流最大，全0时输出为0； IOUT2：D/A转换器输出电流端之二。与IOUT1是互补关 系；



ADD A、ADD B、ADD C：8选1模拟开关的三位通道 地址输入端。用来选择对应的输入通道.比如CBA=011， 则选中引脚的输入电压。C、B、A通常与系统地址总线 相连的. ALE：为通道地址锁存允许选通控制端，输入上跳沿有 效；它有效时，C、B、A的通道地址值才能进入通道地 址锁存器，ALE下跳为低电平（无效）时，锁存器锁存 进入的通道地址。 START：启动A/D转换控制引脚，由高电平下跳为低电 平时有效；即对该引脚输入正脉冲下跳沿后，ADC开始 逐次比较；也可将START与ALE连接在一起使用，安排 一个CPU写端口地址；正脉冲上升沿通道地址（码）被 写入通道地址锁存器，下降沿启动A/D转换.
一、模拟输入输出系统


A/D转换器的作用：将模拟的电信号转换成数字 信号。在将物理量转换成数字量之前，必须先 将物理量转换成电模拟量，这种转换是靠传感 器完成的。 应用场合：微型计算机处理的是数字量，而实 际上外界事物大多是模拟量，如：温度、压力、 流量、浓度、速度、水位、距离等等，这些都 是非电的物理量，它们必须经过适当的转换才 能为微机处理。这一转换过程称为A/D转换，又 称为量化过程。需要用到A/D转换器。
6.4.2 DAC的一般工作原理

为了实现数字量到模拟量的转换，必须将每位 代码按其权值的大小转换成相应的模拟量，然 后将各模拟分量相加，其总和就是与数字量对 应的模拟量，这就是D/A转换的基本原理。 D/A转换器主要由电阻网络、电子开关、基准 电压及运算放大器组成。
二、D/A转换器的基本结构
计数器对时钟脉冲加1计 数，产生从0开始的数 字量，经D/A转换器转 换成模拟电压V0，V0 和待转换电压Vi进行比 较，若Vi>Vo则Vc=l， 继续计数：若Vi≤Vo则 输出Vc=0，停止计数， 计数器输出的数字量 与输入模拟电压Vi相等 效的数字量。
三、A/D的性能参数和术语






②三角波 MOV DX，0FFF0H MOV AL，00H L1：OUT DX，AL INC AL JNZ L1 MOV AL，0FFH L2：OUT DX，AL DEC AL JNZ L2 JMP L1



③ 方波 MOV DX，0FFF0H L1：MOV AL，00H OUT DX，AL CALL DELAY MOV AL，0FFH OUT DX，AL CALL DELAY JMP L1



传感器：传感器一般是指能够进行非电量和电 量之间转换的敏感元件。 传感器的精度直接影响整个系统的精度，如果 传感器误差较大，则测量电路、放大电路以及 A/D转换电路和微型计算机的处理都会受到影响。 其发展方向在高精尖方面。 几种典型的传感器。 温度传感器、湿度传感器、气敏传感器、压电 式和压阻式传感器、光纤传感器等

1．分辨率 2．量化误差:在A/D转换中由于整量化所产生的误差。 3．转换时间:指A/D完成一次转换所需要的时间。 4．绝对精度:绝对精度指的是A/D转换器的输出端所产生 的数字代码中，分别对应于实际需要的模拟输入值与理论 上要求的模拟输入值之差（由于量化，在一定范围内的所 有模拟值都产生相同的数字输出， 5．相对精度:相对精度指的是满度值校准以后，任一数字 输出所对应的实际模拟输入值（中间值）与理论值（中间 值）之差。。 6．漏码:如果模拟输入连续增加（或减小）时，数字输出 不是连续增加（或减小）而是越过某一个数字，即出现漏 码。
四、 A/D芯片ADC0808（0809）

1、主要性能指标 2、原理图及控制原理 ①模拟量输入；②A/D转换器；③数据输出



3、引脚介绍： VCC：主电源输入端。 REF（+）、REF（-）：基准电源输入端，使 用中REF（-）一般接地，REF（+）最大可接， 要求不高时，REF（+）接的电源。 GND：模拟地数字地共用的接地端。 CLK：时钟输入引脚，时钟频率范围，典型值， 此时转换时间约为。 IN0-IN7：8路模拟量单极性电压的输入引脚。
2) 双缓冲方式
DAC0832工作于双缓冲方 式的连接电路图如图所 示。CPU执行第一条输 出指令，将数据输入输 入寄存器，第二条输出 指令，将输入寄存器的 数据输入DAC寄存器。 这两条输出指令所用的 地址是不同的。
6.6.3 模/数转换芯片（ADC）及其接 口技术



一、A/D的工作原理 分类 按被转换的模拟量类型可分为时间/数字、电压/数字、 机械变量/数字等。应用最多的是电压/数字转换器。 电压/数字转换器又可分为多种类型： 按转换方式可分为：直接转换、间接转换。按输出方 式分可分为：并行、串行、串并行。 按转换原理可分为：计数式、比较式。 按转换速度可分为：低速、中速、高速。按转换精度 和分辨率可分为：3位、4位、8位、10位、12位、14 位、16位等等
6.4 模拟量输入/输出通道
6.4.1概 述



在一个实际的系统中需用传感器把各种物理参 数(如压力和温度等)测量出来，并转换为电信 号，再经过A/D转换器，传送给微型计算机； 微型计算机加工处理后，通过D/A转换器去控 制各种参数量。 把模拟量转换成数字量的器件，称为模数转 换器，简称为A/D(Anolog to Digit) 。 把数字量转换成模拟量的器件称为数模转换 器，简称为D/A(Digit to Anolog)。
3.数/模转换器的应用


1) 单缓冲方式 DAC0832工作在单缓冲方式下的一种连接 电路. 在实际应用中，经常需要用到一个有规律变 化的电压去控制某个过程。可以利用D/A转换 器产生各种波形，如方波、三角波、锯齿波以 及它们的复合波形和不规则波形等。



① 锯齿波 MOV DX，0FFFOH MOV AL，00H L1：OUT DX，AL INC AL JMP L1



2、若对IN0～IN7这8个通道的模拟量各采样100个点，并 转换成数字量的采用查询方式的程序段如下： MOV BX，OFFSET WP ；设置数据存储指针 MOV CL，100 ；设置计数初值 N：MOV DX，0050H P：OUT DX，AL ；选通一个通道，启动A/D NOP W：IN AL，41H ；输入EOC标志 TEST AL，0lH ；测试状态 JZ W ；未结束，返回等待
DAC-0832(1) port1 port3 WR CS XFER WR1,2 VCC DI0~DI7 ILE +5V port2 CS XFER WR1,2 D0~D7 DI0~DI7 DAC-0832(2) ILE VCC +5V +5V
三、数/模转换器芯片和微处理器的接 口需要注意的问题
D7 . . . D0 +5V (80H) Y0 IOW
. . .
源自文库
DI7 . . . DI0 ILE CS WR1 WR2
VR I02 I01
ER
+
V0
Rfb
(81H) Y1
XFER
MOV OUT OUT
AL，80H；立即数 80H，AL；80H：地址，送入R1锁存 81H，AL；传送，与AL中数无关




Rbf：内备的反馈电阻引出端，另一端在片内 与相接，芯片内部已提供一个反馈电阻，约； Vref：基准电压源输入端，此端可以接正电压， 也可接负电压，供解码网用-10---+10； VCC：芯片供电电源引入端; AGND：模拟信号地，即模拟电路接地端； DGND：数字量地。
⑶内部结构及控制原理
4、接口电路软、硬件设计举例
（1）．A/D转换器与系统连接时需考虑的问题 数据输出线的连接 模拟输入电压的连接 A/D转换的启动信号 转换结束信号的处理方式 时钟的提供 参考电压的接法。 （2） 当A/D转换结束，ADC输出一个转换结束信号数据。 CPU可有多种方法读取转换结果： ① 查询方式 ； ② 中断方式； ③ 延时方式；






绝大多数所谓与微处理器兼容的转换器件都还需要配置一些用于 地址译码、数据锁存和信号组合等方面的外加电路才能与微机协 同工作。 数据线连接原则： 不具备锁存器时，则需外加寄存器； 具备锁存器时： DAC位数 DBUS数据线宽度； DAC位数 DBUS数据线宽度： ①数据线的连接方法（有选通控制端，可直接相连）； ②锁存器：第一级：二个寄存器以上，不足的需外加； 第二级：DAC锁存器。