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1、第 13 章,第13章 模拟接口,教学重点 DAC 0832及其与主机的连接 ADC 0809及其与主机的连接,模拟量与数字量,模拟量连续变化的物理量,数字量时间和数值上都离散的量,13.1 模拟输入输出系统,传感器 将各种现场的物理量测量出来 并转换成电信号（模拟电压或电流）,放大器 把传感器输出的信号放大到ADC所需 的量程范围,低通滤波器 用于降低噪声、滤去高频干扰， 以增加信噪比,多路开关 把多个现场信号分时地接通到A/D转换器,采样保持器 周期性地采样连续信号， 并在A/D转换期间保持不变,13.2 D/A转换器,模拟量,数字量,13.2.1 D/A转换的基本原理,数字量 按权相加
2、模拟量,D/A转换器的原理图（1）,D/A转换器的原理图（2）,D/A转换器的原理图（3）,VaVREF VbVREF/2 VcVREF/4 VdVREF/8,I0Vd/2RVREF/（82R） I1Vd/2RVREF/（42R） I2Vd/2RVREF/（22R） I3Vd/2RVREF/（12R）,D/A转换器的原理图（4）,Iout1I0I1I2I3 VREF/2R（1/81/41/21） RfbR VoutIout1Rfb VREF（20212223）/24,Vout（D/2n）VREF,13.2.2 DAC0832芯片,DAC0832是典型的8位电流输出型通用DAC芯片,DAC083
3、2的内部结构,1. DAC0832的数字接口,8位数字输入端 DI0DI7（DI0为最低位） 输入寄存器（第1级锁存）的控制端 ILE、CS*、WR1* DAC寄存器（第2级锁存）的控制端 XFER*、WR2*,直通锁存器的工作方式,两级缓冲寄存器都是直通锁存器 LE1，直通（输出等于输入） LE0，锁存（输出保持不变）,DAC0832的工作方式：直通方式,LE1LE21 输入的数字数据直接进入D/A转换器,DAC0832的工作方式：单缓冲方式,LE11，或者LE21 两个寄存器之一始终处于直通状态 另一个寄存器处于受控状态（缓冲状态）,DAC0832的工作方式：双缓冲方式,两个寄存器都处于受
4、控（缓冲）状态 能够对一个数据进行D/A转换的同时；输入另一个数据,2. DAC0832的模拟输出,Iout1、Iout2电流输出端 Rfb反馈电阻引出端（电阻在芯片内） VREF参考电压输入端 10V10V AGND模拟信号地 VCC电源电压输入端 5V15V DGND数字信号地,单极性电压输出,VoutIout1Rfb （D/28）VREF,单极性电压输出：例子,设 VREF5V DFFH255时，最大输出电压： Vmax（255/256）5V4.98V D00H时，最小输出电压： Vmin（0/256）5V0V D01H时，一个最低有效位（LSB）电压： VLSB（1/256）5V0.0
5、2V,Vout（D/2n）VREF,双极性电压输出：电路,双极性电压输出：公式,取 R2R32R1 得 Vout2（2Vout1VREF） 因 Vout1（D/28）VREF 故 Vout2（D27）/27）VREF,双极性电压输出：例子,设 VREF5V DFFH255时，最大输出电压： Vmax（255128）/1285V4.96V D00H时，最小输出电压： Vmin（0128）/1285V5V D81H129时，一个最低有效位电压： VLSB（129128/1285V0.04V,Vout（D27）/27）VREF,3. 输出精度的调整,4. 地线的连接,13.2.3 DAC芯片与主机的
6、连接,DAC芯片相当于一个“输出设备”，至少需要一级锁存器作为接口电路 考虑到有些DAC芯片的数据位数大于主机数据总线宽度，所以分成两种情况： 1. 主机位数等于或大于DAC芯片位数 2. 主机位数小于DAC芯片位数,1. 主机位数大于或等于DAC芯片的连接,mov al,buf mov dx,portd out dx,al,DAC0832单缓冲方式,2. 主机位数小于DAC芯片的连接,数字数据需要多次输出 接口电路也需要多个（级）锁存器保存多次输出的数据 并需要同时将完整的数字量提供给DAC转换器,两级锁存电路,简化的两级锁存电路,mov dx,port1 mov al,bl out dx,
7、al mov dx,port2 mov al,bh out dx,al,13.2.4 DAC芯片的应用,mov dx,portd mov al,0 repeat: out dx,al inc al jmp repeat,输出正向锯齿波,13.3 A/D转换器,模拟量,数字量,13.3.1 A/D转换的基本原理,存在多种A/D转换技术，各有特点，分别应用于不同的场合 4种常用的转换技术 计数器式 逐次逼近式 双积分式 并行式,1. 计数器式,以最低位为增减量 单位的逐步计数法,2. 逐次逼近式,从最高位开始 的逐位试探法,3. 双积分式,两个积分阶段 实质是电压/时间变换,4. 并行式,速度快成
8、本高 直接比较法,13.3.2 ADC0809芯片,具有A/D转换的基本功能 CMOS工艺制作 8位逐次逼近式ADC 转换时间为100 s 包含扩展部件 多路开关 三态锁存缓冲器,ADC0809的内部结构图,1. ADC0809的模拟输入,提供一个8通道的多路开关和寻址逻辑 IN0IN7：8个模拟电压输入端 ADDA、ADDB、ADDC：3个地址输入线 ALE：地址锁存允许信号 ALE的上升沿用于锁存3个地址输入的状态，然后由译码器从8个模拟输入中选择一个模拟输入端进行A/D转换,2. ADC0809的转换时序,3. ADC0809的数字输出,ADC0809内部锁存转换后的数字量 具有三态数字
9、量输出端D0D7 配合输出允许信号OE 当输出允许信号OE为高电平有效时，将三态锁存缓冲器的数字量从D0D7输出,4. ADC0809的转换公式,单极性转换示例,基准电压VREF(+)5V，VREF()0V 输入模拟电压Vin1.5V N （1.50）（50）256 76.8774DH,双极性转换示例,基准电压VREF(+)5V，VREF()5V 输入模拟电压Vin1.5V N （1.55）（55）256 89.6905AH,13.3.3 ADC芯片与主机的连接,ADC芯片相当于“输入设备”，需要接口电路提供数据缓冲器 主机需要控制转换的启动 主机还需要及时获知转换是否结束，并进行数据输入等处
10、理,1. 数据输出线的连接,与主机的连接可分成两种方式 直接相连：用于输出带有三态锁存器的ADC芯片 通过三态锁存器相连：适用于不带三态锁存器的ADC芯片，也适用带有三态锁存缓冲器的芯片 ADC芯片的数字输出位数大于系统数据总线位数，需把数据分多次读取,2. A/D转换的启动（1）,启动信号一般有两种形式 脉冲信号启动转换 电平信号启动转换,转换启动,转换结束,2. A/D转换的启动（2）,主机产生启动信号有两种方法 编程启动 软件上，执行一个输出指令 硬件上，利用输出指令产生ADC启动脉冲，或产生一个启动有效电平 定时启动 启动信号来自定时器输出,3. 转换结束信号的处理,不同的处理方式对应
11、程序设计方法不同 查询方式把结束信号作为状态信号 中断方式把结束信号作为中断请求信号 延时方式不使用转换结束信号 DMA方式把结束信号作为DMA请求信号,13.3.4 ADC芯片的应用,例12.2 编程启动、转换结束中断处理 例12.3 编程启动、转换结束查询处理,中断方式,主程序,;数据段 adtemp db 0 ;给定一个临时变量 ;代码段 ;设置中断向量等工作 sti ;开中断 mov dx,220h out dx,al ;启动A/D转换 ;其他工作,例13.2,中断服务程序,adint proc sti ;开中断 push ax ;保护寄存器 push dx push ds mov a
12、x,data ;设置数据段DS mov ds,ax mov dx,220h in al,dx ;读A/D转换的数字量 mov adtemp,al ;送入缓冲区,例13.2,中断服务程序,mov al,20h ;发送EOI命令 out 20h,al pop ds ;恢复寄存器 pop dx pop ax iret ;中断返回 adint endp,例13.2,查询方式,8通道 模拟输入 （05V）,启动转换,;数据段 counter equ 8 buf db counter dup(0) ;数据缓冲区 ;代码段 mov bx,offset buf mov cx,counter mov dx,22
13、0h ;从IN0开始转换 start1: out dx,al ;启动A/D转换 push dx,例13.3,查询读取,mov dx,238h ;查询是否转换结束 start2: in al,dx ;读入状态信息 test al,80h ;D71，转换结束否? jz start2 ;没有结束，继续查询 pop dx ;转换结束 in al,dx ;读取数据 mov bx,al ;存入缓冲区 inc bx inc dx loop start1 ;转向下一个模拟通道,例13.3,第13章教学要求,1. 了解模拟输入输出系统及各部件功能 2. 理解D/A转换和A/D转换原理 3. 掌握DAC0832和ADC0809 4. 理解DAC和ADC芯片与主机连接问题 5. 掌握ADC芯片的应用 习题13（第 308 页） 13.2 13.3 13.6 13.7,
