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1、<p><p>&lt;p&gt;&amp;lt;p&amp;gt;输入输出接口与过程通道 数字量输入输出通道 A/D转换器及其接口 模拟量输入通道 D/A转换器及其接口 模拟量输出通道 1 1 基本概念: ?接口：计算机与外部设备交换信息的桥梁 ，包括输入和输出接口。 ? 接口技术：研究计算机与外部设备交换信 息的技术。 ? 过程通道：计算机和生产过程之间设置的 信息传送和转换的连接通道。（AI、AO、 DI、DO） ?数字量开关量：用“0”和“1” 两个量进行 描述。 2 2 ?1 数字量输
2、入输出通道（DIDO） 1.1 数字量输入输出接口 ? 数字量输入接口 三态门缓 冲器74LS244 MOV DX, port IN AL,DX 3 3 MOV DX, 00H IN AL,DX 4 4 ?数字量输出接口 锁存器74LS273 利用IOW上 升沿锁存 MOV AL,DATA MOV DX, port OUT DX,DL 5 5 MOV AL,DATA MOV DX, 00H OUT DX,DL 6 6 输 入 调 理 电 路 输 入 缓 冲 器 地址译码器 生 产 过 程 P C 总 线 1.2 数字量输入通道 ?数字量输入通道结构 7 7 输 出 驱 动 器 输 出 锁 存
3、器 地址译码器 生 产 过 程 P C 总 线 1.3 数字量输出通道 1、数字量输出通道结构 8 8 2 A/D转换器及接口技术 常用的AD转换原理： 逐次逼近型：转换时间短（几&amp;amp;#181;s到100 &amp;amp;#181;s ）， 抗扰性差（电压比较） ADC0809（8位）， AD574（12位） 双斜积分型：转换时间长(几十ms到100 ms) ， 抗扰性好（积分） MC14433（11位）， ICL7135（14位） 9 9 A/D转换器的主要技术指标： 转换时间：从发出转换命令信号到转换结 束信号有效的时间间隔；转换时间的倒数为
4、每秒能 完成的转换次数，称为转换速率；积分型 毫秒级 （低速），逐次比较 微秒级（中速）， 全并行 纳 秒级（高速）。 分辨率：数字量位数n。也可以用数字输出 最低有效位（LSB）所对应的模拟量输入的电压值 表示，如n=8，VRH=5V ,则LSB对应于 5V（28 1）19.6mV。数字量位数n小于8位为低分辨率， 1012为中分辨率，12以上为高分辨率 1010 线性误差：量程范围内，偏离理想转换特性 ；也称为转换精度，分为绝对精度和相对 精度；绝对精度：满量程输出情况下模拟 量输入电压的实际值与理想值之间的差； 相对精度：在满量程已经校准的前提下， 整个转换范围内任一数字量输出所对应的
5、模拟量输入电压的实际值与理想值之间的 最大差值。一般用LSB的分数值表示，如 1/2LSB或1/4LSB 量程：能转换的电压范围。 对基准电源的要求：电源精度。 1111 2.1 A/D转换器 ?8位A/D转换器ADC0809 带8通道模拟开关的8位逐次逼近A/D转换器 转换时间 100us, 误差&amp;amp;#177;1/2LSB 1212 ? 8通道模拟开关及通道选择 地址锁存信号ALE ?转换启动：START收到正脉冲 ?转换结 束：EOC从低电平变为高电平 ?基准电压：VREF(+)=5.12V, VREF(-)=0V CBA通道 000VIN0 001VIN1
6、111VIN7 1313 2.2 2.2 A/DA/D转换接口技术转换接口技术 ADC0809ADC0809与与82558255A A接口接口 82558255A A的的A A口工作方式口工作方式0 0。 A A口为数据输入端口为数据输入端 C C口上半部分为输入，下半部分为输出。口上半部分为输入，下半部分为输出。 PC0 PC0 PC2 PC2 通道地址通道地址ABC ABC PC3 PC3 ALE ALE和和STARTSTART，启动转换启动转换 PC7 PC7 OE OE和和EOCEOC，检测转换结束检测转换结束 82558255A A系统地址系统地址2 2C0H2C3HC0H2C3H。
7、 A A口和口和B B口可作为独立的输入端口或输出端口口可作为独立的输入端口或输出端口, ,而而C C 口则常被分成两个口则常被分成两个4 4位端口位端口, ,以配合以配合A A口和口和B B口的工作口的工作 , ,输入状态信号和输出控制信号输入状态信号和输出控制信号, ,C C口的口的PC3PC3、PC6PC6、 PC7PC7用作用作A A口的应答联络线口的应答联络线 1414 ?ALE地址锁存允许信号。当ALE为上升沿时， ADDCADDA地址状态送入地址锁存器。使用时 ，该信号常和START信号连在一起，当START端 为高电平时，同时将通道地址锁存起来。 ?STARTA/D转换启动信号
8、。此信号由CPU执 行输出指令产生。START为上升沿时，所有内部 寄存器清0；START为下降沿时，开始进行A/D转 换，在A/D转换期间，START应保持低电平。 1515 ?EOC转换结束信号。转换开始后，该信号变 为低电平；经过64个时钟周期后转换结束，该信 号变为高电平。EOC信号可作为对CPU的中断请 求信号或DMA传送，也可作为CPU查询的信号。 ?OE输出允许信号。当该信号为高电平时，打 开输出缓冲器三态门，转换结果输出到数据总线 上；当该信号为低电平时，输出数据线呈高阻态 。在中断方式下，该信号为CPU发出的中断请求 响应信号。 1616 ?转换时 序 1717 ?由时序图知
9、ADC0809的工作过程如下： 把通道地址送到ADDAADDC上，选择一个 模拟输入端； 在通道地址信号有效期间，ALE上的上升沿使 该地址锁存到内部地址锁存器； START引脚上的下降沿启动A/D变换； 变换开始后，EOC引脚呈现低电平， EOC重 新变为高电平时表示转换结束； OE信号打开输出锁存器的三态门送出结果 。 1818 1919 1=置1 0=置0 0 D7D6D5D4D3D2D1D0 特征位，D7=0 表示是C口按位 置位/复位控制字 无意义 选择设置位 2020 ADC0809ADC0809PROC NEAR PROC NEAR MOV CX,8; MOV CX,8; 循环次
10、数循环次数 CLD; DICLD; DI自动增量自动增量 MOV BL,00H ; MOV BL,00H ; 模拟通道地址模拟通道地址 LEA DI,DATABUFLEA DI,DATABUF； 字串存储地址字串存储地址 NEXTA: NEXTA: MOV DX,02C2H MOV DX,02C2H MOV AL,BL MOV AL,BL OUT DX,AL OUT DX,AL INC DX INC DX MOV AL,00000111BMOV AL,00000111B；输出启动信号，上升输出启动信号，上升 沿锁存地址沿锁存地址 NOP NOP NOP NOP NOP NOP MOV AL,0
11、0000110BMOV AL,00000110B；下降沿下降沿, , 形成形成ALE, ALE, START START 脉冲脉冲 2121 OUT DX,AL OUT DX,AL DEC DX DEC DX NOSC:IN AL, DX; NOSC:IN AL, DX; 检测转换结束信号，读检测转换结束信号，读C C口状态口状态 TEST AL,80H TEST AL,80H JNZ NOSC; EOC=1, JNZ NOSC; EOC=1, 则等待，检测则等待，检测EOCEOC下降沿下降沿 NOEOC: IN AL, DX; NOEOC: IN AL, DX; TEST AL,80H TE
12、ST AL,80H JZ NOSC; EOC=0, JZ NOSC; EOC=0, 则等待，检测则等待，检测EOCEOC上升沿，转上升沿，转 换结束换结束 MOV DX,02C0H; MOV DX,02C0H; 读转换结果读转换结果 IN AL,DX IN AL,DX STOS DATABUF; STOS DATABUF; 保存结果保存结果 INC BL; INC BL; 修改模拟通道地址修改模拟通道地址 LOOP NEXTALOOP NEXTA；CX-1; CX-1; RET RET ADC0809 ADC0809 ENDPENDP 2222 ?此控制字尽管是对端口C进行操作，但此控 制字必
13、须写入控制口。而不是写入C端口。 2323 第二章 输入输出接口于过程通道（2） 3 模拟量输入通道 ?模拟量输入通道把模拟信号转换为 二进制 数字信号，送入计算机中。 ?模拟信号传输010mA或420mA电流传 输。 2424 3.1 模拟量输入通道结构 2525 3.2 多路转换器 ?多路开关理想工作状态：开路电阻无穷大 ，导通电阻为0。要求切换速度快。 ?举例：CD40518通道开关 ? INH 禁止输入 2626 4 D/A转换器及接口技术 D/A转换器的技术指标 分辨率：D/A转换器输入二进制数的位数。 建立时间：输入数字信号的变化是满量程时 ， 输出信号达到离终值&
14、amp;amp;#177; 1/2LSB的所需时间。 线性误差：偏离理想转换特性的最大误差。 常见D/A转换器类型： 电流输出型，通常要转为电压，速度因外接 放大器有滞后。 电压输出形，速度快，仅用于高阻抗负载。 2727 乘算型，在基准电压输入上加交变信 号，能输出数字输入和基准电压输入相 乘的结果，完成乘法运算。 1 bit D/A转换器，将数字值转换为 脉冲宽度调制或频率调制的输出，然后 用数字滤波器作平均化而得到电压输出 (又称位流方式)。 2828 4.1 D/A转换器 ?8位D/A转换器ADC0832 8位电流输出型D/A转换器 2929 内部具有两个锁存器：输入锁存器和DAC锁
15、存器，分别由LE1，LE2控制。 高电平：寄存器直通 低电平：寄存器锁存 引脚说明：DI0-DI7：数字输入 IOUT1,IOUT2：电流输出， IOUT1+IOUT2=C 3030 ILE：输入寄存器锁存允许 WR1：控制输入寄存器 WR2：控制DAC寄存器 XFER：控制DAC寄存器 XFER， WR2地用于多个D/A转换器的同步，通 常接地，这时DAC寄存器直通。 Rfb反馈电阻端，VREF参考电压。 DAC0832单缓冲形式： XFER， WR2接地，ILE 接高电平， WR1接I/O控制，CS接译码，2个寄存 器中只有输入寄存器有效。 3131 4.2 D/A转换接口技术 ?DAC0
16、832与XT总线接口 DAC0832工作方式为单缓 冲寄存器。 用反相放大器把输出电流转换为负 极性电压 工作过程： 1. 端口地址+IOW有效- CS有效 - LE1高电平 - 输入寄存器直通 - 输入数据进行D/A转换。 2. IOW变高- CS变高 - LE1低电平 - 输入寄 存器锁存 - D/A转换输 出保持。 3232 3333 程序，端口地址300H。 MOV DX,300H MOV AL,7FH OUT DX,AL HLT 电流输出端IOUT1,IOUT2的电位应接 近0，以保证运放输出的线性。 3434 &amp;lt;/p&amp;gt;&lt;/p&gt;</p></p>
