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1、微机原理与接口技术,第九章 A/D /DA,数/模和模数转换的目的和发展,由于实际的信号往往是模拟信号，要用计算机对这些实际信号进行处理和控制，必须首先将模拟信号转换为数字信号；而计算机处理的结果要对外部的模拟世界产生作用，也往往要先转换为模拟信号，再进行输出。 所以数模和模数转换往往是一个实际的实时控制系统中不可缺少的一个部分。,数/模和模数转换的目的和发展,实时系统的一般框图： 在通信系统中也经常将模拟信号转换为数字信号进行传输。,数/模和模数转换的术语和定义,模拟数字转换器（ADC）：用有限的数字输出代码进行组合后，用来表示规定输入范围内的全部模拟值的一种转换器。 每组数字代码只能表示全
2、部模拟输入范围的一个分数部分。 在进行量化处理时会引入在分数范围内的一个固有误差。,数/模和模数转换的术语和定义,数/模和模数转换的术语和定义,数字模拟转换器（DAC）：用一组离散的模拟输出值表示相应的有限而各不相同的数字输入代码的一种转换器。 转换代码（Conversion Code）：指全部模拟输入范围内的每个分数部分分别对应的数字输出代码；或者每个数字输入分别对应的模拟输出值。,数/模和模数转换的术语和定义,数/模和模数转换的术语和定义,台阶（Step）：对ADC而言，台阶可以同时用模拟输入值的一个分数范围和与之对应的数字输出代码表示。 对DAC而言，台阶可以同时用数字输入和与之对应的离
3、散模拟输出值表示。 台阶中心值：台阶中点的模拟值，也叫台阶中值。 台阶值：与数字输入代码对应的模拟值。,DA转换器及其接口技术,DA转换器及其接口 D/A转换器的功能是把二进制数字量电信号转换为与其数值成正比的模拟量电信号。在D/A参数中一个最重要的参数就是分辨率，它是指输人数字量发生单位数码变化时，所对应输出模拟量(电压或电流)的变化量。,实现D/A转换器和微型计算机接口技术的关键是数据锁存问题。有些D/A转换器芯片本身带有锁存器，但也有些D/A从转换器芯片本身不带锁存器。此时一些并口芯片如8212，74LS273及可编程的并行I/O接口芯片8255A均可作为D/A转换的锁存器。,D/A转换
4、器接口,一、D/A接口芯片的指标： 1、精度及分辨率：取决于数字码的位数,位数越多，精度越高，由于位数有限，使得量化误差存在 2、转换速度：速度快，实时性好 3、环境参数 二、D/A接口芯片的输入输出特性： 1、电流型还是电压型：早期为电流型 2、输入缓冲能力：中期的芯片有输入锁存数据寄存器 3、单极性输出还是双极性输出：近期的芯片可实现单/双极性输出 三、接口芯片与CPU的连接问题： 1、有些芯片内部有输入锁存器，有些没有，如果没有，则需要外接输入锁存 2、可以采用查询、中断或DMA方式传送数据 四、DAC0832,数模转换器（DAC）,将各位的数字量加权变为模拟量,相加得到的总模拟量。D/
5、A转换器的基本要求是输出模拟量的大小和数字量的大小成正比。 最容易理解的数模转换器是权电阻DAC。 不同分支的电阻有不同的权，分别用电子开关来控制。,数模转换器（DAC）,权电阻DAC,权电阻DAC,权电阻DAC,权电阻DAC,DAC的分辨力（分辨率）：一个n位二进制DAC的分辨率可以表示为： 转换精度：分绝对精度和相对精度。 绝对精度：输出电压接近理想值的程度。 相对精度：绝对精度相对于满量程输出的百分比。或用LSB的几分之几表示。一般是1/2LSB。,权电阻DAC,转换速度：模拟输出电压的最大变化速度。 建立时间：得到输出规定值的时间。 线性误差：实际转换特性偏离理想转换特性的最大值。 理
6、想的单极DAC的输出电压：,DAC器件和微机的接口,不带数据输入寄存器的DAC的使用,DAC器件和微机的接口,不带数据输入寄存器的DAC的使用 使用一个8位锁存器作为外加的数据寄存器 实际是一种并行接口 通过译码器对锁存器进行选择，也就是对DAC的选择，此时，DAC本身没有片选的问题。 只用一条输出指令就完成数字到模拟的转换。,DAC器件和微机的接口,12位DAC和8位总线的连接,DAC器件和微机的接口,12位DAC和8位总线的接口 12位DAC需要12位的外接锁存器，如果没有这样的产品，可以用两片8位锁存器代替。 数据分两次写入DAC。 当第一次写入后，DAC实际已经得到一个数字量，就会有模
7、拟输出，不正确的输出。 所以这样的连接实际并不能使用，还要再加一级锁存器，才能正常工作。,D/A转换器接口,接口的方式： 一般采用无条件传送。主要因为D/A转换的速度比较快，为微秒级。只要求： D/A转换器有数据缓冲器，暂存要转换的数据 两次传送数据到D/A转换器的时间间隔不小于D/A转换时间,D/A转换器接口,接口的形式： DAC和CPU直接相连。要求DAC本身有数据缓冲器，并且DAC的位数和CPU数据线位数相同。 外加数据缓冲器。 外加并行接口芯片。,A/D转换器接口,在实际应用中常会遇到这样的问题，有些模拟量或模拟数据，需要测量它们的值，如温度、压力等 模拟量区别于数字量，它的值随时间连
8、续变化，测量时，锁定当前时刻的值，把它数字化，变为计算机所能识别的01序列，然后显示在屏幕上，告知用户。 在这个过程当中 被测对象 : : 多路选择控制,信号拾取 传感器 （一门学问）,信号调节 调理电路 （可缺）,多 路 开 关,A/D,系统,A/D转换器接口,一、A/D接口芯片的指标： 1、精度及分辨率：取决于数字码的位数 位数越多，精度越高，由于位数有限，使得量化误差存在 2、转换速度：速度快，实时性好 3、环境参数 二、A/D接口芯片的原理： 三、接口芯片与CPU的连接问题： 1、有些芯片内部有输出锁存器，有些没有，如果没有，则需要外接输出锁存 2、可以采用查询、中断或DMA方式传送数
9、据,模/数转换器及其与CPU的接口,1采样和量化 模拟量转换为数字量，一般经过三个步骤：采样、量化、和编码。 2A/D的性能参数和术语 1）分辨率、2）量化误差、3）转换时间、4）绝对精度、 5）相对精度。,A/D与CPU接口中应注意的问题,（1）A/D的数字输出特性 （2）A/D和CPU的时间配合问题 （3）A/D分辨率超过微处理器数据总线位数时的接口. （4）ADC的控制和状态信号,A/D芯片简介,ADC芯片介绍,A/D与微处理器接口实例,AD574A与CPU相连的接口电路,数模转换器及其与CPU的接口,1D/A芯片的性能参数和术语 （1）分辨率 （2）转换时间 （3）精度 （4）线性误差
10、和微分线性误差 （5）温度系数。,DAC和微处理器接口中需要考虑的问题,(1)输入缓冲能力 (2) 输入码制 (3)输入数据的宽度 (4) DAC是电流型还是电压型 (5)AC是单极性输出还是双极性输出,DAC芯片介绍,D/A芯片简介,DAC与微处理器接口实例,（1）DAC的分辨率小于等于系统数据总线宽度时。 （2）分辨率大于系统总线宽度时，DAC与系统的连接。,ADC1408与CPU的连接图,图 CPU与DAC0832的接口,图 AD561与CPU的接口电路,AD转换器的接口,和ADC0804的接口,AD转换器的接口,开始转换：用一条输出指令，使得 和 同时有效，即启动转换； 转换结束后，输出信号 变低，可以向CPU申请中断； 用一条输入指令，从0804读取转换的结果。 只要使用CPU的一个地址，就可以完成和0804的接口。,AD转换器的接口,和AD570的接口 有输出三态门，完成转换后，输出三态门自动接通（不再是高阻抗）。如果和CPU总线直接连接，就会长期占用总线，是不恰当的。因此需要外接数据锁存器或者并行接口芯片。 输入低电平时开始转换，转换结束时，转换结束信号 为低电平，可以查询，也可以用来申请中断。,AD转换器的接口,和AD570的接口,AD转换器的接口,和AD1210的接口,
