汇编语言课件第8章模数和数模转换

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1、第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换第8章 模/数和数/模转换 第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换本章内容本章内容 8 8位数位数/ /模转换器模转换器DAC0832DAC08321212位数位数/ /模转换器模转换器AD567AD5678 8位模位模/ /数转换器数转换器ADC0809ADC08091212位模位模/ /数转换器数转换器AD574AD574第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换8.18.1模拟输入输出系统模拟输入输出系统 8.1.1 8.1.1 微机与控制系统接口微机与控制系统接口模模/ /数和数数和数/ /模用途：

2、模用途： 控制和测量仪表控制和测量仪表 第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换8.1.2 8.1.2 模拟输入通道模拟输入通道1.1.传感器（传感器（TransducerTransducer） 能够把生产过程的非电物理量转换成电量（电流或电压）能够把生产过程的非电物理量转换成电量（电流或电压）的器件，如温度传感器。的器件，如温度传感器。2. 2. 信号放大器（信号放大器（AmplifierAmplifier）它把传感器输出的信号放大到它把传感器输出的信号放大到ADCADC所需的量程范围。所需的量程范围。3. 3. 低通滤波器（低通滤波器（Low-pass FilterLow-

3、pass Filter）滤波器用于降低噪声、滤去高频干扰，以增加信噪比。滤波器用于降低噪声、滤去高频干扰，以增加信噪比。4. 4. 多路开关（多路开关（MultiplexerMultiplexer）把多个现场信号分时地接到把多个现场信号分时地接到A/D A/D 转换器上转换，达到共用转换器上转换，达到共用A/DA/D转换器以节省硬件的目的。转换器以节省硬件的目的。5. 5. 采样保持器（采样保持器（Sample & holdSample & hold）对高速变化的信号进行对高速变化的信号进行A/DA/D转换时，为了保证转换精度，转换时，为了保证转换精度，需要使用采样保持器。周期性地采样连续信号

4、，并在需要使用采样保持器。周期性地采样连续信号，并在A/DA/D转换期间保持不变。转换期间保持不变。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换8.1.3 8.1.3 模拟输出通道模拟输出通道模拟输出通道用来将数字信号变成模拟的电流模拟输出通道用来将数字信号变成模拟的电流或电压。或电压。由数模（由数模（D/AD/A）转换器来完成。）转换器来完成。一般要还经过低通滤波，使其输出波形平滑。一般要还经过低通滤波，使其输出波形平滑。如果需要，可以采用功率放大器作为模拟量输如果需要，可以采用功率放大器作为模拟量输出的驱动电路。出的驱动电路。 第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换

5、模转换8.2 8.2 数数/ /模模 (D/A) (D/A) 转换芯片及转换芯片及接口接口8.2.1 D/A8.2.1 D/A转换原理转换原理8.2.2 88.2.2 8位数模转换器位数模转换器DAC0832DAC08328.2.3 128.2.3 12位数模转换器位数模转换器AD567AD567第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换8.2.1 D/A8.2.1 D/A转换原理转换原理1. D/A1. D/A转换器的工作转换器的工作原理原理基本指导思想基本指导思想：代：代码乘以权值相加。码乘以权值相加。即可得到与数字量即可得到与数字量成正比的总模拟量，成正比的总模拟量，从而实

6、现了数字到从而实现了数字到模拟的转换。模拟的转换。例如右图：例如右图：D/AD/A转换器输入数字量与输出电压的对应关系转换器输入数字量与输出电压的对应关系 第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换n n位位D/AD/A转换器方框图转换器方框图第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换D/AD/A转换器分类转换器分类： 按解码网络结构不同按解码网络结构不同 T T型电阻网络型电阻网络D/AD/A转换器转换器 倒倒T T型电阻网络型电阻网络D/AD/A转换器转换器 权电流权电流D/AD/A转换器转换器 权电阻网络权电阻网络D/AD/A转换器转换器按模拟电子开按模拟电子

7、开关电路的不同关电路的不同 CMOSCMOS开关型开关型D/AD/A转换器（速度要求不高转换器（速度要求不高) ) 双极型开关双极型开关D/AD/A转换器转换器电流开关型电流开关型（速度要求较高）（速度要求较高） ECLECL电流开关型电流开关型（转换速度更高）（转换速度更高） 第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换 R R2R 2R 倒倒 T T 形电阻网络形电阻网络 D/A D/A 转换器转换器 R R2R 2R 倒倒 T T 形电阻网络的等效电路形电阻网络的等效电路 流入求和运算放大器的电流为：流入求和运算放大器的电流为： 第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模

8、转换模转换DACDAC的主要性能指标的主要性能指标(1) (1) 分辨率分辨率 分辨率是当输入数字量发生单位数码变化（即分辨率是当输入数字量发生单位数码变化（即1LSB1LSB）时，）时， 所对应的输出模拟量的变化量，即等于所对应的输出模拟量的变化量，即等于模拟量输出的满量程值的模拟量输出的满量程值的 1/ 1/（2 2N N1 1） （N N为数字量为数字量位数）。分辨率也可以用百分率表示。在实际应用中，位数）。分辨率也可以用百分率表示。在实际应用中，又常用数字量的位数来表示分辨率，如又常用数字量的位数来表示分辨率，如8 8位，位，1212位等。位等。 (2) (2) 转换精度转换精度 转换

9、精度是指一个实际的转换精度是指一个实际的D/AD/A转换器与理想的转换器与理想的D/AD/A转换器相比较的转换误差。理想的转换器相比较的转换误差。理想的D/AD/A转换器特性下转换器特性下图所示。精度反映图所示。精度反映D/AD/A转换的总误差。包括绝对精度转换的总误差。包括绝对精度和相对精度。和相对精度。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换理想的D/A转换特性第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换 绝对精度绝对精度 对对应应于于给给定定的的满满刻刻度度数数字字量量，D/AD/A实实际际输输出出与与理理论论值值之之间间的的误误差差。该该误误差差是是由由于于

10、D/AD/A的的增增益益变变化化、零零点点漂漂移移和和噪噪声声等等引引起起的的，一一般般应低于应低于2 2（n n1 1）或或1/2LSB1/2LSB。 相对精度相对精度 在在满满刻刻度度已已经经校校准准的的情情况况下下，在在整整个个刻刻度度范范围围内内对对应应于于任任一一数数码码的的模模拟拟量量输输出出与与理理论论值值之差。之差。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换（3 3）线性误差）线性误差 相相邻邻两两个个数数字字输输入入量量之之间间的的差差应应该该是是1LSB1LSB，即即理理想想的的转转换换特特性性应应是是线线性性的的。在在满满刻刻度度范范围围内内，偏偏离离理理想

11、想的的转转换换特特性性的的最最大值称线性误差。大值称线性误差。（4 4）建立时间。）建立时间。 当当D/AD/A转转换换器器的的输输入入数数据据发发生生变变化化后后，输输出出模模拟拟量量达达到到稳稳定定数数值，即值，即进入规定的精度范围内所需要的时间进入规定的精度范围内所需要的时间。 （5 5）温度系数。）温度系数。 D/AD/A转转换换器器的的各各项项性性能能指指标标一一般般在在环环境境温温度度为为2525下下测测定定。 环环境境温温度度的的变变化化会会对对D/AD/A转转换换精精度度产产生生影影响响，这这一一影影响响分分别别用用失失调调温温度度系系数数、增增益益温温度度系系数数和和微微分分

12、非非线线性性温温度度系系数数来来表表示示。 这这些些系系数数的的含含义义是是当当环环境境温温度度变变化化11时时该该项项误误差差的的相相对对变变化化率，单位是率，单位是1010-6-6/。 第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换8.2.2 88.2.2 8位数模转换器位数模转换器DAC0832DAC0832 集成集成D/AD/A芯片类型很多，按生产工艺分有双极型、芯片类型很多，按生产工艺分有双极型、MOSMOS型等；按字长分有型等；按字长分有8 8位、位、1010位、位、1212位等；按输出位等；按输出形式分有电压型和电流型。另外，不同生产厂家的形式分有电压型和电流型。另外，

13、不同生产厂家的产品，其型号各不相同。例如，美国国家半导体公产品，其型号各不相同。例如，美国国家半导体公司的司的D/AD/A芯片为芯片为DACDAC系列，如系列，如DAC0832DAC0832等；美国模拟器等；美国模拟器件公司的件公司的D/AD/A芯片为芯片为ADAD系列，如系列，如AD558AD558等。使用时可等。使用时可参阅各公司提供的使用手册。参阅各公司提供的使用手册。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换DAC0832DAC0832：典型的电流输出型通用典型的电流输出型通用DACDAC芯片，芯片，2020条引线，双列条引线，双列直插式，内部具有两级数据寄存器。直插式，

14、内部具有两级数据寄存器。DAC0832DAC0832具有具有以下特性：以下特性：输出差动电流输出差动电流数字量输入具有双重缓冲数字量输入具有双重缓冲内部具有数据寄存器，可以直接和处理机系统相内部具有数据寄存器，可以直接和处理机系统相连连分辨率为分辨率为8 8位，建立时间为位，建立时间为1us1us，满量程误差，满量程误差电源为电源为+5V+15V+5V+15V，基准电压范围，基准电压范围10V+10V10V+10V，功，功耗耗20mW20mW第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换1 1DAC0832DAC0832的内部结构和引脚的内部结构和引脚第第8 8章章 模模/ /数和数

15、数和数/ /模转换模转换第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换 V VREFREFD/AD/A转转换换器器的的基基准准电电压压，其其范范围围可可在在1010 +10 +10 V V内内选选定定。该该端端连连至至片片内内的的R2RTR2RT型型电电阻阻网网络络，由由外外部部提提供供一一个个准准确确的的参参考考电压。该电压精度直接影响着电压。该电压精度直接影响着D/AD/A转换精度。转换精度。I IOUT1OUT1D/AD/A转转换换器器输输出出电电流流1 1，当当输输入入全全1 1时时，输输出出电电流流最最大大，约为约为 ；当输入为全；当输入为全0 0时，输出电流最小，即为时，

16、输出电流最小，即为0 0。I IOUT2OUT2D/AD/A转换器输出电流转换器输出电流2 2，它与，它与I IOUT1OUT1有如下关系：有如下关系：I IOUT1OUT1+I+IOUT2OUT2= =常数常数 D/A D/A转换没有形式上的启动信号。实际上将数据写入第二级转换没有形式上的启动信号。实际上将数据写入第二级寄存器的控制信号就是寄存器的控制信号就是D/AD/A转换器的启动信号。另外，它也没有转换器的启动信号。另外，它也没有转换结束信号，转换结束信号，D/AD/A转换的过程很快，一般还不到一条指令的执转换的过程很快，一般还不到一条指令的执行时间。行时间。 第第8 8章章 模模/ /

17、数和数数和数/ /模转换模转换2 2DAC0832DAC0832的接口的接口(1)(1)数据输入连接方式数据输入连接方式单缓冲方式单缓冲方式双缓冲方式双缓冲方式直通方式直通方式(2)(2)输出方式输出方式单极性输出单极性输出双极性输出双极性输出(3)(3)应用应用第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换(1)(1)数据输入连接方式数据输入连接方式单缓冲方式单缓冲方式MOVMOV DXDX，280H280H；设；设DAC0832DAC0832的地址为的地址为280H280HOUTOUT DXDX，ALAL；ALAL内数据送内数据送DACDAC转换转换第第8 8章章 模模/ /数和

18、数数和数/ /模转换模转换双缓冲方式双缓冲方式MOVMOVDXDX，200H200H；DAC0832 DAC0832 的输入锁存器的地址为的输入锁存器的地址为200H 200H OUT OUT DXDX，ALAL；AL AL 中数据中数据DATADATA送输入寄存器送输入寄存器MOVMOVDXDX，201H201H；DAC0832 DAC0832 的的DACDAC锁存器的地址为锁存器的地址为201H 201H OUT OUT DXDX，AL AL ；数据；数据DATADATA写入写入DACDAC锁存器并转换锁存器并转换第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换直通方式直通方式MO

19、VMOVDXDX，PA8255PA8255；82558255的的A A口地址为口地址为PA8255PA8255OUT OUT DXDX，ALAL；AL AL 中数据送中数据送A A 口锁存并转换口锁存并转换 第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换(2)(2)输出方式输出方式DAC0832DAC0832以电流形式输出转换结果，若要得到电压形式以电流形式输出转换结果，若要得到电压形式的输出，需要外加的输出，需要外加I/VI/V转换电路，常采用运算放大器实转换电路，常采用运算放大器实现现I/VI/V转换。给出了转换。给出了DAC0832DAC0832的电压输出电路。的电压输出电路。

20、单极性输出单极性输出 对于单极性输出电路，输出电压为：对于单极性输出电路，输出电压为： 式中式中D D为输入数字量的十为输入数字量的十进制数。因为转换结果进制数。因为转换结果I IOUT1OUT1接运算放大器的反向接运算放大器的反向端，所以式中有一个负号。端，所以式中有一个负号。若若V VREFREF=+5V=+5V，当，当D=0D=0 255(00H255(00H FFH)FFH)时，时，V VOUTOUT= =(0(0 4.98) V4.98) V。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换双极性输出方式双极性输出方式 对于双极性输出电路，输出电压的表达式为：对于双极性输出电

21、路，输出电压的表达式为： 若若V VREFREF=+5 V=+5 V，当当D=0D=0时，时，V VOUT1OUT1=0=0，V VOUTOUT= =5V5V；当当D=128(80H)D=128(80H)时，时，V VOUT1OUT1= =2.5V2.5V，V VOUTOUT=0=0；当当D=255(FFH)D=255(FFH)时，时，V VOUT1OUT1= =5.98V5.98V，V VOUTOUT = 4.96V = 4.96V。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换(3)DAC0832(3)DAC0832的应用的应用 08320832与与80888088系统总线连接系

22、统总线连接第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换DAC 0832在直流电机调速系统中的应用第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换DAC 0832软件设计例1 输出方波假设DAC0832单缓冲连接，端口地址300H mov dx, 300hstart: mov al, 0 out dx, al call delay1 mov al, 0ffh out dx, al call delay2 jmp start第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换例2 输出锯齿波假设DAC0832单缓冲连接，端口地址300H mov dx, 300h mov a

23、l, 0 out dx, al call delay x1: inc al out dx, al call delay jmp x1第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换例3 实际应用系统连接如下图所示，请编程实现，将从偏移地址为2000H开始内存单元中的50个字节数据依次送到DAC0832输出，每个数据输出间隔时间为1ms，可调用D1ms子程序。 START：MOV SI, 2000H MOV CX, 50 X1: MOV AL, SI INC SI OUT 80H, AL CALL D1ms LOOP X1 HLT第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换8

24、.2.3 12位数模转换器AD567AD567：内部含基准电压输入双缓冲结构，可以直接连接8位或者16位数据总线与TTL和CMOS电平兼容分辨率12位，非线性误差小于1LSB电流型输出，最大2mA建立时间500ns电源电压范围：12V15V；低功耗300mW 第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换1AD567的内部结构和引脚第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换各个引脚的功能如下：CS#：片选信号，低有效，和地址信号以及一起决定数据锁存是否有效。WR#：写信号，低有效，必须和、地址同时有效。DI11 D

25、I0：12位数字量输入端，根据需要，可以输入低4位，中间4位或者高4位。IOUT：模拟电流输出端，DAC寄存器全1时最大，全0时为0BIPOFF：双极性偏移，和IOUT、20V SPANR、10V SPANR引脚配合，进行各种电压范围的输出。20V SPANR：20V量程。10V SPANR：10V量程。A0 A3：地址信号，用来锁存内部缓冲器，和、配合决定数据锁存器是否有效。 AD567地址控制表如下表所示。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换AD567地址控制表：A3A2A1A0操作1无1无001110锁存第一级缓冲器低4位001101锁存第一级缓冲器中4位001011

26、锁存第一级缓冲器高4位000111锁存第二级缓冲器000000所有锁存器均透明第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换2AD567的接口和8位数据接口的连接MOV DX，280HOUT DX，ALINCDXMOV AL，AHOUT DX，AL 第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换AD567双极性输出输出第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换8.3模/数 (A/D) 转换芯片及接口8.3.18.3.1模数转换原理模数转换原理8.3.2 8.3.2 8 8位模数转换器位模数转换器ADC0809ADC08098.3.3 8.3.3 1212位模数

27、转换器位模数转换器AD574AD574第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换 8.3.1 模/数转换原理 A/D转换的基本过程:模拟量是时间上和幅值上都连续的一种信号，模拟量经过采样后得到的信号是时间上离散，幅值上连续的信号，即离散信号，这一过程就是采样过程计算机对这种离散信号还是不能处理，计算机只能处理数字量，所以还必须把离散信号在赋值上也进一步离散化，这一过程就是量化过程量化后的信号是时间上和幅值上都是离散的数字量，可以直接送到计算机中进行处理采样：将模拟量变换为离散量，一般包括采样和保持两个步骤量化：将离散量变换成数字量，一般包括量化与编码两个步骤采样和量化是A/D转换

28、的基本过程第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换A/D转换的基本过程采样采样的过程一般是：先使用一个采集电路，按等距离时间间隔，对模拟信号进行采样，然后用保持电路将采集来的信号电平保持一段时间，以便模数转换器正确地将其转换成对应的数字量采样定理：对一个有限频率谱（W=2fmax时（fmax是输入模拟信号的最高频率），则采样输出信号能无失真地恢复到原来的连续信号。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换A/D转换的基本过程量化量化过程：把离散信号转变为数字信号的过程量化就是把输入模拟信号f(t)的变化范围分成若干层，每一层都由一个数字来代表，采样值落到哪一层，就

29、由哪一层的数字来代表。这样，所有的采样值经过“量化”后，就化为了对应的数字量，成为了整数值舍入误差是量化过程中的固有误差，最大偏差等于量化单位的一半。这种误差不可能消除，只能降低，当量化单位取得越小时，误差越小。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换(1)模数转换原理 常用的方法有：计数式、逐次比较式、双积分式、并行式转换 计数式最简单，但转换速度很低；并行转换速度最快，但需要的器件多，价格高；逐次比较式A/D转换器的速度较高，比较简单，而且价格适中；双积分式A/D转换器精度高，抗干扰能力强，但速度低，一般应用在要求精度高而且速度不高的场合，例如仪器仪表等。 第第8 8章章

30、模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换1)计数式A/D转换:计数式A/D转换的转换原理：由计数器对固定频率信号CLK进行计数，计数输出值送DAC，DAC的输出模拟量Vo与输入模拟量Vi在比较器中进行比较，随着计数的进行，Vo不断增加，当VoVi，计数器停止计数，此时的计数值即是模拟量Vi对应的数字量。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换 2）逐次逼近型A/D转换：逐次逼近型A/D转换转换原理：数字量由逐次逼近寄存器SAR产生。SAR使用对分搜索法产生数字量，以8位数字量为例，SAR首先产生8位数字量的一半，即10000000B,试探模拟量的大小，若VoVi，清除最高位，若

31、VoVi，保留最高位。在最高位确定后，SAR又以对分搜索法确定次高位，即以低7位的一半y1000000B(y为已确定位) 试探模拟量的大小。重复这一过程，直到最低位bit0被确定，转换结束。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换3) 双积分式A/D转换 (a)电路工作原理 (b) 双积分原理 第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换4) 并行式 采用直接比较法把参考电压经电阻分压器直接给出2n 1个量化电平，直接比较，由编码器编成n位数字码，而达到转换的目的 快速、并行第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换（2）A/D转换器的主要性能指标1)

32、精度 量化间隔(分辨率分辨率) = Vmax/电平数(即满量程值) 例：某8位ADC的满量程电压为5V，则其分辨率为 5V/255=19.6mV 量化误差: 用数字（离散）量表示连续量时，由于数字量字长有限而无法精确地表示连续量所造成的误差。(字长越长，精度越高) 绝对量化误差 = 量化间隔/2 = (满量程电压/(2n-1)/2相对量化误差 = 1/2 * 1/量化电平数目 * 100%例：满量程电压=10V，A/D变换器位数=10位，则 绝对量化误差 10/211 = 4.88mV 相对量化误差 1/211 *100% = 0.049%第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转

33、换2) 转换时间。 转换时间是指A/D转换器完成一次转换所需要的时间。 其倒数为转换速率。 3) 温度系数。 温度系数表示A/D转换器受环境温度影响的程度。一般用环境温度变化1所产生的相对转换误差来表示，以10-6/为单位。 4)输入动态范围允许转换的电压的范围。如05V、010V等。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换1、ADC0809的性能指标1）分辨率为8位。2）最大不可调误差上1LSB。3）单电源5V。4）可锁存三态输出，输出与TTL电平兼容。5）当用5V电源供电时，模拟输入电压范围为 0-5V。6）温度范围40-85。7）功耗为15mw。8）转换速度取决于芯片的时

34、钟频率，其时钟频率范围为10kHz-1280KHZ，若CLK500kHZ，转换速度为100s（640KHZ）。 8.3.2 8位模数转换器ADC0809第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换2、内部结构和转换原理 START EOC CLK OED7D0VREF(+) VREF(-)ADDCADDBADDAALEIN0IN7比较器比较器8路模路模拟开拟开关关逐位逼近寄存器逐位逼近寄存器SAR树状开关树状开关 电阻网络电阻网络三态三态输出输出锁存锁存器器时序与控制时序与控制地址地址锁存锁存及及译码译码D/A8个个模模拟拟输输入入通通道道8选选1第第8 8章章 模模/ /数和数数

35、和数/ /模转换模转换工作时序工作时序 : :第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换根据时序图，ADC0809的工作过程如下：把通道地址送到ADDAADDC上，选择模拟输入； 在通道地址信号有效期间，ALE上的上升沿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 。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换3、引脚功能 第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换IN0IN7： 8路模拟输入端。 ALE：地址锁存器允许

36、信号输入端。 当它为高电平时， 地址信号进入地址锁存器中。 CLOCK：外部时钟输入端。时钟频率典型值为640 kHz， 允许范围为101280 kHz。时钟频率降低时，AD转换速度也降低。 START：AD转换信号输入端。有效信号为一正脉冲。 在脉冲上升沿，AD转换器内部寄存器均被清零，在其下降沿开始AD转换。 第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换EOC：AD转换结束信号。在START信号上升沿之后0到（2 s8个时钟周期）时间内，EOC变为低电平。当AD转换结束后， EOC立即输出一正阶跃信号，可用来作为AD 转换结束的查询信号或中断请求信号。 OE：输出允许信号。当O

37、E输入高电平信号时， 三态输出锁存器将AD转换结果输出。D0D7：数字量输出端。D0为最低有效位（LSB），D7为最高有效位REF（+）、REF（-）：正负基准电压输入端。 基准电压的中心值为 (应接近于，其偏差值不应超过0.1 V。 正负基准电压的典型值分别为+5V和0V。VCC、 GND：电源电压输入端。 第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换4、ADC0809与系统的连接:（1）模拟输入端INi单路输入模拟信号可固定连接到任何一个输入端地址线根据输入线编号固定连接(高电平或低电平)多路输入模拟信号按顺序分别连接到输入端要转换哪一路输入，就将其编号送到地址线上(动态选择)

38、单路输入时ADDCADDBADDAIN4ADC0809输入输入多路输入时ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809输入输入0输入输入1输入输入2输入输入3输入输入4CPU指定指定通道号通道号+5V第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换（2）地址线ADDA-ADDC多路输入时，地址线不能接死，而是要通过一个接口芯片与数据总线连接。接口芯片可以选用：锁存器74LS273，74LS373等（要占用一个I/O地址）可编程并行接口8255（要占用四个I/O地址）CPU用一条OUT指令把通道地址通过接口芯片送给0809ADDCADDBADDAIN0IN1IN2I

39、N3IN4ADC0809输输入入DB74LS273Q2Q1Q0CP来自来自I/O译码译码D0-D7ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809DB8255PB2PB1PB0CS#来自来自I/O译码译码D0-D7A1A0A1A0第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换（3）数据输出线D0-D7内部已接有三态门，故可直接连到DB上也可另外通过一个输入接口与DB相连上述两种方法均需占用一个I/O地址D0-D7ADC0809DBOE来自来自I/O译码译码D0-D7ADC0809DBOE来自来自I/O译码译码直接连直接连DBDB通过输入接口连通过输入接口连DBDB

40、74LS244+5VDIDOE1#E2#第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换（4）地址锁存ALE和启动转换START两种连接方法：独立连接：用两个信号分别进行控制需占用两个I/O端口或两个I/O线(用8255时)；统一连接：用一个脉冲信号的上升沿进行地址锁存，下降沿实现启动转换只需占用一个I/O端口或一个I/O线(用8255时).独立连接独立连接ADC0809ALESTART来自来自I/O译码译码1来自来自I/O译码译码2统一连接统一连接ADC0809ALESTART来自来自I/O译码译码第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换（5）转换结束EOC软件延时等

41、待(比如延时1ms)不用EOC信号CPU效率最低软件查询EOC状态EOC通过一个三态门连到数据总线的D0(其他也可以)三态门要占用一个I/O端口地址CPU效率低把EOC作为中断申请信号，接到8259的IR端在中断服务程序中读入转换结果，效率高第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换用延时等待的方法MOV DX, start_portOUT DX, AL;启动转换CALL DELAY_1MSCALL DELAY_1MS; ;延时延时1ms1msMOV DX, oe_portIN AL, DX;读入结果用查询EOC状态的方法MOV DX, start_portOUT DX, AL;

42、启动转换LL: MOV DX, eoc_portMOV DX, eoc_portININ AL, DX AL, DX;读入EOC状态AND AL, 01H;测试第0位(EOC状态位)JZLL;为转换完，则循环检测MOV DX, oe_portINAL, DX;读入结果第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换例1、一个连接实例D0IN0A15-A0IOR#IOW#D7-D0D7-D0EOCOESTARTALEADDCADDBADDA译译码码器器ADC08095、ADC0809的应用第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换例2、ADC0809的接口设计如下图，完成启

43、动转换及数字量输出程序。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换通道选择由系统地址信号A2A0连至ADD_C、ADD_B、ADD_A实现。ALE信号由A12A3经译码后形成的CS信号和IOW信号或非获得。 设A12A3=220H时，CS有效，以下指令可以执行通道选择：MOV DX，220H+n ；n=07OUT DX，AL ；AL的值无关START信号与ALE信号相连，通道选择的同时，启动转换。转换结束信号EOC接8255的PB0，应使用8255PB工作在方式0输入。CPU查询PB0即可获知转换是否完成。数据输出允许信号Enable由和或非后驱动 以下指令可以读取转换后的数字：

44、 MOV DX，220H IN AL，DX第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换A0809 EQU 220H A8255 EQU 210H ；8255的地址为210H213HMOV AL，1xxxx01xB ；8255初始化，PB方式0输入MOV DX，A8255+3OUT DX, AL；转换通道IN5的程序MOV DX，A0809+5OUT DX，AL ；通道选择并启动转换NEXT：MOV DX, A8255+1 ; 8255PBIN AL，DXAND AL，01HJZ NEXT ; PB0=0, 未完成MOV DX，A0809IN AL，DX ；AL=转换结果第第8 8章

45、章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换例例3 3、利用查询方式进行A/D转换,将EOC作为状态信号，状态端口的I/O地址为238H，8个模拟信号的选择地址接系统地址线的低3位，端口地址分别为220H227H，编程实现8个模拟通道的顺序转换，转换结果放在数据段的BUF中。(教材例8.1)第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换MOVBX，OFFSET BUFMOVCX，8 ；CX存放通道数MOVDX，220HP1:OUTDX，AL；启动A/D转换，AL内容无关PUSHDXMOVDX，238H P2: INAL，DX；读入EOC状态TESTAL，80HJZP2 ；转换没有结束

46、，则继续查询POPDXINAL，DX；读入A/D转换结果MOVBX，ALINCBXINCDXLOOPP1第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换8.3.3 12位模数转换器AD574AD574A：带有基准源和时钟的12位逐次逼近式A/D转换器。内部具有三态缓冲器，可直接与8 位或16位CPU数据总线连接；在外部控制下可进行12位或8位转换。12 位数据输出分为A、B、C三段，分别对应高、中、低4位数据。转换时间为25us；分辨率：12位；精度：1LSB；功耗390mW。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换1、AD574A的内部结构和引脚信号第第8 8章章 模

47、模/ /数和数数和数/ /模转换模转换第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换主要引脚信号：D0D11：12位输出数据线，D11为最高有效位。CS#：片选信号。CE：芯片允许信号。只有当CE为高电平，为低电平时，AD574才能正常工作，进行转换或将转换后的数据读出。12/8#：输出数据的输出格式。高电平时，输出12位数据；低电平时，输出两个8位数据。A0：控制数据转换长度。启动转换时，若A0为高电平，则转换长度为8位；若A0为低电平，则转换长度为12位。R/C#：读启动转换信号。低电平时启动转换，高电平时，将转换后的数据读出。STS：状态信号，转换开始的时候STS为高，并在转换

48、过程中一直持续为高，当转换结束以后，STS为低。可以用这个信号来检查A/D转换是不是完成。10VIN：在此引脚的模拟量输出范围是0+10V；如果是双极性的，则是5V5V。20VIN：在此引脚的模拟量输出范围是0+20V；如果是双极性的，则是10V10V。VREF（IN）：参考电压输入端。VREF（OUT）：参考电压输出端。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换2、AD574A的工作过程AD574有5个控制信号，它们的组合决定了AD574的工作过程。这5个控制信号是CE 、 、 、 和A0，组合信号关系如下表所示。从表中可看出，AD574的工作过程分为进行转换和转换后将数据输出

49、（读出）两个过程。AD574控制信号组合关系表 CEA0功 能1000进行12位转换1001进行8 位转换10110输出12位并行数据10100允许高8位数据输出10101允许低4位和4个0输出第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换AD574进行转换时，CE =l， =0， =0，由A0信号决定转换位数，A0为低电平，则进行12位转换，否则，进行8位转换。读取转换数据操作时，CE=l， =0， =l， =0（接15脚），则输出数据作为两个8位字输出，在A00的时候，输出高8位数据，在A01的时候，输出低4位数据和4个0。在CE=l， =0， =l， =1的时候，作为一个12位

50、字输出。第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换输入方式 （A）单极性输入 （B）双极性输入第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换和CPU连接MOVDX，PORT0 INAL，DX MOVAH，AL MOVDX，PORT1 INAL，DX 第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换利用AD574完成一批并行数据采集的程序，通过对状态STS的检测判断转换过程。MOV DX，PORT0; PORT0为采集高8位数据口地址OUT DX，AL；启动A / D 转换MOV DX，STSADD；STSADD为三态门地址LOOP :IN AL，DX ；读STS

51、状态TESTAL，01H JNZ LOOP ；STS1等待MOVDX，PORT0；STS0，读高8位IN AL，DXMOVAH，ALMOVDX，PORT1；PORT1为低4位数据口地址INAL, DX3、AD574A的应用第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换8.4 A/D、D/A器件的选择考虑因素：精度速度通道数字接口方式模拟信号类型电源电压基准电压和功耗封装跟踪/保持（Track/Hold）满幅度输出（Rail -to Rail ） 第第8 8章章 模模/ /数和数数和数/ /模转换模转换生产A/D和D/A的主要厂家美国模拟技术公司（ADI），http:/ 得州仪器公司（Tl），http:/美国国家半导体公司（NS） , 飞利浦公司（Philips），http:/MAXIM 公司，摩托罗拉公司（Motorola），http:/