DA、AD轉換器及其與CPU的接口

1、第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口第十一章第十一章 D/AD/A、A/DA/D轉換器及其與轉換器及其與CPUCPU的接口的接口11.1 11.1 概述概述11.2 D/A11.2 D/A轉換器芯片及其與轉換器芯片及其與CPUCPU的接口的接口11.3 A/D11.3 A/D轉換器芯片及其與轉換器芯片及其與CPUCPU的接口的接口第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口11.1 概概 述述 數(shù)數(shù)/ /模（模（D/AD/A）和模）和模/ /數(shù)（數(shù)（A/DA/D）轉換技術主要用）轉換技術主要用于計算機控制和測量儀表中。于計算機控制和測量儀表中。 典型的閉環(huán)實時控制系統(tǒng)為：典型的

2、閉環(huán)實時控制系統(tǒng)為： 第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口11.2 D/A轉換器芯片及其接口技術轉換器芯片及其接口技術11.2.1 D/A11.2.1 D/A轉換原理與基本參數(shù)轉換原理與基本參數(shù) 數(shù)字量是由一位一位的數(shù)位組成的數(shù)字量是由一位一位的數(shù)位組成的, ,每個數(shù)位都代表一定每個數(shù)位都代表一定的權。的權。 D/AD/A轉換時，就是把一個數(shù)字量的每一位代碼按權的轉換時，就是把一個數(shù)字量的每一位代碼按權的大小轉換為相應的模擬量分量，然后用線性疊加原理將各位大小轉換為相應的模擬量分量，然后用線性疊加原理將各位代碼對應的模擬輸出量相加，其和就是與數(shù)字量成正比的模代碼對應的模擬輸出量相加

3、，其和就是與數(shù)字量成正比的模擬量。擬量。 在實現(xiàn)時，通常采用在實現(xiàn)時，通常采用T T型網絡實現(xiàn)數(shù)字量往模擬電流的轉型網絡實現(xiàn)數(shù)字量往模擬電流的轉換，再利用運算放大器來完成模擬電流到模擬電壓的轉換。換，再利用運算放大器來完成模擬電流到模擬電壓的轉換。所以，要把一個數(shù)字量轉變?yōu)槟M電壓，需要兩個環(huán)節(jié)。有所以，要把一個數(shù)字量轉變?yōu)槟M電壓，需要兩個環(huán)節(jié)。有些些D/AD/A轉換器芯片只包含前一個環(huán)節(jié)，有些包含兩個環(huán)節(jié)。對轉換器芯片只包含前一個環(huán)節(jié)，有些包含兩個環(huán)節(jié)。對于前一種，需外接運算放大器。于前一種，需外接運算放大器。 基本參數(shù)：基本參數(shù)： 分辨率分辨率 精度精度 線性度線性度 建立時間（轉換時間

4、）建立時間（轉換時間） 溫度系數(shù)溫度系數(shù)第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口11.2.2 DAC1210轉換器芯片及其接口轉換器芯片及其接口1 1、內部結構、內部結構 第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口2 2、工作方式、工作方式（1 1）單緩沖方式）單緩沖方式 將輸入鎖存器和將輸入鎖存器和DACDAC寄存器兩級輸入當作一級輸入。硬寄存器兩級輸入當作一級輸入。硬件連接如下：件連接如下： 第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口（2 2）雙緩沖方式）雙緩沖方式 是將數(shù)據(jù)經輸入鎖存器和是將數(shù)據(jù)經輸入鎖存器和DACDAC寄存器兩級輸入到寄存器兩級輸入到D/AD/A轉換

5、轉換器。對于與器。對于與1616位數(shù)據(jù)總線連接時，分別看作兩個端口予以控位數(shù)據(jù)總線連接時，分別看作兩個端口予以控制，寫兩次。對于與制，寫兩次。對于與8 8位數(shù)據(jù)總線連接時，寫三次。硬件連接位數(shù)據(jù)總線連接時，寫三次。硬件連接如下：如下： 第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口3 3、輸出方式、輸出方式 由于由于DAC1210DAC1210屬于電流輸出型的屬于電流輸出型的D/AD/A轉換器，需用運算放轉換器，需用運算放大器將電流輸出轉換為電壓輸出。一般電壓輸出分為單極性大器將電流輸出轉換為電壓輸出。一般電壓輸出分為單極性和雙極性兩種。和雙極性兩種。單極性輸出方式：單極性輸出方式： 雙極性

6、輸出方式：雙極性輸出方式： 第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口4 4、應用舉例、應用舉例 例例1 1 如圖所示如圖所示, ,向向DAC1210DAC1210連續(xù)不斷地輸出數(shù)據(jù)連續(xù)不斷地輸出數(shù)據(jù), ,即可得到相應的電壓信號。即可得到相應的電壓信號。設端口地址為設端口地址為PORT,PORT,編寫產生連續(xù)方波的程序。編寫產生連續(xù)方波的程序。 MOV DX，PORTLP：MOV AX，0 OUT DX，AX CALL RLY ；延時；延時 MOV AX，0FFFH OUT DX，AX CALL RLY JMP LP第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口 例例2 2 同上題同上

7、題, ,編寫產生連續(xù)三角波的程序。編寫產生連續(xù)三角波的程序。 MOV DX，PORT XOR AX，AX W1：OUT DX，AX INC AX NOP CMP AX，0FFFH JNZ W1 W2：OUT DX，AX DEC AX NOP CMP AX，0 JNZ W2 JMP W1第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口 例例3 3 同上題同上題, ,編寫產生連續(xù)梯形波的程序。編寫產生連續(xù)梯形波的程序。 MOV DX，PORT XOR AX，AX OUT DX，AX W3：CALL RLY1 W1：INC AX OUT DX，AX NOP CMP AX，0FFFH JNZ W1 C

8、ALL RLY2 W2：DEC AX OUT DX，AX NOP CMP AX，0 JNZ W2 JMP W3第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口11.2.3 DAC與與CPU接口時應注意的問題接口時應注意的問題1 1、數(shù)據(jù)鎖存問題、數(shù)據(jù)鎖存問題2 2、模擬信號輸出問題、模擬信號輸出問題3 3、D/AD/A位數(shù)多于數(shù)據(jù)總線位數(shù)問題位數(shù)多于數(shù)據(jù)總線位數(shù)問題 （可采用兩級鎖存的辦法）（可采用兩級鎖存的辦法） 或或 第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口11.3 A/D轉換器芯片及其接口技術轉換器芯片及其接口技術11.3.1 11.3.1 采樣和量化采樣和量化注意注意: :采樣

9、時必須要符合采樣定理采樣時必須要符合采樣定理, ,即采樣頻率即采樣頻率f f0 0大于等于輸大于等于輸入信號最高頻率入信號最高頻率f fm m的的2 2倍。倍。量化：以一定的量化單位，把離散的模擬信號轉化為離散的量化：以一定的量化單位，把離散的模擬信號轉化為離散的階躍量的過程。通常用階躍量的過程。通常用“四舍五入四舍五入”的方法使之整量化。的方法使之整量化。 第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口11.3.2 A/D11.3.2 A/D工作原理工作原理11.3.3 A/D11.3.3 A/D性能參數(shù)性能參數(shù) 分辨率分辨率 量化誤差量化誤差 轉換時間轉換時間 精度精度 漏碼漏碼第十一章

10、 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口11.3.4 ADC080911.3.4 ADC0809一、原理框圖一、原理框圖第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口二、應用舉例二、應用舉例1 1、查詢法、查詢法第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口 假設僅對模擬通道假設僅對模擬通道IN0進行進行A/D轉換。采用查詢方式的程轉換。采用查詢方式的程序如下序如下(對對0通道采樣一個點通道采樣一個點)： OUT 50H，AL ；選通；選通IN0，啟動，啟動A/D轉換轉換 NOPW： IN AL，41H ；輸入；輸入EOC標志標志 TEST

11、AL，01H JZ W ；未結束，返回等待；未結束，返回等待 IN AL，49H ；結束，把結果送入；結束，把結果送入AL中中第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口 若對若對IN0IN78個通道的模擬量各采樣個通道的模擬量各采樣100個點：個點： MOV BX，OFFSETWP ；設置數(shù)據(jù)存儲指針；設置數(shù)據(jù)存儲指針 MOV CL，100 ；設置計數(shù)初值；設置計數(shù)初值N：MOV DX，0050HP：OUT DX，AL ；選通一個通道，啟動；選通一個通道，啟動A/D NOPW：IN AL，41H ；輸入；輸入EOC標志標志 TEST AL，01H ；測試狀態(tài)；測試狀態(tài) JZ W ；未結束

12、，返回等待；未結束，返回等待 IN AL，49H ；結束，讀數(shù)據(jù)；結束，讀數(shù)據(jù) MOVBX，AL ；存數(shù)；存數(shù) INC BX ；修改存儲地址指針；修改存儲地址指針 INC DX ；修改；修改A/D通道地址通道地址 CMP DX，0058H ；判斷；判斷8個通道是否轉換完個通道是否轉換完 JNZ P ；未完，返回啟動新通道；未完，返回啟動新通道 DEC CL ；100個點是否采樣完了，個點是否采樣完了， JNZ N ；未完返回再啟動；未完返回再啟動IN0 HLT ；100個點完了，暫停個點完了，暫停 第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口2 2、中斷法、中斷法第十一章 D/A、A/D轉

13、換器及其與CPU的接口 假設假設ADC0809端口地址為端口地址為98H，僅對模擬通道，僅對模擬通道IN3進行進行A/D轉換。采用中斷響應法的程序為轉換。采用中斷響應法的程序為 CLI MOV AL，03H OUT 98H，AL ；選通；選通IN3，并啟動，并啟動A/D轉換轉換 NOP NOP STI 而在中斷服務程序中用一條指令而在中斷服務程序中用一條指令 IN AL，98H ；讀取轉換結果的數(shù)字量；讀取轉換結果的數(shù)字量第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口 若對若對IN0IN7 8個通道的模擬量各采樣個通道的模擬量各采樣100個點，并轉換成數(shù)字量采用個點，并轉換成數(shù)字量采用中斷方

14、式中斷方式8259A邊沿觸發(fā)，自動結束，非緩沖方式，單片使用中斷類型碼邊沿觸發(fā)，自動結束，非緩沖方式，單片使用中斷類型碼為為7077H，偶地址假設為，偶地址假設為20H，奇地址為，奇地址為21H的程序如下的程序如下(偽指令省略偽指令省略)：WP DB 800 DUP（？）（？） MOVAL，13H；ICW1 OUT 20H，AL MOV AL，70H；ICW2 OUT 21H，AL MOV AL，03H；ICW4 OUT 21H，AL PUSH DS MOV AX，0 MOV DS，AX MOV BX，OFFSET XY MOV SI，SEG XY MOV01CCH，BX MOV01CEH，S

15、I POP DS MOV CX，100 MOV DI，0FFSET WP STIPP：MOV BL，00HLL：MOV AL，BL OUT 98H，AL HLT INC BL CMP BL，08H JNZ LL DEC CX JNZ PP HLT中斷服務程序：中斷服務程序：XY：PUSH AX STI IN AL，98H MOVDI，AL INC DI CLI POP AX IRET第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口舉例舉例 利用利用8255A8255A間接與間接與08090809接口，接口圖如圖接口，接口圖如圖12.412.4所示。所示。采用查詢方式，編寫轉換通道采用查詢方式，

16、編寫轉換通道IN5IN5的模擬量的程序。的模擬量的程序。第十一章 D/A、A/D轉換器及其與CPU的接口解解 由接口圖分析可知由接口圖分析可知8255A8255A的的A A口、口、B B口、口、C C口和控制口口和控制口的地址分別為的地址分別為90H90H、94H94H、98H98H、9CH9CH，程序片段如下：，程序片段如下： ；82558255初始化初始化 MOV ALMOV AL，10011000B10011000B OUT 9CH OUT 9CH，ALAL ；A/DA/D轉換轉換 MOV ALMOV AL，05H05H OUT 94H OUT 94H，AL AL MOV AL MOV AL，01H01H OUT 9CH OUT 9CH，ALAL MOV AL MOV AL，0