第10章模擬量的輸入輸出

1、Ch.10 模擬量的輸入輸出模擬量的輸入輸出n本章內(nèi)容本章內(nèi)容n模擬量輸入輸出通道的組成模擬量輸入輸出通道的組成nD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器n原理及連接使用方法原理及連接使用方法nA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器n原理及連接使用方法原理及連接使用方法 n模擬量模擬量I/O接口的作用：接口的作用：n實際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境實際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境連續(xù)變化的模擬量連續(xù)變化的模擬量 n例如：電壓、電流、壓力、溫度、位移、流量例如：電壓、電流、壓力、溫度、位移、流量 n計算機(jī)內(nèi)部計算機(jī)內(nèi)部離散的數(shù)字量離散的數(shù)字量n二進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)n工業(yè)生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制工業(yè)生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制 概述概述 模擬量模擬量D/A傳感器傳感器執(zhí)

2、行元件執(zhí)行元件A/D數(shù)字量數(shù)字量數(shù)字量數(shù)字量模擬量模擬量模擬量輸入模擬量輸入(數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集)模擬量輸出模擬量輸出(過程控制過程控制)計算機(jī)計算機(jī) 10.1 模擬量模擬量I/O通道的組成通道的組成模擬接口電路的任務(wù)模擬接口電路的任務(wù)模擬電路的任務(wù)模擬電路的任務(wù)0010110110101100工工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程傳傳感感器器放大放大濾波濾波多路轉(zhuǎn)換多路轉(zhuǎn)換&采樣保持采樣保持A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換放大放大驅(qū)動驅(qū)動D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換輸出輸出接口接口微微型型計計算算機(jī)機(jī)執(zhí)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)輸入輸入接口接口物理量物理量變換變換信號信號處理處理信號信號變換變換I/O接口接口輸入通道輸入通道輸出通道輸出通道模

3、擬量輸入通道模擬量輸入通道n傳感器（傳感器（Transducer）n非電量非電量電壓、電流電壓、電流 n變送器（變送器（Transformer）n轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號n信號處理（信號處理（Signal Processing）n放大、整形、濾波放大、整形、濾波 n多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（Multiplexer） n多選一多選一n采樣保持電路（采樣保持電路（Sample Holder，S/H）n保證變換時信號恒定不變保證變換時信號恒定不變nA/D變換器（變換器（A/D Converter）n模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量 模擬量輸出通道模擬量輸出通道nD/A變換器（變換器

4、（D/A Converter）n數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量n低通濾波低通濾波n平滑輸出波形平滑輸出波形n放大驅(qū)動放大驅(qū)動n提供足夠的驅(qū)動電壓，電流提供足夠的驅(qū)動電壓，電流10.2 數(shù)數(shù)/模（模（D/A）變換器）變換器n10.2.1 D/A變換器的基本原理及技術(shù)指標(biāo)變換器的基本原理及技術(shù)指標(biāo)nD/A變換器的基本工作原理變換器的基本工作原理n組成：模擬開關(guān)、組成：模擬開關(guān)、電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器、運(yùn)算放大器 n兩種電阻網(wǎng)絡(luò)：權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、兩種電阻網(wǎng)絡(luò)：權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)梯形電阻網(wǎng)絡(luò)n基本結(jié)構(gòu)如圖：基本結(jié)構(gòu)如圖：VrefRf 模擬開關(guān)模擬開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò)VO數(shù)字量數(shù)字

5、量D/A變換原理變換原理 n運(yùn)放的放大倍數(shù)足夠大時，輸出電壓運(yùn)放的放大倍數(shù)足夠大時，輸出電壓Vo與輸與輸入電壓入電壓Vin的關(guān)系為：的關(guān)系為：fOinRV = -VR式中：式中：Rf 為反饋電阻為反饋電阻 R 為輸入電阻為輸入電阻 VinRf VoR n若輸入端有若輸入端有n個支路個支路, 則輸出電壓則輸出電壓VO與輸入與輸入電壓電壓Vi的關(guān)系為：的關(guān)系為：n0fini=1i1V =-RVRVinRf VOR1式中：式中：Ri 為第為第i支路的輸支路的輸 入電阻入電阻Rnn令每個支路的輸入電阻為令每個支路的輸入電阻為2iRf , 并令并令Vin為一為一基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓Vref，則有，則有n如果

6、每個支路由一個開關(guān)如果每個支路由一個開關(guān)Si控制，控制，Si=1表示表示Si合上，合上，Si=0表示表示Si斷開，則上式變換為斷開，則上式變換為 nn0frefrefiii=1i=1f11V = -RV= -V2 R2n0irefii=11V = -SV2若若Si=1,該項對該項對VO有貢獻(xiàn)有貢獻(xiàn)若若Si=0,該項對該項對VO無貢獻(xiàn)無貢獻(xiàn)2R4R8R16R32R64R128R256RVrefRf VOS1S2S3S4S5S6S7S8n與上式相對應(yīng)的電路如下與上式相對應(yīng)的電路如下(圖中圖中n=8)： n圖中的電阻網(wǎng)絡(luò)就稱為圖中的電阻網(wǎng)絡(luò)就稱為權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)n如果用如果用8位二進(jìn)制代碼來控制

7、圖中的位二進(jìn)制代碼來控制圖中的S1S8(Di=1時時Si閉合；閉合；Di=0時時Si斷開斷開)，那么根，那么根據(jù)二進(jìn)制代碼的不同，輸出電壓據(jù)二進(jìn)制代碼的不同，輸出電壓VO也不同，也不同，這就構(gòu)成了這就構(gòu)成了8位的位的D/A轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。n可以看出，當(dāng)代碼在可以看出，當(dāng)代碼在0FFH之間變化時，之間變化時，VO相應(yīng)地在相應(yīng)地在0-(255/256)Vref之間變化。之間變化。n為控制電阻網(wǎng)絡(luò)各支路電阻值的精度，實為控制電阻網(wǎng)絡(luò)各支路電阻值的精度，實際的際的D/A轉(zhuǎn)換器采用轉(zhuǎn)換器采用R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)梯形電阻網(wǎng)絡(luò)(見見下頁下頁)，它只用兩種阻值的電阻，它只用兩種阻值的電阻(R和和2R)。R-2

8、R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)梯形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)n分辨率（分辨率（Resolution）n輸入的二進(jìn)制數(shù)每1個最低有效位個最低有效位(LSB)使輸出變化的程度。n一般用輸入數(shù)字量的位數(shù)來表示: 如8位、10位例：一個滿量程為例：一個滿量程為5V的的10位位DAC，1 LSB的變化將使輸出變化的變化將使輸出變化 5/(210-1)=5/1023=0.004888V=4.888mVn轉(zhuǎn)換精度（誤差）轉(zhuǎn)換精度（誤差）n實際輸出值與理論值之間的最大偏差。n一般用最小量化階來度量，如1/2 LSB 也可用滿量程的百分比來度量，如0.05% FSRLSB: Least Signif

9、icant BitFSR: Full Scale Range) n轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間n從開始轉(zhuǎn)換到與滿量程值相差1/2 LSB所對應(yīng)的模擬量所需要的時間tV1/2 LSBtCVFULL010.2.2 典型典型D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器nDAC0832n特性：n8位電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器nT型電阻網(wǎng)絡(luò)n差動輸出n引線圖見教材p351 DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)引腳功能引腳功能nD7D0：輸入數(shù)據(jù)線nILE：輸入鎖存允許nCS#：片選信號 用于把數(shù)據(jù)寫入到輸入鎖存器用于把數(shù)據(jù)寫入到輸入鎖存器nWR1#：寫輸入鎖存器 nWR2#：寫DAC寄存器nXFER#：允許輸入鎖存器的數(shù)據(jù)傳送到DAC寄存器 上述二個

10、信號用于啟動轉(zhuǎn)換上述二個信號用于啟動轉(zhuǎn)換nVREF：參考電壓，-10V+10V，一般為+5V或+10VnIOUT1、IOUT2：D/A轉(zhuǎn)換差動電流輸出，接運(yùn)放的輸入nRfb：內(nèi)部反饋電阻引腳，接運(yùn)放輸出nAGND、DGND：模擬地和數(shù)字地 工作時序工作時序nD/A轉(zhuǎn)換可分為兩個階段：轉(zhuǎn)換可分為兩個階段：nCS#=0、WR1#=0、ILE=1，使輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器；，使輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器；nWR2#=0、XFER#=0，數(shù)據(jù)傳送到，數(shù)據(jù)傳送到DAC寄存器，并開始轉(zhuǎn)換。寄存器，并開始轉(zhuǎn)換。寫輸入寫輸入寄存器寄存器寫寫DAC寄存器寄存器工作方式工作方式n單緩沖方式單緩沖方式n使輸入鎖存器

11、或使輸入鎖存器或DAC寄存器二者之一處于直通寄存器二者之一處于直通。CPU只需一次寫入即開始轉(zhuǎn)換。控制比較簡單。見教材p352圖。n雙緩沖方式（標(biāo)準(zhǔn)方式）雙緩沖方式（標(biāo)準(zhǔn)方式）n轉(zhuǎn)換要有兩個步驟：n將數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器nCS#=0、WR1#=0、ILE=1n將輸入寄存器的內(nèi)容寫入DAC寄存器nWR2#=0、XFER#=0 n優(yōu)點：數(shù)據(jù)接收與D/A轉(zhuǎn)換可異步進(jìn)行； 可實現(xiàn)多個DAC同步轉(zhuǎn)換輸出分時寫入、同步轉(zhuǎn)換n直通方式直通方式n使內(nèi)部的兩個寄存器都處于直通狀態(tài)。模擬輸出始終跟隨輸入變化。n不能直接與數(shù)據(jù)總線連接不能直接與數(shù)據(jù)總線連接，需外加并行接口(如74LS373、8255等)。雙緩沖方式雙

12、緩沖方式同步轉(zhuǎn)換舉例同步轉(zhuǎn)換舉例A10-A0譯碼器譯碼器0832-10832-2port1port2port3雙緩沖方式的程序段示例雙緩沖方式的程序段示例本例中三個端口地址的用途：port1 選擇選擇0832-1的輸入寄存器的輸入寄存器 port2 選擇選擇0832-2的輸入寄存器的輸入寄存器 port3 選擇選擇0832-1和和0832-2的的DAC寄存器寄存器MOV AL，data ; 要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送ALMOV DX，port1 ; 0832-1的輸入寄存器地址送DXOUT DX，AL ; 數(shù)據(jù)送0832-1的輸入寄存器MOV DX，port2 ; 0832-2輸入寄存器地址送DXOUT

13、DX，AL ; 數(shù)據(jù)送0832-2的輸入寄存器MOV DX，port3 ; DAC寄存器端口地址送DXOUT DX，AL ; 數(shù)據(jù)送DAC寄存器，并啟動同步轉(zhuǎn)換HLTD/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用n函數(shù)發(fā)生器函數(shù)發(fā)生器n只要往D/A轉(zhuǎn)換器寫入按規(guī)律變化的數(shù)據(jù)，即可在輸出端獲得正弦波、三角波、鋸齒波、方波、階梯波、梯形波等函數(shù)波形。n直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制n用不同的數(shù)值產(chǎn)生不同的電壓，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速n其他需要用電壓/電流來進(jìn)行控制的場合 例子參見p354-p356。10.3 模模/數(shù)（數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器n用途用途n將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便于計算機(jī)進(jìn)行處理。n

14、常用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或數(shù)字化聲音。nA/D轉(zhuǎn)換的四個步驟轉(zhuǎn)換的四個步驟n采樣保持量化編碼n采樣/保持：由采樣保持電路（S/H）完成n量化/編碼：由ADC電路完成（ADC：AD變換器）1) 采樣和保持采樣和保持n采樣n將一個時間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)為時間上斷續(xù)變化的將一個時間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)為時間上斷續(xù)變化的（離散的）模擬量。（離散的）模擬量。n或：把一個時間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為一個脈沖串，或：把一個時間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為一個脈沖串，脈沖的幅度取決于輸入模擬量。脈沖的幅度取決于輸入模擬量。n保持n將采樣得到的模擬量值保持下來，使之等于采樣控制脈將采樣得到的模擬量值保持下來，使之等于采

15、樣控制脈沖存在的最后瞬間的采樣值。沖存在的最后瞬間的采樣值。n目的：目的： A/D轉(zhuǎn)換期間保持采樣值恒定不變。轉(zhuǎn)換期間保持采樣值恒定不變。n對于慢速變化的信號，可省略采樣保持電路采樣保持電路（采樣保持電路（S/H）n由MOS管采樣開關(guān)T、保持電容Ch和運(yùn)放構(gòu)成的跟隨器三部分組成。n采樣控制信號S(t)=1時，T導(dǎo)通，Vin向Ch充電，Vc和Vout跟蹤Vin變化，即對Vin采樣。S(t)=0時，T截止，Vout將保持前一瞬間采樣的數(shù)值不變。ChTVoutVin采樣控制采樣控制S(t)采樣保持電路的波形采樣保持電路的波形VinS(t)Voutn進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時所用的輸入電壓，就是對保持下來的采樣

16、電壓（每次采樣結(jié)束時的輸入電壓）進(jìn)行轉(zhuǎn)換。采樣周期的確定采樣周期的確定n采樣通常采用等時間間隔采樣。n采樣頻率fs不能低于2fimax（fimax為輸入信號Vin的最高次諧波分量的頻率）；nfs的上限受計算機(jī)的速度、存儲容量、器件速度的限制。n實際中一般取fs為fimax的4-5倍。2) 量化和編碼量化和編碼n量化量化就是用基本的量化電平的個數(shù)來表示采樣到模擬電壓值。就是用基本的量化電平的個數(shù)來表示采樣到模擬電壓值。即把時間上離散而數(shù)值上連續(xù)的模擬量以一定的準(zhǔn)確度變換即把時間上離散而數(shù)值上連續(xù)的模擬量以一定的準(zhǔn)確度變換為時間上、數(shù)值上都離散的具有標(biāo)準(zhǔn)量化級的等效數(shù)字值。為時間上、數(shù)值上都離散的

17、具有標(biāo)準(zhǔn)量化級的等效數(shù)字值。（量化電平的大小取決于（量化電平的大小取決于A/D變換器的字長）變換器的字長）n只有當(dāng)電壓值正好等于量化電平的整數(shù)倍時，量化后才是準(zhǔn)確值，否則量化后的結(jié)果都只能是輸入模似量的近似值。這種由于量化而產(chǎn)生的誤差叫做量化誤差。量化誤差是由于量化電平的有限性造成的，所以它是原理性誤差，只能減小，而無法消除。為減小量化誤差，根本的辦法是減小量化電平（即增加字長）。n編碼編碼是把已經(jīng)量化的模擬數(shù)值是把已經(jīng)量化的模擬數(shù)值(它一定是量化電平的整數(shù)倍它一定是量化電平的整數(shù)倍)用二進(jìn)制碼、用二進(jìn)制碼、BCD碼或其它碼來表示。碼或其它碼來表示。A/D轉(zhuǎn)換器的分類轉(zhuǎn)換器的分類n根據(jù)根據(jù)A/

18、D轉(zhuǎn)換原理和特點的不同，可把轉(zhuǎn)換原理和特點的不同，可把ADC分成兩大類：分成兩大類：直接直接ADC和和間接間接ADC。n直接ADC是將模擬電壓直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，常用的有：n逐次逼近式逐次逼近式ADC、計數(shù)式ADC、并行轉(zhuǎn)換式ADC等。n 間接ADC是將模擬電壓先轉(zhuǎn)換成中間量，如脈沖周期T、脈沖頻率f、脈沖寬度等，再將中間量變成數(shù)字量。常見的有：n單積分式ADC、雙積分式ADC，V/F轉(zhuǎn)換式ADC等。各種各種ADC的優(yōu)缺點的優(yōu)缺點n計數(shù)式計數(shù)式ADC：最簡單，但轉(zhuǎn)換速度最慢。最簡單，但轉(zhuǎn)換速度最慢。n并行轉(zhuǎn)換式并行轉(zhuǎn)換式ADC：速度最快，但成本最高。速度最快，但成本最高。n逐次逼近式逐次逼近式A

19、DC：轉(zhuǎn)換速度和精度都比較高，且比較簡單，轉(zhuǎn)換速度和精度都比較高，且比較簡單，價格低，所以在微型機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用。價格低，所以在微型機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用。n雙積分式雙積分式ADC：轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾能力強(qiáng)，但轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾能力強(qiáng)，但轉(zhuǎn)換速度慢，一般應(yīng)用在精度高而速度不高的場合，如測量儀表。慢，一般應(yīng)用在精度高而速度不高的場合，如測量儀表。nV/F轉(zhuǎn)換式轉(zhuǎn)換式ADC：在轉(zhuǎn)換線性度、精度、抗干擾能力等方面在轉(zhuǎn)換線性度、精度、抗干擾能力等方面有獨特的優(yōu)點，且接口簡單、占用計算機(jī)資源少，缺點也是有獨特的優(yōu)點，且接口簡單、占用計算機(jī)資源少，缺點也是轉(zhuǎn)換速度慢。在一些輸出信號動態(tài)范圍較大或傳輸

20、距離較遠(yuǎn)轉(zhuǎn)換速度慢。在一些輸出信號動態(tài)范圍較大或傳輸距離較遠(yuǎn)的低速過程的模擬輸入通道中應(yīng)用較為廣泛。的低速過程的模擬輸入通道中應(yīng)用較為廣泛。10.3.1 工作原理及技術(shù)指標(biāo)工作原理及技術(shù)指標(biāo)n逐次逼近型逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器n結(jié)構(gòu)：由D/A轉(zhuǎn)換器、比較器和逐次逼近寄存器SAR組成。見P360頁圖。Vi-+逐次逼近寄存器逐次逼近寄存器D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器Vc比較器比較器數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出控制電路控制電路模擬量輸入模擬量輸入工作原理工作原理 類似天平稱重量時的嘗試法，逐步用砝碼的累積重量去逼類似天平稱重量時的嘗試法，逐步用砝碼的累積重量去逼近被稱物體。近被稱物體。 例如：例如：用8個砝碼20

21、g，21g，27g，可以稱出1255g之 間的物體?，F(xiàn)有一物體，用砝碼稱出其重量（假定重量為176g）。1）ADC從高到低從高到低逐次給SAR的每一位“置1”（即加上不同權(quán)重的砝碼），SAR相當(dāng)于放法碼的稱盤；2）每次SAR中的數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為電壓VC ；3）VC與輸入電壓Vi比較，若VCVi，保持當(dāng)前位的1，否則當(dāng)前位置0；4）從高到低逐次比較下去，直到SAR的每一位都嘗試完；5）SAR內(nèi)的數(shù)據(jù)就是與Vi相對應(yīng)的2進(jìn)制數(shù)。主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)n精度精度 n量化間隔量化間隔(分辨率分辨率) = Vmax/電平數(shù)電平數(shù)(即滿量程值即滿量程值) 例：某例：某8位位ADC的滿量程電壓為的滿量程

22、電壓為5V，則其分辨率為，則其分辨率為 5V/255=19.6mV n量化誤差量化誤差: 用數(shù)字（離散）量表示連續(xù)量時，由于數(shù)字用數(shù)字（離散）量表示連續(xù)量時，由于數(shù)字量量字長有限字長有限而無法精確地表示連續(xù)量所造成的誤差。而無法精確地表示連續(xù)量所造成的誤差。(字長越長，精度越高字長越長，精度越高)絕對量化誤差絕對量化誤差 = 量化間隔量化間隔/2 = (滿量程電壓滿量程電壓/(2n-1)/2相對量化誤差相對量化誤差 = 1/2 * 1/量化電平數(shù)目量化電平數(shù)目 * 100%例：滿量程電壓例：滿量程電壓=10V，A/D變換器位數(shù)變換器位數(shù)=10位，則位，則 絕對量化誤差絕對量化誤差 10/211

23、 = 4.88mV 相對量化誤差相對量化誤差 1/211 *100% = 0.049%主要技術(shù)指標(biāo)（續(xù)）主要技術(shù)指標(biāo)（續(xù)）n轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間n轉(zhuǎn)換一次需要的時間。精度越高（字長越轉(zhuǎn)換一次需要的時間。精度越高（字長越長），轉(zhuǎn)換速度越慢。長），轉(zhuǎn)換速度越慢。n輸入動態(tài)范圍輸入動態(tài)范圍n允許轉(zhuǎn)換的電壓的范圍。如允許轉(zhuǎn)換的電壓的范圍。如05V、-5V+5V、 010V等。等。典型的典型的A/D轉(zhuǎn)換器簡介轉(zhuǎn)換器簡介nADC0809n8通道（8路）輸入n8位字長 n逐位逼近型n轉(zhuǎn)換時間100s n內(nèi)置三態(tài)輸出緩沖器（可直接接到數(shù)據(jù)總線上）n外部引腳見教材p359引腳功能引腳功能 D7D0：輸出數(shù)據(jù)線（三態(tài)

24、）：輸出數(shù)據(jù)線（三態(tài)）IN0IN7：8通道（路）模擬輸入通道（路）模擬輸入ADDA、ADDB、ADDC：通道地址（通道選擇）：通道地址（通道選擇）ALE：通道地址鎖存：通道地址鎖存START：啟動轉(zhuǎn)換：啟動轉(zhuǎn)換EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束，可用于查詢或作為中斷申請：轉(zhuǎn)換結(jié)束，可用于查詢或作為中斷申請OE：輸出允許（打開輸出三態(tài)門）：輸出允許（打開輸出三態(tài)門）CLK：時鐘輸入（：時鐘輸入（10KHz1.2MHz）VREF(+)、VREF(-)：基準(zhǔn)參考電壓：基準(zhǔn)參考電壓ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)START EOC CLK OED7D0VREF(+) VREF(-)ADDCADDBADDAALEIN0IN

25、7比較器比較器8路模路模擬開擬開關(guān)關(guān)樹狀開關(guān)樹狀開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò)三態(tài)三態(tài)輸出輸出鎖存鎖存器器時序與控制時序與控制地址地址鎖存鎖存及及譯碼譯碼D/A8個個模模擬擬輸輸入入通通道道8選選1逐位逼近寄存器逐位逼近寄存器SAR工作時序工作時序 ADC0809的工作過程的工作過程n根據(jù)時序圖，根據(jù)時序圖，ADC0809的工作過程如下：的工作過程如下：把通道地址送到ADDAADDC上上，選擇一個模擬輸入端； 在通道地址信號有效期間，ALE上的上升沿上升沿使使該地址鎖存到內(nèi)部地址鎖存器；START引腳上的下降沿下降沿啟動A/D變換； 變換開始后，EOC引腳呈現(xiàn)低電平低電平， EOC重新變?yōu)楦唠娖礁唠娖綍r

26、表示轉(zhuǎn)換結(jié)束；OE信號打開輸出鎖存器的三態(tài)門送出結(jié)果 。ADC0809與系統(tǒng)的連接與系統(tǒng)的連接 n模擬輸入端模擬輸入端INin單路輸入單路輸入n模擬信號可連接到任何一個輸入端；模擬信號可連接到任何一個輸入端；n地址線可根據(jù)輸入固定連接；也可以由地址線可根據(jù)輸入固定連接；也可以由CPU給一個固定地址。給一個固定地址。 n多路輸入多路輸入n模擬信號按順序分別連接到輸入端；模擬信號按順序分別連接到輸入端；n要轉(zhuǎn)換哪一路輸入，就將其編號送到地址線上要轉(zhuǎn)換哪一路輸入，就將其編號送到地址線上(動態(tài)選擇動態(tài)選擇)。單路輸入時單路輸入時ADDCADDBADDAIN4ADC0809輸入輸入多路輸入時多路輸入時A

27、DDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809輸入輸入0輸入輸入1輸入輸入2輸入輸入3輸入輸入4CPU指定指定通道號通道號+5Vn地址線地址線ADDA-ADDCn多路輸入時，地址線不能固定連接到多路輸入時，地址線不能固定連接到5V或地線，而是要通過一個或地線，而是要通過一個接口芯片與數(shù)據(jù)總線連接。接口芯片可以選用：接口芯片與數(shù)據(jù)總線連接。接口芯片可以選用：n鎖存器鎖存器74LS273，74LS373等（要占用一個等（要占用一個I/O地址）地址）n可編程并行接口可編程并行接口8255（要占用四個（要占用四個I/O地址）地址）nCPU用一條用一條OUT指令把通道地址通過接口芯片

28、送給指令把通道地址通過接口芯片送給ADC0809ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809輸輸入入DB74LS273Q2Q1Q0CP來自來自I/O譯碼譯碼D0-D7ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809DB8255PB2PB1PB0CS#來自來自I/O譯碼譯碼D0-D7A1A0A1A0用鎖存器作為用鎖存器作為ADC0809的接口的接口用用8255作為作為ADC0809的接口的接口 n數(shù)據(jù)輸出線數(shù)據(jù)輸出線D0-D7n內(nèi)部已接有三態(tài)門，故可直接連到內(nèi)部已接有三態(tài)門，故可直接連到DB上上n也可另外通過一個外部三態(tài)門與也可另外通過一個外部三態(tài)門與

29、DB相連相連n上述兩種方法均需占用一個上述兩種方法均需占用一個I/O地址地址D0-D7ADC0809DBOE來自來自I/O譯碼譯碼D0-D7ADC0809DBOE來自來自I/O譯碼譯碼直接與直接與DB相連相連通過三態(tài)門與通過三態(tài)門與DB相連相連74LS244+5VDIDOE1#E2#n地址鎖存信號地址鎖存信號ALE和啟動轉(zhuǎn)換信號和啟動轉(zhuǎn)換信號STARTn兩種連接方法：兩種連接方法：n分別連接：用兩個信號分別進(jìn)行控制分別連接：用兩個信號分別進(jìn)行控制需占用兩個需占用兩個I/O端口端口或兩個或兩個I/O線線(用用8255時時)；n統(tǒng)一連接：用一個脈沖信號的上升沿進(jìn)行地址鎖存，下降沿統(tǒng)一連接：用一個脈沖信號的上升沿進(jìn)行地址鎖存，下降沿實現(xiàn)啟動轉(zhuǎn)換實現(xiàn)啟動轉(zhuǎn)換只需占用一個只需占用