第9章AD、DA轉(zhuǎn)換接口2014

1微機原理與接口技術(shù)2014年11月第9章A/D、D/A轉(zhuǎn)換接口

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9.1D/A與A/D接口概述9.1.1一個典型的計算機自動控制系統(tǒng)

數(shù)/模（D/A）和模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換技術(shù)主要用于計算機實時控制和自動測量系統(tǒng)中。在工業(yè)控制和參數(shù)測量時，經(jīng)常會遇到如溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的物理量（通稱模擬量）。用計算機處理這些模擬量必須先將其轉(zhuǎn)換為電信號，然后再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。對于大多數(shù)的被控對象，計算機加工處理后輸出的數(shù)字形式控制信號還應(yīng)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換變成模擬量。才能推動執(zhí)行機構(gòu)工作。一個包含A/D和D/A轉(zhuǎn)換的計算機閉環(huán)自動控制系統(tǒng)

如下圖所示3生

產(chǎn)

過

程傳感器執(zhí)行機構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器I/O接口計算機D/A轉(zhuǎn)換器I/O接口圖9.1典型的計算機自動控制系統(tǒng)模擬量輸入通道的組成典型的模擬量輸入通道由以下幾部分組成1．傳感器-非電量的模擬量轉(zhuǎn)換成電量2．量程放大器-把微弱信號放大到A/D轉(zhuǎn)換器所要求輸入的量程范圍3．低通濾波器-降低噪聲，濾去不必要的干擾，以增加信噪比4．多路開關(guān)-多個模擬量共用一個A/D轉(zhuǎn)換器進行分時采樣和轉(zhuǎn)換。5．采樣保持電路-模擬信號是變化的，完成一次轉(zhuǎn)換需要時間，在A/D轉(zhuǎn)換期間，保持輸入信號不變的電路。6．A/D轉(zhuǎn)換器-將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，供計算機讀取。典型的模擬量輸出通道由以下幾部分組成1．D/A轉(zhuǎn)換器-把計算機輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量2．鎖存器-D/A轉(zhuǎn)換需要一定的轉(zhuǎn)換時間，在轉(zhuǎn)換期間，輸入待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量應(yīng)該保持不變，若D/A轉(zhuǎn)換芯片上已帶有鎖存器，則不必再額外增加。3．放大驅(qū)動電路-為了驅(qū)動受控設(shè)備，采用功率放大器作為模擬量輸出的驅(qū)動電路。69.1.2模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的主要性能參數(shù)1.分辨率（Resolution）

分辨率是指A/D轉(zhuǎn)換器響應(yīng)輸入電壓微小變化的能力。通常用數(shù)字輸出的最低位（LSB）所對應(yīng)的模擬輸入的電平值表示。若輸入電壓的滿量程為VFS，轉(zhuǎn)換器的位數(shù)為n，分辨率為(1/2n)VFS.,通常用位數(shù)來表示分辨率，如8位、12位等。2.量化誤差（Quantizingerror）

在A/D轉(zhuǎn)換中由于整量化產(chǎn)生的固有誤差。量化誤差在±1/2LSB（最低有效位）之間。

一個8位的A/D轉(zhuǎn)換器，它把輸入電壓信號分成28=256層，若它的量程為0～5V，那么，量化單位q為：

q==≈0.0195V=19.5mV例如73.轉(zhuǎn)換時間（Conversiontime）

轉(zhuǎn)換時間是A/D完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時間。一般轉(zhuǎn)換速度越快越好，常見有高速（轉(zhuǎn)換時間<1us）、中速（轉(zhuǎn)換時間<1ms）和低速（轉(zhuǎn)換時間<1s）等。4.絕對精度

對于A/D，指的是對應(yīng)于一個給定量，A/D轉(zhuǎn)換器的誤差，其誤差大小由實際模擬量輸入值與理論值之差來度量。通常用數(shù)字量的最小有效值LSB的分數(shù)值來表示絕對精度。如+-LSB。5.相對精度

對于A/D，指在零點滿量程校準后，任一數(shù)字輸出所對應(yīng)的實際模擬輸入值（中間值）與理論值（中間值）之差。用模擬電壓滿量程的百分比表示。例如，對于一個8位0～+5V的A/D轉(zhuǎn)換器，如果其相對誤差為1LSB，則其絕對誤差為19.5mV，相對誤差為0.39%。（19,。5mv/5v）4．電源靈敏度 電源靈敏度是指A/D轉(zhuǎn)換器的供電電源的電壓發(fā)生變化時，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換誤差。用電源電壓變化1%時相當(dāng)?shù)哪M量變化的百分數(shù)表示。5．量程 量程是指所能轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓范圍。分單極性、雙極性兩種類型。量程：0——5v,-5v——5v6．輸出邏輯電平 多數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器的輸出邏輯電平與TTL電平兼容。7．工作溫度范圍 由于溫度會對比較器、運算放大器、電阻網(wǎng)絡(luò)等產(chǎn)生影響，故只在一定的溫度范圍內(nèi)才能保證額定精度指標。99.1.3數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)的主要性能參數(shù)1.分辨率（Resolution）

分辨率表明DAC對模擬量的分辨能力，它是最低有效位（LSB）所對應(yīng)的模擬量，它確定了能由D/A產(chǎn)生的最小模擬量的變化。通常用二進制數(shù)的位數(shù)表示DAC的分辨率，如分辨率為8位的D/A能給出滿量程電壓的1/28的分辨能力，顯然DAC的位數(shù)越多，則分辨率越高。2.線性誤差（Linearityerror）相鄰兩個數(shù)字量之間的差應(yīng)是1LSB，即理想的轉(zhuǎn)換特性應(yīng)是線性的。在滿量程范圍內(nèi)，偏離理想的轉(zhuǎn)換特性的最大值稱為線性誤差。D/A的實際轉(zhuǎn)換值偏離理想轉(zhuǎn)換特性的最大偏差與滿量程之間的百分比稱為線性誤差。103.建立時間（Settingtime）建立時間也稱穩(wěn)定時間，是指在D/A的數(shù)字輸入端加上滿量程的變化（如從全“0”變?yōu)槿?”）以后，其模擬輸出穩(wěn)定到最終值±1/2LSB時所需的時間.4.溫度靈敏度

它是指數(shù)字輸入不變的情況下，模擬輸出信號隨溫度的變化。溫度每變化1℃，增益、線性度、零點及偏移（對雙極性D/A）等參數(shù)的變化量。一般D/A轉(zhuǎn)換器的溫度靈敏度為±50PPM/℃。PPM為百萬分之一。5.輸出電平

不同型號的D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電平相差較大，一般為5V～10V，有的高壓輸出型的輸出電平高達24V～30V。11

9.2DAC0832數(shù)/模轉(zhuǎn)換器

D/A轉(zhuǎn)換器是計算機或其它數(shù)字系統(tǒng)與模擬量控制對象之間聯(lián)系的橋梁，它的任務(wù)是將離散的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為連續(xù)變化的模擬信號。在工業(yè)控制領(lǐng)域中，D/A轉(zhuǎn)換器是不可缺少的重要組成部分。9.2.1D/A轉(zhuǎn)換原理數(shù)字量是由一位一位的數(shù)位構(gòu)成的，每個數(shù)位都代表一定的權(quán)。為了把一個數(shù)字量變?yōu)槟M量，必須把每一位的數(shù)碼按照權(quán)來轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬量，再把各模擬量相加，這樣，得到的總模擬量便對應(yīng)于給定的數(shù)據(jù)。D/A轉(zhuǎn)換器的主要部件是電阻開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，通常是由輸入的二進制數(shù)的各位控制一些開關(guān)，通過電阻網(wǎng)絡(luò)，在運算放大器的輸入端產(chǎn)生與二進制數(shù)各位的權(quán)成比例的電流，經(jīng)過運算放大器相加和轉(zhuǎn)換而成為與二進制數(shù)成比例的模擬電壓。9.2.1D/A轉(zhuǎn)換原理分析輸入數(shù)字量和輸出模擬電壓Uo之間的關(guān)系

T型網(wǎng)絡(luò)開路時的輸出電壓UA即是反相比例運算電路的輸入電壓。反相比例運算電路T型電阻網(wǎng)絡(luò)2RA+URS2S0S1S32R2R2R2Rd0d1d2d30RRR110Uo++-ARF2R0011+–

轉(zhuǎn)換原理用戴維寧定理和疊加定理計算UAA+URS2S0S1S32R2R2R2Rd0d1d2d30RRR1102R0011最低位(LSB)最高位(MSB)1000對應(yīng)二進制數(shù)為00012.轉(zhuǎn)換原理對應(yīng)二進制數(shù)為0001時，A2R2R2RRRRR等效電路如右下圖1122332R2R2R2RRRR2RURARA00對應(yīng)二進制數(shù)為0001時，等效電路如下RA同理：對應(yīng)二進制數(shù)為0010時，有同理：對應(yīng)二進制數(shù)為1000時，有同理：對應(yīng)二進制數(shù)為0100時，有AR17

9.2.2DAC0832數(shù)/模轉(zhuǎn)換器9.2.2DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳圖

圖9.2給出了DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

圖9.3給出了DAC0832的引腳圖。DAC0832是一種相當(dāng)普遍且成本較低的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。該器件是一個8位轉(zhuǎn)換器，它將一個8位的二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成模擬電壓。

18圖9.3DAC0832引腳圖720

3

12

11

8

1

CSVREF

WR1RFB

D0D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

XFERILEVCC

DGNDAGND

2

18

9

6

5

4

16

15

14

13

19

10

17

IOUT2

IOUT1

DAC0832WR220各引腳的功能如下：D0~D7：8位數(shù)據(jù)輸入端。CS：片選信號輸入端。WR1、WR2：數(shù)據(jù)寫入信號1和2，，低電平有效。ILE：輸入寄存器允許信號，當(dāng)CS,WR1為低電平，ILE為高時，LE1=1，輸入數(shù)據(jù)立即被送到8位輸入寄存器的輸出端。XFER：傳送控制信號，低電平有效。用于控制WR2是否起作用，控制多個DAC0832同時輸出時特別有用IOUT1和IOUT2：互補的電流輸出端。21RFB：反饋電阻，被制作在芯片內(nèi)，與外接的運 算放大器配合構(gòu)成電流/電壓轉(zhuǎn)換電路。

VREF：參考電壓輸入端，轉(zhuǎn)換器的基準電壓。

VCC：芯片電源，工作電源輸入端。

AGND：模擬地，模擬電路接地點。

DGND：數(shù)字地，數(shù)字電路接地點。22(1)直通方式9.2.3DAC0832的工作方式DAC0832可工作在三種不同的工作模式:

當(dāng)ILE接高電平，CS，WR1、WR2和XFER都接數(shù)字地時，DAC處于直通方式，8位數(shù)字量一旦到達D0～7輸入端，就立即加到D/A轉(zhuǎn)換器，被轉(zhuǎn)換成模擬量。此種方式不能直接和數(shù)據(jù)總線相連接。23(2)單緩沖方式

單緩沖方式是將一個鎖存器處于受控鎖存器狀態(tài)或兩個寄存器同步受控，另一個鎖存器處于直通方式，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過一級緩沖送入D/A轉(zhuǎn)換器。一般做法是將WR2和XFER接地，使DAC寄存器處于直通狀態(tài)，另外把ILE接高電平，CS接端口地址譯碼信號，WR1接CPU系統(tǒng)總線的IOW信號，這樣可通過一條輸出指令，選中該端口，使CS和WR1有效，啟動D/A轉(zhuǎn)換。(3)雙緩沖方式即數(shù)據(jù)通過兩個寄存器鎖存后再送入D/A轉(zhuǎn)換電路，執(zhí)行兩次寫操作才能完成一次D/A轉(zhuǎn)換。雙緩沖方式的一大用途是數(shù)據(jù)接收和啟動轉(zhuǎn)換可以異步進行在對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的同時，能進行下一個數(shù)據(jù)的接收，以提高轉(zhuǎn)換速率。將ILE=1，WR1和WR2接CPU的IOW，CS和XFER分別接兩個不同的I/O地址譯碼信號。執(zhí)行輸出指令時，WR1和WR2均有效。這樣第一條輸出指令，選擇CS端口，把數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器，再執(zhí)行第二條輸出指令，選擇XFER端口，把輸入寄存器的內(nèi)容寫入DAC寄存器，實現(xiàn)DA轉(zhuǎn)換。另一用途是可實現(xiàn)多個模擬輸出通道同時進行DA轉(zhuǎn)換，在不同的時刻，把要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)分別打入各DA芯片的輸入寄存器，然后由一條轉(zhuǎn)換命令同時啟動多個DA轉(zhuǎn)換。試畫出3片DAC0832構(gòu)成的3路D/A轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。WR1和WR2接CPU的寫信號WR，3個DA芯片的CS引腳分別接譯碼器的前3個片選輸出信號，3個XFER引腳連在一起，街道譯碼器的第4個片選信號上，ILE由CPU形成的一個禁止信號來控制，該信號為低電平時，禁止將數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器。為高電平時，先用3條輸出指令選擇3個端口，分別將數(shù)據(jù)寫入各個DA芯片的輸入寄存器，當(dāng)數(shù)據(jù)都就緒后，再執(zhí)行一條輸出指令，使XFER有效，同時選通3個DA芯片的DAC寄存器，實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換。P4529.2.4DAC0832與CPU的連接D/A轉(zhuǎn)換器與微處理器間的信號連接包括三部分，即數(shù)據(jù)線、控制線和地址線。微處理器的輸出數(shù)據(jù)要傳送給D/A轉(zhuǎn)換器，首先要把數(shù)據(jù)總線上的輸出信號連接到D/A轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸入端。若D/A芯片內(nèi)帶有鎖存器，微處理器就把D/A芯片當(dāng)作一個并行輸出端口；若D/A芯片內(nèi)無鎖存器，微處理器就把D/A芯片當(dāng)作一個并行輸出的外設(shè)，二者之間還需增加并行輸出的接口。這是因為微處理器要處理各種信息，其數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)總是不斷變化的，使得送給D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)總線上停留時間很短，因而在一般情況下需要鎖存器來保存微處理器送給D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)。若cs的端口地址為320H，XFER的端口地址為321H，CPU執(zhí)行一條輸出指令，將數(shù)據(jù)打入輸入寄存器，再執(zhí)行第二條輸出指令，將輸入寄存器的內(nèi)容寫入DAC寄存器，并啟動DA轉(zhuǎn)換。

代碼如下：

MOVDX,320H

MOVAL,DATA

OUTDX,AL

INCDX

OUTDX,AL289.2.4DAC0832與CPU的連接

由于DAC0832內(nèi)部含有數(shù)據(jù)鎖存器，在與CPU相連時,使其可直接掛在數(shù)據(jù)總線上。DAC0832采用單緩沖方式

與CPU的連接如圖9.4所示。29I1I2I3I4I5I6I7I8I9I10O1O2O3O4O5O6O7O8GAL16V8WRA0A1A2A3A4A5A6A7M/IO+5V10K20HCSWR1WR2DGNDD0~D7D0~D7ILEXFERVREFIOUT1IOUT2AGND_+RFBLM741+5VU0DAC0832圖9.4DAC0832與CPU的單緩沖方式連接電路30下面舉例說明如何編寫D/A轉(zhuǎn)換程序。例

編寫圖9.4中DAC0832輸出三角波的匯編程序，要求三角波的最低電壓為0V，最高電壓為2.5V。分析：三角波電壓范圍0~2.5V，對應(yīng)的數(shù)字量 00H~7FH。三角波的下降部分，從7FH 減1，直到數(shù)字量降為00H；上升部分則 從00H加1，直到7FH。31相應(yīng)的程序如下：MOVAL，7FH ;設(shè)2.5V初值

DOWN：OUT20H，AL;輸出模擬信號到端口20H，三角波下降

;段

DECAL ;輸出值減1

CMPAL，00H;輸出值到達0V？

JNZDOWN;輸出值未達到0V，則跳到DOWN

UP：

OUT20H，AL ;輸出模擬量到端口20H，三角波上升段

INCAL ;輸出值加1

CMPAL，7FH ;判別輸出值是否到達2.5V

JNZUP ;輸出值未達到2.5V則跳到UP JMPDOWN;輸出值達到2.5V則跳到DOWN循環(huán)。32

本例中DAC0832輸出的三角波如圖9.5所示。若8086的時鐘頻率為5MHz，則可計算出該三角波的周期大約為1.53ms，即頻率約為654Hz。如果要進一步降低三角波的頻率（增大其周期），可在每次D/A轉(zhuǎn)換之后加入適當(dāng)?shù)难訒r。圖9.5DAC0832輸出的三角波形圖33

9.3ADC0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換器9.3.1ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳圖

ADC0809是一種普遍使用且成本較低的CMOS材料A/D轉(zhuǎn)換器。它具有8個模擬量輸入通道，可將模擬量轉(zhuǎn)換為8位二進制數(shù)字量。

圖9.6給出了ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

圖9.7給出了ADC0809的引腳圖。34圖9.6ADC0809轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖EOCOED0D7REF(+)REF(-)ADDCADDBADDAALEIN0IN7比較器通道選擇開關(guān)逐位逼近寄存器(SAR)開關(guān)樹型D/A8位鎖存和三態(tài)門定時和控制通道地址鎖存及譯碼模擬輸入數(shù)字輸出START35圖9.7ADC0809的引腳圖

10

CLOCK

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

ADDA

ADDB

ADDC

EOC

OE

ALE

START

REF(+)

REF(-)

Vcc

GND

IN0

IN1

IN2

IN3

IN4

IN5

IN6

IN7

17

14

8

15

18

19

20

21

25

24

23

7

9

22

6

12

16

11

13

26

27

28

1

2

3

4

5

ADC0809

CLOCK369.3.2ADC轉(zhuǎn)換的基本原理ADC原理：用被變換信號與分層得到的若干量化刻度（QuantizeScale）相比較，看它的幅值在哪兩個刻度之間，然后取其整值的過程。

存在多種A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)，各有特點，分別應(yīng)用于不同的場合計數(shù)器式逐次逼近式(ADC0809)雙積分式缺點：轉(zhuǎn)換速度低；只能用于直流信號或慢變化信號的轉(zhuǎn)換，優(yōu)點：一是精度高，且抗干擾能力強。例如制作數(shù)字萬用表等；電荷平衡ADC：改進雙積分的積分電容介質(zhì)吸收及速度問題。并行式371.計數(shù)器式38計數(shù)器式ADC原理集成比較器是一種特殊的運算放大器，它有兩個信號輸入端V+和V-，一個輸出端，當(dāng)V+≥V-時，輸出高電平，反之輸出低電平。由計數(shù)器對固定頻率信號CLK進行計數(shù)，計數(shù)輸出值送DAC，DAC的輸出模擬量Vo與輸入模擬量Vi在比較器中進行比較，隨著計數(shù)的進行，Vo不斷增加，當(dāng)Vo>Vi，計數(shù)器停止計數(shù)，此時的計數(shù)值即是模擬量Vi對應(yīng)的數(shù)字量。以最低位為增減量單位的逐步計數(shù)法（慢）392.逐次逼近式40逐次逼近ADC原理數(shù)字量由逐次逼近寄存器SAR產(chǎn)生。SAR使用對分搜索法產(chǎn)生數(shù)字量以8位數(shù)字量為例，SAR首先產(chǎn)生8位數(shù)字量的一半，即10000000B,試探模擬量的大小，若Vo>Vi，清除最高位，若Vo<Vi，保留最高位。在最高位確定后，SAR又以對分搜索法確定次高位，即以低7位的一半y1000000B(y為已確定位)試探模擬量的大小。重復(fù)這一過程，直到最低位bit0被確定，轉(zhuǎn)換結(jié)束以最高位開始逐步試探，快419.3.3ADC0809與CPU的連接ADC0809與CPU的連接，主要是正確處理數(shù)據(jù)輸出線（D0～D7），啟動信號START和轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC與系統(tǒng)總線的連接問題。

圖9.8給出了ADC0809與CPU的典型連接圖。

A/D轉(zhuǎn)換器與系統(tǒng)連接的問題1．啟動信號的供給A/D轉(zhuǎn)換器要求的啟動信號一般有兩種形式：即電平啟動信號和脈沖啟動信號。電平啟動要求整個轉(zhuǎn)換過程中都必須保證啟動信號有效，如果中途撤走啟動信號，就會停止轉(zhuǎn)換而得到錯誤結(jié)果。為此，CPU一般要通過并行接口來對AD芯片發(fā)啟動信號，或者用D觸發(fā)器使啟動信號在AD轉(zhuǎn)換期間保持在有效電平。脈沖信號啟動，通常用CPU執(zhí)行輸出指令時發(fā)出的片選信號和寫信號即可在片內(nèi)產(chǎn)生啟動脈沖，從而開始轉(zhuǎn)換。2．轉(zhuǎn)換結(jié)束信號以及轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，A/D轉(zhuǎn)換芯片會輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，通知CPU讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。CPU一般可以采用4種方式和A/D轉(zhuǎn)換器進行聯(lián)絡(luò)來實現(xiàn)對轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。程序查詢方式-程序不斷讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，若發(fā)現(xiàn)結(jié)束信號有效，則讀數(shù)據(jù)。中斷方式-把轉(zhuǎn)換結(jié)束信號作為中斷請求信號。CPU等待方式-利用CPU的READY引腳的功能，設(shè)法在AD轉(zhuǎn)換期間使READY處于低電平，使CPU停止工作，轉(zhuǎn)換結(jié)束時，使READY成為高電平，CPU讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。第四種是固定的延遲程序方式-預(yù)先精確地知道完成一次AD轉(zhuǎn)換所需要的時間，執(zhí)行一個固定的延遲程序。AD轉(zhuǎn)換芯片類型很多AD轉(zhuǎn)換芯片輸出端具有可控的三態(tài)輸出門，輸出端可以直接和微處理器的數(shù)據(jù)總線相連，由讀信號控制三態(tài)門，轉(zhuǎn)換結(jié)束后，微處理器通過執(zhí)行一條輸入指令產(chǎn)生讀信號，將數(shù)據(jù)從AD取出AD轉(zhuǎn)換芯片內(nèi)部有三態(tài)輸出門，但這種三態(tài)門不是受外部控制的，是由AD芯片在轉(zhuǎn)換結(jié)束時自動接通的沒有三態(tài)輸出門電路的AD，這種AD芯片的數(shù)據(jù)輸出線不能直接和微處理器的數(shù)據(jù)總線相連。13.5A/D轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口A/D轉(zhuǎn)換芯片與微處理器接口時，除了要有數(shù)據(jù)信息的傳送外，還應(yīng)有控制信息和狀態(tài)信息的聯(lián)系。其工作過程是：CPU送出控制信號至A/D轉(zhuǎn)換器的啟動端，使A/D轉(zhuǎn)換器開始轉(zhuǎn)換；A/D轉(zhuǎn)換需要一定的轉(zhuǎn)換時間，當(dāng)CPU查詢到轉(zhuǎn)換完成，CPU執(zhí)行輸入指令將A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果讀入。46下面舉例說明如何編寫A/D轉(zhuǎn)換程序。例

編寫圖9.8中的A/D轉(zhuǎn)換程序，具體要求如下：①順序采樣IN0～IN78個輸入通道的模擬信號;②結(jié)果依次保存在ADDBUF開始的八個內(nèi)存

單元中;③上述采樣每隔100ms循環(huán)一次。設(shè)DELAY是一延時100ms子程序。

分析：（1）模擬輸入通道IN0～IN7由A0～A2決定其端口

地址，分別為300H～307H，與IOW相配合，

可啟動ADC0809進行轉(zhuǎn)換；

（2）查詢端口和讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器的地址分 別為：308H和300H。

47圖9.8ADC0809與CPU的連接圖300H~307HOE

ALE

START

IN0

IN7

ADDC

ADDB

ADDA

CLK

EOC

D7

D0

REF（-）GND

500KHZ

REF+Vcc

（）

+5V

A2

A1

8路模擬輸入

IOR

IOW

ADC0809≥1308H~30FHD7

D0

A0

1

2

…

…

…

…

≥1I/O

譯碼A9

A3≥148相應(yīng)的采集程序如下：

AD：MOVCX,0008H ;通道計數(shù)單元CX賦初值

MOVDI,OFFSETADDBUF;尋址數(shù)據(jù)區(qū)，結(jié)果保存

;在ADDBUF存儲區(qū)

START：MOVDX,300H ;取IN0啟動地址

LOOP1：OUTDX,AL ;啟動A/D轉(zhuǎn)換，AL可為

;任意值

PUSHDX ;保存通道地址

MOVDX,308H ;取查詢EOC狀態(tài)的端口

;地址WAIT：INAL,DX ;讀EOC狀態(tài)

TESTAL,80H ;測試A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束

JZWAIT ;未結(jié)束，則跳到WAIT;處

49MOVDX，300H;取讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器的

;端口地址

INAL，DX ;讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果

MOV[DI]，AL;保存轉(zhuǎn)換結(jié)果

INCDI ;指向下一保存單元

POPDX;恢復(fù)通道地址

INCDX ;指向下一個模擬通道

LOOPLOOP1 ;未完，轉(zhuǎn)入下一通道采樣

CALLDELAY;延時100msJMPAD ;進行下一次循環(huán)采樣，跳至

;AD處。

50

9.4D/A與A/D應(yīng)用舉例

使用ADC0809和DAC0832來捕獲和重放語音信號的實例。本例要求ADC0809采樣大約1秒鐘語音信號并保存到相應(yīng)存儲單元，D/A將此語音信號經(jīng)揚聲器重放10次，然后循環(huán)進行上述采樣和重放，直到系統(tǒng)關(guān)閉。

圖9.9給出了相應(yīng)的電路。511819202123456791011121317272F7H2F6H2F5H2F0HI1

I2

I3

I4

I5

I6

I7

I8

I9

I10

I11

I12

I13

O1

O2O3O4AENIOWIORA9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

U3

GAL20V8111224252316762292F6H2627281234510U2

VCCREF(+)IN0IN1

IN2IN3IN4IN5IN6IN7CLK+5VEOCADDAADDBADDCOEALESTART…

D0D7

放大器麥克風(fēng)500KHZD7

2F5HD0

D1

D2

2F0HGNDREF(-)13+5VD7

D0

…

74112981918211…

103120+12V揚聲器-12V+5V2F7HU1

17DAC0832ADC0809CSXFERDGNDAGNDRFBIOUT2VREFWR2WR1ILEIOUT1D7

D0

-+圖9.9A/D和D/A與CPU連接圖

52分析（1）DAC0832的I/O端口地址由GAL20V8譯碼產(chǎn)生的地址是2F7H；ADC0809的EOC狀態(tài)查詢地址為2F6H；讀ADC0809轉(zhuǎn)換結(jié)果端口地址為2F5H；啟動A/D轉(zhuǎn)換端口地址為2F0H。（2）該程序讀大約1秒鐘語音信號，然后重放10次，重復(fù)此進程直到系統(tǒng)被關(guān)閉。語音信號被采樣存儲在VOICE存儲區(qū)中，采樣率為每秒鐘采樣2048次。設(shè)DELAY是延時1/2048秒的子程序，且數(shù)據(jù)段中已申請2048個單元給VOICE。

53相應(yīng)的程序如下：

START：CALLREAD ;調(diào)用A/D采樣語音子程序

MOVCX，0AH ;置為10次

LOOP1：CALLWRITE ;調(diào)用D/A放音子程序

LOOPLOOP1 ;重復(fù)放音10次

JMPSTART ;進入下一次循環(huán)

READPROCNEAR ;A/D語音采樣子程序

MOVDI，OFFSETVOICE;尋址數(shù)據(jù)區(qū)

MOVCX，0800H ;裝入計數(shù)器CX=2048

READA：MOVAL，00H ;選擇IN0通道，D2=0， ;D1=0，D0=0

MOVDX，2F0H ;DX指向A/D轉(zhuǎn)換啟動端口