第10章模擬接口技術(shù)

第10章模擬接口技術(shù)第一頁(yè)，共121頁(yè)。1.概述2.D/A轉(zhuǎn)換器3.A/D轉(zhuǎn)換器本章內(nèi)容第二頁(yè)，共121頁(yè)。1.概述實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)多路模擬開關(guān)采樣、量化和編碼采樣保持器第三頁(yè)，共121頁(yè)。1.概述第四頁(yè)，共121頁(yè)。第五頁(yè)，共121頁(yè)。第六頁(yè)，共121頁(yè)。A/多路模擬開關(guān)1.多路開關(guān)的作用第七頁(yè)，共121頁(yè)。第八頁(yè)，共121頁(yè)。2.多路開關(guān)的工作原理第九頁(yè)，共121頁(yè)。第十頁(yè)，共121頁(yè)。第十一頁(yè)，共121頁(yè)。第十二頁(yè)，共121頁(yè)。第十三頁(yè)，共121頁(yè)。第十四頁(yè)，共121頁(yè)。第十五頁(yè)，共121頁(yè)。第十六頁(yè)，共121頁(yè)。模擬信號(hào)經(jīng)預(yù)處理后從多路開關(guān)輸出時(shí)，信號(hào)幅度已達(dá)到幾伏的數(shù)量級(jí)，還必須經(jīng)過(guò)采樣、量化和編碼的過(guò)程才能成為數(shù)字量。B/采樣、量化和編碼第十七頁(yè)，共121頁(yè)。第十八頁(yè)，共121頁(yè)。第十九頁(yè)，共121頁(yè)。第二十頁(yè)，共121頁(yè)。第二十一頁(yè)，共121頁(yè)。第二十二頁(yè)，共121頁(yè)。第二十三頁(yè)，共121頁(yè)。C/采樣保持第二十四頁(yè)，共121頁(yè)。1.概述2.D/A轉(zhuǎn)換器3.A/D轉(zhuǎn)換器本章內(nèi)容第二十五頁(yè)，共121頁(yè)。2.D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)/模轉(zhuǎn)換原理數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)幾種數(shù)/模轉(zhuǎn)換器第二十六頁(yè)，共121頁(yè)。一、數(shù)/模轉(zhuǎn)換原理第二十七頁(yè)，共121頁(yè)。第二十八頁(yè)，共121頁(yè)。第二十九頁(yè)，共121頁(yè)。第三十頁(yè)，共121頁(yè)。第三十一頁(yè)，共121頁(yè)。第三十二頁(yè)，共121頁(yè)。第三十三頁(yè)，共121頁(yè)。T型網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器第三十四頁(yè)，共121頁(yè)。第三十五頁(yè)，共121頁(yè)。第三十六頁(yè)，共121頁(yè)。D/A轉(zhuǎn)換器的原理圖（1）Iout2Iout1RfbRfbVout+_I1S1D1c2RRI2S2D2b2RRI0S0D0d2R2RRI3S3D3a2RVREF電阻網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)電壓電子開關(guān)第三十七頁(yè)，共121頁(yè)。D/A轉(zhuǎn)換器的原理圖（2）Iout2Iout1RfbVout+_I1S1D1c2RRI2S2D2b2RRI0S0D0d2R2RRI3S3D3a2RVREF阻抗＝2R運(yùn)算放大器虛地第三十八頁(yè)，共121頁(yè)。二、D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)1.輸入數(shù)字量2.輸出數(shù)字量3.分辨率4.轉(zhuǎn)換精度5.線性誤差6.建立時(shí)間7.轉(zhuǎn)換速率第三十九頁(yè)，共121頁(yè)。第四十頁(yè)，共121頁(yè)。第四十一頁(yè)，共121頁(yè)。第四十二頁(yè)，共121頁(yè)。第四十三頁(yè)，共121頁(yè)。第四十四頁(yè)，共121頁(yè)。第四十五頁(yè)，共121頁(yè)。三、幾種典型的D/A轉(zhuǎn)換器1.D/A轉(zhuǎn)換器的分類2.幾種典型的D/A轉(zhuǎn)換器3.D/A轉(zhuǎn)換器的工作方式第四十六頁(yè)，共121頁(yè)。第四十七頁(yè)，共121頁(yè)。第四十八頁(yè)，共121頁(yè)。第四十九頁(yè)，共121頁(yè)。2、幾種典型D/A轉(zhuǎn)換器第五十頁(yè)，共121頁(yè)。三、幾種典型的D/A轉(zhuǎn)換器1.AD7524第五十一頁(yè)，共121頁(yè)。第五十二頁(yè)，共121頁(yè)。第五十三頁(yè)，共121頁(yè)。2.D/A轉(zhuǎn)換DAC0832芯片8位并行、中速(建立時(shí)間1us)、電流型（1）引腳和邏輯結(jié)構(gòu)（2）DAC0832與微機(jī)系統(tǒng)的連接（3）應(yīng)用舉例第五十四頁(yè)，共121頁(yè)。（1）引腳和邏輯結(jié)構(gòu)第五十五頁(yè)，共121頁(yè)。第五十六頁(yè)，共121頁(yè)。（2）D/A轉(zhuǎn)換DAC0832芯片第五十七頁(yè)，共121頁(yè)。第五十八頁(yè)，共121頁(yè)。（3）DAC0832與微機(jī)系統(tǒng)的連接第五十九頁(yè)，共121頁(yè)。第六十頁(yè)，共121頁(yè)。第六十一頁(yè)，共121頁(yè)。第六十二頁(yè)，共121頁(yè)。第六十三頁(yè)，共121頁(yè)。第六十四頁(yè)，共121頁(yè)。第六十五頁(yè)，共121頁(yè)。第六十六頁(yè)，共121頁(yè)。第六十七頁(yè)，共121頁(yè)。第六十八頁(yè)，共121頁(yè)。第六十九頁(yè)，共121頁(yè)。第七十頁(yè)，共121頁(yè)。第七十一頁(yè)，共121頁(yè)。第七十二頁(yè)，共121頁(yè)。第七十三頁(yè)，共121頁(yè)。第七十四頁(yè)，共121頁(yè)。第七十五頁(yè)，共121頁(yè)。1.概述2.D/A轉(zhuǎn)換器3.A/D轉(zhuǎn)換器本章內(nèi)容第七十六頁(yè)，共121頁(yè)。3.A/D轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器原理典型的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器第七十七頁(yè)，共121頁(yè)。第七十八頁(yè)，共121頁(yè)。

類似于用天平稱物體重量，設(shè)有一待測(cè)物為4.42g；滿度測(cè)量量程為RNFS=5.12g，砝碼種類有四種：1/2RNFS(2.56g)、1/4RNFS(1.28g)、1/8RNFS(0.64g)、1/16RNFS(0.32g)。測(cè)量方法：先大砝碼，后小砝碼，依次比較（累計(jì)比較），要的記“1”，不要的記“0”。實(shí)測(cè)物重G為：誤差：誤差<最小砝碼（最小分辨砝碼）以上過(guò)程：①通過(guò)4次比較后，得出結(jié)果；

②誤差<最小砝碼值；工作原理第七十九頁(yè)，共121頁(yè)。第八十頁(yè)，共121頁(yè)。第八十一頁(yè)，共121頁(yè)。第八十二頁(yè)，共121頁(yè)。第八十三頁(yè)，共121頁(yè)。第八十四頁(yè)，共121頁(yè)。ADC0809第八十五頁(yè)，共121頁(yè)。第八十六頁(yè)，共121頁(yè)。第八十七頁(yè)，共121頁(yè)。VCC

主電源輸入端REF（+）、REF（-）

基準(zhǔn)電源輸入端使用中REF（-）一般接地REF（+）最大可接+5.12V要求不高時(shí)，REF（+）接VCC的+5V電源GND模擬地?cái)?shù)字地共用的接地端CLK

時(shí)鐘輸入引腳，時(shí)鐘頻率范圍10KHZ~1280KHZ，典型值640KHZ，此時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為100S。引腳介紹

第八十八頁(yè)，共121頁(yè)。IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量單極性電壓的輸入引腳A、B、C

通道地址選擇輸入端用來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的輸入通道C、B、A通常與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的D2、D1、D0連接。但也有與系統(tǒng)地址總線相連的，此種用法需小心處理端口地址的組織第八十九頁(yè)，共121頁(yè)。START

啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換控制引腳，由高電平下跳為低電平時(shí)有效；即對(duì)該引腳輸入正脈沖下跳沿后，ADC開始逐次比較；也可將START與ALE連接在一起使用，安排一個(gè)CPU寫端口地址；正脈沖上升沿通道地址（碼）被寫入通道地址鎖存器，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換.第九十頁(yè)，共121頁(yè)。EOCADC轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出信號(hào)引腳未啟動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)，EOC為高電平啟動(dòng)轉(zhuǎn)換后，正在逐次逼近比較期間EOC為低電平，低電平持續(xù)時(shí)間為A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間，約100S

（與時(shí)鐘頻率有關(guān)）一旦轉(zhuǎn)換完畢，EOC端上跳為高電平，此信號(hào)可供CPU查詢或向CPU發(fā)中斷第九十一頁(yè)，共121頁(yè)。第九十二頁(yè)，共121頁(yè)。第九十三頁(yè)，共121頁(yè)。3.轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)的處理不同的處理方式對(duì)應(yīng)程序設(shè)計(jì)方法不同①

查詢方式——把結(jié)束信號(hào)作為狀態(tài)信號(hào)②

中斷方式——把結(jié)束信號(hào)作為中斷請(qǐng)求信號(hào)③

延時(shí)方式——不使用轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)④

DMA方式——把結(jié)束信號(hào)作為DMA請(qǐng)求信號(hào)第九十四頁(yè)，共121頁(yè)。4ADC芯片的應(yīng)用例1

編程啟動(dòng)、轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷處理例2

編程啟動(dòng)、轉(zhuǎn)換結(jié)束查詢處理第九十五頁(yè)，共121頁(yè)。中斷方式D0～D7220hIRQ2A0～A9譯碼VccD0～D7EOCADDAADDBADDCALE模擬輸入（0～5V）500KHzCLOCKVREF(+)+5VIN0OESTARTGNDVREF(-)IORIOW第九十六頁(yè)，共121頁(yè)。第九十七頁(yè)，共121頁(yè)。主程序 ;數(shù)據(jù)段

adtempdb0 ;給定一個(gè)臨時(shí)變量

;代碼段

…… ;設(shè)置中斷向量等工作

sti ;開中斷

movdx,220h

outdx,al ;啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換

…… ;其他工作第九十八頁(yè)，共121頁(yè)。中斷服務(wù)程序 adint proc sti ;開中斷

pushax ;保護(hù)寄存器

pushdx pushds movax,@data ;設(shè)置數(shù)據(jù)段DS movds,ax

movdx,220h

inal,dx ;讀A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量

movadtemp,al ;送入緩沖區(qū)第九十九頁(yè)，共121頁(yè)。

moval,20h ;發(fā)送EOI命令

out20h,al

popds ;恢復(fù)寄存器

popdx popax iret ;中斷返回adint endp第一百頁(yè)，共121頁(yè)。查詢方式8通道模擬輸入（0～5V）VccD7A3～A9D0～D7D0～D7OEEOCA0A1A2ADDAADDBADDC

譯碼500KHzCLOCKSTARTGNDVREF(+)VREF(-)ALE+5VIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7220h～227h238h～23fhIORIOW第一百零一頁(yè)，共121頁(yè)。第一百零二頁(yè)，共121頁(yè)。啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 ;數(shù)據(jù)段counter equ8buf dbcounterdup(0) ;數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

;代碼段

movbx,offsetbuf movcx,counter

movdx,220h ;從IN0開始轉(zhuǎn)換start1: outdx,al ;啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換

pushdx第一百零三頁(yè)，共121頁(yè)。查詢讀取

movdx,238h ;查詢是否轉(zhuǎn)換結(jié)束start2: inal,dx ;讀入狀態(tài)信息

testal,80h ;D7＝1，轉(zhuǎn)換結(jié)束否?

jzstart2 ;沒(méi)有結(jié)束，繼續(xù)查詢

popdx ;轉(zhuǎn)換結(jié)束

inal,dx ;讀取數(shù)據(jù)

mov[bx],al ;存入緩沖區(qū)

incbx

incdx loopstart1 ;轉(zhuǎn)向下一個(gè)模擬通道第一百零四頁(yè)，共121頁(yè)。AD574AAD574是一種逐次逼近型12位A/D轉(zhuǎn)換芯片，也可以用作8位A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間為15～35μs，若轉(zhuǎn)換成12位二進(jìn)制數(shù)，可以一次讀出，也可分成兩次讀出，即先讀出高8位后讀出低4位。AD574內(nèi)部能自動(dòng)提供基準(zhǔn)電壓，并具有三態(tài)輸出緩沖器，使用十分方便第一百零五頁(yè)，共121頁(yè)。第一百零六頁(yè)，共121頁(yè)。第一百零七頁(yè)，共121頁(yè)。（1）REFOUT：內(nèi)部基準(zhǔn)電壓輸出端（+10V）。（2）REFIN：基準(zhǔn)電壓輸入端，與REFOUT配合，用于滿刻度校準(zhǔn)。（3）BIP：偏置電壓輸入，用于調(diào)零。（4）DB11～DB0：12位二進(jìn)制數(shù)的輸出端。（5）STS：“忙”信號(hào)輸出端，高電平有效。當(dāng)其有效時(shí)，表示正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

各引腳定義如下第一百零八頁(yè)，共121頁(yè)。（6）12/8*：用于控制輸出字長(zhǎng)的選擇輸入端。當(dāng)其為高電平時(shí)，允許A/D轉(zhuǎn)換并行輸出12位二進(jìn)制數(shù)；當(dāng)其為低電平時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換輸出為8位二進(jìn)制數(shù)。（7）R/C*：數(shù)據(jù)讀出/啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)該輸入腳為高電平時(shí)，允許讀A/D轉(zhuǎn)換器輸出的轉(zhuǎn)換結(jié)果；當(dāng)該輸入腳為低電平時(shí)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。（8）A0：字節(jié)地址控制輸入端。當(dāng)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，若A0=1，僅作8位A/D轉(zhuǎn)換；若A0=0，則作12位A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)作12位A/D轉(zhuǎn)換并按8位輸出時(shí)，在讀入A/D轉(zhuǎn)換值時(shí)，若A0=0，可讀高8位A/D轉(zhuǎn)換值，若A0=1，則讀入低4位A/D轉(zhuǎn)換值。第一百零九頁(yè)，共121頁(yè)。（9）CE：工作允許輸入端，高電平有效（10）CS*：片選輸入信號(hào)，低電平有效（11）10VIN：模擬信號(hào)輸入端，允許輸入電壓范圍±5V或0～10V

（12）20VIN：模擬量信號(hào)輸入端，允許輸入電壓范圍±10V或0～20V

（13）+15V，-15V：+15V，-15V電源輸入端（14）AGND：模擬地（15）DGND：數(shù)字地第一百一十頁(yè)，共121頁(yè)。第一百一十一頁(yè)，共121頁(yè)。AD574完成一次轉(zhuǎn)換的時(shí)間約為15-35μs，當(dāng)CE=1，CS=0，R/C=0時(shí)，AD574變換被啟動(dòng)。轉(zhuǎn)換長(zhǎng)度則由A0輸入控制：A0=0時(shí)，實(shí)現(xiàn)12位轉(zhuǎn)換，變換數(shù)據(jù)從DB0～DB11輸出，A0=1時(shí)，實(shí)現(xiàn)8位轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)由DB4～DB11輸出，引腳是用來(lái)控制輸出長(zhǎng)度選擇的輸入端。當(dāng)12/8=1時(shí)，在CE=1，CS=0，R/C=1時(shí)，12位數(shù)據(jù)輸出端DB0～DB11同時(shí)輸出；當(dāng)12/8=0時(shí)，12位數(shù)據(jù)分兩次輸出