第七章輸入輸出接口技術第五節(jié)內容第七稿課件

第7章輸入輸出接口2023/9/41第7章2023/8/31第7章輸入輸出接口主要內容：7.1I/O接口基礎和傳送方式7.2中斷技術7.3定時器/計數器(8253/8254)7.4并行口8255A7.5A/D和D/A轉換學時分配：18學時2023/9/42中北大學《微機原理及接口技術》第7章輸入輸出接口主要內容：學時分配：2023/8/32中第五節(jié)

A/D和D/A轉換movax,12hcalldisplayJmp1234h2023/9/43第五節(jié)

A/D和D/A轉換movax,12h2023/8主要內容模擬量輸入輸出通道的組成D/A轉換器原理及連接使用方法A/D轉換器原理及連接使用方法數據采集A/D、D/A接口設計要點7.5A/D和D/A轉換2023/9/44中北大學《微機原理及接口技術》主要內容7.5A/D和D/A轉換2023/8/34中北大學主要內容：7.5.1概述7.5.28253編程7.5.38253在IBMPC系列機上的應用7.5.48253在擴充定時計數器的應用7.5A/D和D/A轉換學時分配：2學時2023/9/45中北大學《微機原理及接口技術》主要內容：7.5A/D和D/A轉換學時分配：2023/8/

模擬量I/O接口的作用：實際工業(yè)生產環(huán)境——連續(xù)變化的模擬量

例如：電壓、電流、壓力、溫度、位移、流量

計算機內部——離散的數字量二進制數、十進制數工業(yè)生產過程的閉環(huán)控制7.5.1概述

模擬量D/A傳感器執(zhí)行元件A/D數字量數字量模擬量模擬量輸入(數據采集)模擬量輸出(過程控制)計算機2023/9/46中北大學《微機原理及接口技術》模擬量I/O接口的作用：7.5.1概述模擬量D/A模擬量與數字量模擬量——連續(xù)變化的物理量數字量——時間和數值上都離散的量模擬/數字轉換器ADCDAC數字/模擬轉換器2023/9/47中北大學《微機原理及接口技術》模擬量與數字量模擬量——連續(xù)變化的物理量數字量——時間和數值7.5.2模擬量I/O通道的組成模擬接口電路的任務模擬電路的任務0010110110101100工業(yè)生產過程傳感器放大濾波多路轉換&采樣保持A/D轉換放大驅動D/A轉換輸出接口微型計算機執(zhí)行機構輸入接口物理量變換信號處理信號變換I/O接口輸入通道輸出通道2023/9/48中北大學《微機原理及接口技術》7.5.2模擬量I/O通道的組成模擬接口電路的任務模擬電路的模擬量輸入通道傳感器（Transducer）非電量→電壓、電流

變送器（Transformer）轉換成標準的電信號信號處理（SignalProcessing）放大、整形、濾波

多路轉換開關（Multiplexer）多選一采樣保持電路（SampleHolder，S/H）保證變換時信號恒定不變A/D變換器（A/DConverter）模擬量轉換為數字量

2023/9/49中北大學《微機原理及接口技術》模擬量輸入通道傳感器（Transducer）2023/8/3模擬量輸出通道D/A變換器（D/AConverter）數字量轉換為模擬量低通濾波平滑輸出波形放大驅動提供足夠的驅動電壓，電流2023/9/410中北大學《微機原理及接口技術》模擬量輸出通道D/A變換器（D/AConverter）20數字信號模擬信號現場信號1現場信號2現場信號n微型計算機放大器放大器放大器多路開關低通濾波傳感器低通濾波傳感器低通濾波傳感器A/D轉換器采樣保持器數字信號受控對象控制信號模擬信號D/A轉換器放大驅動電路…傳感器將各種現場的物理量測量出來并轉換成電信號（模擬電壓或電流）

放大器把傳感器輸出的信號放大到ADC所需的量程范圍低通濾波器用于降低噪聲、濾去高頻干擾，以增加信噪比多路開關把多個現場信號分時地接通到A/D轉換器采樣保持器周期性地采樣連續(xù)信號，并在A/D轉換期間保持不變2023/9/411中北大學《微機原理及接口技術》數字信號模擬信號現場信號1現場信號2現場信號n微型放大器放大DAC數字/模擬轉換器模擬量數字量7.5.3數/模（D/A）變換器2023/9/412中北大學《微機原理及接口技術》DAC模擬量數字量7.5.3數/模（D/A）變換器2023/D/A轉換的基本原理數字量→按權相加→模擬量1101B＝1×23＋1×22＋0×21＋1×20＝132023/9/413中北大學《微機原理及接口技術》D/A轉換的基本原理數字量→按權相加→模擬量1101典型D/A轉換器DAC0832特性：8位電流輸出型D/A轉換器T型電阻網絡差動輸出2023/9/414中北大學《微機原理及接口技術》典型D/A轉換器DAC08322023/8/314中北大學《DAC0832內部結構2023/9/415中北大學《微機原理及接口技術》DAC0832內部結構2023/8/315中北大學《微機原理LE2LE1RfbAGNDDAC0832VccILEVREF輸入寄存器DGNDDI0～DI7D/A轉換器DAC寄存器Iout2Iout1CSWR1WR2XFERDAC0832內部結構2023/9/416中北大學《微機原理及接口技術》LE2LE1RfbAGNDDAC0832VccILEVREF1.DAC0832的數字接口8位數字輸入端DI0～DI7（DI0為最低位）輸入寄存器（第1級鎖存）的控制端ILE、CS*、WR1*DAC寄存器（第2級鎖存）的控制端XFER*、WR2*2023/9/417中北大學《微機原理及接口技術》1.DAC0832的數字接口8位數字輸入端2023/8/3直通鎖存器的工作方式兩級緩沖寄存器都是直通鎖存器LE＝1，直通（輸出等于輸入）LE＝0，鎖存（輸出保持不變）LE2LE1DAC0832輸入寄存器DI0～DI7D/A轉換器DAC寄存器Iout12023/9/418中北大學《微機原理及接口技術》直通鎖存器的工作方式兩級緩沖寄存器都是直通鎖存器LE2LE1DAC0832的工作方式：直通方式LE1＝LE2＝1輸入的數字數據直接進入D/A轉換器LE2LE1DAC0832輸入寄存器DI0～DI7D/A轉換器DAC寄存器Iout12023/9/419中北大學《微機原理及接口技術》DAC0832的工作方式：直通方式LE1＝LE2＝1LE2LDAC0832的工作方式：單緩沖方式LE1＝1，或者LE2＝1兩個寄存器之一始終處于直通狀態(tài)另一個寄存器處于受控狀態(tài)（緩沖狀態(tài)）LE2LE1DAC0832輸入寄存器DI0～DI7D/A轉換器DAC寄存器Iout12023/9/420中北大學《微機原理及接口技術》DAC0832的工作方式：單緩沖方式LE1＝1，或者LE2＝DAC0832的工作方式：雙緩沖方式兩個寄存器都處于受控（緩沖）狀態(tài)能夠對一個數據進行D/A轉換的同時；輸入另一個數據LE2LE1DAC0832輸入寄存器DI0～DI7D/A轉換器DAC寄存器Iout12023/9/421中北大學《微機原理及接口技術》DAC0832的工作方式：雙緩沖方式兩個寄存器都處于受控（緩模擬量數字量模擬/數字轉換器ADC7.5.4模/數（A/D）轉換器2023/9/422中北大學《微機原理及接口技術》模擬量數字量模擬/數字轉換器7.5.4模/數（A/D）轉換器7.5.4模/數（A/D）轉換器用途將連續(xù)變化的模擬信號轉換為數字信號，以便于計算機進行處理。常用于數據采集系統。類型計數型A/D變換器雙積分型A/D變換器逐位反饋型A/D變換器

2023/9/423中北大學《微機原理及接口技術》7.5.4模/數（A/D）轉換器用途2023/8/323中北A/D轉換的基本原理存在多種A/D轉換技術，各有特點，分別應用于不同的場合4種常用的轉換技術計數器式逐次逼近式雙積分式并行式2023/9/424中北大學《微機原理及接口技術》A/D轉換的基本原理存在多種A/D轉換技術，各有特點，分別應典型的A/D轉換器簡介ADC08098通道（8路）輸入8位字長逐位逼近型轉換時間100μs內置三態(tài)輸出緩沖器2023/9/425中北大學《微機原理及接口技術》典型的A/D轉換器簡介ADC08092023/8/325中北ADC0809的內部結構圖ADC0809地址鎖存和譯碼OE通道選擇開關ADDAADDBADDC1N0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN78位三態(tài)鎖存緩沖器DACVcc比較器CLOCKSTARTGNDVREF(+)VREF(-)ALE逐次逼近寄存器SAR定時和控制D0D1D2D3D4D5D6D7EOC2023/9/426中北大學《微機原理及接口技術》ADC0809的內部結構圖ADC0809地址鎖存OEADDAADC0809內部結構STARTEOCCLKOED7D0VREF(+)VREF(-)ADDCADDBADDAALEIN0IN7比較器8路模擬開關逐位逼近寄存器SAR樹狀開關電阻網絡三態(tài)輸出鎖存器時序與控制地址鎖存及譯碼D/A8個模擬輸入通道8選12023/9/427中北大學《微機原理及接口技術》ADC0809內部結構STARTEOCCL1.ADC0809的模擬輸入提供一個8通道的多路開關和尋址邏輯IN0～IN7：8個模擬電壓輸入端ADDA、ADDB、ADDC：3個地址輸入線ALE：地址鎖存允許信號ALE的上升沿用于鎖存3個地址輸入的狀態(tài)，然后由譯碼器從8個模擬輸入中選擇一個模擬輸入端進行A/D轉換2023/9/428中北大學《微機原理及接口技術》1.ADC0809的模擬輸入提供一個8通道的多路開關和尋址2.ADC0809的轉換時序D0～D7OEEOCSTART/ALEADDA/B/CDATA100

s2

s+8T(最大)200ns(最小)轉換啟動信號轉換結束信號2023/9/429中北大學《微機原理及接口技術》2.ADC0809的轉換時序D0～D7OEEOCSTART3.ADC0809的數字輸出ADC0809內部鎖存轉換后的數字量具有三態(tài)數字量輸出端D0～D7配合輸出允許信號OE當輸出允許信號OE為高電平有效時，將三態(tài)鎖存緩沖器的數字量從D0～D7輸出2023/9/430中北大學《微機原理及接口技術》3.ADC0809的數字輸出ADC0809內部鎖存轉換后的4.引腳功能

D7～D0：輸出數據線（三態(tài)）IN0～IN7：8通道（路）模擬輸入ADDA、ADDB、ADDC：通道地址（通道選擇）ALE：通道地址鎖存START：啟動轉換EOC：轉換結束，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）CLK：時鐘輸入（10KHz～1.2MHz）VREF(+)、VREF(-)：基準參考電壓2023/9/431中北大學《微機原理及接口技術》4.引腳功能D7～D0：輸出數據線（三態(tài)）2023/8/3ADC0809的工作過程根據時序圖，ADC0809的工作過程如下：①把通道地址送到ADDA～ADDC上，選擇模擬輸入；②在通道地址信號有效期間，ALE上的上升沿將該地址鎖存到內部地址鎖存器；③START引腳上的下降沿啟動A/D變換；④變換開始后，EOC引腳呈現低電平，EOC重新變?yōu)楦唠娖綍r表示轉換結束；⑤OE信號打開輸出鎖存器的三態(tài)門送出結果。2023/9/432中北大學《微機原理及接口技術》ADC0809的工作過程根據時序圖，ADC0809的工作過程ADC0809與系統的連接

模擬輸入端INi單路輸入模擬信號可固定連接到任何一個輸入端地址線根據輸入線編號固定連接(高電平或低電平)多路輸入模擬信號按順序分別連接到輸入端要轉換哪一路輸入，就將其編號送到地址線上(動態(tài)選擇)多路輸入時ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809輸入0輸入1輸入2輸入3輸入4CPU指定通道號單路輸入時ADDCADDBADDAIN4ADC0809輸入+5V2023/9/433中北大學《微機原理及接口技術》ADC0809與系統的連接模擬輸入端INi多路輸入時ADD地址線ADDA-ADDC多路輸入時，通過一個接口芯片與數據總線連接。接口芯片可以選用：鎖存器74LS273，74LS373等（要占用一個I/O地址）可編程并行接口8255（要占用四個I/O地址）CPU用一條OUT指令把通道地址通過接口芯片送給0809ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809輸入DB74LS273Q2Q1