微機(jī)原理課件(09秋)第九章 模數(shù)轉(zhuǎn)換接口

第九章D/A、A/D轉(zhuǎn)換器主要內(nèi)容：模擬量輸入輸出通道的組成

D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理、連接及編程

A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理、連接及編程0010110110101100工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程傳感器放大濾波多路轉(zhuǎn)換&采樣保持A/D轉(zhuǎn)換放大驅(qū)動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換輸出接口微型計(jì)算機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入接口物理量變換信號(hào)處理信號(hào)變換I/O接口輸入通道輸出通道9.1概述數(shù)/模（D/A）和模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換技術(shù)主要用于計(jì)算機(jī)控制和測(cè)量?jī)x表中。典型的閉環(huán)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)為：

9.2D/A轉(zhuǎn)換器芯片及其接口9.2.1D/A轉(zhuǎn)換原理與技術(shù)指標(biāo)一、D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理數(shù)字量是由一位一位的數(shù)位組成的，每個(gè)數(shù)位都代表一定的權(quán)。D/A轉(zhuǎn)換時(shí)，就是把一個(gè)數(shù)字量的每一位代碼按權(quán)的大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量分量，然后用線性疊加原理將各位代碼對(duì)應(yīng)的模擬輸出量相加,其和就是與數(shù)字量成正比的模擬量。在實(shí)現(xiàn)時(shí)，通常采用T型網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)字量往模擬電流的轉(zhuǎn)換，再利用運(yùn)算放大器來(lái)完成模擬電流到模擬電壓的轉(zhuǎn)換。Rf

模擬開(kāi)關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)VO數(shù)字量∑VrefD/A變換原理運(yùn)放的放大倍數(shù)足夠大時(shí)，輸出電壓Vo與輸入電壓Vin的關(guān)系為：式中：Rf為反饋電阻R

為輸入電阻VinRf

Vo∑R

若輸入端有n個(gè)支路,則輸出電壓VO與輸入電壓Vi的關(guān)系為：VinRf

VO∑R1式中：Ri為第i支路的輸入電阻Rn…令每個(gè)支路的輸入電阻為2iRf,并令Vin為一基準(zhǔn)電壓Vref，則有如果每個(gè)支路由一個(gè)開(kāi)關(guān)Si控制，Si=1表示Si合上，Si=0表示Si斷開(kāi)，則上式變換為

若Si=1,該項(xiàng)對(duì)VO有貢獻(xiàn)若Si=0,該項(xiàng)對(duì)VO無(wú)貢獻(xiàn)2R4R8R16R32R64R128R256RVrefRf

VOS1S2S3S4S5S6S7S8與上式相對(duì)應(yīng)的電路如下(圖中n=8)：圖中的電阻網(wǎng)絡(luò)就稱為權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)如果用8位二進(jìn)制代碼來(lái)控制圖中的S1～S8(Di=1時(shí)Si閉合；Di=0時(shí)Si斷開(kāi))，那么根據(jù)二進(jìn)制代碼的不同，輸出電壓VO也不同，這就構(gòu)成了8位的D/A轉(zhuǎn)換器?？梢钥闯?，當(dāng)代碼在0～FFH之間變化時(shí)，VO相應(yīng)地在0～-(255/256)Vref之間變化。為控制電阻網(wǎng)絡(luò)各支路電阻值的精度，實(shí)際的D/A轉(zhuǎn)換器采用R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)(見(jiàn)下頁(yè))，它只用兩種阻值的電阻(R和2R)。R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)分辨率（Resolution）輸入的二進(jìn)制數(shù)每±1個(gè)最低有效位(LSB)使輸出變化的程度。一般用輸入數(shù)字量的位數(shù)來(lái)表示:如8位、10位例：一個(gè)滿量程為5V的10位DAC，±1

LSB的變化將使輸出變化5/(210-1)=5/1023=0.004888V=4.888mV轉(zhuǎn)換精度（誤差）實(shí)際輸出值與理論值之間的最大偏差。一般用最小量化階⊿來(lái)度量，如±1/2LSB也可用滿量程的百分比來(lái)度量，如0.05%FSRLSB:LeastSignificantBitFSR:FullScaleRange)9.2.2典型D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832特性：8位電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器T型電阻網(wǎng)絡(luò)差動(dòng)輸出DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)引腳功能D7～D0：輸入數(shù)據(jù)線ILE：輸入鎖存允許CS#：片選信號(hào)用于把數(shù)據(jù)寫入到輸入鎖存器WR1#：寫輸入鎖存器

WR2#：寫DAC寄存器XFER#：允許輸入鎖存器的數(shù)據(jù)傳送到DAC寄存器

上述二個(gè)信號(hào)用于啟動(dòng)轉(zhuǎn)換VREF：參考電壓，-10V～+10V，一般為+5V或+10VIOUT1、IOUT2：D/A轉(zhuǎn)換差動(dòng)電流輸出，接運(yùn)放的輸入Rfb：內(nèi)部反饋電阻引腳，接運(yùn)放輸出AGND、DGND：模擬地和數(shù)字地工作時(shí)序D/A轉(zhuǎn)換可分為兩個(gè)階段：CS#=0、WR1#=0、ILE=1，使輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器；WR2#=0、XFER#=0，數(shù)據(jù)傳送到DAC寄存器，并開(kāi)始轉(zhuǎn)換。寫輸入寄存器寫DAC寄存器工作方式單緩沖方式使輸入鎖存器或DAC寄存器二者之一處于直通。CPU只需一次寫入即開(kāi)始轉(zhuǎn)換?？刂票容^簡(jiǎn)單。雙緩沖方式（標(biāo)準(zhǔn)方式）轉(zhuǎn)換要有兩個(gè)步驟：將數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器CS#=0、WR1#=0、ILE=1將輸入寄存器的內(nèi)容寫入DAC寄存器WR2#=0、XFER#=0

優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)接收與D/A轉(zhuǎn)換可異步進(jìn)行；可實(shí)現(xiàn)多個(gè)DAC同步轉(zhuǎn)換輸出——分時(shí)寫入、同步轉(zhuǎn)換直通方式使內(nèi)部的兩個(gè)寄存器都處于直通狀態(tài)。模擬輸出始終跟隨輸入變化。不能直接與數(shù)據(jù)總線連接，需外加并行接口(如74LS373、8255等)。3、應(yīng)用舉例例1如圖所示,用DAC0832產(chǎn)生鋸齒波，端口地址為PORT。

VCCILEVrefRfbIout1Iout2XFERWR2DGNDAGNDD0

D7WR1CSIOW+5V+5V15K15K7.5KVOUTMOVDX，PORT

Lop1：MOVAL，00HLop2：OUTPORT，ALMOVCX,40H0:LOOPH0 INCALCMPAL，0FFHJZlop1JMPlop2可以通過(guò)延時(shí)的辦法改變鋸齒波的周期，延遲時(shí)間不同，波形周期不同，鋸齒波的斜率就不同例2同上題,編寫連續(xù)三角波的程序

MOVDX，PORTXORAL，ALW1：OUTDX，ALINCAL

NOPCM