1、第十一章 D/A、A/D轉(zhuǎn)換器及其與CPU的接口,11.1 概述 11.2 D/A轉(zhuǎn)換器芯片及其與CPU的接口 11.3 A/D轉(zhuǎn)換器芯片及其與CPU的接口,11.1 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：,11.2 D/A轉(zhuǎn)換器芯片及其接口技術(shù),11.2.1 D/A轉(zhuǎn)換原理與基本參數(shù) 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

2、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。所以，要把一個(gè)數(shù)字量轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電壓，需要兩個(gè)環(huán)節(jié)。有些D/A轉(zhuǎn)換器芯片只包含前一個(gè)環(huán)節(jié)，有些包含兩個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)于前一種，需外接運(yùn)算放大器。 基本參數(shù)： 分辨率 精度 線性度 建立時(shí)間（轉(zhuǎn)換時(shí)間） 溫度系數(shù),11.2.2 DAC1210轉(zhuǎn)換器芯片及其接口,1、內(nèi)部結(jié)構(gòu),2、工作方式 （1）單緩沖方式 將輸入鎖存器和DAC寄存器兩級(jí)輸入當(dāng)作一級(jí)輸入。硬件連接如下：,（2）雙緩沖方式 是將數(shù)據(jù)經(jīng)輸入鎖存器和DAC寄存器兩級(jí)輸入到D/A轉(zhuǎn)換器。對(duì)于與16位數(shù)據(jù)總線連接時(shí)，分別看作兩個(gè)端口予以控制，寫(xiě)兩次。對(duì)于與8位數(shù)據(jù)總線連

3、接時(shí)，寫(xiě)三次。硬件連接如下：,3、輸出方式 由于DAC1210屬于電流輸出型的D/A轉(zhuǎn)換器，需用運(yùn)算放大器將電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出。一般電壓輸出分為單極性和雙極性兩種。 單極性輸出方式： 雙極性輸出方式：,4、應(yīng)用舉例 例1 如圖所示,向DAC1210連續(xù)不斷地輸出數(shù)據(jù),即可得到相應(yīng)的電壓信號(hào)。設(shè)端口地址為PORT,編寫(xiě)產(chǎn)生連續(xù)方波的程序。,MOV DX，PORT LP：MOV AX，0 OUT DX，AX CALL RLY ；延時(shí) MOV AX，0FFFH OUT DX，AX CALL RLY JMP LP,例2 同上題,編寫(xiě)產(chǎn)生連續(xù)三角波的程序。,MOV DX，PORT XOR AX，AX

4、 W1：OUT DX，AX INC AX NOP CMP AX，0FFFH JNZ W1 W2：OUT DX，AX DEC AX NOP CMP AX，0 JNZ W2 JMP W1,例3 同上題,編寫(xiě)產(chǎn)生連續(xù)梯形波的程序。,MOV DX，PORT XOR AX，AX OUT DX，AX W3：CALL RLY1 W1：INC AX OUT DX，AX NOP CMP AX，0FFFH JNZ W1 CALL RLY2 W2：DEC AX OUT DX，AX NOP CMP AX，0 JNZ W2 JMP W3,11.2.3 DAC與CPU接口時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題,1、數(shù)據(jù)鎖存問(wèn)題 2、模擬信號(hào)輸出

5、問(wèn)題 3、D/A位數(shù)多于數(shù)據(jù)總線位數(shù)問(wèn)題 （可采用兩級(jí)鎖存的辦法） 或,11.3 A/D轉(zhuǎn)換器芯片及其接口技術(shù),11.3.1 采樣和量化 注意:采樣時(shí)必須要符合采樣定理,即采樣頻率f0大于等于輸入信號(hào)最高頻率fm的2倍。 量化：以一定的量化單位，把離散的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為離散的階躍量的過(guò)程。通常用“四舍五入”的方法使之整量化。,11.3.2 A/D工作原理 11.3.3 A/D性能參數(shù) 分辨率 量化誤差 轉(zhuǎn)換時(shí)間 精度 漏碼,11.3.4 ADC0809 一、原理框圖,二、應(yīng)用舉例 1、查詢法,假設(shè)僅對(duì)模擬通道IN0進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。采用查詢方式的程序如下(對(duì)0通道采樣一個(gè)點(diǎn))： OUT 50H，A

6、L ；選通IN0，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 NOP W： IN AL，41H ；輸入EOC標(biāo)志 TEST AL，01H JZ W ；未結(jié)束，返回等待 IN AL，49H ；結(jié)束，把結(jié)果送入AL中,若對(duì)IN0IN78個(gè)通道的模擬量各采樣100個(gè)點(diǎn)： MOV BX，OFFSETWP ；設(shè)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)指針 MOV CL，100 ；設(shè)置計(jì)數(shù)初值 N：MOV DX，0050H P：OUT DX，AL ；選通一個(gè)通道，啟動(dòng)A/D NOP W：IN AL，41H ；輸入EOC標(biāo)志 TEST AL，01H ；測(cè)試狀態(tài) JZ W ；未結(jié)束，返回等待 IN AL，49H ；結(jié)束，讀數(shù)據(jù) MOVBX，AL ；存數(shù) INC BX

7、 ；修改存儲(chǔ)地址指針 INC DX ；修改A/D通道地址 CMP DX，0058H ；判斷8個(gè)通道是否轉(zhuǎn)換完 JNZ P ；未完，返回啟動(dòng)新通道 DEC CL ；100個(gè)點(diǎn)是否采樣完了， JNZ N ；未完返回再啟動(dòng)IN0 HLT ；100個(gè)點(diǎn)完了，暫停,2、中斷法,假設(shè)ADC0809端口地址為98H，僅對(duì)模擬通道IN3進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。采用中斷響應(yīng)法的程序?yàn)?CLI MOV AL，03H OUT 98H，AL ；選通IN3，并啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 NOP NOP STI 而在中斷服務(wù)程序中用一條指令 IN AL，98H ；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量,若對(duì)IN0IN7 8個(gè)通道的模擬量各采樣100個(gè)點(diǎn)，并轉(zhuǎn)

8、換成數(shù)字量采用中斷方式8259A邊沿觸發(fā)，自動(dòng)結(jié)束，非緩沖方式，單片使用中斷類型碼為7077H，偶地址假設(shè)為20H，奇地址為21H的程序如下(偽指令省略)：,WP DB 800 DUP（？） MOVAL，13H；ICW1 OUT 20H，AL MOV AL，70H；ICW2 OUT 21H，AL MOV AL，03H；ICW4 OUT 21H，AL PUSH DS MOV AX，0 MOV DS，AX MOV BX，OFFSET XY MOV SI，SEG XY MOV01CCH，BX MOV01CEH，SI POP DS MOV CX，100 MOV DI，0FFSET WP STI PP：

9、MOV BL，00H,LL：MOV AL，BL OUT 98H，AL HLT INC BL CMP BL，08H JNZ LL DEC CX JNZ PP HLT 中斷服務(wù)程序： XY：PUSH AX STI IN AL，98H MOVDI，AL INC DI CLI POP AX IRET,舉例 利用8255A間接與0809接口，接口圖如圖12.4所示。采用查詢方式，編寫(xiě)轉(zhuǎn)換通道IN5的模擬量的程序。,解 由接口圖分析可知8255A的A口、B口、C口和控制口的地址分別為90H、94H、98H、9CH，程序片段如下：,；8255初始化 MOV AL，10011000B OUT 9CH，AL ；A/D轉(zhuǎn)換 MOV AL，05H OUT 94H，AL MOV AL，01H OUT 9C