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模数 / 数模接口

模数 / 数模接口. 第八章 模数 / 数模 转换. 变换放大. 传感器 1. 多路. 转换. 采样保持. 被控. 开关. 对象. 变换放大. 传感器 N. ADC. DAC. UC. 执行器. 模数 / 数模转换. 计算机只能处理数字量，而外界如电流、电压、温度及压力等多为模拟量，计算机对这些量处理要经过模数（ A/D ） 和 数模（ D/A ） 转换 。 典型的控制系统为：. DAC. D7. V REF. 锁. ～. D0. D7. Rfb. ～. 存. D0. I OUT1. -. 器. V OUT. IOW.

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Presentation Transcript

  1. 模数/数模接口 第八章 模数/数模 转换

  2. 变换放大 传感器1 多路 . . 转换 采样保持 . 被控 开关 对象 变换放大 传感器N ADC DAC UC 执行器 模数/数模转换 计算机只能处理数字量，而外界如电流、电压、温度及压力等多为模拟量，计算机对这些量处理要经过模数（A/D）和数模（D/A）转换。 典型的控制系统为：

  3. DAC D7 VREF 锁 ～ D0 D7 Rfb ～ 存 D0 IOUT1 - 器 VOUT IOW IOUT2 + CLK 地址 A15 160H ～ 译码 A0 器 DAC及其应用 第8.2节 数/模转换器（DAC）及其应用 • DAC接口电路 DAC一般为T型电阻解码网络电路。 （一）8位DAC接口电路 MOV AL, DAMEM MOV DX, 160H OUT DX, AL

  4. DAC VREF 四位 四位 D11 锁存器 锁存器 ～ Rfb D8 IOUT1 VOUT - D7 D7 八位 八位 ～ IOUT2 ～ + D0 锁存器 锁存器 D0 IOW 160H 地址 A15 ～ 译码 A0 162H 器 164H DAC及其应用 （二）多于8位DAC的接口电路 • 使用双缓冲结构避免输出毛刺。

  5. DAC及其应用 程序段 LEA SI, DAMEM MOV AL, [SI] MOV DX, 160H OUT DX, AL MOV AL, [SI+1] MOV DX,162H OUT DX,AL MOV DX,164H OUT DX,AL

  6. DAC及其应用 • DAC应用 （一）产生波形 例1 产生正向锯齿波 WAVE1 PROC XOR AL, AL CIRL： MOV DX, 160H OUT DX, AL CALL DELAY INC AL JMP CIRL WAVE1 ENDP • 例2 产生负向锯齿波 • WAVE2 PROC • XOR AL, AL • MOV DX, 160H • CIRL： • DEC AL • OUT DX, AL • CALL DELA • JMPCIRL • WAVE2 ENDP

  7. DAC及其应用 例3 产生三角波 WAVE3 PROC XOR AL, AL MOV DX, 160H UP: OUT DX, AL CALL DELAY INC AL JNZ UP DOWN: DEC AL OUT DX, AL CALL DELAY • AND AL, AL • JNZ DOWN JMP UP • WAVE3 ENDP

  8. VREF DI7 Q7 Q7 D7 D7 8位 DI6 Q6 D6 Q6 D6 IOUT2 8位 输入 DI5 Q5 8位 D5 Q5 D5 IOUT1 DI4 Q4 DAC Q4 D4 D4 乘法 寄存 DI3 D3 寄存 Q3 Q3 D3 器 DAC Q2 DI2 D2 Q2 D2 器 Rfb DI1 Q1 D1 Q1 D1 AGND Q0 DI0 D0 Q0 D0 LE LE ILE LE=“1”Q跟随D LE=“0”数据锁存 CS WR1 WR2 XFER DAC0832功能图 DAC及其应用 • 典型DAC电路——DAC0832 DAC0832为8位CMOS D/A转换器 （一）功能图

  9. DAC及其应用 • 控制信号 • ILE • CS • WR1有效使数据进入输入寄存器; • WR2 • XFER有效，数据到DAC。 • 输出信号 • IOUT1：DAC电流输出1 IOUT1 = （VREF/15k）* N/256 • IOUT2：DAC电流输出2 IOUT2 = （VREF/15k）*（256-N）/256 • Rfb：反馈电阻，其值为15k，温度特性与电阻网络相同，为DAC提供输出电压，用作运放反馈电阻。 • VREF：参考电压输入，外部精密电压源接到内部R－2R梯形电阻网络，范围：-10~+10V。

  10. Vcc CS 1 20 ILE 2 19 WR1 AGND WR2 3 18 DI3 XFER 4 17 DI2 DI5 5 16 DI1 DI4 6 15 DI0 DI6 7 14 VREF DI7 8 13 Rfb I 9 12 OUT2 DGND I 10 11 OUT1 DAC0832引脚图 DAC及其应用 （二）引脚图

  11. DAC及其应用 （三）应用举例 DAC0832做IBM-PC的DAC接口卡，硬件连接如下 +5V R2 W1 R1 +12V D7 D7 ILE MC1403 - D6 VREF D6 + D5 D5 R3 D4 D4 D3 Rfb D3 D2 D2 +12V D1 D1 IOUT1 - VOUT(0～5V) D0 D0 + IOUT2 IOW WR -12V +5V CS WR2 XFER 74LS04 AEN A9 A8 A7 A6 74LS133 A5 A4 A3 A2 A1 A0

  12. 地址 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 160H DAC及其应用 • 说明 • DAC0832采用单缓冲结构与计算机相连，WR2与XFER接成有效状态。 • 使用10根地址线译码，AEN为DMAC的地址允许信号，低电平为I/O端口操作，端口地址 • DAC采用单向输出，输出电压为0~5V（VREF =-5V）, VO = -（N / 256）• VREF = 19.5 • N（mv） 其中N为数字量，步长为19.5mv。

  13. DAC及其应用 • 基准电压VREF 选择VREF的原则应使其精度高于DAC0832的分辨率，即高于0.4%。MC1403是高稳定的基准电压源，输入4.5V~15V,输出为2.5V1%。温度稳定性为25ppm，其输出接负向放大器，调节电位计使VREF= -5V。

  14. ADC及其应用 第8.3节 数/模转换器（ADC）及其应用 • 常用ADC • V-F变换器：准ADC、串行输出（单积分式）。 • 积分式ADC（双斜式，积分比较式） 精度高，抗干扰能力强，价格低，速度慢。 • 逐次逼近式ADC 精度高，速度较快，电路复杂，价高。 • 并行ADC 速度最快，电路复杂，位数难做多。比较器数量M与位数N之间关系为M=2 N-1

  15. D7 D0 Vx ～ 锁 D0 + DAC 存 IOW - 器 V0 比较器 地址 A15 160H ～ 译码 A0 162H 器 IOR ADC及其应用 • 用软件和DAC实现ADC （一）硬件电路 由逐次逼近方法实现ADC子程序如下，转换结果在（AL）中。

  16. ADC及其应用 ADC PROC XOR AX, AX ；清累加器 MOV BL, 80H ；最高位置1 MOV CX, 08H ；做8次 AGAIN： OR AL, BL ;AL为当前码值 MOV BH, AL MOV DX, 160H OUT DX, AL ；输出到DAC MOV DX, 162H ；读入比较值 IN AL, DX TEST AL, 01H JNZ NEXT MOV AL,BL;该位置0 NOT AL AND AL,BH MOV BH,AL NEXT： ROR BL,1 ;右移一位 MOV AL,BH ;BH存放结果 LOOP AGAIN RET ADC ENDP

  17. 1 fCLK = 1.1RC R 10K =600KHz C 150P ADC及其应用 • 典型ADC及其应用—ADC0804 （一）ADC0804 ADC0804为8位CMOS A/D转换器 • 引脚图2. 片内时钟电路 Vcc CS 1 20 CLKR RD 2 19 DB0 WR 3 18 CLKIN DB1 4 17 DB2 INTR 5 16 DB3 VIN（+） 6 15 DB4 VIN（-） 7 14 DB5 AGND 8 13 VREF/2 DB6 9 12 DGND 10 11 DB7 ADC0804引脚图

  18. CS WR 转换结束 INTR RD 数据 DB 时序图 ADC及其应用 • 接口时序及接口信号 • 信号说明 • DB7~DB0：数据线，三态，输出，可直接接总线。 • 启动： WR•CS 启动ADC，同时清状态INTR. • 状态：INTR转换结束输出低电平。 • 读数据：RD •CS 打开三态门读取数据，同时清状态。

  19. ADC及其应用 （二）ADC0804与IBM-PC计算机接口 • 硬件连接

  20. 方向 地址 端口 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 输出 0 0 1 161H 启动口 0 0 输入 0 1 1 160H 0 0 1 0 0 状态口 0 0 数据口 1 161H 输入 ADC及其应用 • 说明 • 端口地址 • 基准电压由MC1403输出，经电阻分压和运放缓冲得到1V稳定电压。

  21. ADC及其应用 • 程序：用查询方式读取数据子程序（结果在AL中） RDAD PROC PUSH DX MOV DX，161H OUT DX，AL ；启动ADC RDAD1: MOV DX，160H ;查询转换是否结束 IN AL，DX TEST AL，01H JNZ RDAD1 MOV DX，0161H IN AL，DX ;读取数据 POP DX RET RDAD ENDP

  22. 作业五 如下图所示，ADC0809与IBM－PC/XT计算机连接组成数据采集系统。ADC0809为8路输入的8位逐次比较ADC，D7～D0为三态输出数据线，OE高电平打开三态门读取数据；START高电平启动ADC开始工作；ADDC、ADDB、ADDA为8路模拟输入选择，由ALE锁存；ADC转换结束EOC输出高电平。 • 试说明各端口及地址。 • 说明接口工作原理。 • 用查询方式编制一个程序分别读取8路数据并存于数据段BUFFER开始的8个连续单元中。

  23. 作业五 电路图

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