《微型计算机控制技术》教案.pdf
第周第次课年月日章节第二章第二章模拟量输入与输出通道模拟量输入与输出通道名称授课理论课（*）；实践课（）；实习教学方（）时数式教学目的及要求一一 模拟量输入通道模拟量输入通道1.1.8 8 位位 A/DA/D 转换器转换器 ADC0809ADC0809 芯片及其接口电路芯片及其接口电路2.2.1212 位位 A/DA/D 转换器转换器 AD574AAD574A 芯片及其接口电路芯片及其接口电路2 2教学重重点重点：8 8 位位 A/DA/D 转换器转换器 ADC0809ADC0809 芯片及其接口电路芯片及其接口电路点难点：难点：1212 位位 A/DA/D 转换器转换器 AD574AAD574A 芯片及其接口电路芯片及其接口电路与难点教学手段介绍、讨论与多媒体介绍、讨论与多媒体复复习习思思考考题题本次课按照系统内信号的流向，依次介绍模拟量输入通道的各个组成部本次课按照系统内信号的流向，依次介绍模拟量输入通道的各个组成部分分信号调理、多路模拟开关、前置放大器、采样保持器、信号调理、多路模拟开关、前置放大器、采样保持器、A/DA/D 转换器转换器小小及其接口电路与及其接口电路与 A/DA/D 转换模板的结构原理与功能作用，其中有些环节可以转换模板的结构原理与功能作用，其中有些环节可以结结根据实际需要来选择取舍。但无论如何，其核心器件根据实际需要来选择取舍。但无论如何，其核心器件 A/DA/D 转换器是不转换器是不能缺少的。能缺少的。给出一种给出一种 8 8路与路与 1212路路 A/DA/D转换模板的电路原理图及其接口程序。转换模板的电路原理图及其接口程序。时间分配复习复习（5 5）8 8 位位 A/DA/D 转换器转换器 ADC0809ADC0809 芯片及其接口电路芯片及其接口电路（3030）1212 位位 A/DA/D 转换器转换器 AD574AAD574A 芯片及其接口电路芯片及其接口电路（4545）（5 5）1 1简述逐位逼近式、双积分式、电压简述逐位逼近式、双积分式、电压/频率式的频率式的 A/DA/D 转换原理。转换原理。2 2结合图，分析说明结合图，分析说明 ADC0809ADC0809 的结构组成及其引脚作用。的结构组成及其引脚作用。3 3试分析图试分析图 ADC0809ADC0809 接口电路的启动、转换、查询或定时读入数据的工接口电路的启动、转换、查询或定时读入数据的工作过程。比较说明这两种接口电路在硬软件上的异同点。作过程。比较说明这两种接口电路在硬软件上的异同点。教学主要内容第二章第二章模拟量输入与输出通道模拟量输入与输出通道2.2.3 3A AD D 转换器转换器作用：将模拟量转换成数字量。常用 AD 转换器有：计数器式、双积分式和逐次逼近式。一、一、A AD D 转换器原理转换器原理1、计数器式 AD 转换器原理框图如图。组成：计数器、DA 转换器及比较器工作过程：特点：结构简单，价格便宜，但转换速度比较慢。2、逐次逼近式 AD 转换器原理框图如图。组成：组成：逐次逼近寄存器 SAR、DA 转换器、比较器、时序（时钟）及置数选择逻辑。工作过程：（略）SAR 中设定位如果 UiUO，应予保留；如果 UiUO，应予清除。例：四位 AD 转换器，输入模拟电压Ui=0.65V。量化单位q 转换过程如图：11 0.0625v4216V0Vi0.5V3、双积分式 A/D 转换器(1000)Vi0.75V0.6875V0.625V(1100)(1010)(1011)n方法：测量模拟输入电压向电容充电的固定时间及在已知标准电压下放电所需的时间。双积分式 AD 转换器组成框图。工作过程：优点：消除干扰和电源噪声的能力强，精度高；缺点：转换速度慢。适用场合：在信号变化缓慢，模拟量输入速率要求较低，转换精度要求较高，且现场干扰较严重的情况下使用。二、二、A AD D 转换器的主要技术参数转换器的主要技术参数l分辨率分辨率越高，转换时对输入模拟信号变化的反应就越灵敏。分辩率：指能使转换后数字量变化 1 的最小模拟输入量。n 位二进制数最低位具有的权值就是它的分辨率。2量程量程是指所能转换的电压范围。如 5V、10V 等。3转换精度转换精度是指转换后所得结果相对于实际值的准确度。有绝对精度和相对精度。绝对精度常用数字量的位数表示。相对精度用相对于满量程的百分比表示。如 8 位 AD 转换器，满量程为 10V。绝对精度为1/210/28=19.5mV，相对精度为l281000.39。4转换时间转换时间：指启动 AD 到转换结束所需的时间。5工作温度范围由于温度会对运算放大器和电阻网络产生影响，在一定温度范围内才能保证额定精度指标。较好的转换器件工作温度为-4085，差的只有 070。三、三、常用常用 A AD D 转换器转换器（一）（一）、8 8 位位 A AD D 转换器转换器 ADC809ADC809ADC0809 采用逐次逼近方式，8 通路 8 位 AD 转换芯片，采用 CMOS 工艺，双列直插式封装器件。主要特点：分辨率 8 位；转换时间 100 s；温度范围-40+85；可使用单一的+5V 电源；可直接与 CPU 连接；输出带锁存器；逻辑电平与 TTL 兼容。1 1电路组成及引脚功能电路组成及引脚功能组成：ADC0809 有 28 条引脚。原理框图如图。2 2、工作原理、工作原理3 3、A/DA/D 转换器接口转换器接口（1 1）A/DA/D 转换器的接口设计转换器的接口设计在 AD 转换器接口硬件设计中，一般需要考虑如下几个问题。输入模拟电压的连接输入模拟电压的连接AD 的输入模拟电压可分为：单端输入和双端差动输入(差动输入)。单端输入：正向信号，把 VIN(-)接地，信号加到 VIN(+)端；负向信号，则把 VIN(+)接地，信号加到 VIN(-)端。差动输入：模拟信号加在 VIN(-)端和 VIN(+)端之间。数据输出的方式数据输出的方式AD 转换器数据输出有两种方式：a.具有可控的三态输出门，数据输出线允许与系统数据总线直接相连。b.不带三态输出门，数据输出线不允许和系统数据总线直接连接，必须通过 IO 通道和 CPU 之间交换数据。片选、启动、读写信号的设置片选、启动、读写信号的设置启动转换信号由 CPU 发出，有电平启动和脉冲启动两种方式。片选、读写信号一般由 3-8 译码器的通道号以及微处理器的/IOR、/IOW 经过适当的逻辑电路来连接。转换结束信号及转换数据的读取转换结束信号及转换数据的读取CPU 可采用 3 种方式读取转换数据。程序查询方式；中断方式；固定的延迟程序方式。用这种方式时，要预先精确地知道完成一次 AD 转换需要的时间。CPU 发出启动 AD 命令之后，执行一个固定的延迟程序，延迟时间正好等于或略大于完成一次 AD 转换所需的时间，延时到，即可读取数据。（2 2）连接方式）连接方式对于 CPU8086 来说，可采用两种方式：直接连接和用 8255 连接。直接连接直接连接用用 82558255 连接连接PA782558255D7 PA0D0/STBA PB0 PC6DB7 AINACDCDB0/DR AD570 AD570B/C80868086CPUCPU程序查询方式查询方式程序框图如图。程序清单如下：ADC：MOVMOVOUTDX，0383HAL，0B2H；8255A 口定义为选通输入方式DX，AL；B 口为方式 0 输入方式，MOVAL，40HMOVDX，0382HOUTDX，ALXORAL，ALOUT DX，ALADC1：MOVDX，0381HINAL，DXTEST AL，01HJNZ ADC1ADC2：IN AL，DXTEST AL，01HJZADC2MOV DX，0382HMOV AL，40HOUTDX，ALPC6、PC7为输出方式。；PC6=1，开始置 A 口为输入方式B 口为输出方式送启动脉冲读入 PB0线N转换结束吗？Y使 A/D 复位读入数据暂 停；设置 C 口；送复位脉冲，启动 A/D；数据转换结束线变低电平？；否，等待；数据已准备好吗？；否，等待；使 PC6=1；撤消启动信号MOV DX，0380HINAL，DX；从 PA口读数据MOV DATA，ALHLT；存入 DATA单元；暂停中断方式读取数据，电路如图。主程序和中断服务程序流程图如图。程序清单：主程序：START：CLI；关中断执行主程序开中断恢复现场启动 A/D返回8255A，B 口初始化读入数据关中断入口8259 初始化保护现场主程序中断服务程序PA78086808682558255D7CPUCPU PA0D0 PB0INTR/STBA74LIR3INTRA8259S04DB7VXADC0809ADC0809DB0STARTALEEOCMOVAX，0MOVMOVMOVCLDES，AXDI，0BH*4；设中断矢量AX,OFFSETINTRSTOSWMOVAX,CSSTOSWMOVAL,34HOUT21H,ALMOVDX,0383HMOVAL,OBOHOUTDX,ALMOVAL,09HOUTDX,ALSTIMOVDX,0381HMOVAL,00HOUTDX,ALHERE：HLTJMPHERE中断服务程序；INTR：PROCNEARPUSHAXPUSHDXPUSHDSMOVDX，0380HINAL，DXMOVDATA，ALPOPDS；8259 初始化IR3中断；8255 初始化；A 口为选通输入方式，；B 口方式 0 输出方式；允许 A 口中断；开中断；使 PB0=0，启动 A/D；模拟程序；保护现场；读入数据；存数据；允许POPPOPDXAX；恢复现场；送 EOI 命令；开中断；中断返回MOVOUTSTIIRETENDPAL，20H20H，AL（二）（二）、1212 位位 A AD D 转换器转换器 AD574AD5741 1、芯片特性芯片特性采用原理 逐次逼近式内部有 三态缓冲器、时钟脉冲源和基准电源输入电压 单路单极性或双极性分辨率 12 位转换时间 25 S封装形式 28 脚双列直插式2 2、芯片各引脚功能芯片各引脚功能AD574 的原理框图及引脚如图。AD574 真值表如表。AD574AD574 真值表真值表3 3、AD574AD574 模拟量输入电路外部连线模拟量输入电路外部连线(1)单极性输入电路(2)双极性输入电路3 3、AD574AD574 的接口电路的接口电路例：
