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汇编与接口第1页，此课件共29页哦 模入模出通道的基本组成：模入通道：以A/D为核心，经传感器、前置放大、滤波、（多路开关）、S/H、A/D、I/O接口；模出通道：以D/A为核心，经输出锁存器、低通滤波圆滑、功放驱动。8.1 A/D转换和D/A转换过程 图8.3 A/D转换和D/A应用实例 第2页，此课件共29页哦 无论是A/D还是D/A，其理想的输入输出关系都为正比例关系。在转换器应用中，通常采用归一化的表示方法，即将数码表示为满刻度模拟量值的一个分数值。例如数字111经DAC转换为7/8 FSR（满刻度值）。数字的最低有效位所对应的模拟值常用LSB表示，其值为n LSB。图8.2 3位单级性二进制与转换器的转换关系 第3页，此课件共29页哦8 82 D/A2 D/A转换器的输出及性能参数转换器的输出及性能参数 8 82 21 1 数数/模转换基本原理模转换基本原理 D/A转换器是接收数字信号，输出一个与输入数字值成比例的电流或电压信号。1T型电阻解码网络D/A转换原理 图8.8 T型电阻解码网络转换电路 第4页，此课件共29页哦 D/A转换器输出电压VOUT为：第5页，此课件共29页哦 2D/A转换器基本输出电路 单极性输出：由放大器的接法可控制反相或同相输出。第6页，此课件共29页哦 2D/A转换器基本输出电路 双极性输出：单极性D/A转换器可以转换为双极性的转换器。常用的表示双极性的编码有原码、补码、BCD码和偏移二进制码等几种，但最方便的是偏移二进制码。图8.10 D/A转换器偏移二进制码双极性电压输出 (P426表8.2数字量与模拟量之间的关系)第7页，此课件共29页哦 822 D/A的性能参数和术语的性能参数和术语 1分辨率(Resolution)分辨率是指最小输出电压V0与最大输出电压V0(2n-1)之比1/（2n-1）。这个参数表明DAC对模拟值的分辨能力，通常用二进制数的位数表示，如分辨率为8位的D/A能给出满量程电压的8(1/256)的分辨能力。二进制数的位数越多，分辨率就越高。2精度(Accuracy)精确是指D/A转换器实际输出电压与理论值之间的误差，分为绝对精度和相对精度。第8页，此课件共29页哦 3线性误差(Linearity Error)或称非线性度。指实际转换特性与理想的转换特性之间的偏差，通常以LSB的分数值的形式给出。好的D/A的线性误差不应大于LSB。4建立时间(Settling Time)在数字输入端发生满量程码的变化以后，D/A的模拟输出稳定到最终值LSB时，所需要的时间。第9页，此课件共29页哦 目前广泛应用的D/A转换器是集成化的单一芯片，简称DAC。是在基本电阻网络的基础上，在芯片内部加入其它功能单元，如：数据输入锁存器、参考电流源等。但求和单元（输出运算放大器）大都在DAC芯片之外，由用户连接。图8.12 D/A芯片简化结构图 不同厂家设计生产出多种类型、多功能的D/A芯片。8 83 3 数模转换芯片及接口技术数模转换芯片及接口技术第10页，此课件共29页哦 831 DAC0832 DAC0832是采用CMOS工艺、R2R倒T型电阻解码网络和电流输出型8位数/模转换芯片。数字输入端具有双重缓冲功能，可以双缓冲、单缓冲或直接输入，特别适用于要求几个模拟量同时输出的场合，与微处理器接口很方便，1主要技术指标主要技术指标 分辨率为8位 建立时间为1s 满刻度误差为 LSB 增益温度系数为20106/C 输入TTL电平兼容 功耗为20mW 电流输出型第11页，此课件共29页哦 2DAC0832引脚引脚 3DAC0832内部结构内部结构 （ILE：输入锁存信号，XFER：传送控制信号。）第12页，此课件共29页哦 （1）DAC0832的数字接口及工作方式 内部有两个数据缓冲寄存器，可工作在单缓冲或双缓冲方式。当CS、WR1为低电平，ILE为高电平时，输入寄存器的输出Q跟随输入D变化直通，当这三个控制信号任一个无效，输入数据立刻被锁存。当XFER和WR2都为低时，8位DAC寄存器的输出Q跟随输入D变化直通，若任一变高，输入数据被锁存。第13页，此课件共29页哦DAC0832的两种工作方式：双缓冲方式：MPU要对DAC进行两步写操作：第一步，把数据写入输入寄存器；第二步，把输入寄存器的内容写入DAC寄存器。一般接法：ILE固定为高电平，WR1、WR2接MPU的IOW；CS、XFER分别接两个端口的地址译码器。第14页，此课件共29页哦 双缓冲方式的优点：DAC0832的数据接收和启动转换可异步进行（D/A转换的同时，进行下一数据的接收，以提高模出通道的转换速率）。更重要的是，多个模出提到可同时进行D/A转换。图8.14 3个模拟量同时输出连接图 第15页，此课件共29页哦 单缓冲方式：使两个寄存器中的任一个处于直通状态，另一个受控于寄存器锁存命令LE。一般是使DAC寄存器处于直通状态，WR2和XFER都接数字地。数据一写入DAC芯片，就立即进行D/A转换，可减少一条输出指令，在不要求多个模出通道同时刷新模拟输出时普遍采用。第16页，此课件共29页哦 （2）DAC0832的模拟输出 DAC0832的模拟输出为电流形式IOUT1 和IOUT2。因此需使用运算放大器将电流输出转换为电压输出。根据输入数字量的不同，电压输出又分为单极性输出和双极性输出 单极性输出：图8.15 单极性输出接线图 VREF可以是稳定的直流电压，也可以是从10V到10V之间的可变电压。VOUT的极性与VREF相反，其数值由输入的数字和VREF决定。R1用于零校准，R2用于满度增益校准。第17页，此课件共29页哦 双极性输出。当输入为双极性数字(偏移二进制码)时，如图8.16 所示的电路接法可得到双极性输出。图8.16 双极性输出接线图 第18页，此课件共29页哦 4MPU与与DAC0832接口接口 DAC0832本身具有的数据锁存器使之与MPU的接口很简单，只需外加地址译码给出片选信号即可。图8.17所示是单缓冲工作方式的一种接法。CS和XFER接在地址译码的同一个输出端上，把WR1和WR2接同一个控制信号IOW，ILE接5V。微处理器只要执行输出指令 OUT 81H，AL即可把累加器AL中的数据送入DAC0832进行转换输入。图8.17 CPU与DAC0832接口 第19页，此课件共29页哦 8.3.2 DAC1210/1209/12088.3.2 DAC1210/1209/1208系列系列D/AD/A转换器及接口转换器及接口 1主要技术指标主要技术指标 DAC1210/1209/1208都是12位D/A转换器，主要区别是线性误差不同，主要指标为：分辨率12位。电流建立时间1s。线性误差DAC1210为0.05%VFS，DAC1209为0.024%VFS，DAC1208为0.012%VFS。输入逻辑电平与TTI电平兼容。具有双缓冲数据锁存器，可接成双缓冲或直接数字输入。单电源515V，低功耗20mW，参考电压VREF为一1010V。电流输出型。第20页，此课件共29页哦 2引脚引脚 3内部结构内部结构 图8.18 DAC1210/1209/1208引脚及结构图 第21页，此课件共29页哦 4工作方式工作方式(两种：单缓冲与双缓冲方式)（1）单缓冲方式：CS与XFER连接（接译码输出），WR1与 WR2联接（接IOW），BYTE1/BYTE2接5，同时选通输入锁存器和DAC寄存器，数据可直接送入DAC寄存器。适用于与12位以上的数据线DB相接的情况（占用一个端口地址）。图8.20 单缓冲时序图 图8.19 单缓冲连线图 第22页，此课件共29页哦 （2）双缓冲工作方式 双缓冲工作方式是将输入数据经两级锁存器传送给D/A转换器。也就是将输入锁存器和DAC寄存器看作两个端口分别予以控制。主要用于与8位数据总线相连，12位数据分两步送入高8位锁存器和低4位锁存器，然后由XFER控制，一起送DAC寄存器。（占用三个端口地址）图8.21 8位数据总线连接方式 图8.22 双缓冲工作时序图 第23页，此课件共29页哦6与与MPU接口电路设计接口电路设计 可直接与MPU系统总线连接，如图8.25 所示。图中采用16位数据总线接口单缓冲工作方式。第一级运算放大器将DAC输出电流转换为单极性电压输出，输出幅度为100V。第二级运算放大器产生双极性电压输出，输出幅度为1010V。图8.25 DACl210接口电路第24页，此课件共29页哦 向DAC1210连续不断地输出数据，即可得到相应的输出电压信号。例8.1：设端口地址为PORT，产生连续三角波的程序如下：MOV DX，PORT ；DACI210输入锁存器地址 MOV AL，0 ；（要求偶地址）LP1：OUT DX，AL ；输出电压递增 INC AL CMP AL，0FFH JNZ LP1 LP2：OUT DX，AL ；输出电压递减 DEC AL CMP AL，0 JNZ LP2 JMP LP1 0第25页，此课件共29页哦 例8.2：内部不包含数据缓存器的D/A转换器微处理器接口时，必须加一级数据缓存器，本例采用两片8255A作缓存器与16位微处理器连接。此接口允许微处理器传送字类型数据。两片8255A具有相同的口地址，且使用BHE控制信号允许高8位数据传送。一个8255A的PA7PA0提供12位DAC的低8位数据，另一个8255A的PA7PA0提供12位DAC的高4位数据。图8.26 12位DAC转换器接口连接 第26页，此课件共29页哦 下面程序为D/A转换器产生连续方波的程序。MOV AX，8080H ；8255方式控制字 OUT 0EH，AX LP：MOV AX，0FFFFH ；输出高电平 OUT 08H，AX CALL DELAY1 ；延时 MOV AX，0 ；输出低电平 OUT 08H，AX CALL DELAY ；延时 JMP LP 第27页，此课件共29页哦DAC和微处理器的接口需要注意的问题和微处理器的接口需要注意的问题 D/A可以看做是微处理器的一个输出设备，它与微处理器的接口问题实际上就是与微处理器的地址、数据和控制总线的接口问题。接口的目的应使微处理器简单地执行一次输出指令就能建立一个给定的电压或电流输出。1.电平匹配。2.时序配合。3.数据锁存。当DAC不提供数据锁存器时，需在接口设计中增加锁存器。通用锁存器的器件有D触发器、8212芯片、PIO芯片等。4.输出信号：电流或电压（单极型或双极型）。第28页，此课件共29页哦图8.33 8位D/A外加锁存器示意图 第29页，此课件共29页哦