《模数和数模转换》PPT课件.ppt

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1、第十一章第十一章 模数和数模转换模数和数模转换 在工业生产和自动控制领域，常常采用微机进行实在工业生产和自动控制领域，常常采用微机进行实在工业生产和自动控制领域，常常采用微机进行实在工业生产和自动控制领域，常常采用微机进行实时控制和数据处理。微机采集的外部信号和被控对象的时控制和数据处理。微机采集的外部信号和被控对象的时控制和数据处理。微机采集的外部信号和被控对象的时控制和数据处理。微机采集的外部信号和被控对象的参数通常是一些在时间和数值方面都是连续变化的模拟参数通常是一些在时间和数值方面都是连续变化的模拟参数通常是一些在时间和数值方面都是连续变化的模拟参数通常是一些在时间和数值方面都是连续变

2、化的模拟量，而微机通常只能接收和处理量，而微机通常只能接收和处理量，而微机通常只能接收和处理量，而微机通常只能接收和处理“0”“0”“0”“0”、“1”“1”“1”“1”这样的数这样的数这样的数这样的数字量，因此必须把这些模拟量转换成数字量，以便微机字量，因此必须把这些模拟量转换成数字量，以便微机字量，因此必须把这些模拟量转换成数字量，以便微机字量，因此必须把这些模拟量转换成数字量，以便微机接收处理。微机处理的结果仍然是数字量，而大多数被接收处理。微机处理的结果仍然是数字量，而大多数被接收处理。微机处理的结果仍然是数字量，而大多数被接收处理。微机处理的结果仍然是数字量，而大多数被控对象的执行机

3、构不能直接接收数字量信号，所以必须控对象的执行机构不能直接接收数字量信号，所以必须控对象的执行机构不能直接接收数字量信号，所以必须控对象的执行机构不能直接接收数字量信号，所以必须将微机处理后的数字信号再转换为模拟信号，有时还需将微机处理后的数字信号再转换为模拟信号，有时还需将微机处理后的数字信号再转换为模拟信号，有时还需将微机处理后的数字信号再转换为模拟信号，有时还需要功率放大，才能去控制和驱动执行机构，达到控制的要功率放大，才能去控制和驱动执行机构，达到控制的要功率放大，才能去控制和驱动执行机构，达到控制的要功率放大，才能去控制和驱动执行机构，达到控制的目的。目的。目的。目的。n n将模拟量

4、转换为数字量的过程称为模将模拟量转换为数字量的过程称为模将模拟量转换为数字量的过程称为模将模拟量转换为数字量的过程称为模/数（数（数（数（A/DA/D）转换，完成这一转换功能的器件称为模转换，完成这一转换功能的器件称为模转换，完成这一转换功能的器件称为模转换，完成这一转换功能的器件称为模/数转换器数转换器数转换器数转换器（简称（简称（简称（简称ADCADC）。）。）。）。n n将数字量转换为模拟量的过程称为数将数字量转换为模拟量的过程称为数将数字量转换为模拟量的过程称为数将数字量转换为模拟量的过程称为数/模（模（模（模（D/AD/A）转换，完成这一转换功能的器件称为数转换，完成这一转换功能的器

5、件称为数转换，完成这一转换功能的器件称为数转换，完成这一转换功能的器件称为数/模转换器模转换器模转换器模转换器（简称（简称（简称（简称DACDAC）。）。）。）。11.1 D/A转换器转换器 D/A转换的基本功能是将一个用二进制表示的数转换的基本功能是将一个用二进制表示的数字量转换成相应的模拟量。字量转换成相应的模拟量。分辨率（分辨率（Resolution）表示表示DACDAC对微小模拟信号的分辨能力，它是数字对微小模拟信号的分辨能力，它是数字量的最低有效位量的最低有效位(LSB)LSB)所对应的模拟值。所对应的模拟值。,n为二进制数的位数为二进制数的位数12n-1分辨率分辨率=一、一、D/A

6、转换的主要技术指标转换的主要技术指标 可见，输入数字量位数越多，分辨率越高。所可见，输入数字量位数越多，分辨率越高。所以，除上面公式外，在实际应用中，也常用字量的位以，除上面公式外，在实际应用中，也常用字量的位数表示数表示D/A转换器的分辨率。转换器的分辨率。精度（精度（Accuracy）表明表明D/AD/A转换的精确程度，一般用误差大小表示。它转换的精确程度，一般用误差大小表示。它取决于构成转换器的各个部件的误差和稳定性。精度可取决于构成转换器的各个部件的误差和稳定性。精度可分为绝对精度和相对精度。分为绝对精度和相对精度。线性误差（线性误差（Linearity error）实际输出偏离理想线

7、性特性的最大误差与满量程之实际输出偏离理想线性特性的最大误差与满量程之比的百分数。由非线性而带来的误差。比的百分数。由非线性而带来的误差。理想的（即线性理想的（即线性的）转换特性应是相邻两个数字量之间的差为的）转换特性应是相邻两个数字量之间的差为1 1LSBLSB。建立时间（建立时间（Setting Time）也称稳定时间，是指也称稳定时间，是指从数字输入到稳定输出从数字输入到稳定输出模拟模拟电电流的时间。流的时间。二、二、D/AD/A转换基本原理转换基本原理 基本思想：基本思想：由于构成数字代码的每一位都有一定的由于构成数字代码的每一位都有一定的“权重权重”，因此为了将数字量转换成模拟量，就

8、必须将每一位，因此为了将数字量转换成模拟量，就必须将每一位代码按其代码按其“权重权重”转换成相应的模拟量，然后再将代转换成相应的模拟量，然后再将代表各位的模拟量相加，即可得到与该数字量成正比的表各位的模拟量相加，即可得到与该数字量成正比的模拟量，这就是构成。模拟量，这就是构成。n=4位数据位数据:0000 0V 1111 5V 分辨率分辨率:5每每1个最低有个最低有效位效位n=8位数据位数据:00000000 0V 11111111 5V 分辨率分辨率:5每每1个最低有个最低有效位效位例如：例如：0101 22+20=5 数字量数字量模拟量模拟量基本原理：基本原理：对于有权码，先将每位代码按其

9、权的大小转换对于有权码，先将每位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字/模拟转换。模拟转换。0123456001010011100101110111D/AD/A转换器转换器DDD01n-1.vo输入输入输出输出vo/VD00011.2 DAC0832 DAC0832是美国国家半导体公司采用是美国国家半导体公司采用CMOS工艺生工艺生产的产的8位位D/A转换集成电路芯片。它具有与微机连接简转换集成电路芯片。它具有与微机连接简单、转换控制方便、价

10、格低廉等特点，因而得到了广泛单、转换控制方便、价格低廉等特点，因而得到了广泛的应用。的应用。一、一、DAC0832DAC0832的引脚与结构的引脚与结构ADC0832的内部结构：的内部结构：DAC0832采用采用8位输入寄存器和位输入寄存器和8位位DAC寄存器二次寄存器二次缓冲方式，这样可以在缓冲方式，这样可以在D/A输出的同时，送入下一个数输出的同时，送入下一个数据，以便提高转换速度。当输入寄存器的数据送入据，以便提高转换速度。当输入寄存器的数据送入DAC寄存器后，寄存器后，D/A转换器便开始转换，这两个寄存器有两转换器便开始转换，这两个寄存器有两个锁存信号个锁存信号/LE1和和/LE2，当

11、它们为当它们为1时，数据能存入寄存时，数据能存入寄存器，当它们为器，当它们为0时，数据不能存入寄存器。时，数据不能存入寄存器。DI7 DI0D/A转转换换器器的的数数字字量量输输入入引引脚脚。其其中中DI0为最低位，为最低位，DI7为最高位。为最高位。CS片选信号输入端，低电平有效。片选信号输入端，低电平有效。WR1输入寄存器的写信号，低电平有效。输入寄存器的写信号，低电平有效。ILE输入寄存器选通信号，高电平有效。输入寄存器选通信号，高电平有效。XFER从从输输入入寄寄存存器器向向DAC寄寄存存器器传传送送D/A转转换数据的控制信号，低电平有效。换数据的控制信号，低电平有效。WR2DAC寄存

12、器的写信号，低电平有效。寄存器的写信号，低电平有效。VCC芯片电源，其值可在芯片电源，其值可在+5+15 V之间选取，典型之间选取，典型值取值取+15 V。AGND模拟信号地。模拟信号地。DGND数字信号地。数字信号地。RFB内部反馈电阻引脚，用来外接内部反馈电阻引脚，用来外接D/A转换器转换器输出增益调整电位器。输出增益调整电位器。VREFD/A转转换换器器的的基基准准电电压压，其其范范围围可可在在10+10 V内内选选定定。该该电电压压精精度度直直接接影影响响着着D/A转转换换精精度。度。IOUT1D/A转换器输出电流转换器输出电流1，当输入全，当输入全1时，时，输出电流最大，约为输出电流

13、最大，约为 ；当输入为全；当输入为全0时，输时，输出电流最小，即为出电流最小，即为0。IOUT2D/A转换器输出电流转换器输出电流2，它与，它与IOUT1有如有如下关系：下关系：IOUT1+IOUT2=常数常数 D/A转换没有形式上的启动信号。实际上将数据转换没有形式上的启动信号。实际上将数据写入第二级寄存器的控制信号就是写入第二级寄存器的控制信号就是D/A转换器的启动转换器的启动信号。另外，它也没有转换结束信号，信号。另外，它也没有转换结束信号，D/A转换的过转换的过程很快，一般还不到一条指令的执行时间。程很快，一般还不到一条指令的执行时间。ILE信号和信号和CS、WR1共同控制选通输入寄存

14、器。共同控制选通输入寄存器。当当CS、WR1均为低电平，而均为低电平，而ILE为高电平时，为高电平时，LE1=0，输入数据被送至输入数据被送至8位输入寄存器的输出端；当上述三个位输入寄存器的输出端；当上述三个控制信号任一个无效时，控制信号任一个无效时，LE1变高，输入寄存器将数据变高，输入寄存器将数据锁存，输出端呈保持状态。锁存，输出端呈保持状态。当当XFER和和WR2同同时时有有效效时时，输输入入寄寄存存器器的的数数据据装装入入DAC寄存器，并同时启动一次寄存器，并同时启动一次D/A转换。转换。ILE=1，/CS=0，/WR1=0时，时，/LE1=1，否则，否则，/LE1=0；/WR2=0，

15、/XFER=0时，时，/LE2=1，否则，否则，/LE2=0。二、二、DAC0832DAC0832的工作方式的工作方式 DAC0832DAC0832内内部部有有两两个个寄寄存存器器，能能实实现现三三种种工工作作方方式式：双缓冲、单缓冲和直通方式。双缓冲、单缓冲和直通方式。DAC0832DAC0832内部内部两个寄存器的两个锁存信号两个寄存器的两个锁存信号LE1和和LE2不一定同时有效，它们可以分开控制，也可以同时有效不一定同时有效，它们可以分开控制，也可以同时有效。当它们同时有效时，数据线上的数据当它们同时有效时，数据线上的数据D0D7经输入寄经输入寄存器立即进入存器立即进入DAC寄存器开始转

16、换这种方式称为单缓寄存器开始转换这种方式称为单缓冲方式；冲方式；对对LE1和和LE2分步控制称为双缓冲方式；分步控制称为双缓冲方式；当当LE1和和LE2始终为有效时称为直通方式。始终为有效时称为直通方式。1 1、直通工作方式、直通工作方式 是指两个寄存器的有关控制信号都预先置为有效，是指两个寄存器的有关控制信号都预先置为有效，两个寄存器都开通。只要数字量送到数据输入端，就两个寄存器都开通。只要数字量送到数据输入端，就立即进入立即进入D/AD/A转换器进行转换。这种方式应用较少。转换器进行转换。这种方式应用较少。例：例：DAC0832DAC0832与与CPUCPU的接口。的接口。如图所示，由于如

17、图所示，由于DAC0832内部有数据锁存器，其数据输入引脚可直接与内部有数据锁存器，其数据输入引脚可直接与CPU的的数据总线相连。图中数据总线相连。图中XFER和和WR2接地，即接地，即DAC0832内部的第内部的第2级寄存器接成直通式，只由第级寄存器接成直通式，只由第1级寄存器控级寄存器控制数据的输入，当制数据的输入，当CS和和WR1同时有效时同时有效时(ILE始终为有始终为有效的高电平效的高电平)，DI7 DI0的数据被送入其内部的的数据被送入其内部的D/A转换转换电路进行转换。电路进行转换。1）如果要求图示系统的）如果要求图示系统的VOUT端输出方波，可编程如下：端输出方波，可编程如下：

18、MOVDX，200H；端口地址端口地址200H送送DXLOOP1：MOVAL，00HOUTDX，AL；将数据将数据0送送DAC0832进行转换进行转换CALLDELAY；调用延时子程序调用延时子程序MOVAL，0FFHOUTDX，AL；将数据将数据FFH送送DAC0832进行转换进行转换CALLDELAYJMPLOOP1 2）如果要求图示系统的）如果要求图示系统的VOUT端输出端输出锯齿波，可编程如下：，可编程如下：START：MOV AL，0FFHAGAIN：INC AL OUT 200H，AL CALL DELAY ；JMP AGAIN阶梯的宽度由延时时间决定阶梯的宽度由延时时间决定3）如

19、果要求图示系统的）如果要求图示系统的VOUT端输出端输出三角波，可编程如下：，可编程如下：若电源电压为若电源电压为5V，V，V。则下限电压对应的数字量为：则下限电压对应的数字量为：0.5256/5=26=1AH上限电压对应的数字量为：上限电压对应的数字量为：2.5256/5=128=80HBEGIN：MOV AL，1AHUP ：OUT 200H，AL INC AL CMP AL，81H JNZ UP DEC ALDOWN：OUT 200H，AL DEC AL CMP AL，19H JNZ DOWN JMP BEGIN 2 2、单缓冲工作方式、单缓冲工作方式 是是指指只只有有一一个个寄寄存存器器

20、受受到到控控制制。这这时时将将另另一一个个寄寄存存器器的的有有关关控控制制信信号号预预先先设设置置成成有有效效，使使之之开开通通，或或者者将将两两个个寄寄存存器器的的控控制制信信号号连连在在一一起起，两两个个寄寄存存器器作作为一个来使用。为一个来使用。例：假设地址译码为例：假设地址译码为310H，将将1000H单元中的数据单元中的数据送送DAC0832转换输出。转换输出。电路如图：电路如图：DAC 0832D7D0/WRILEREFIOUT1IOUT2+-AGNDV0/CS/WR1/WR2/XFER+5V译码器译码器A15A0M/IOMOV BX，1000HMOV AL，BXMOV DX，31

21、0HOUT DX，AL 单缓的接线方式不是唯一的，单缓的接线方式不是唯一的，但是它必须满足二但是它必须满足二个条件：个条件：必须受必须受CPUCPU的控制；的控制；当当CPUCPU执行执行OUTOUT指令时指令时/CSCS、ILEILE、/XFER/XFER、/WR1/WR1、/WR2/WR2必须同时有效。必须同时有效。不执行不执行OUTOUT指令时有个别控制信号有效是可以的。指令时有个别控制信号有效是可以的。程序如下：程序如下：3 3、双缓冲工作方式、双缓冲工作方式 是指两个寄存器分别受到控制。当是指两个寄存器分别受到控制。当ILEILE、CSCS和和WRWR1 1信信号均有效时，号均有效时

22、，8 8位数字量被写入输入寄存器，此时并不位数字量被写入输入寄存器，此时并不进行进行A/DA/D转换。当转换。当WRWR2 2和和XFERXFER信号均有效时，原来存放在信号均有效时，原来存放在输入寄存器中的数据被写入输入寄存器中的数据被写入DACDAC寄存器，并进入寄存器，并进入D/AD/A转换转换器进行器进行D/AD/A转换。在一次转换完成后到下一次转换开始转换。在一次转换完成后到下一次转换开始之前，由于寄存器的锁存作用，之前，由于寄存器的锁存作用，8 8位位D/AD/A转换器的输入数转换器的输入数据保持恒定，因此据保持恒定，因此D/AD/A转换的输出也保持恒定。转换的输出也保持恒定。DA

23、C 0832D7D0/WRILEREFIOUT1IOUT2+-AGNDV0/CS/WR1/WR2/XFER+5V译码器译码器A15A0M/IOMOV DX，320H；输入寄存器的地址为输入寄存器的地址为320HMOV AL，DATA；要转换的数为要转换的数为DATAOUT DX，ALINC DX ；DAC寄存器的地址是寄存器的地址是321HOUT DX，AL ；启动启动D/A转换转换例：例：三、三、电压输出电路的连接电压输出电路的连接 DAC0832DAC0832以以电电流流形形式式输输出出转转换换结结果果，若若要要得得到到电电压压形形式式的的输输出出，需需要要外外加加I/VI/V转转换换电电

24、路路，常常采采用用运运算算放放大大器器实实现现I/VI/V转转换换。DAC0832DAC0832的电压输出电路：的电压输出电路：(a)a)单极性输出；单极性输出；(b)b)双极性输出双极性输出 对于单极性输出电路，输出电压为：对于单极性输出电路，输出电压为：式中式中D D为输入数字量的十进制数。因为转换结果为输入数字量的十进制数。因为转换结果I IOUT1OUT1接运算接运算放大器的反向端，所以式中有一个负号。若放大器的反向端，所以式中有一个负号。若V VREFREF=+5V=+5V，当当D=0D=0 255(00H255(00H FFH)FFH)时，时，V VOUTOUT=-(0=-(0 4

25、.98)V4.98)V。通通过过调调整整运运算算放放大大器器的的调调零零电电位位器器，可可以以对对D/AD/A芯芯片片进进行行零零点点补补偿偿。通通过过调调节节外外接接于于反反馈馈回回路路的的电电位位器器R RP1P1，可可以以调调整整满满量程。量程。对于双极性输出电路，输出电压的表达式为：对于双极性输出电路，输出电压的表达式为：若若V VREFREF=+5V=+5V，当当D=0D=0时，时，V VOUT1OUT1=0=0，V VOUTOUT=-5V=-5V；当当D=128(80H)D=128(80H)时，时，V VOUT1OUT1=-2.5V=-2.5V，V VOUTOUT=0=0；当当D=

26、255(FFH)D=255(FFH)时，时，V VOUT1OUT1=-4.98V=-4.98V，V VOUTOUT=4.96V=4.96V。除了除了DAC0832之外还有很多之外还有很多DA芯片，芯片，AC0832比较常用。比较常用。现有现有10位、位、12位、位、14位、位、16位位DA转换芯片，位数越多，价转换芯片，位数越多，价钱越高。钱越高。11.3 A/D转换转换 A/DA/DA/DA/D转换器是模拟信号源与计算机或其它数字系统之间联系转换器是模拟信号源与计算机或其它数字系统之间联系转换器是模拟信号源与计算机或其它数字系统之间联系转换器是模拟信号源与计算机或其它数字系统之间联系的桥梁，

27、它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以的桥梁，它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以的桥梁，它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以的桥梁，它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机或数字系统进行处理、存储、控制和显示。在工业控制便计算机或数字系统进行处理、存储、控制和显示。在工业控制便计算机或数字系统进行处理、存储、控制和显示。在工业控制便计算机或数字系统进行处理、存储、控制和显示。在工业控制和数据采集及其它领域中，和数据采集及其它领域中，和数据采集及其它领域中，和数据采集及其它领域中，A/DA/DA/DA/D转换器是不可缺少的重要组成部转换器是不可

28、缺少的重要组成部转换器是不可缺少的重要组成部转换器是不可缺少的重要组成部分。分。分。分。一、转换原理一、转换原理 A/D转换器是将模拟量转换成数字量，实现转换器是将模拟量转换成数字量，实现A/D转换的方法转换的方法有多种，常用的有计数法、双积分法和逐次逼近法。有多种，常用的有计数法、双积分法和逐次逼近法。二、技术参数二、技术参数 转换精度转换精度 转换率转换率 转换速度、转换时间转换速度、转换时间 分辨率分辨率 量程量程 所能转换的电压范围所能转换的电压范围11.4 ADC0809一、引脚及结构一、引脚及结构 ADC0809是逐位逼近型是逐位逼近型8通道、通道、8位位A/D转换芯片，转换芯片，

29、CMOS工艺制造，双列直插式工艺制造，双列直插式28引脚封装。引脚封装。12345678910111213142927262524232221201918171615ADC0809IN3IN4IN5IN6IN7STARTEOCD3OECLKVCCREF(+)GNDD1IN2IN1IN0ABCALED7D6D5D4D0REF(-)D2 ADC0809片片内内有有8路路模模拟拟开开关关，可可输输入入8个个模模拟拟量量，单单极极性性输输入入，量量程程为为0+5 V。典典型型的的转转换换速速度度为为100 s。片片内内带带有有三三态态输输出出缓缓冲冲器器，可可直直接接与与CPU总总线线接接口口。其其性

30、性能能价价格格比比有有明明显显的的优优势势，是是目目前前广广泛泛采采用用的的芯芯片片之之一一，可可应应用用于于对对精精度度和和采采样样速速度度要要求求不不高高的的数数据据采采集场合或一般的工业控制领域。集场合或一般的工业控制领域。A AD DC C0 08 80 09 9结结构构框框图图：1)1)内部结构与转换原理内部结构与转换原理 如如图图所所示示，ADC0809ADC0809内内部部由由三三部部分分组组成成：8 8路路模模拟拟量量选选通通输输入入部分，部分，8 8位位A/DA/D转换器和三态数据输出锁存器。转换器和三态数据输出锁存器。ADC0809ADC0809允许连接允许连接8 8路模拟

31、信号路模拟信号(ININ7 7 ININ0 0)，由由8 8路模拟开关选路模拟开关选通其中一路信号输入并进行通其中一路信号输入并进行A/DA/D转换，模拟开关受通道地址锁存和转换，模拟开关受通道地址锁存和译码电路的控制。当地址锁存信号译码电路的控制。当地址锁存信号ALEALE有效时，有效时，3 3位地址位地址ADDCADDC、ADDBADDB和和ADDA(ADDA(通常与地址总线通常与地址总线A A2 2、A A1 1和和A A0 0引脚相连引脚相连)进入地址锁存器，进入地址锁存器，经译码后使经译码后使8 8路模拟开关选通某一路模拟信号。输入的地址信息与路模拟开关选通某一路模拟信号。输入的地址

32、信息与所选通的模拟通道之间存在一一对应的关系。如当所选通的模拟通道之间存在一一对应的关系。如当ADDCADDC、ADDBADDB、ADDA=000ADDA=000时，时，ININ0 0选通；选通；ADDCADDC、ADDBADDB、ADDA=001ADDA=001时时,ININ1 1选通；选通；ADDCADDC、ADDBADDB、ADDA=111ADDA=111时，时，ININ7 7选通。选通。2)2)引脚定义引脚定义 IN0 IN78路模拟量输入端。路模拟量输入端。ADDC、ADDB和和ADDA地地址址输输入入端端，以以选选通通IN7 IN0 8路中的某一路信号。路中的某一路信号。ALE地地

33、址址锁锁存存允允许许信信号号，有有效效时时将将ADDC、ADDB和和ADDA锁存。锁存。CLOCK外外部部时时钟钟输输入入端端。允允许许范范围围为为10 1280kHz。时时钟频率越低，转换速度就越慢。钟频率越低，转换速度就越慢。STARTA/D转换启动信号输入端。有效信号为一正脉转换启动信号输入端。有效信号为一正脉冲。在脉冲的上升沿，冲。在脉冲的上升沿，A/D转换器内部寄存器均被清零，在其下转换器内部寄存器均被清零，在其下降沿开始降沿开始A/D转换。转换。EOCA/D转转换换结结束束信信号号。在在START信信号号上上升升沿沿之之后后不不久久，EOC变变为为低低电电平平。当当A/D转转换换结

34、结束束时时，EOC立立即即输输出出一一正正阶阶跃跃信信号号，可用来作为可用来作为A/D转换结束的查询信号或中断请求信号。转换结束的查询信号或中断请求信号。OE输输出出允允许许信信号号。当当OE输输入入高高电电平平信信号号时时，三三态态输输出出锁锁存器将存器将A/D转换结果输出到数据量输出端转换结果输出到数据量输出端D7 D0。D7 D0数数字字量量输输出出端端。D0为为最最低低有有效效位位(LSB)，D7为为最最高高有效位有效位(MSB)。VCC与与GND电源电压输入端及地线。电源电压输入端及地线。VREF(+)与与VREF(-)正负基准电压输入端。中心值为正负基准电压输入端。中心值为(VRE

35、F(+)+VREF()/2(应接近于应接近于VCC/2)，其偏差不应该超过其偏差不应该超过 0.1 V。正正负基准电压的典型值分别为负基准电压的典型值分别为+5 V和和0 V。ADC0809的数字量输出值的数字量输出值D(十进制数十进制数)与模拟量输入值与模拟量输入值VIN之间的关系如下：之间的关系如下：通常通常VREF()=0 V，所以所以 当当VREF(+)=5 V，VREF(-)=0 V，输入的单极性模拟量从输入的单极性模拟量从0 V到到4.98 V变化时，对应的输出数字量在变化时，对应的输出数字量在0到到255(00H FFH)之间变化。之间变化。数据数据64个个CLKSTARTALE

36、EOCOED7D0CBA二、二、ADC0809ADC0809工作时序工作时序 转换过程：转换过程：选择当前转换的通道，将选择当前转换的通道，将CBACBA选择的通选择的通道地址（即通道编码）送地址锁存器；道地址（即通道编码）送地址锁存器；通过执行通过执行OUTOUT指指令在令在ALEALE ，STARTSTART上产生一个正脉冲，上产生一个正脉冲，ALEALE脉冲的上升沿脉冲的上升沿锁存通道编码，锁存通道编码，STARTSTART脉冲的下降沿启动脉冲的下降沿启动A/DA/D转换转换 ；A/DA/D转换开始后，转换开始后，EOCEOC变低，经过变低，经过6464个时钟周期后，转换个时钟周期后，转

37、换结束，结束，EOCEOC变高；变高；转换结束后，通过执行转换结束后，通过执行ININ指令在指令在OEOE脚脚上产生一个正脉冲，打开输出缓冲器的三态门，数据送上产生一个正脉冲，打开输出缓冲器的三态门，数据送入入D7D0D7D0，读入转换数据读入转换数据。说明：使用时说明：使用时START和和ALE可以用同一个信号控可以用同一个信号控制；若制；若START与与EOC相连接，可实现连续转换；相连接，可实现连续转换；EOC的上升沿可作为中断请求信号。的上升沿可作为中断请求信号。三、三、ADC0809与微处理器的接口与微处理器的接口1 1、直接连接、直接连接 由由于于ADC0809芯芯片片内内部部集集

38、成成了了三三态态数数据据锁锁存存器器，其其数数据据输输出出线线可可以以直直接接与与计计算算机机的的数数据据总总线线相相连连，因因此此，设设计计ADC0809与与计计算算机机的的接接口口主主要要是是对对模模拟拟通通道道的的选选择择、转转换换启启动动的的控控制制以以及读取转换结果的控制等方面的设计。及读取转换结果的控制等方面的设计。可以用中断方式，也可以用查询方式，还可以用无条件传可以用中断方式，也可以用查询方式，还可以用无条件传送方式将转换结果送送方式将转换结果送CPU。无条件传送即启动转换后等待无条件传送即启动转换后等待100 s(ADC0809的转换时间的转换时间)，然后直接读取转换结果。无

39、条件传，然后直接读取转换结果。无条件传送方式接口电路简单。送方式接口电路简单。例：用例：用ADC0809对对8路模拟信号进行循环采样，各采集路模拟信号进行循环采样，各采集100个数据分别存放在数据段内的个数据分别存放在数据段内的8个数据区中，采用无条件传送方个数据区中，采用无条件传送方式。接口电路如图所示：式。接口电路如图所示：设设图图中中通通道道07的的地地址址依依次次为为380H 387H，则则无无条条件件传传送送的的采集程序如下：采集程序如下：DATA SEGMENT COUNTEQU 100BUFF DB COUNT8 DUP(？)DATA ENDSSTACK SEGMENT stac

40、k DW200 DUP(?)STACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS：CODE，DS：DATA，SS：STACK START：MOV AX，DATA MOV DS，AX MOV AX，STACK MOV SS，AX MOV BX，OFFSET BUFF MOV CX，COUNTOUTL：PUSH BX MOV DX，380H ；指向通道指向通道0INLOP：OUTDX，AL ；锁存模拟通道地址，启动转换锁存模拟通道地址，启动转换 MOV AX，50000 ；延时，等待转换结束延时，等待转换结束 WT：DECAX JNZWT INAL，DX；读取转换结果读取转换结果 MOV

41、BX，AL ADDBX，COUNT；指向下一个通道的存放地址指向下一个通道的存放地址 INCDX；指向下一个通道的地址指向下一个通道的地址 CMPDX，388H；8个通道都采集了一遍吗？个通道都采集了一遍吗？JBINLOP POPBX；弹出弹出0通道的存放地址通道的存放地址 INCBX；指向指向0通道的下一个存放地址通道的下一个存放地址 LOOPOUTL MOVAH，4CH INT21HCODE ENDS ENDSTART ADC 0809通过通过8255A的接口原理图的接口原理图译码译码Y1Y0IOWRIORDD7 D0A0A1A7 A2CLK80888088总线总线8255APB4PB2P

42、B1PB0PAPC7WRRDDBA0A1CS+5VCLOCKALESTARTADDCADDBADDAEOCOEVccVREF+VREF-GNDADC0809IN7IN0D7D08分频分频Y0地址为地址为80H83HY1 地址为地址为84H87H2 2、通过并行接口芯片同、通过并行接口芯片同CPUCPU连接连接例：对例：对ADC0809ADC0809的的IN0IN0至至IN7IN7巡回进行采样一次，并将采样的数据巡回进行采样一次，并将采样的数据存放在以存放在以DATADATA开始的内存单元中。开始的内存单元中。分析：分析：82558255A A有三个有三个8 8位的并行口，可用位的并行口，可用P

43、BPB口输出口输出08090809的的通道选择编码和控制通道选择编码和控制ADCADC的启动，的启动，PCPC口输入口输入ADCADC的状态。的状态。PAPA口作为他用。口作为他用。MOV AL，98H ；8255方式方式0，PA口输入，口输入，OUT 83H，AL ；PB口输出，口输出，PC口高四位输入口高四位输入MOV SI，OFFSET DATA ；置内存首址置内存首址MOV AX，0H ；开关初始编码开关初始编码MOV CX，8第一步：第一步：程序初始程序初始化化第二步：输出第二步：输出通道号，启动通道号，启动ADC。AGA：MOV AL，AH ；输出开关编码输出开关编码 OUT 81

44、H，AL ADD AL，10H ；启动启动ADC OUT 81H，AL SUB AL，10H ；ALE、START正脉冲正脉冲 OUT 81H，AL第三步：判第三步：判ADC转换结束否？结转换结束否？结束则读入数据，束则读入数据，存入内存。否则存入内存。否则再判。再判。LOP：IN AL，82H ；检查检查EOC TEST AL，80H JZ LOP ；EOC=0，继续查询继续查询 IN AL，84H ；EOC=1，读入数据读入数据 MOV SI，AL ；存入内存存入内存第四步：修改循第四步：修改循环变量，判测量环变量，判测量完否？未完继续。完否？未完继续。INC SI ；修改指针修改指针IN

45、C AH ；修改开关编码修改开关编码LOOP AGA ；未完继续未完继续接口综合大串联接口综合大串联例程：有例程：有8路模拟信号，要求在按下路模拟信号，要求在按下k0键之后，每个通键之后，每个通道以道以1KHz的采样频率采样数据，采样的采样频率采样数据，采样10ms时间。按下时间。按下k1键之后，求出通道键之后，求出通道0采集到的数据的平均值，并将平采集到的数据的平均值，并将平均值的十六进制结果显示到均值的十六进制结果显示到8255的的LED指示灯上面。按指示灯上面。按下下k2键之后，将求出的平均值以键之后，将求出的平均值以9600bps，2位停止位，位停止位，1位起始位，位起始位，8位数据位

46、，无奇偶校验的串行通信方式传位数据位，无奇偶校验的串行通信方式传送到另一台送到另一台PC。按下。按下k3键之后，输出一个赋值峰峰值，键之后，输出一个赋值峰峰值，频率为频率为100Hz的锯齿波。中断向量号从的锯齿波。中断向量号从30H号开始安排。号开始安排。8MHz时钟源和时钟源和4分频器由外电路提供。分频器由外电路提供。解答：解答：1、首先给各个芯片分配端口地址，如首先给各个芯片分配端口地址，如74ls138输出脚所示。输出脚所示。2、系统要求判断按键执行相应的功能程序，所以主程序要实系统要求判断按键执行相应的功能程序，所以主程序要实时检测按键的内容，得到按键后进行相应的散转，然后调用各时检测

47、按键的内容，得到按键后进行相应的散转，然后调用各个功能函数。键盘扫描接到个功能函数。键盘扫描接到8255的的PA口，所以令口，所以令8255的的PA口口工作于方式工作于方式0输入方式。输入方式。3、AD的采集要求每个通道是的采集要求每个通道是1KHz，8个通道都要采集，必须个通道都要采集，必须保证保证AD的采集频率至少是的采集频率至少是1KHz8=8KHz。该信号可由。该信号可由8253提提供，由于系统外部有供，由于系统外部有8MHz的时钟和的时钟和4分频器电路，可将该频分频器电路，可将该频率率4分频后得到分频后得到2MHz的时钟信号做为的时钟信号做为8253的时钟源。的时钟源。8253分分频

48、后的频后的8KHz的信号可以触发的信号可以触发IR1中断，在中断，在IR1中断服务程序启中断服务程序启动动AD转换。转换。AD采集结束信号用于触发采集结束信号用于触发IR2中断，中断，IR2中断服务中断服务程序读取程序读取AD转换结果，并保存于内存当中。转换结果，并保存于内存当中。4、对于平均值计算可以采用累加之后进行除法运算得到。对于平均值计算可以采用累加之后进行除法运算得到。如果有如果有k1键按下，可以将键按下，可以将8255 PB口设置为方式口设置为方式0输出，并输出，并将求到平均值输出到将求到平均值输出到PB口即可。如果有口即可。如果有k2键按下，首先键按下，首先设置设置8251工作于

49、工作于9600bps，2位停止位，位停止位，1位起始位，位起始位，8位数位数据位，无奇偶校验的方式，波特系数为据位，无奇偶校验的方式，波特系数为16，并将平均值输，并将平均值输出到发送缓冲器，将数据以串行通信形式，采用出到发送缓冲器，将数据以串行通信形式，采用RS232接接口，传送到令一台口，传送到令一台PC。5、DAC0832在相应参考电压下，要发出峰峰值为的在相应参考电压下，要发出峰峰值为的100Hz的锯齿波，如果每次的锯齿波，如果每次DA输出数据量步进为输出数据量步进为1，从，从0开开始要累加始要累加100次才能达到次才能达到 峰峰值输出，此即为锯齿波的周峰峰值输出，此即为锯齿波的周期。

50、即每隔将累加值输出实现期。即每隔将累加值输出实现DA转换。可由转换。可由8253产生的产生的脉冲，触发中断脉冲，触发中断IR3，IR3的中断服务程序要将转换数值累的中断服务程序要将转换数值累加，并送出到加，并送出到DA转换器，将模拟量输出，一个周期结束转换器，将模拟量输出，一个周期结束后，重后，重0再开始累加。再开始累加。DAC 0832D7D0WRILEREFIOUT1IOUT2+-AGNDV0CSWR1WR2XFER+5VY5M/IOCBAG1G2AG2B A9A8A3A4A5A7A6Y0Y1Y274LS1388253 CS8255 CS8259 CSY3Y4Y58251 CS0832 C