第六章模拟量输入输出与数据采集.ppt

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1、第六章 ADC和DAC 过程对象测量元件执行器变送器调节器传统控制回路：安全栅过程对象检测元件执行器变送器计算机简单的计算机控制回路：ADCDAC模拟量信号通过ADC和DAC转换成数据信号；开关量信号通过并行接口转换成数据信号。安全栅6、1 D/A转换器转换器一、一、D/AD/A转换器的作用转换器的作用 将计算机中的数字信号转换成模拟信号将计算机中的数字信号转换成模拟信号 二、工作原理二、工作原理 D/AD/A转换的方法有权电阻法和转换的方法有权电阻法和T T形网络法。权电阻法形网络法。权电阻法原理简单，但制困难，实际上常用原理简单，但制困难，实际上常用T T形电阻网络法。形电阻网络法。三、三

2、、D/AD/A转换器的性能指标（主要）转换器的性能指标（主要）1 1、分辨率、分辨率反映了反映了D/AD/A转换器以对模拟量的分辨能力，是最小输出转换器以对模拟量的分辨能力，是最小输出电压与最大输出电压之比。对于电压与最大输出电压之比。对于N N位的位的D/AD/A转换器，转换器，其分辨率为满量程的确其分辨率为满量程的确1/21/2N N。例如，一个。例如，一个8 8位的位的D/AD/A转换器，若转换后的电压满量程是转换器，若转换后的电压满量程是5V5V，则它能分辨，则它能分辨的最小电压为的最小电压为5V/256=20mV5V/256=20mV，实际中用输入数字的，实际中用输入数字的位数来表示

3、分辨率大小。位数来表示分辨率大小。2、转换精度见书P1843、转换时间 表明转换速度四、常用的D/A转换器(一)八位DAC接口电路08321、特点：分辨率为8位；转换精度02%FSR；转换时间表1微秒；可单、双绶冲或直通式；2、功能引脚图数据输入信号DI0 DI7控制信号 ILE、CS、WR1有效使数据进入输入寄存器。WR2 XFER有效时，数据到DAC寄存器。输出信号IOUT1:DAC电流输出1，与数字量的大小成正比。IOUT1=VREF/15k*数字输入/256IOUT2:DAC电流输出2与数字量的反码成正比。IOUT2=VREF/15k*（255-数字输入）/256其它信号Rfb：反馈电

4、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R2R梯形电阻网络，范围：-10+10V。VCC：电源输入引脚，电压范围为+5+15vAGNDAGND：模拟地：模拟地 DGNDDGND：数字地：数字地3 3、工作方式、工作方式直通方式：当直通方式：当ILE=1ILE=1，CS=0CS=0，WR1=0WR1=0，WR2=0 WR2=0 ，XFER=0XFER=0时，输入寄存器和时，输入寄存器和DACDAC寄寄存器的输出均随输入的变化而变化，对存器的输出均随输入的变化而变化，对CPUCPU送送来的数据不进行缓冲，而是直

5、接送到来的数据不进行缓冲，而是直接送到DACDAC转换转换器进行转换。（较少采用）器进行转换。（较少采用）单缓冲方式：当单缓冲方式：当WR2=0WR2=0，XFER=0XFER=0时，时，DACDAC寄存器为直通，寄存器为直通，ILE=1ILE=1，CSCS、WR1WR1有效后，输有效后，输入寄存器也处于直通状态，但当入寄存器也处于直通状态，但当WR1WR1由低电平由低电平变为高电平时会有变为高电平时会有LE1=0LE1=0，此时输入数据被锁存，此时输入数据被锁存到输入寄存器中，输入寄存器的输出不再随外部到输入寄存器中，输入寄存器的输出不再随外部数据的变化而变化。这样就进行了一级缓冲。数据的变

6、化而变化。这样就进行了一级缓冲。也可使输入寄存器为直通，而DAC寄存器为选通，也可以实现一级缓冲。双缓冲方式：分别由两组信号对DAC的两级寄存器进行锁存控制，这种方法特别适合于多路数字量需要同步转换的场合，当其中一路数字量锁存于DAC寄存器供D/A转换器进行转换时，另一路数字量可以提前写到输入寄存器中暂存。4、与CPU的连接1）单缓冲方式的连接（单极性输出）MOV AL,XX；XX为需要转换的数据MOV DX,160HOUT DX,AL；启动D/A转换(二)多于8位的DAC接口电路-DAC1210用双缓冲结构避免输出毛刺DAC1210的12位数据线与8位数据总线相连接时，将DAC1210输入数

7、据线的高8位与PC机的D7D0相连接，而其低4位D3D0也接到PC的数据总线D7D4。12位的数据分两次写入芯片。每次进行写入操作时，4位寄存器的内容均被更新，程序片断：LEA SI,DAMEMMOV AL,SI；要转换的数据装入ALMOV DX,0160H；指向低4位输入寄存器OUT DX,AL；锁存到低4位输入寄存器（高 4位才能被锁存）MOV AL,SI+1；指向高8位输入寄存器MOV DX,0162HOUT DX,AL；锁存到高8位输入寄存器MOV DX,0164HOUT DX,AL；启动转换(三)一些应用实例例1 产生正向锯齿波WAVE1 PROC XOR AL，ALCIRL：MOV

8、 DX，160H OUT DX，AL CALL DELA INC AL JMP CIRLWAVE1 ENDP例2 产生负向锯齿波WAVE2 PROC XOR AL，AL MOV DX，160HCIRL：DEC AL OUT DX，AL CALL DELA JMP CIRLWAVE2 ENDP例3 产生三角波WAVE3 PROCXOR AL，ALMOV DX，0160HUP：OUT DX，ALCALL DELAYINC ALJNZ UPDOWN：DEC ALOUT DX，ALCALL DELAYAND AL，ALJNZ DOWNJMP UPWAVE3 ENDPl图 CPU与DAC0832的接口二

9、、模数转换ADC(一)常用ADC类型1、V-F变换器、准ADC、串行输出（单积分式）。2、双积分式ADC(双斜式，积分比较式）精度高，抗干扰能力强，价格低，速度慢。3、逐次逼近式ADC精度高，速度较快，电路复杂，价高。4、并行ADC速度最快，电路复杂，位数难做多。A/D转换芯片AD0809（重点）AD574A/D芯片简介芯片简介l表表6-11 ADC芯片介绍芯片介绍图图图图 ADC0809ADC0809内部逻辑结构内部逻辑结构内部逻辑结构内部逻辑结构通道选择表通道选择表通道选择表通道选择表C B A 选择的通道选择的通道0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 1 1 1 0

10、1 1 1 IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7 8位A/D转换器是逐次逼近式，由控制与时序电路、逐次逼近寄存器、树状开关以及256R电阻阶梯网络等组成。输出锁存器用于存放和输出转换得到的数字量。2.信信号号引引脚脚 ADC0809芯片为28引脚双列直插式封装，其引脚排列见图。对ADC0809主要信号引脚的功能说明如下：(1)IN7IN0：模拟量输入通道。ADC0809对输入模拟量的要求主要有：信号单极性，电压范围05 V，若信号过小还需进行放大。另外，在A/D转换过程中，模拟量输入的值不应变化太快，因此，对变化速度快的模拟量，在输入前应增加采样保持电路。(2)A、B、C：地址线。

11、A为低位地址，C为高位地址，用于对模拟通道进行选择。图7.39中为ADDA、ADDB和ADDC，其地址状态与通道相对应的关系见表。(3)ALE：地址锁存允许信号。在对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。(4)START：转换启动信号。START上跳沿时，所有内部寄存器清0；START下跳沿时，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。(5)D7D0：数据输出线。其为三态缓冲输出形式，可以和计算机的数据线直接相连。(6)OE：输出允许信号。其用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0，输出数据线呈高电阻；OE=1，输出转换得到的数据。(7)CL

12、K：时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。通常使用频率为500kHz的时钟信号。(8)EOC：转换结束状态信号。EOC=0，正在进行转换；EOC=1，转换结束。该状态信号既可作为查询的状态标志，又可以作为中断请求信号使用。(9)VCC：+5 V电源。(10)Vref：参考电源。参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。其典型值为+5 V（Vref(+)=+5 V，Vref(-)=0 V）8086/8088与与ADC0809（ADC0804）接）接口口ADC0809（0804）与计算机的电路连接主要涉及两个问题，一是8路模拟信号通道选择，二是A/D转换完成后转换数据的传送。见书P252(三)接口实例程序：用查询方式读取数据子程序（结果在AL中）。RDADPROC PUSH DX MOV DX，0161H；OUT DX，AL；启动ADCRDAD1:MOV DX,0160H;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 RETRDADENDPA/D与微处理器接口实例与微处理器接口实例 574（主要与填（主要与填空题或选择题有关）空题或选择题有关）lAD574A与与CPU相连的接口电路相连的接口电路 返回本节返回本节