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1、1,第十一章：A/D和D/A转换,11-1 概述11-2 D/A转换11-3 A/D转换,电气学院学习部资料库,2,11-1 概述 一.一个实时控制系统,电气学院学习部资料库,3,二.多路模拟开关 输入：I/O07 输出:O/I 通道选择：A2A0 三.采样、量化和编码1.采样 图11-6，11-7采样定理 fs2fm,采样,保持,电气学院学习部资料库,4,2.量化 图11-5把采样所得信号变成数字设输入电压为07V，3位A/D转换器由表中可看出，量化过程会产生1/2LSB（即0.5V）的误差 对8位A/D，量程05V：量化单位（即每一分层所包含的最大电压和最小电压之差）q=电压量程范围/2n
2、=5.0V/2560.019V=19mV 1 LSB LSB数字量最低位 3.编码 数字量可用不同的代码来表示自然二进制编码双极性二进制编码,电气学院学习部资料库,5,11-2 D/A转换器,一、数/模 转换器原理 数字量 模拟量（电流、电压）图11-8 Si电子模拟开关 di=1si闭合 di=0si断开 则R-片内权电阻IOVO 理想运放 VO=IORf，Rf=R/2 最高位为dn-1，则 VO=VR/2n(dn-12n-1 dn-22n-2 dn-32n-3 d020)=VR/2n D D为数字量,电气学院学习部资料库,6,二、D/A转换器的性能指标1.分辨率 最大输出量和数字量的位数的
3、比率称为分辨率=FSR/2n 位数最多，分辨率越高2.精度 绝对精度=输出实际值-理想值 相对精度=绝对精度/最大量程3.建立时间：输入到输出稳定的时间 超高速的D/A转换器：ts100ns高速D/A转换器：ts=10s1s4.输入数字量 一般为自然二进制码5.输出模拟量 多数为电流输出型，Rf在片内，有专门引脚,电气学院学习部资料库,7,三、DAC0832芯片内部带有数据输入寄存器的8位D/A芯片1、内部结构和引脚功能：图11-13 DAC0832包括两级寄存器，1个D/A转换器 两个寄存器可以分别选通。8位输入寄存器 8路输入，8路输出 输入：DI7DI0，接CPU数据总线 输出：8位DA
4、C寄存器的输入,电气学院学习部资料库,8,8位DAC寄存器 8路输入，8路输出 输入：8位输入寄存器的输出 输出：8位D/A转换器8位D/A转换器 8路输入，2路输出 输入：8位DAC寄存器的输出输出：IOUT1 互补电流输出 IOUT2 加上I/V转换电路，则输出电压信号,电气学院学习部资料库,9,VREF-参考电压输入，转换的基准 Rfb-片内反馈电阻，与运放配合构成I/V转换器 VCC 工作电压输入端 DGND 数字地 AGND 模拟地（所有模拟地相连，所有数字地相连，提高抗干扰）2、工作方式（3种）ILE 接高电平 直通方式：全部直通 CS,WR1、WR2、XFER均接地.单缓冲方式
5、任一个缓冲器直通 CS,WR1并联，接译码器输出（地址！），WR2，XFER并联接地。当执行一条OUT指令，选中该端口，使IOW有效，CS,WR1有效，启动D/A转换,电气学院学习部资料库,10,双缓冲方式作用：可以在输出的同时，采集下一个数据，提高转换速度例1：图11-15，DAC0832双缓冲方式 硬件连接图 软件：MOV DX，320H；输入数据，DATA为被转换的MOV AL，DATA；数据 OUT DX，AL MOV DX，321H；转换 OUT DX，AL,电气学院学习部资料库,11,用于需同时输出多个参数的模拟量系统中，每一种参数用一片DAC0832，用CS和XFER分别控制两个
6、缓冲器例2：图11-16 各片的CS各接一个译码器输出，各片的XFER并联，接一个译码器输出，译码器用了3个片选端 程序段：设CS1的地址为30H，CS2的地址为31H，XFER的地址为32H MOV AL,DATA1;送第一个数 OUT 30H,AL MOV AL,DATA2;送第二个数 OUT 31H,AL OUT 32H,AL；同时转换，输出,电气学院学习部资料库,12,电气学院学习部资料库,13,例3：通过DAC0832产生一个周期为T的正向锯齿波 8位D/A：28=256，每个数据信号的维持时间为T/256（若要产生三角波，则每位维持时间T/512）硬件连接图：单缓冲方式,图11-1
7、1,FFH,00H,电气学院学习部资料库,14,DAC0832,电气学院学习部资料库,15,主：MOV DX，PORT；设PORT为DAC0832的口地址 MOV AL，0FFHROTATE：INC AL OUT DX，AL；往DAC0832输出数据 CALL DELAY；调用延时子程序 JMP ROTATE子：DELAY：MOV CX，DATA；延时程序，往CX中送延时常数DELAY1：LOOP DELAY1 RET如果要产生三角波，梯形波？,电气学院学习部资料库,16,11-3 A/D 转换器,模数转换器原理1.逐次逼近法原理 转换速度快，分辨率高 逐次逼近寄存器SAR 表11-5,电气学
8、院学习部资料库,17,2.双斜积分法原理 抗干扰能力强，转换速度较慢 固定时间积分，斜率正比于Vi，然后以同一斜率反向积分，用高频脉冲测定反向积分所花费的时间,电气学院学习部资料库,18,二、A/D转换器：ADC08091、ADC0809：8通道8位，逐次逼近方式2、ADC0809内部框图,电气学院学习部资料库,19,IN0IN7：8路模拟量输入，每一路通道都对应着8位输出C、B、A：通道选择ALE：通道锁存允许 H START：启动转换 H CLK：采样时钟频率 EOC：转换结束：未开始（H）转换（L）结束（H）VREF（+）、VREF（）：参考电压输入 VREF（）接模拟地 VREF（+）
9、=5V，量程：05V OE：输出允许 H 当OE=H，将输出三态缓冲器内容输出 D7D0：8位输出 VCC：工作电压+5V GND：模拟地,电气学院学习部资料库,20,3、工作过程 选通道号（C B A）使ALE、START=H转换开始，EOC变低硬件完成转换结束，EOC变高使OE=H，输出4、ADC0809与CPU连接直接与CPU连接：由于有输出三态缓冲器，所以可以直接与CPU相连接例：ADC0809电路如图11-22，8个通道的地址为300H 307H，转换结束时EOC变高，用一个三态门接到数据线的D7，若结束，用一IN指令使OE为高，转换后的数据由数据线读出，设读通道0的转换数据。,电气
10、学院学习部资料库,21,电气学院学习部资料库,22,MOV DX,300H;由OUT指令选择通道0，并 OUT DX,AL；使IOW为0，启动转换，POLL:MOV DX,308H；转换开始了吗？EOC=0？IN AL,DX；若不是，等待 TEST AL,80H JNZ POLLNO-END:IN AL,DX；转换结束了吗？EOC=1？TEST AL,80H；若不是，等待 JZ NO-END MOV DX,300H；IN指令使IOR为0，由片选 IN AL,DX；信号共同使OE为高，打开 输出缓冲器，读入转换后数据若8个通道循环检测？若EOC接D5？,电气学院学习部资料库,23,通过并行接口芯
11、片 8255A例：编程一程序进行多通道数据采集，将结果存入附加段中以DATA-BUF为起始的数据缓冲区中，已知8255A端口地址：320H326H（在一个时刻只能对一个通道进行采集、通过轮流交替实行多通道数据采集）8255A：工作方式0 A口输入 C口 低4：输出 高4：输入 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 1 1 0,电气学院学习部资料库,24,电气学院学习部资料库,25,电气学院学习部资料库,26,采集子程序：AD-SUB PROC NEARMOV DX，326H MOV AL，10011000B OUT DX，AL；初始化8255AMOV CX，8；设定采集通
12、道数CLDMOV BL，00H；初始通道号LEA DI，DATA-BUF NEXT-IN：MOV DX，324HMOV AL，BLOUT DX，AL；送通道号MOV DX，326H MOV AL，0000 0111B；PC3置1，启动转换,电气学院学习部资料库,27,OUT DX，AL NOP NOP MOV AL，0000 0110B;PC3置0，ALE，OUT DX，AL;START 复位 MOV DX，324HNO-CONV：IN AL，DX TEST AL，80H JNZ NO-CONV；查PC7，转换开始？NO-EOC：IN AL，DX TEST AL，80H JZ NO-EOC；再
13、查PC7，转换结束否？MOV DX，320H IN AL，DX；从PA口读入数据 STOSB；存入缓冲区 INC BL；置下一通道号 LOOP NEXT-IN,电气学院学习部资料库,28,谢谢大家！,RETADSUB ENDP作业：11-3，6,电气学院学习部资料库,29,模拟信号 v、mv电压、电流 干净的几V电压、电流 信号预处理 可转换的模拟信号 数字信号一、采样、量化、编码1、采样：按相等的时间间隔t从模拟信号上截取一个个离散的瞬时值 采样率fs=1/t(fs越高，单位时间内采得的信号越多，越接近原信号)图 以电压为例采样 3.7 5.3 6.3 6.4 5.1 3.2 1.8 1.2量化 3 5 6 6 5 3 1 1编码 011 101 110 110 101 011 001 001,电气学院学习部资料库,30,2、量化：将满量程（FSR）电压值（由参考电压VR设定的）分为2n等分，然后将采样所得的模拟量与这些分层进行比较，落在哪个分层内，便量化为相应的数字量 量化单位q：每个分层所包含的最大值和最小值之差2n n=3 实际N位ADC N=8、10、12、16 2n3、编码：将量化所得的数字量用不同的代码来表示 自然二进制码 小数N N=di=0或1 最高有效位MSB 最低有效痊LSB,电气学院学习部资料库,
