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1、1,四、典型D/A转换DAC0832芯片,8位并行、中速(建立时间1us)、电流型、低廉(1020元),引脚和逻辑结构 DAC0832与微机系统的连接 应用举例,2,1.引脚和逻辑结构 20个引脚、双列直插式,3,V cc 芯片电源电压,+5V+15VVREF 参考电压,-10V+10V RFB 反馈电阻引出端,此端可接运算放大器输出端AGND 模拟信号地DGND 数字信号地,4,DI7 DI0 数字量输入信号 其中:DI0为最低位，DI7为最高位,5,8位DAC寄存器,8位D/A转换器,VREF,IOUT2,RFB,AGND,VCC,DGND,DI7DI0,LE,IOUT1,LE,CS,WR
2、1,WR2,ILE,&,&,&,8位输入寄存器,RFB,00,1,1,6,XFER 转移控制信号，低电平有效WR2 写信号2，低电平有效,7,8,2.DAC0832与微机系统的连接,1)单缓冲工作方式一个寄存器工作于直通状态，另一个工作于受控锁存器状态 2)双缓冲工作方式 两个寄存器均工作于受控锁存器状态，,9,1)单缓冲工作方式:一个寄存器工作于直通状态，一个工作于受控锁存器状态,在不要求多相D/A同时输出时，可以采用单缓冲方式，此时只需一次写操作，就开始转换，可以提高D/A的数据吞吐量。,10,单缓冲工作方式:输入寄存器工作于受控状态DAC寄存器工作于直通状态,11,转换一个数据的程序段：
3、MOV AL,data;取数字量MOV DX,portOUT DX,AL,D/A转换,IOUT2,DI7DI0,LE,IOUT1,LE,ILE,&,&,输入寄存,RFB,-,+,Vo,IOW,A9A0,D7D0,+5V,PC总线,port,地址译码,DAC寄存,12,单缓冲工作方式:输入寄存器工作于直通状态DAC寄存器工作于受控状态,13,PC 总线I/O写时序,A15A0,CLK,IOW,T4,T1,T2,T3,Tw,D7D0,port,转换一个数据的程序段：MOV AL,data;取数字量MOV DX,portOUT DX,AL,IOUT2,DI7DI0,LE,CS,WR1,ILE,&,输
4、入寄存,Vo,D7D0,+5V,PC总线,port,WR2,IOW,A9A0,XFER,D/A转换,LE,IOUT1,RFB,-,+,DAC寄存,地址译码,&,14,2)双缓冲工作方式:两个寄存器均工作于受控锁存器状态,15,转换一个数据的程序段：MOV AL,data;取数字量MOV DX，port1OUT DX,AL;打开第一级锁存MOV DX,port2OUT DX,AL;打开第二级锁存,16,当要求多个模拟量同时输出时，可采用双重缓冲方式。,17,code SEGMENT ASSUME CS:code,DS:codedatav1 DB 11h,12h,13h,14h,15h,16h,1
5、7h,18h,19h,1Ahdatav2 DB 21h,22h,23h,24h,25h,26h,27h,28h,29h,2Ahstart:MOV AX,codeMOV DS,AX LEA SI,data_v1LEA BX,data_v2MOV CX,10next:MOV AL,SI;取V1的数据OUT port1,AL;打开第一片0832第一级锁存MOV AL,BX;取V2的数据OUT port2,AL;打开第二片0832第一级锁存OUT port3,AL;打开两片0832的第二级锁存INC SIINC BXLOOP nextMOV AH,4CHINT 21HcodeENDSENDstart,
6、编程：利用上图，将datav1和datav2处的两组数据，一一对应转换成模拟量同时输出。,18,3.应用举例(调幅）,例1 连线如图，计算当数字量为0CDH时的输出Vo。,转换一个数据的程序段：MOV AL,0CDHMOV DX，port1OUT DX,ALMOV DX,port2OUT DX,AL,19,调幅分析：当数字量为0FFH=255时，IOUT1=Vo=-IOUT1 RFB=-,20,注意：Vo的输出与参考电压VREF、以及输出的连接方法（同相还是反相）有关。,21,例2 利用上例连线图，编程输出一锯齿波。,22,CDH,23,实际输出的波形图,24,第三节 模/数转换器一、A/D
7、转换器的基本原理(自学)二、A/D转换器的技术指标(自学)三、A/D转换器及其连接四、典型A/D转换器,25,一、A/D 转换器的基本原理（自学）,A/D转换器,26,27,C为计数器控制端：C=1，开始计数；C=0，停止计数。,计数式A/D转换由8位D/A转换器、8位计数器和比较器组成。,8位,计数器,D,7,-D,0,8位,D/A,转换器,A,-,+,CLK,EOC,S,开始转换,转换结束,C,比较器,V,i,V,0,CLR,模拟输入电压,D/A转换器输出电压,数字量输出D0D7,计数时钟,S=0，使8位计数器清“0”，S=1，使计数器准备计数。,28,启动信号S：S端：使8位计数器清“0
8、”，S端：计数器准备计数。8位D/A转换器：数字量00H 0V电压输出Vo。当ViVo时，C=1,计数器从0开始计数，只要ViVo，C=1，计数器不断计数，当VoVi时,C=0，计数器停止计数。D7-D0为Vi所对应的数字量。实现了A/D转换。C的 表示A/D转换结束，可以作为中断请求信号或作为查询用。,29,计数式A/D转换时间图,30,双积分式A/D转换 积分法A/D转换种类：双斜率、单斜率、多斜率三种。仅介绍双斜率法（又称为双积分法）。双积分式A/D转换器组成：积分器A1；零电压比较器A2；计数器；控制逻辑；标准电压等。,31,双积分式A/D转换,32,A/D转换通过采样和测量进行二次积
9、分来完成的。工作过程如下：采样和测量计数器清“0”，启动脉冲将开关S2 瞬时接通，积分器A1输出Vo1=0V，采样：开关S1 接通模拟输入VX，S2 断开，积分器（V x为负)进行正向积分，采样开始,积分器Vo1稍高于地几个毫伏，比较器A2输出 1，计数器开始计数，计数器产生溢出，计数器各位清“0”，采样结束。,双积分式A/D转换,测量：将S1 倒向标准电压VN，测量开始，VN为正电压，进行反向积分。Vo1高于地电位，比较器输出为1，计数器又开始计数，直到Vo1=0为止，输出A/D结束信号。,33,采样阶段的正向积分。设正向积分时间为T1，则积分输出:V01=-=-=当t=t2 时，v01m=
10、T1,34,分析测量阶段反向积分:设反向积分时间为T2，则:v01=v01m+-Ndt当t=t3 时，v01=0，所以 0=v01m-Ndt即=NT2,T2=T1/vN若计数时钟频率为f，则根据计数N可以求得计数时间T。T 1=N 1/f,T 2=N 2/f.N1，VN 已知，N2=N1 N N2,N2就为A/D转换结果。,35,逐次逼近式A/D转换,逐次逼近式A/D转换是用得最多的一种方法。组成：8位D/A转换器、比较器、控制逻辑，逐次逼近寄存器.工作过程：从最高位开始通过试探值逐次进行测试，直到试探值经D/A转换器输出Vo与VX相等或达到允许误差范围为止。则该试探值就为A/D转换所需的数字
11、量。,36,逐次逼近式A/D转换工作原理图,37,逐次逼近式A/D转换,38,如：实现模拟电压4.80V相当于数字量123的AD转换.具体过程如下：当出现启动脉冲 时，逐次逼近寄存器清“0”；当第一个 T1 到来，逐次逼近寄存器 最高位D7置“1”，8位D/A转换器输入为10000000B，输出Vo为满度的一半5V，即满量值的128/255。若VoVi，比较器输出低电平，控制电路使逐次逼近寄存器最高位D7置“0”(反之，置“1”)；,39,当第二个 到来，逐次逼近寄存器D6位置“1”，D/A转换器的数字量输入为01000000B，输出电压为2.5V，VoVi，比较器输出高电平，将D6位的“1”
12、保留(否则，将D6位置0)；第三个 T3 时钟脉冲来，又将D5位置“1”重复上述过程直到D0位置“1”，再与输入比较。经过8次以后，逐次逼近寄存器中得到的数字量就是转换结果。过程用下表表示。,T2,40,逐次逼近式A/D转换,41,比较三种A/D转换方式,计数式A/D转换速度慢，价格低，适用于慢速系统；双积分式A/D转换分辨率高，抗干扰性好，但转换速度较慢，适用于中速系统。逐次逼近型A/D转换精度高、转换速度快、易受干扰。微机系统中大多数采用逐次逼近型A/D转换方法。,42,二、A/D转换器的技术指标(自学),1.分辨率2.转换精度3.转换时间和转换率,43,1分辨率指A/D转换器所能分辨的最
13、小模拟输入量，或指转换器满量程模拟输入量被分离的级数。,在ADC中，模拟量和数字量之间不是一一对应的关系,44,A/D 分辨率通常用能转换成的数字量位数表示。如：8位A/D转换器的分辨率为8位。10位A/D转换器的分辨率为10位。,45,2转换精度指在输出端产生给定的数字量，实际输入的模拟值与理论输入的模拟值之间的偏差。反应ADC的实际输出接近理想输出的精确程度。,由于在一定范围内的模拟值产生相同的数字量，取该范围内的中间模拟值计算。,46,常用数字量最低有效位 LSB 对应模拟量的几分之几表示。,在此基准上定义ADC精度:,47,3转换时间和转换率转换时间指完成一次A/D转换所需的时间，从启
14、动信号开始到转换结束，得到稳定数字量的时间。,转换率是转换时间的倒数。,48,三、A/D转换器及其连接,1.A/D转换器分类2.A/D转换器与系统的连接,49,1.A/D转换器分类,按工作原理分 按输入方式分 按输出方式分 按性能特点分 按输出是否带三态缓冲分,50,按模拟量输入方式分单极性ADC、双极性ADC,按数字量输出方式分 并行ADC、串行ADC,按工作原理分计数式ADC、双积分式ADC逐次逼近式ADC、并行式ADC,51,按性能特点分按分辨率分4位、6位、8位、10位、12位、14位、16位、按转换速度分 低速、中速、高速、超高速（转换时间分别为1s、1ms、1us、1ns）按转换精
15、度分低精度、中精度、高精度、超高精度,52,按输出是否带三态缓冲分带可控三态缓冲ADC 如：ADC0809 不带可控三态缓冲ADC 如：AD570、ADC1210,53,54,55,56,注意A/D转换器允许输入的模拟值范围,不要超出范围,为充分发挥A/D转换器的分辨率，输入量应与转换量程相称。,模拟量输入信号,例如 某A/D转换的范围为 010V,输入的模拟信号为05V，则应将输入信号放大2倍，再送入A/D 进行转换。,57,58,输出不带可控三态缓冲器的ADC,59,输出带可控三态缓冲器的ADC,60,输出数字量位数超过微机数据总线的ADC,?,ADC的转换结果不能一次进入CPU，需按字节
16、分多次读取。,61,读取转换结果到buffer中:IN Al,port_LMOV buffer,ALIN AL,port_HMOV buffer+1,AL,62,A/D转换启动信号,63,对一个连续的模拟信号进行A/D转换时，在一个数据转换完成之后，应再发启动信号，开始下一个数据的转换。,而A/D芯片，每进行一次数据转换，均受启动信号控制，在启动信号有效之后，才开始一次A/D转换，得到一个数字量。,64,A/D启动信号的形式有电平启动和脉冲启动,脉冲启动对脉冲启动的 ADC，如ADC0804、ADC0809、ADC1210可用CPU执行输出指令时发出的片选信号和写信号组合得到,65,电平启动 对电平启动的ADC，如AD570、AD571、AD572，该信号必须保持到A/D转换结束，中途不能撤除；否则会停止转换，得到错误结果。CPU可通过并行接口对ADC芯片发电平形式的启动信号。,66,转换完成EOC信号,67,将A/D芯片看作一个输入设备，CPU可采用下列 四种方法，读取A/D的转换结果：,程序延时方式（同步方式）程序查询方式 中断方式 等待方式,68,程序延时方式（同步方式）,程序延时方式下，硬件连线上未利用转换完成信号,69,程序查询方式,70,程序查询方式流程,71,中断方式,72,73,74,等待方式,75,76,77,78,
