輸入輸出接口技術ok

1、1第8章輸入輸出接口2主要內(nèi)容n基本輸入輸出接口的特點基本輸入輸出接口的特點n簡單接口芯片的應用簡單接口芯片的應用n兩種可編程數(shù)字接口芯片的應用兩種可編程數(shù)字接口芯片的應用n工業(yè)閉環(huán)控制系統(tǒng)概述工業(yè)閉環(huán)控制系統(tǒng)概述n模擬量輸入輸出接口芯片的功能及應用模擬量輸入輸出接口芯片的功能及應用 38.1 簡單數(shù)字接口電路掌握：掌握：n接口電路的分類及特點；接口電路的分類及特點；n兩類簡單接口芯片的應用兩類簡單接口芯片的應用4一、接口電路的基本構成CPU數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)狀態(tài)狀態(tài)控制控制外設外設I/O接口：接口：5接口的基本構成數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線控制線控制線狀態(tài)線狀態(tài)線DBCBAB數(shù)據(jù)輸入寄存器數(shù)據(jù)輸入寄存器(or 三態(tài)

2、門三態(tài)門)數(shù)據(jù)輸出寄存器數(shù)據(jù)輸出寄存器(鎖存器鎖存器)狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器(or 三態(tài)門三態(tài)門)命令寄存器命令寄存器譯碼譯碼電路電路控制控制邏輯邏輯6接口的基本構成n數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入/輸出寄存器輸出寄存器 暫存輸入暫存輸入/輸出輸出的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)n命令寄存器命令寄存器 存放控制命令，用來設定存放控制命令，用來設定接口功能、工作參數(shù)和工作方式。接口功能、工作參數(shù)和工作方式。n狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器 保存外設當前狀態(tài)，以供保存外設當前狀態(tài)，以供CPU讀取。讀取。7外設接口輸入接口輸入接口輸出接口輸出接口并行接口并行接口串行接口串行接口數(shù)字接口數(shù)字接口模擬接口模擬接口8輸入輸出接口的特點輸入接口：輸入接

3、口：n要求對數(shù)據(jù)具有控制能力（常用三態(tài)門實現(xiàn)）要求對數(shù)據(jù)具有控制能力（常用三態(tài)門實現(xiàn)）輸出接口：輸出接口：n要求對數(shù)據(jù)具有鎖存能力（常用鎖存器實現(xiàn)）要求對數(shù)據(jù)具有鎖存能力（常用鎖存器實現(xiàn)）9二、基本輸入接口三態(tài)門接口：高電平、低電平、三態(tài)門接口：高電平、低電平、高阻態(tài)高阻態(tài)10三態(tài)門的工作波形：A0A15IOR譯碼輸出譯碼輸出D0D7開關狀態(tài)開關狀態(tài)地址有效地址有效1174LS244接口n含含8個三態(tài)門的集成電路芯片個三態(tài)門的集成電路芯片n不具備數(shù)據(jù)的保存能力不具備數(shù)據(jù)的保存能力n在外設具有數(shù)據(jù)保持能力時用來輸入接口在外設具有數(shù)據(jù)保持能力時用來輸入接口P341圖圖12三態(tài)門接口應用例n利用三態(tài)

4、門作為輸入接口（利用三態(tài)門作為輸入接口（接口地址接口地址380H）接到接到地址范圍為地址范圍為70000H-71FFFH的的EEPROM芯片的芯片的READY/BUSY端，當三態(tài)門端，當三態(tài)門輸出高電平時，可向輸出高電平時，可向98C64A寫入一個字節(jié)數(shù)寫入一個字節(jié)數(shù)據(jù)，輸出低電平時則不能寫入。試畫芯片與系據(jù)，輸出低電平時則不能寫入。試畫芯片與系統(tǒng)的連接圖統(tǒng)的連接圖13三態(tài)門接口應用例D0D7A0A12WEOEREADY/ /BUSYA0A12MEMWMEMR高位地高位地址信號址信號D0D7D0380HCE譯碼譯碼IORA0 A12譯碼譯碼14鎖存器接口n通常由通常由D觸發(fā)器構成；觸發(fā)器構成；

5、n特點：特點： 具有對數(shù)據(jù)的鎖存能力；具有對數(shù)據(jù)的鎖存能力； 不具備對數(shù)據(jù)的控制能力不具備對數(shù)據(jù)的控制能力15常用鎖存器芯片n74LS273 8D觸發(fā)器，不具備數(shù)據(jù)的控制能力觸發(fā)器，不具備數(shù)據(jù)的控制能力n74LS374 含有含有8個帶有三態(tài)輸出的個帶有三態(tài)輸出的8D觸發(fā)器，具觸發(fā)器，具有對數(shù)據(jù)的控制能力有對數(shù)據(jù)的控制能力P343圖圖例16鎖存器芯片74LS374D0D7Q0Q7.OECP譯碼器譯碼器D0D7Q0Q7.OECP譯碼器譯碼器做輸出口做輸出口:做輸入口做輸入口:外外設設自外設自外設17簡單I/O接口綜合應用例n根據(jù)開關狀態(tài)在根據(jù)開關狀態(tài)在7段數(shù)碼管上顯示數(shù)字或段數(shù)碼管上顯示數(shù)字或符號

6、符號n設輸出接口的地址為設輸出接口的地址為F0Hn設輸入接口地址為設輸入接口地址為F1Hn當開關的狀態(tài)分別為當開關的狀態(tài)分別為00001111時，時，在在7段數(shù)碼管上對應顯示段數(shù)碼管上對應顯示0F18O1 I1O2 I2O3 I3O4 I4E1 K0K3+5VGG2AG2BCBA1174LS244D0 Q0 | Q1D7 Q2 Q3 Q4CP Q5 Q6 Q7 abcdefgDP7406反相器反相器74LS273Rx81174LS138D0D7IOW#IOR#Y0Y1F0H = 0000 0000 1111 0000F1H = 0000 0000 1111 0001&1A7A4A15A

7、8A3A2A1A0D0D1D2D3譯碼器譯碼器19符號符號形狀形狀7段碼段碼.gfedcba符號符號形狀形狀7段碼段碼.gfedcba000111111801111111100000110901100111201011011A01110111301001111B01111100401100110C00111001501101101D01011110601111101E01111001700000111F0111000120簡單I/O接口綜合應用例Seg7 DB 3FH,06H, 5BH,4FH,66H,6DH, 7DH,07H,7FH,67H,77H, 7CH,39H,5EH,79H,71H

8、LEA BX, Seg7 MOV AH, 0 GO: IN AL, 0F1H AND AL, 0FH MOV SI, AX MOV AL, BX+SI OUT 0F0H, AL JMP GO218.2 可編程數(shù)字接口芯片掌握掌握:n芯片的引線及內(nèi)部結(jié)構芯片的引線及內(nèi)部結(jié)構n工作方式及工作時序工作方式及工作時序n芯片的應用芯片的應用: 芯片與系統(tǒng)的連接芯片與系統(tǒng)的連接 芯片的初始化編程芯片的初始化編程22一、可編程定時器8253n16位硬件減法計數(shù)器位硬件減法計數(shù)器n含三個獨立定時含三個獨立定時/計數(shù)器計數(shù)器n最大計數(shù)初值為最大計數(shù)初值為0內(nèi)部結(jié)構框圖內(nèi)部結(jié)構框圖23主要引線功能連接系統(tǒng)端的主要

9、引線：連接系統(tǒng)端的主要引線：nD0-D7nCSnRDnWRnA0，A1 A1 A00 0 CNT00 1 CNT11 0 CNT21 1 控制寄存器控制寄存器24主要引線功能連接外設端的主要引線：連接外設端的主要引線：nCLK - 時鐘脈沖輸入時鐘脈沖輸入nGATE - 門控信號輸入門控信號輸入nOUT - 定時輸出定時輸出 25結(jié)構特點n計數(shù)器計數(shù)器n控制寄存器控制寄存器n控制邏輯控制邏輯16位初值寄存器位初值寄存器16位計數(shù)寄存器位計數(shù)寄存器存放存放8位控制命令字位控制命令字26計數(shù)啟動方式軟件啟動軟件啟動硬件啟動硬件啟動GATE端為高電平端為高電平置入計數(shù)初值后的第置入計數(shù)初值后的第2個

10、個CLK脈沖的下降沿啟動脈沖的下降沿啟動GATE端有一個上升沿端有一個上升沿對應對應CLK脈沖的下降沿脈沖的下降沿啟動啟動27工作方式方式方式0方式方式1 軟件啟動，不自動重復計數(shù)。軟件啟動，不自動重復計數(shù)。裝入初值后輸出端變低電平，裝入初值后輸出端變低電平，計數(shù)結(jié)束輸出高電平計數(shù)結(jié)束輸出高電平硬件啟動，不自動重復計數(shù)硬件啟動，不自動重復計數(shù)裝入初值后輸出端變高電平，裝入初值后輸出端變高電平，計數(shù)開始輸出低電平，結(jié)束后又變高計數(shù)開始輸出低電平，結(jié)束后又變高28工作方式方式方式2方式方式3 軟、硬件啟動，自動重復計數(shù)軟、硬件啟動，自動重復計數(shù)裝入初值后輸出端變高電平，裝入初值后輸出端變高電平，計

11、數(shù)到最后一個脈沖時輸出低電平計數(shù)到最后一個脈沖時輸出低電平軟、硬件啟動，自動重復計數(shù)軟、硬件啟動，自動重復計數(shù)裝入初值后輸出端變高電平，裝入初值后輸出端變高電平，輸出對稱方波輸出對稱方波29工作方式方式方式4方式方式5 軟件啟動，不自動重復計數(shù)。軟件啟動，不自動重復計數(shù)。裝入初值后輸出端變高電平，裝入初值后輸出端變高電平，計數(shù)結(jié)束輸出一個計數(shù)結(jié)束輸出一個CLK寬度的低電平寬度的低電平硬件啟動，不自動重復計數(shù)硬件啟動，不自動重復計數(shù)波形與方式波形與方式4相同相同30控制字n用于確定各計數(shù)器的工作方式用于確定各計數(shù)器的工作方式格格 式式318253的應用n與系統(tǒng)的連接與系統(tǒng)的連接n芯片初始化芯片初

12、始化n置計數(shù)初值置計數(shù)初值編編程程32與系統(tǒng)的連接示意CLKGATEOUTD0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器譯碼器高高位位地地址址外外部部電電路路825333初始化程序流程寫控制字寫控制字寫計數(shù)值低寫計數(shù)值低8位位寫計數(shù)值高寫計數(shù)值高8位位寫入順序：寫入順序：可以計數(shù)器為可以計數(shù)器為單位，也可先單位，也可先寫所有計數(shù)器寫所有計數(shù)器控制字，再寫控制字，再寫入初值入初值348253應用例n采用采用8253作定時作定時/計數(shù)器，其接口地址為計數(shù)器，其接口地址為0120H0123H。n要求計數(shù)器要求計數(shù)器0每每10ms輸出一個輸出一個CLK脈沖寬的脈沖寬的負脈沖；用計數(shù)器負脈沖

13、；用計數(shù)器1產(chǎn)生產(chǎn)生10KHz的連續(xù)方波信的連續(xù)方波信號，計數(shù)器號，計數(shù)器2在定時在定時5ms后產(chǎn)生輸出高電平。后產(chǎn)生輸出高電平。輸入輸入8253的時鐘頻率為的時鐘頻率為2MH。n畫線路連接圖，并編寫初始化程序。畫線路連接圖，并編寫初始化程序。 358253應用例n計算計數(shù)初值：計算計數(shù)初值： CNT0：10ms/0.5us=20000 CNT1：2 MHz/10KHz=200 CNT2： 5ms/0.5us=10000n確定控制字：確定控制字： CNT0：方式方式2，16位計數(shù)值位計數(shù)值 CNT1：方式方式3，低，低8位計數(shù)值位計數(shù)值 CNT2：方式方式0， 16位計數(shù)值位計數(shù)值368253

14、應用例CLK0GATE0OUT1D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器譯碼器8253CLK2GATE1GATE2+5VCLK12MHzOUT0OUT2？378253應用例 初始化程序初始化程序CNT0：MOV DX，0123HMOV AL，34HOUT DX，ALMOV DX，0120HMOV AX，20000OUT DX，ALMOV AL，AHOUT DX，ALCNT1： CNT2： 38二、并行接口82558255特點：特點：n含含3個獨立的個獨立的8位并行輸入位并行輸入/輸出端口，各輸出端口，各端口均具有數(shù)據(jù)的控制和鎖存能力端口均具有數(shù)據(jù)的控制和鎖存能力n可通過編程，

15、設置各端口工作在某一確定可通過編程，設置各端口工作在某一確定狀態(tài)下。狀態(tài)下。39引線連接系統(tǒng)端的主要引線：連接系統(tǒng)端的主要引線：nD0-D7nCSnRDnWRnA0，A1 nREAST A1 A00 0 A端口端口0 1 B端口端口1 0 C端口端口1 1 控制寄存器控制寄存器40引線連接外設端的引腳：連接外設端的引腳：nPA0 PA7nPB0 PB7nPC0 PC7分別對應分別對應A、B、C三個端口三個端口41結(jié)構A組組B組組 端口端口A端口端口C的高的高4位位端口端口B端口端口C的低的低4位位428255與系統(tǒng)的連接示意圖D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器譯碼器82

16、55A口口B口口C口口D0D7外外 設設43工作方式基本輸入基本輸入/輸出方式（方式輸出方式（方式0）選通工作方式（方式選通工作方式（方式1）雙向傳送方式（方式雙向傳送方式（方式2）44方式0：n相當于三個獨立的相當于三個獨立的8位簡單接口位簡單接口n各端口既可設置為輸入口，也可設置為輸出口，各端口既可設置為輸入口，也可設置為輸出口，但不能同時實現(xiàn)輸入及輸出但不能同時實現(xiàn)輸入及輸出nC端口可以是一個端口可以是一個8位的簡單接口，也可以分為位的簡單接口，也可以分為兩個獨立的兩個獨立的4位端口位端口n常用于連接簡單外設（適于無條件或查詢方式）常用于連接簡單外設（適于無條件或查詢方式）45方式0的應

17、用：n常使常使A端口和端口和B端口作為端口作為8位數(shù)據(jù)的輸入或輸位數(shù)據(jù)的輸入或輸出口，使出口，使C口的某些位作狀態(tài)輸入口的某些位作狀態(tài)輸入46方式1n利用一組選通控制信號控制利用一組選通控制信號控制A端口和端口和B端口端口的數(shù)據(jù)輸入輸出的數(shù)據(jù)輸入輸出nA口、口、B口作輸入或輸出口，口作輸入或輸出口，C口的部分位用口的部分位用作選通控制信號作選通控制信號nA口、口、B口在作為口在作為輸入輸入和和輸出輸出時的選通信號時的選通信號不同不同輸入輸入輸出輸出47方式1的應用n方式方式1主要用于中斷控制方式下的輸入輸出主要用于中斷控制方式下的輸入輸出nC口的口的8位除用作選通信號外，其余位可工位除用作選通

18、信號外，其余位可工作于方式作于方式0下，作為輸入或輸出口下，作為輸入或輸出口48方式2n雙向輸入輸出方式雙向輸入輸出方式-可以既作為輸入口，可以既作為輸入口，又作為輸出口又作為輸出口n只有只有A端口可工作在方式端口可工作在方式2下下49方式2的應用n可使可使A端口作為雙向端口所有端口作為雙向端口所有n用于中斷控制方式用于中斷控制方式n當當A口工作于方式口工作于方式2時，時，B口可工作于方式口可工作于方式1（此時（此時C口的所有位都用作選通控制信號的口的所有位都用作選通控制信號的輸入輸出），也可工作于方式輸入輸出），也可工作于方式0（此時（此時C口口的剩余位也可工作于方式的剩余位也可工作于方式0

19、）50方式控制字及狀態(tài)字n利用軟件編程確定利用軟件編程確定3個端口工作于何種方個端口工作于何種方式下；式下；nC端口可以按位操作。端口可以按位操作。當其工作于方式當其工作于方式0下下且作為輸出口時，需要對輸出線設置初始且作為輸出口時，需要對輸出線設置初始狀態(tài)（即初始化）。狀態(tài)（即初始化）。51方式控制字與狀態(tài)字格式n控制字控制字-確定確定3個端口的工作方式個端口的工作方式n狀態(tài)字狀態(tài)字-確定確定C口某一位的初始狀態(tài)口某一位的初始狀態(tài)528255芯片的應用芯片與系統(tǒng)的連接芯片與系統(tǒng)的連接芯片的初始化芯片的初始化相應的控制程序相應的控制程序例例7-3538255應用例2：n利用利用8255實現(xiàn)開關

20、檢測和繼電器控制電路；實現(xiàn)開關檢測和繼電器控制電路；n當開關當開關K閉合時，使閉合時，使8個繼電器通電動作；個繼電器通電動作；n系統(tǒng)每隔系統(tǒng)每隔100ms檢測一次開關狀態(tài)，實現(xiàn)相檢測一次開關狀態(tài)，實現(xiàn)相應的控制；應的控制；n初始狀態(tài)下繼電器都不動作。初始狀態(tài)下繼電器都不動作。54題目分析n采用中斷控制方式（每采用中斷控制方式（每100ms中斷一次）中斷一次）n使使8255的的A端口和端口和B端口均工作于方式端口均工作于方式0n8253計數(shù)器計數(shù)器0和計數(shù)器和計數(shù)器1均工作于方式均工作于方式3，利用，利用OUT0的輸出作為計數(shù)器的輸出作為計數(shù)器1的時鐘信號，使的時鐘信號，使OUT0輸出頻率為輸出

21、頻率為2KHz，OUT1輸出頻率為輸出頻率為10Hz。用。用OUT1信號作為中信號作為中斷源。斷源。n8253兩個計數(shù)器的計數(shù)初值分別為：兩個計數(shù)器的計數(shù)初值分別為： CNT0：2MHz/2KHz =1000 CNT1：100ms/0.5ms=20055CSA0A1WRRDDBPA0PA7PB0PB7+5VVccK繼電器繼電器8384H387H388H38BHCSA0A1OUT1CLK12MHz時鐘脈沖時鐘脈沖CLK0OUT0INTR(每秒每秒10次次)82558253D0-D7IOR#IOW#A1A0RQR568255的初始化程序MOV DX，387HMOV AL，82H ; 1 0000

22、010OUT DX，AL XOR AL，AL ; 所有繼電器均斷電所有繼電器均斷電MOV DX，384HOUT DX，AL578253的初始化程序初始化命令字：初始化命令字：MOV DX，38BHMOV AL，36HOUT DX，ALMOV AL，56HOUT DX，AL置計數(shù)初值：置計數(shù)初值：MOV DX，388HMOV AX，2000OUT DX，ALMOV AL，AHOUT DX，ALMOV DX，389HMOV AL，200OUT DX，AL588255的中斷服務程序 (主程序及中斷初始化部分略主程序及中斷初始化部分略) MOV DX，385H ; PB口輸入開關狀態(tài)口輸入開關狀態(tài)WA

23、IT0：IN AL，DX AND AL，1 ; K閉合否？閉合否？ JNZ WAIT0 MOV DX，384H ; PA口控制繼電器口控制繼電器 MOV AL，0FFH ; 所有繼電器動作所有繼電器動作 OUT DX，AL 59數(shù)字接口電路部分作業(yè)：n8.1n8.3n8.5n8.7n8.10n8.11 *608.3 模擬量輸入輸出接口主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：n模擬量輸入輸出通道的組成模擬量輸入輸出通道的組成nD/A轉(zhuǎn)換器的工作原理、連接及編程轉(zhuǎn)換器的工作原理、連接及編程nA/D轉(zhuǎn)換器的工作原理、連接及編程轉(zhuǎn)換器的工作原理、連接及編程61一、模擬量輸入輸出通道n模擬量的輸入通道：模擬量的輸入通道：

24、將工業(yè)現(xiàn)場的模擬信號或非電的物理信號轉(zhuǎn)換為將工業(yè)現(xiàn)場的模擬信號或非電的物理信號轉(zhuǎn)換為 計算機的標準輸入信號計算機的標準輸入信號 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集n模擬量的輸出通道模擬量的輸出通道 將計算機輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬量以驅(qū)動生將計算機輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬量以驅(qū)動生 產(chǎn)現(xiàn)場的執(zhí)行器件產(chǎn)現(xiàn)場的執(zhí)行器件 過程控制過程控制62模擬量I/O通道的組成：模擬接口電路的任務模擬接口電路的任務模擬電路的任務模擬電路的任務0010110110101100工工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程傳傳感感器器放大放大濾波濾波多路轉(zhuǎn)換多路轉(zhuǎn)換&采樣保持采樣保持A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換放大放大驅(qū)動驅(qū)動D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換輸出輸出接口接口微微型

25、型計計算算機機執(zhí)行執(zhí)行機構機構輸入輸入接口接口物理量物理量變換變換信號信號處理處理信號信號變換變換I/O接口接口輸入通道輸入通道輸出通道輸出通道63模擬量I/O接口模擬量模擬量D/A傳感器傳感器執(zhí)行元件執(zhí)行元件A/D數(shù)字量數(shù)字量數(shù)字量數(shù)字量模擬量模擬量模擬量輸入模擬量輸入(數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集)模擬量輸出模擬量輸出(過程控制過程控制)計算機計算機64二、數(shù)/模（D/A）變換器掌握：掌握：nD/A變換器的工作原理變換器的工作原理nD/A變換器的主要技術指標變換器的主要技術指標nDAC0832的三種工作模式的三種工作模式nDAC0832的應用的應用651. D/A變換器的基本構成 模擬開關模擬開關 電

26、阻網(wǎng)絡電阻網(wǎng)絡 運算放大器運算放大器權電阻網(wǎng)絡權電阻網(wǎng)絡R-2R梯形電阻網(wǎng)絡梯形電阻網(wǎng)絡VrefRf 模擬開關模擬開關電阻網(wǎng)絡電阻網(wǎng)絡VO數(shù)字量數(shù)字量662. 基本變換原理 n運放的放大倍數(shù)足夠大時，輸出電壓運放的放大倍數(shù)足夠大時，輸出電壓VO與輸入與輸入電壓電壓Vin的關系為：的關系為：ViRf VOR fOinRV= -VR67基本變換原理n若輸入端有若輸入端有n個支路個支路, 則輸出電壓則輸出電壓VO與輸入電與輸入電壓壓Vi的關系為：的關系為：n0fini=1i1V = -RVRViRf VOR1Rn68基本變換原理n令每個支路的輸入電阻為令每個支路的輸入電阻為2iR，并令基準電壓，并令

27、基準電壓Vref =（Rf/Ri）Vi，則有，則有nn0frefrefiii=1i=1f11V = -RV= -V2 R269基本變換原理n如果每個支路由一個開關如果每個支路由一個開關Si控制，控制，Si=1表示表示Si合上，合上，Si=0表示表示Si斷開，則上式斷開，則上式變換為變換為n0irefii=11V = -SV2若若Si=1,該項對該項對VO有貢獻；若有貢獻；若Si=0,該項對該項對VO無貢獻無貢獻70權電阻網(wǎng)絡：2R4R8R16R32R64R128R256RVrefRf VOS1S2S3S4S5S6S7S8這里，上式中的這里，上式中的n=871基本變換原理n如果用如果用8位二進制

28、代碼來控制圖中的位二進制代碼來控制圖中的S1 S8 (Di=1時時Si閉合；閉合；Di=0時時Si斷開斷開)，則不同的二進制則不同的二進制代碼就對應不同輸出電壓代碼就對應不同輸出電壓VO；n當代碼在當代碼在0FFH之間變化時，之間變化時，VO相應地在相應地在0-(255/256)Vref之間變化；之間變化；n為控制電阻網(wǎng)絡各支路電阻值的精度，實際的為控制電阻網(wǎng)絡各支路電阻值的精度，實際的D/A轉(zhuǎn)換器采用轉(zhuǎn)換器采用R-2R梯形電阻網(wǎng)絡，它只用兩梯形電阻網(wǎng)絡，它只用兩種阻值的電阻種阻值的電阻(R和和2R)。723. 主要技術指標 n分辨率（分辨率（Resolution） 輸入的二進制數(shù)每輸入的二進

29、制數(shù)每1個最低有效位個最低有效位 (LSB)使輸出變化的程度。使輸出變化的程度。n可用輸入數(shù)字量的位數(shù)來表示，如可用輸入數(shù)字量的位數(shù)來表示，如8位、位、10位等；也可用一個位等；也可用一個LSB 使輸出變化的程度來使輸出變化的程度來表示。表示。nLSB Least Significant BitLSB Least Significant Bit73分辯率n一個滿量程為一個滿量程為5V的的10位位D/A變換器，變換器，1 LSB的變化將使輸出變化的變化將使輸出變化 5/(210-1) = 5/1023 = 0.04888V = 48.88mV74轉(zhuǎn)換精度（誤差）實際輸出值與理論值之間的最大偏差實

30、際輸出值與理論值之間的最大偏差n可用最小量化階可用最小量化階來度量：來度量： =1/2 LSB1/2 LSBn也可用滿量程的百分比來度量：也可用滿量程的百分比來度量： 如如0.05% FSR0.05% FSR(FSR-Full Scale Range)75轉(zhuǎn)換時間n從開始轉(zhuǎn)換到與滿量程值相差從開始轉(zhuǎn)換到與滿量程值相差1/2 LSB1/2 LSB所對所對應的模擬量所需要的時間。應的模擬量所需要的時間。tV1/2 LSBtCVFULL764. DAC0832特點：特點：n8位電流輸出型位電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器nT型電阻網(wǎng)絡型電阻網(wǎng)絡n差動輸出差動輸出77DAC0832的內(nèi)部結(jié)構：78主要引線

31、功能輸入寄存器控制信號：輸入寄存器控制信號：nD7D0：輸入數(shù)據(jù)線：輸入數(shù)據(jù)線nILE：輸入鎖存允許：輸入鎖存允許nCS：片選信號：片選信號nWR1：寫輸入鎖存器：寫輸入鎖存器79主要引線功能用于用于DAC寄存器的控制信號：寄存器的控制信號：nWR2：寫：寫DAC寄存器寄存器nXFER：允許輸入鎖存器的數(shù)據(jù)傳送到：允許輸入鎖存器的數(shù)據(jù)傳送到DAC寄存器寄存器80主要引線功能其它引線：其它引線：nVREF：參考電壓。：參考電壓。 -10V+10V，一般為，一般為+5V或或+10VnIOUT1、IOUT2： D/A轉(zhuǎn)換差動電流輸出。轉(zhuǎn)換差動電流輸出。 用于連接運算放大器的輸入用于連接運算放大器的輸

32、入nRfb：內(nèi)部反饋電阻引腳，接運放輸出內(nèi)部反饋電阻引腳，接運放輸出nAGND、DGND：模擬地和數(shù)字地模擬地和數(shù)字地 81工作時序?qū)戄斎雽戄斎爰拇嫫骷拇嫫鲗憣慏AC寄存器寄存器82工作模式n單緩沖模式單緩沖模式n雙緩沖模式雙緩沖模式n無緩沖模式無緩沖模式83單緩沖模式n使輸入鎖存器或使輸入鎖存器或DAC寄存器二者之一處于直通，寄存器二者之一處于直通，即芯片只占用一個端口地址。即芯片只占用一個端口地址。nCPU只需一次寫入即開始轉(zhuǎn)換。寫入數(shù)據(jù)的程只需一次寫入即開始轉(zhuǎn)換。寫入數(shù)據(jù)的程序為：序為： MOV DX，PORT MOV AL，DATA OUT DX，AL84雙緩沖模式（標準模式）n對輸入

33、寄存器和對輸入寄存器和DAC寄存器均需控制；寄存器均需控制；n當輸入寄存器控制信號有效時，數(shù)據(jù)寫入輸入寄存當輸入寄存器控制信號有效時，數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器中；再在器中；再在DAC寄存器控制信號有效時，數(shù)據(jù)才寫寄存器控制信號有效時，數(shù)據(jù)才寫入入DAC寄存器，并啟動變換；寄存器，并啟動變換；n此時芯片占用兩個端口地址；此時芯片占用兩個端口地址；n優(yōu)點：數(shù)據(jù)接收與優(yōu)點：數(shù)據(jù)接收與D/A轉(zhuǎn)換可異步進行；轉(zhuǎn)換可異步進行； 可實現(xiàn)多個可實現(xiàn)多個DAC同步轉(zhuǎn)換輸出同步轉(zhuǎn)換輸出n特點：特點：分時寫入、同步轉(zhuǎn)換分時寫入、同步轉(zhuǎn)換85雙緩沖模式同步轉(zhuǎn)換例86雙緩沖模式的數(shù)據(jù)寫入程序MOV AL，data MOV D

34、X，port1 0832-1的輸入寄存器地址的輸入寄存器地址OUT DX，ALMOV DX，port2 0832-2的輸入寄存器地址的輸入寄存器地址OUT DX，AL MOV DX，port3 DAC寄存器地址寄存器地址OUT DX，AL HLT87無緩沖器模式n使內(nèi)部的兩個寄存器都處于直通狀態(tài)。模擬使內(nèi)部的兩個寄存器都處于直通狀態(tài)。模擬輸出始終跟隨輸入變化。輸出始終跟隨輸入變化。n不能直接與數(shù)據(jù)總線連接，需外加并行接口不能直接與數(shù)據(jù)總線連接，需外加并行接口(如如74LS373、8255等等)。885. D/A轉(zhuǎn)換器的應用信號發(fā)生器信號發(fā)生器 用于閉環(huán)控制系統(tǒng)用于閉環(huán)控制系統(tǒng)向向D/A轉(zhuǎn)換器寫

35、入某種按規(guī)轉(zhuǎn)換器寫入某種按規(guī)律變化的數(shù)據(jù)，即可在輸出律變化的數(shù)據(jù)，即可在輸出端獲得相應的各種波形端獲得相應的各種波形89三、模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：nA/D轉(zhuǎn)換器的一般工作原理；轉(zhuǎn)換器的一般工作原理；nA/D轉(zhuǎn)換器的主要技術指標；轉(zhuǎn)換器的主要技術指標；nA/D轉(zhuǎn)換器的應用轉(zhuǎn)換器的應用與系統(tǒng)的連接與系統(tǒng)的連接數(shù)據(jù)采集程序的編寫數(shù)據(jù)采集程序的編寫901. A/D轉(zhuǎn)換器用途n用于將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信用于將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的裝置，簡稱號的裝置，簡稱ADC，是模擬系統(tǒng)與計算是模擬系統(tǒng)與計算機之間的接口部件。機之間的接口部件。912. A/D轉(zhuǎn)換器類型n計數(shù)型

36、計數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 速度慢、價格低，適用于慢速系統(tǒng)速度慢、價格低，適用于慢速系統(tǒng)n雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 分辯率高、抗干擾性好、轉(zhuǎn)換速度慢，適用于中速系統(tǒng)分辯率高、抗干擾性好、轉(zhuǎn)換速度慢，適用于中速系統(tǒng)n逐位反饋型逐位反饋型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換精度高、速度快、抗干擾性差轉(zhuǎn)換精度高、速度快、抗干擾性差92逐位反饋型A/D轉(zhuǎn)換器D/A+ +- -V Vi i比較器逐次變換寄存器SAR 數(shù)字量輸出時序及控制邏輯 VC原理：類似天平稱重量時的嘗試法，逐步用砝碼的累積重量去逼近被稱物原理：類似天平稱重量時的嘗試法，逐步用砝碼的累積重量去逼近被稱物933. 主要技術指標n轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換

37、精度 量化誤差量化誤差 非線性誤差非線性誤差 其它誤差其它誤差n總誤差總誤差=各誤差的均方根各誤差的均方根影響精度的誤差影響精度的誤差94量化間隔n一個最低有效位對應的模擬量，即一個最低有效位對應的模擬量，即 =Vmax /（2n-1）n例：某例：某8位位ADC的滿量程電壓為的滿量程電壓為5V，則其分，則其分辨率為：辨率為： 5V/255=19.6mV95量化誤差n絕對量化誤差絕對量化誤差=1/2 n相對量化誤差相對量化誤差=（1/2） 1LSB 100%96量化誤差n例：例： 設滿量程電壓設滿量程電壓=10V， A/D變換器位數(shù)變換器位數(shù)=10位，則：位，則： 絕對量化誤差絕對量化誤差 10

38、/211 = 4.88mV 相對量化誤差相對量化誤差 1/211 *100% = 0.049%97轉(zhuǎn)換時間n實現(xiàn)一次轉(zhuǎn)換需要的時間實現(xiàn)一次轉(zhuǎn)換需要的時間n精度越高（字長越長），轉(zhuǎn)換速度越慢。精度越高（字長越長），轉(zhuǎn)換速度越慢。98輸入動態(tài)范圍n允許轉(zhuǎn)換的電壓的范圍允許轉(zhuǎn)換的電壓的范圍 如如05V、010V等。等。994. ADC0809n8通道（通道（8路）輸入路）輸入n8位字長位字長 n逐位逼近型逐位逼近型n轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間100s n內(nèi)置三態(tài)輸出緩沖器內(nèi)置三態(tài)輸出緩沖器100主要引腳功能nD7D0：輸出數(shù)據(jù)線（三態(tài)）：輸出數(shù)據(jù)線（三態(tài)）nIN0IN7：8通道（路）模擬輸入通道（路）模擬輸入

39、nADDA、ADDB、ADDC：通道地址：通道地址nALE：通道地址鎖存：通道地址鎖存nSTART：啟動轉(zhuǎn)換：啟動轉(zhuǎn)換nEOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)輸出：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)輸出nOE：輸出允許（打開輸出三態(tài)門）：輸出允許（打開輸出三態(tài)門）nCLK：時鐘輸入（：時鐘輸入（10KHz1.2MHz）101START EOC CLK OED7D0VREF(+) VREF(-)ADDCADDBADDAALEIN0IN7比較器比較器8路模路模擬開擬開關關逐位逼近寄存器逐位逼近寄存器SAR樹狀開關樹狀開關電阻網(wǎng)絡電阻網(wǎng)絡三態(tài)三態(tài)輸出輸出鎖存鎖存器器時序與控制時序與控制地址地址鎖存鎖存及及譯碼譯碼D/A8個個模模擬擬輸輸入

40、入通通道道8選選1內(nèi)部結(jié)構：102工作時序啟動啟動地址地址鎖存鎖存ADDA-ADDCADDA-ADDCALE/STARTALE/STARTEOCEOCOEOED D0-0-D D7 7轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間103ADC0809工作過程n送通道地址，以選擇要轉(zhuǎn)換的模擬輸入；送通道地址，以選擇要轉(zhuǎn)換的模擬輸入；n鎖存通道地址到內(nèi)部地址鎖存器；鎖存通道地址到內(nèi)部地址鎖存器；n啟動啟動A/D變換；變換；n判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束；判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束；n讀轉(zhuǎn)換結(jié)果讀轉(zhuǎn)換結(jié)果104ADC0809的應用n芯片與系統(tǒng)的連接芯片與系統(tǒng)的連接n編寫相應的數(shù)據(jù)采集程序編寫相應的數(shù)據(jù)采集程序105芯片與系統(tǒng)的連接模擬輸入端模擬輸入端Ini ：單路輸入時單路輸入時ADDCADDBADDAIN4ADC0809輸入輸入多路輸入時多路輸入時ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809輸入輸入0輸入輸