輸入輸出接口技術(shù)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(diǎn)基本輸入輸出接口的特點(diǎn)n簡(jiǎn)單接口芯片的應(yīng)用簡(jiǎn)單接口芯片的應(yīng)用n兩種可編程數(shù)字接口芯片的應(yīng)用兩種可編程數(shù)字接口芯片的應(yīng)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(yīng)用模擬量輸入輸出接口芯片的功能及應(yīng)用 38.1 簡(jiǎn)單數(shù)字接口電路掌握：掌握：n接口電路的分類(lèi)及特點(diǎn)；接口電路的分類(lèi)及特點(diǎn)；n兩類(lèi)簡(jiǎn)單接口芯片的應(yīng)用兩類(lèi)簡(jiǎn)單接口芯片的應(yīng)用4一、接口電路的基本構(gòu)成CPU數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)狀態(tài)狀態(tài)控制控制外設(shè)外設(shè)I/O接口：接口：5接口的基本構(gòu)成數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)控制線(xiàn)控制線(xiàn)狀態(tài)線(xiàn)狀態(tài)線(xiàn)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(mén)三態(tài)門(mén))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(mén)三態(tài)門(mén))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(gòu)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(lái)設(shè)定存放控制命令，用來(lái)設(shè)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(shè)當(dāng)前狀態(tài)，以供保存外設(shè)當(dāng)前狀態(tài)，以供CPU讀取。讀取。7外設(shè)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(diǎn)輸入接口：輸入接

3、口：n要求對(duì)數(shù)據(jù)具有控制能力（常用三態(tài)門(mén)實(shí)現(xiàn)）要求對(duì)數(shù)據(jù)具有控制能力（常用三態(tài)門(mén)實(shí)現(xiàn)）輸出接口：輸出接口：n要求對(duì)數(shù)據(jù)具有鎖存能力（常用鎖存器實(shí)現(xiàn)）要求對(duì)數(shù)據(jù)具有鎖存能力（常用鎖存器實(shí)現(xiàn)）9二、基本輸入接口三態(tài)門(mén)接口：高電平、低電平、三態(tài)門(mén)接口：高電平、低電平、高阻態(tài)高阻態(tài)10三態(tài)門(mén)的工作波形：A0A15IOR譯碼輸出譯碼輸出D0D7開(kāi)關(guān)狀態(tài)開(kāi)關(guān)狀態(tài)地址有效地址有效1174LS244接口n含含8個(gè)三態(tài)門(mén)的集成電路芯片個(gè)三態(tài)門(mén)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(shè)具有數(shù)據(jù)保持能力時(shí)用來(lái)輸入接口在外設(shè)具有數(shù)據(jù)保持能力時(shí)用來(lái)輸入接口P341圖圖12三態(tài)門(mén)接口應(yīng)用例n利用三態(tài)

4、門(mén)作為輸入接口（利用三態(tài)門(mén)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(dāng)三態(tài)門(mén)端，當(dāng)三態(tài)門(mén)輸出高電平時(shí)，可向輸出高電平時(shí)，可向98C64A寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)數(shù)寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，輸出低電平時(shí)則不能寫(xiě)入。試畫(huà)芯片與系據(jù)，輸出低電平時(shí)則不能寫(xiě)入。試畫(huà)芯片與系統(tǒng)的連接圖統(tǒng)的連接圖13三態(tài)門(mén)接口應(yīng)用例D0D7A0A12WEOEREADY/ /BUSYA0A12MEMWMEMR高位地高位地址信號(hào)址信號(hào)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(gòu)成；觸發(fā)器構(gòu)成；

5、n特點(diǎn)：特點(diǎn)： 具有對(duì)數(shù)據(jù)的鎖存能力；具有對(duì)數(shù)據(jù)的鎖存能力； 不具備對(duì)數(shù)據(jù)的控制能力不具備對(duì)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(gè)帶有三態(tài)輸出的個(gè)帶有三態(tài)輸出的8D觸發(fā)器，具觸發(fā)器，具有對(duì)數(shù)據(jù)的控制能力有對(duì)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(shè)設(shè)自外設(shè)自外設(shè)17簡(jiǎn)單I/O接口綜合應(yīng)用例n根據(jù)開(kāi)關(guān)狀態(tài)在根據(jù)開(kāi)關(guān)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(hào)

6、符號(hào)n設(shè)輸出接口的地址為設(shè)輸出接口的地址為F0Hn設(shè)輸入接口地址為設(shè)輸入接口地址為F1Hn當(dāng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)分別為當(dāng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)分別為00001111時(shí)，時(shí)，在在7段數(shù)碼管上對(duì)應(yīng)顯示段數(shù)碼管上對(duì)應(yīng)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(hào)符號(hào)形狀形狀7段碼段碼.gfedcba符號(hào)符號(hào)形狀形狀7段碼段碼.gfedcba000111111801111111100000110901100111201011011A01110111301001111B01111100401100110C00111001501101101D01011110601111101E01111001700000111F0111000120簡(jiǎn)單I/O接口綜合應(yīng)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(xiàn)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)芯片的引線(xiàn)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)n工作方式及工作時(shí)序工作方式及工作時(shí)序n芯片的應(yīng)用芯片的應(yīng)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(shí)器8253n16位硬件減法計(jì)數(shù)器位硬件減法計(jì)數(shù)器n含三個(gè)獨(dú)立定時(shí)含三個(gè)獨(dú)立定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器n最大計(jì)數(shù)初值為最大計(jì)數(shù)初值為0內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖23主要引線(xiàn)功能連接系統(tǒng)端的主要

9、引線(xiàn)：連接系統(tǒng)端的主要引線(xiàn)：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(xiàn)功能連接外設(shè)端的主要引線(xiàn)：連接外設(shè)端的主要引線(xiàn)：nCLK - 時(shí)鐘脈沖輸入時(shí)鐘脈沖輸入nGATE - 門(mén)控信號(hào)輸入門(mén)控信號(hào)輸入nOUT - 定時(shí)輸出定時(shí)輸出 25結(jié)構(gòu)特點(diǎn)n計(jì)數(shù)器計(jì)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(jì)數(shù)寄存器位計(jì)數(shù)寄存器存放存放8位控制命令字位控制命令字26計(jì)數(shù)啟動(dòng)方式軟件啟動(dòng)軟件啟動(dòng)硬件啟動(dòng)硬件啟動(dòng)GATE端為高電平端為高電平置入計(jì)數(shù)初值后的第置入計(jì)數(shù)初值后的第2個(gè)

10、個(gè)CLK脈沖的下降沿啟動(dòng)脈沖的下降沿啟動(dòng)GATE端有一個(gè)上升沿端有一個(gè)上升沿對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)CLK脈沖的下降沿脈沖的下降沿啟動(dòng)啟動(dòng)27工作方式方式方式0方式方式1 軟件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。軟件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)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(jì)數(shù)結(jié)束輸出高電平計(jì)數(shù)結(jié)束輸出高電平硬件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)硬件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)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(jì)數(shù)開(kāi)始輸出低電平，結(jié)束后又變高計(jì)數(shù)開(kāi)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(dòng)，自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)軟、硬件啟動(dòng)，自動(dòng)重復(fù)計(jì)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(jì)

11、數(shù)到最后一個(gè)脈沖時(shí)輸出低電平計(jì)數(shù)到最后一個(gè)脈沖時(shí)輸出低電平軟、硬件啟動(dòng)，自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)軟、硬件啟動(dòng)，自動(dòng)重復(fù)計(jì)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(duì)稱(chēng)方波輸出對(duì)稱(chēng)方波29工作方式方式方式4方式方式5 軟件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。軟件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)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(jì)數(shù)結(jié)束輸出一個(gè)計(jì)數(shù)結(jié)束輸出一個(gè)CLK寬度的低電平寬度的低電平硬件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)硬件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)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(jì)數(shù)器的工作方式用于確定各計(jì)數(shù)器的工作方式格格 式式318253的應(yīng)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(jì)數(shù)初值置計(jì)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(xiě)控制字寫(xiě)控制字寫(xiě)計(jì)數(shù)值低寫(xiě)計(jì)數(shù)值低8位位寫(xiě)計(jì)數(shù)值高寫(xiě)計(jì)數(shù)值高8位位寫(xiě)入順序：寫(xiě)入順序：可以計(jì)數(shù)器為可以計(jì)數(shù)器為單位，也可先單位，也可先寫(xiě)所有計(jì)數(shù)器寫(xiě)所有計(jì)數(shù)器控制字，再寫(xiě)控制字，再寫(xiě)入初值入初值348253應(yīng)用例n采用采用8253作定時(shí)作定時(shí)/計(jì)數(shù)器，其接口地址為計(jì)數(shù)器，其接口地址為0120H0123H。n要求計(jì)數(shù)器要求計(jì)數(shù)器0每每10ms輸出一個(gè)輸出一個(gè)CLK脈沖寬的脈沖寬的負(fù)脈沖；用計(jì)數(shù)器負(fù)脈沖

13、；用計(jì)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(hào)，計(jì)數(shù)器號(hào)，計(jì)數(shù)器2在定時(shí)在定時(shí)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(shí)鐘頻率為的時(shí)鐘頻率為2MH。n畫(huà)線(xiàn)路連接圖，并編寫(xiě)初始化程序。畫(huà)線(xiàn)路連接圖，并編寫(xiě)初始化程序。 358253應(yīng)用例n計(jì)算計(jì)數(shù)初值：計(jì)算計(jì)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(jì)數(shù)值位計(jì)數(shù)值 CNT1：方式方式3，低，低8位計(jì)數(shù)值位計(jì)數(shù)值 CNT2：方式方式0， 16位計(jì)數(shù)值位計(jì)數(shù)值368253

14、應(yīng)用例CLK0GATE0OUT1D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器譯碼器8253CLK2GATE1GATE2+5VCLK12MHzOUT0OUT2？378253應(yīng)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(diǎn)：特點(diǎn)：n含含3個(gè)獨(dú)立的個(gè)獨(dú)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(guò)編程，

15、設(shè)置各端口工作在某一確定可通過(guò)編程，設(shè)置各端口工作在某一確定狀態(tài)下。狀態(tài)下。39引線(xiàn)連接系統(tǒng)端的主要引線(xiàn)：連接系統(tǒng)端的主要引線(xiàn)：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(xiàn)連接外設(shè)端的引腳：連接外設(shè)端的引腳：nPA0 PA7nPB0 PB7nPC0 PC7分別對(duì)應(yīng)分別對(duì)應(yīng)A、B、C三個(gè)端口三個(gè)端口41結(jié)構(gòu)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(shè)設(shè)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(dāng)于三個(gè)獨(dú)立的相當(dāng)于三個(gè)獨(dú)立的8位簡(jiǎn)單接口位簡(jiǎn)單接口n各端口既可設(shè)置為輸入口，也可設(shè)置為輸出口，各端口既可設(shè)置為輸入口，也可設(shè)置為輸出口，但不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入及輸出但不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入及輸出nC端口可以是一個(gè)端口可以是一個(gè)8位的簡(jiǎn)單接口，也可以分為位的簡(jiǎn)單接口，也可以分為兩個(gè)獨(dú)立的兩個(gè)獨(dú)立的4位端口位端口n常用于連接簡(jiǎn)單外設(shè)（適于無(wú)條件或查詢(xún)方式）常用于連接簡(jiǎn)單外設(shè)（適于無(wú)條件或查詢(xún)方式）45方式0的應(yīng)

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(hào)控制利用一組選通控制信號(hào)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(hào)作選通控制信號(hào)nA口、口、B口在作為口在作為輸入輸入和和輸出輸出時(shí)的選通信號(hào)時(shí)的選通信號(hào)不同不同輸入輸入輸出輸出47方式1的應(yīng)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(hào)外，其余位可工位除用作選通

18、信號(hào)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(yīng)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(dāng)當(dāng)A口工作于方式口工作于方式2時(shí)，時(shí)，B口可工作于方式口可工作于方式1（此時(shí)（此時(shí)C口的所有位都用作選通控制信號(hào)的口的所有位都用作選通控制信號(hào)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(shí)（此時(shí)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(gè)端口工作于何種方個(gè)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(dāng)其工作于方式當(dāng)其工作于方式0下下且作為輸出口時(shí)，需要對(duì)輸出線(xiàn)設(shè)置初始且作為輸出口時(shí)，需要對(duì)輸出線(xiàn)設(shè)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(gè)端口的工作方式個(gè)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(yīng)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(yīng)的控制程序相應(yīng)的控制程序例例7-3538255應(yīng)用例2：n利用利用8255實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)

20、檢測(cè)和繼電器控制電路；實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)檢測(cè)和繼電器控制電路；n當(dāng)開(kāi)關(guān)當(dāng)開(kāi)關(guān)K閉合時(shí)，使閉合時(shí)，使8個(gè)繼電器通電動(dòng)作；個(gè)繼電器通電動(dòng)作；n系統(tǒng)每隔系統(tǒng)每隔100ms檢測(cè)一次開(kāi)關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)相檢測(cè)一次開(kāi)關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制；應(yīng)的控制；n初始狀態(tài)下繼電器都不動(dòng)作。初始狀態(tài)下繼電器都不動(dòng)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(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0和計(jì)數(shù)器和計(jì)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(jì)數(shù)器的輸出作為計(jì)數(shù)器1的時(shí)鐘信號(hào)，使的時(shí)鐘信號(hào)，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(hào)作為中信號(hào)作為中斷源。斷源。n8253兩個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值分別為：兩個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)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(shí)鐘脈沖時(shí)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(jì)數(shù)初值：置計(jì)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(wù)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(kāi)關(guān)狀態(tài)口輸入開(kāi)關(guān)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(dòng)作所有繼電器動(dòng)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(chǎng)的模擬信號(hào)或非電的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的模擬信號(hào)或非電的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為 計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào) 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(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量以驅(qū)動(dòng)生將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量以驅(qū)動(dòng)生 產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行器件產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行器件 過(guò)程控制過(guò)程控制62模擬量I/O通道的組成：模擬接口電路的任務(wù)模擬接口電路的任務(wù)模擬電路的任務(wù)模擬電路的任務(wù)0010110110101100工工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)過(guò)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(dòng)驅(qū)動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換輸出輸出接口接口微微型

25、型計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)執(zhí)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)輸入輸入接口接口物理量物理量變換變換信號(hào)信號(hào)處理處理信號(hào)信號(hào)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(guò)程控制過(guò)程控制)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)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(shù)指標(biāo)變換器的主要技術(shù)指標(biāo)nDAC0832的三種工作模式的三種工作模式nDAC0832的應(yīng)用的應(yīng)用651. D/A變換器的基本構(gòu)成 模擬開(kāi)關(guān)模擬開(kāi)關(guān) 電

26、阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò) 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)梯形電阻網(wǎng)絡(luò)VrefRf 模擬開(kāi)關(guān)模擬開(kāi)關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò)VO數(shù)字量數(shù)字量662. 基本變換原理 n運(yùn)放的放大倍數(shù)足夠大時(shí)，輸出電壓運(yùn)放的放大倍數(shù)足夠大時(shí)，輸出電壓VO與輸入與輸入電壓電壓Vin的關(guān)系為：的關(guān)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(gè)支路個(gè)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(guān)系為：的關(guān)系為：n0fini=1i1V = -RVRViRf VOR1Rn68基本變換原理n令每個(gè)支路的輸入電阻為令每個(gè)支路的輸入電阻為2iR，并令基準(zhǔn)電壓，并令

27、基準(zhǔn)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(gè)支路由一個(gè)開(kāi)關(guān)如果每個(gè)支路由一個(gè)開(kāi)關(guān)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(kāi)，則上式斷開(kāi)，則上式變換為變換為n0irefii=11V = -SV2若若Si=1,該項(xiàng)對(duì)該項(xiàng)對(duì)VO有貢獻(xiàn)；若有貢獻(xiàn)；若Si=0,該項(xiàng)對(duì)該項(xiàng)對(duì)VO無(wú)貢獻(xiàn)無(wú)貢獻(xiàn)70權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)：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(jìn)制

28、代碼來(lái)控制圖中的位二進(jìn)制代碼來(lái)控制圖中的S1 S8 (Di=1時(shí)時(shí)Si閉合；閉合；Di=0時(shí)時(shí)Si斷開(kāi)斷開(kāi))，則不同的二進(jìn)制則不同的二進(jìn)制代碼就對(duì)應(yīng)不同輸出電壓代碼就對(duì)應(yīng)不同輸出電壓VO；n當(dāng)代碼在當(dāng)代碼在0FFH之間變化時(shí)，之間變化時(shí)，VO相應(yīng)地在相應(yīng)地在0-(255/256)Vref之間變化；之間變化；n為控制電阻網(wǎng)絡(luò)各支路電阻值的精度，實(shí)際的為控制電阻網(wǎng)絡(luò)各支路電阻值的精度，實(shí)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(luò)，它只用兩梯形電阻網(wǎng)絡(luò)，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(shù)指標(biāo) n分辨率（分辨率（Resolution） 輸入的二進(jìn)制數(shù)每輸入的二進(jìn)

29、制數(shù)每1個(gè)最低有效位個(gè)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(lái)表示，如可用輸入數(shù)字量的位數(shù)來(lái)表示，如8位、位、10位等；也可用一個(gè)位等；也可用一個(gè)LSB 使輸出變化的程度來(lái)使輸出變化的程度來(lái)表示。表示。nLSB Least Significant BitLSB Least Significant Bit73分辯率n一個(gè)滿(mǎn)量程為一個(gè)滿(mǎn)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(shí)際輸出值與理論值之間的最大偏差實(shí)

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(lái)度量：來(lái)度量： =1/2 LSB1/2 LSBn也可用滿(mǎn)量程的百分比來(lái)度量：也可用滿(mǎn)量程的百分比來(lái)度量： 如如0.05% FSR0.05% FSR(FSR-Full Scale Range)75轉(zhuǎn)換時(shí)間n從開(kāi)始轉(zhuǎn)換到與滿(mǎn)量程值相差從開(kāi)始轉(zhuǎn)換到與滿(mǎn)量程值相差1/2 LSB1/2 LSB所對(duì)所對(duì)應(yīng)的模擬量所需要的時(shí)間。應(yīng)的模擬量所需要的時(shí)間。tV1/2 LSBtCVFULL764. DAC0832特點(diǎn)：特點(diǎn)：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(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)n差動(dòng)輸出差動(dòng)輸出77DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：78主要引線(xiàn)

31、功能輸入寄存器控制信號(hào)：輸入寄存器控制信號(hào)：nD7D0：輸入數(shù)據(jù)線(xiàn)：輸入數(shù)據(jù)線(xiàn)nILE：輸入鎖存允許：輸入鎖存允許nCS：片選信號(hào)：片選信號(hào)nWR1：寫(xiě)輸入鎖存器：寫(xiě)輸入鎖存器79主要引線(xiàn)功能用于用于DAC寄存器的控制信號(hào)：寄存器的控制信號(hào)：nWR2：寫(xiě)：寫(xiě)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(xiàn)功能其它引線(xiàn)：其它引線(xiàn)：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(dòng)電流輸出。轉(zhuǎn)換差動(dòng)電流輸出。 用于連接運(yùn)算放大器的輸入用于連接運(yùn)算放大器的輸

32、入nRfb：內(nèi)部反饋電阻引腳，接運(yùn)放輸出內(nèi)部反饋電阻引腳，接運(yùn)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(shí)序?qū)戄斎雽?xiě)輸入寄存器寄存器寫(xiě)寫(xiě)DAC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(wú)緩沖模式無(wú)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(gè)端口地址。即芯片只占用一個(gè)端口地址。nCPU只需一次寫(xiě)入即開(kāi)始轉(zhuǎn)換。寫(xiě)入數(shù)據(jù)的程只需一次寫(xiě)入即開(kāi)始轉(zhuǎn)換。寫(xiě)入數(shù)據(jù)的程序?yàn)椋盒驗(yàn)椋?MOV DX，PORT MOV AL，DATA OUT DX，AL84雙緩沖模式（標(biāo)準(zhǔn)模式）n對(duì)輸入

33、寄存器和對(duì)輸入寄存器和DAC寄存器均需控制；寄存器均需控制；n當(dāng)輸入寄存器控制信號(hào)有效時(shí)，數(shù)據(jù)寫(xiě)入輸入寄存當(dāng)輸入寄存器控制信號(hào)有效時(shí)，數(shù)據(jù)寫(xiě)入輸入寄存器中；再在器中；再在DAC寄存器控制信號(hào)有效時(shí)，數(shù)據(jù)才寫(xiě)寄存器控制信號(hào)有效時(shí)，數(shù)據(jù)才寫(xiě)入入DAC寄存器，并啟動(dòng)變換；寄存器，并啟動(dòng)變換；n此時(shí)芯片占用兩個(gè)端口地址；此時(shí)芯片占用兩個(gè)端口地址；n優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)接收與優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)接收與D/A轉(zhuǎn)換可異步進(jìn)行；轉(zhuǎn)換可異步進(jìn)行； 可實(shí)現(xiàn)多個(gè)可實(shí)現(xiàn)多個(gè)DAC同步轉(zhuǎn)換輸出同步轉(zhuǎn)換輸出n特點(diǎn)：特點(diǎn)：分時(shí)寫(xiě)入、同步轉(zhuǎn)換分時(shí)寫(xiě)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(xiě)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(wú)緩沖器模式n使內(nèi)部的兩個(gè)寄存器都處于直通狀態(tài)。模擬使內(nèi)部的兩個(gè)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(xiàn)連接，需外加并行接口不能直接與數(shù)據(jù)總線(xiàn)連接，需外加并行接口(如如74LS373、8255等等)。885. D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用信號(hào)發(fā)生器信號(hào)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(xiě)

35、入某種按規(guī)轉(zhuǎn)換器寫(xiě)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(yīng)的各種波形端獲得相應(yīng)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(shù)指標(biāo)；轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)；nA/D轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用轉(zhuǎn)換器的應(yīng)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(xiě)數(shù)據(jù)采集程序的編寫(xiě)901. A/D轉(zhuǎn)換器用途n用于將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信用于將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)號(hào)的裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)ADC，是模擬系統(tǒng)與計(jì)算是模擬系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間的接口部件。機(jī)之間的接口部件。912. A/D轉(zhuǎn)換器類(lèi)型n計(jì)數(shù)型

36、計(jì)數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 速度慢、價(jià)格低，適用于慢速系統(tǒng)速度慢、價(jià)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(shí)序及控制邏輯 VC原理：類(lèi)似天平稱(chēng)重量時(shí)的嘗試法，逐步用砝碼的累積重量去逼近被稱(chēng)物原理：類(lèi)似天平稱(chēng)重量時(shí)的嘗試法，逐步用砝碼的累積重量去逼近被稱(chēng)物933. 主要技術(shù)指標(biāo)n轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換

37、精度 量化誤差量化誤差 非線(xiàn)性誤差非線(xiàn)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(gè)最低有效位對(duì)應(yīng)的模擬量，即一個(gè)最低有效位對(duì)應(yīng)的模擬量，即 =Vmax /（2n-1）n例：某例：某8位位ADC的滿(mǎn)量程電壓為的滿(mǎn)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(duì)量化誤差絕對(duì)量化誤差=1/2 n相對(duì)量化誤差相對(duì)量化誤差=（1/2） 1LSB 100%96量化誤差n例：例： 設(shè)滿(mǎn)量程電壓設(shè)滿(mǎn)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(duì)量化誤差絕對(duì)量化誤差 10

38、/211 = 4.88mV 相對(duì)量化誤差相對(duì)量化誤差 1/211 *100% = 0.049%97轉(zhuǎn)換時(shí)間n實(shí)現(xiàn)一次轉(zhuǎn)換需要的時(shí)間實(shí)現(xiàn)一次轉(zhuǎn)換需要的時(shí)間n精度越高（字長(zhǎng)越長(zhǎng)），轉(zhuǎn)換速度越慢。精度越高（字長(zhǎng)越長(zhǎng)），轉(zhuǎn)換速度越慢。98輸入動(dòng)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(zhǎng)位字長(zhǎng) n逐位逼近型逐位逼近型n轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)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(xiàn)（三態(tài)）：輸出數(shù)據(jù)線(xiàn)（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：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換：?jiǎn)?dòng)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(kāi)輸出三態(tài)門(mén)）：輸出允許（打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)）nCLK：時(shí)鐘輸入（：時(shí)鐘輸入（10KHz1.2MHz）101START EOC CLK OED7D0VREF(+) VREF(-)ADDCADDBADDAALEIN0IN7比較器比較器8路模路模擬開(kāi)擬開(kāi)關(guān)關(guān)逐位逼近寄存器逐位逼近寄存器SAR樹(shù)狀開(kāi)關(guān)樹(shù)狀開(kāi)關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò)三態(tài)三態(tài)輸出輸出鎖存鎖存器器時(shí)序與控制時(shí)序與控制地址地址鎖存鎖存及及譯碼譯碼D/A8個(gè)個(gè)模模擬擬輸輸入

40、入通通道道8選選1內(nèi)部結(jié)構(gòu)：102工作時(shí)序啟動(dòng)啟動(dòng)地址地址鎖存鎖存ADDA-ADDCADDA-ADDCALE/STARTALE/STARTEOCEOCOEOED D0-0-D D7 7轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間103ADC0809工作過(guò)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(dòng)啟動(dòng)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(yīng)用n芯片與系統(tǒng)的連接芯片與系統(tǒng)的連接n編寫(xiě)相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集程序編寫(xiě)相應(yīng)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 ：?jiǎn)温份斎霑r(shí)單路輸入時(shí)ADDCADDBADDAIN4ADC0809輸入輸入多路輸入時(shí)多路輸入時(shí)ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809輸入輸入0輸入輸