第2章輸入輸出接口與過程通道2

第2章輸入輸出接口與過程通道2.1總線技術(shù)2.2總線擴(kuò)展技術(shù)2.3數(shù)字量輸入輸出接口與過程通道2.4模擬量輸入接口與過程通道2.5模擬量輸出接口與過程通道2.6基于串行總線的計算機控制系統(tǒng)硬件技術(shù)2.7硬件抗干擾技術(shù)本節(jié)主要內(nèi)容A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)2.4模擬量輸入接口與過程通道2.4模擬量輸入接口與過程通道2.4.1模擬量輸入通道的組成模擬量輸入通道的任務(wù)是把系統(tǒng)中檢測到的模擬信號，變成二進(jìn)制數(shù)字信號，經(jīng)接口送往計算機。由圖可知，模擬量輸入通道一般由I/V變換，多路轉(zhuǎn)換器，采樣保持器，A/D轉(zhuǎn)換器，接口及控制邏輯等組成。圖2.14模擬量輸入通道的組成結(jié)構(gòu)2.4.2信號調(diào)理和I/V變換

1.信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路將傳感器的非電量或非標(biāo)準(zhǔn)電信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號。常用的手段有變換、放大、濾波、線性化、補償?shù)取?/p>

1）非電信號檢測---不平衡電橋 激勵源接哪里？ 輸出從何處得到？

R2=R3，R1=100Ω

，

Rpt=100Ω(0℃)

電橋處于什么狀態(tài)，輸出是多少？ 溫度變化時，鉑電阻阻值熱電阻測溫電橋熱電阻連接導(dǎo)線產(chǎn)生測量誤差及消除方法

熱電阻的連接導(dǎo)線很長時，采用兩線制則將導(dǎo)線電阻計入測量橋臂，引起測溫誤差。采用三線制接線則會抵消導(dǎo)線電阻的影響。 要求三根線要等長度、等線經(jīng)、同質(zhì)材料。

補償原理是什么？

三線制接線，引線A和引線B分別處于不同的橋臂，導(dǎo)線電阻及其溫度變化會相互抵消。熱電阻三線制接線圖R3R2R12）信號放大電路

信號放大是最常用的調(diào)理電路。傳感器輸出信號達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)電平，必須放大。放大器一般均由運放構(gòu)成。 運放選擇：精度（失調(diào)及失調(diào)溫漂），速度(帶寬)，擺幅（電源電壓范圍），共模抑制比。2）信號放大電路 （1）采用ILC7650的前置放大電路

ILC7650是自校零低失調(diào)電壓放大器。 失調(diào)電壓Vos：0.7uV，失調(diào)溫漂0.01uV/℃;

輸入電阻106MΩ，單位增益帶寬2MHz； 輸出擺幅-4.85V～4.95V，增益1-500；

CMRR130dB

ILC7650的前置放大電路（2）AD526可編程儀用放大器

①

AD526一般介紹

AD526是單端、單芯片軟件可編程增益放大器。有1、2、4、8、16五種增益。它含有放大器、電阻網(wǎng)絡(luò)和TTL兼容的鎖存輸入，無需外部器件即可工作。低增益誤差和低非線性度使AD526非常適合需要可編程增益的精密儀器應(yīng)用。 增益為16時，小信號帶寬為350kHz。FET輸入級的偏置電流低至50pA。利用激光調(diào)整技術(shù)，可保證最大輸入失調(diào)電壓為0.5mV。增益在1、2、4時，增益誤差低至0.01%。(VOF)(VOS)/CLKA0A2②

AD526引腳DGND

數(shù)字地AGND1

模擬地1

AGND2

模擬地2③AD526內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖④

AD526工作模式

透明模式（CLK接地） 引腳B=1，CS=0，A2A1A0

的值決定放大器增益。增益隨A2A1A0變化。

鎖存模式(CLK由邏輯控制)

引腳B=1，CS=0，A2A1A0

的值在CLK=1時被鎖存；當(dāng)

CLK=0時，鎖存解除。易于與 CPU接口。⑤增益控制表

⑥

AD526基本接法DGNDCSAGND2AGND1BVOFVOS2.I/V變換功能：將變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號0～10mA或4～20mA，變換成標(biāo)準(zhǔn)0～5V電壓信號。1.無源I/V變換 無源I／V變換主要是利用無源器件電阻來實現(xiàn)，并加濾波和輸出限幅等保護(hù)措施。濾波保護(hù)輸入：0～10mA輸出：0～5V

電阻值：R1=100Ω R2=500Ω(精密電阻)輸入：4～20mA輸出：1～5V電阻值：R1=100Ω，

R2=250Ω(精密電阻）2.有源I/V變換

有源I／V變換由運算放大器、電阻等組成。同相放大電路，把電阻R1上產(chǎn)生的輸入電壓變成標(biāo)準(zhǔn)的輸出電壓。輸入：0～10mA，輸出：0～5V電阻值：R1=200Ω,R3=100K,R4=150K,A=2.5輸入：4～20mA，輸出：1～5V電阻值：R1=200Ω,R3=100K,R4=25K,A=1.25

同相放大電路的放大倍數(shù)為輸入電流I在取樣電阻R2上產(chǎn)生電壓，就是運放1的輸出，VO1=-IR2。運放2將VO1反相，并給予一定的增益。V=-VO1*Rf/R3=I（R2/R3）*Rf令R2=250Ω，R3=1kΩ，Rf=4.7kΩ可調(diào)I=0～10mA，Rf=2KΩ，V=0～5V。I=4～20mA，Rf=1KΩ，V=1～5V。

2.4.3

多路轉(zhuǎn)換器

功能：將各個輸入信號依次地或隨機地連接到公用放大器或A/D轉(zhuǎn)換器上。

要求：開路電阻無窮大、導(dǎo)通電阻無窮小、切換速度快、噪音小、壽命長、工作可靠。常用的多路開關(guān)都采用電子開關(guān)，如CD4051，AD7501。導(dǎo)通電阻：VDD-VEE=15V，輸入幅值15Vp-p，導(dǎo)通電阻為80Ω。漏電流：VDD-VEE=10V，漏電流為10pA，2.4.4采樣、量化及采樣／保持器1.信號的采樣按一定的時間間隔T，把時間上連續(xù)和幅值上也連續(xù)的模擬信號，轉(zhuǎn)變成在時刻0，T，2T，…kT的一連串脈沖輸出信號的過程稱為采樣過程.采樣信號是一個離散的模擬信號.采樣周期:T采樣寬度:

香農(nóng)采樣定理:f≥2fmax實際應(yīng)用:f≥(5～10)fmax圖2.22信號的采樣過程2、量化

所謂量化，就是采用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。將采樣信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程稱為量化過程，執(zhí)行量化動作的裝置是A/D轉(zhuǎn)換器。字長為n的A/D轉(zhuǎn)換器把Ymin～Ymax范圍內(nèi)變化的采樣信號，變換為數(shù)字0～2n-1，其最低有效位（LSB）所對應(yīng)的模擬量q稱為量化單位。2.3模擬量輸入通道例:12位A/D轉(zhuǎn)換器,V=10.24V量化誤差:3.采樣保持器(1)孔徑時間和孔徑誤差的消除在模擬量通道中，A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量總需要一定的時間，完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需要的時間稱之為孔徑時間。對于模擬信號來說，孔徑時間決定了每一個采樣時刻的最大轉(zhuǎn)換誤差，即為孔徑誤差。

孔徑誤差的百分?jǐn)?shù)和信號頻率成正比，為了確保A/D轉(zhuǎn)換精度，使它不低于0.1%，限制信號頻率范圍3.采樣保持器(2)采樣保持原理

A/D轉(zhuǎn)換過程（即采樣信號的量化過程）需要時間，這個時間稱為A/D轉(zhuǎn)換時間。在采樣期間，如果輸入信號變化較大，就會引起轉(zhuǎn)換誤差。所以在一般情況下采樣信號都不直接送到A/D轉(zhuǎn)換器，還需加保持器作信號保持。

采樣保持器的基本組成:由輸入輸出緩沖器A1，A2和采樣開關(guān)K，保持電容CH等組成。3.采樣保持器（3）常用的采樣保持器常用的集成采樣保持器有LF398、AD582等，LF398的采樣控制電平為“1”，保持電平為“0”，AD582相反。2.4.5

模擬量輸入通道模板應(yīng)用舉例PCL-813B是研華公司的ISA總線數(shù)據(jù)采集卡。

主要特點：

32路單端模擬量輸入

500V

DC

隔離保護(hù)

12位逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器ADC574A/1674

程序控制A/D觸發(fā)及數(shù)據(jù)傳輸

雙極性輸入：

±5V,

±2.5V,±1.25V,±0.625V

單極性輸入：

0-10V,0-5V,0-2.5V,0-1.25V

1．模板組成框圖2.4.5模入通道模板總線接口：A9-A0經(jīng)總線驅(qū)動到譯碼器。D7-D0用總線收發(fā)器驅(qū)動。譯碼電路輸出“啟動START”，“讀結(jié)果低字節(jié)RDL”，“讀結(jié)果高字節(jié)RDH”2．寄存器地址2.4.5模入通道模板1）寄存器地址分配 基地址+04：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果低字節(jié)（只讀） 基地址+05：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果高字節(jié)（只讀） 基地址+09：增益控制（只寫） 基地址+10：多路轉(zhuǎn)換控制（只寫） 基地址+12：A/D轉(zhuǎn)換軟件觸發(fā)2）寄存器格式（1）A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果DRDY：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，“0”準(zhǔn)備好(2)增益控制2.4.5模入通道模板（3）通道選擇

C4C3C2C1C0=00000，選通道0 C4C3C2C1C0=11111，選通道31（4）軟件觸發(fā) 寫入任意內(nèi)容均可。3.程序設(shè)計舉例軟件觸發(fā)啟動A/D轉(zhuǎn)換，查詢DRDY，DRDY=0時讀結(jié)果。編程步驟：①設(shè)置增益[base+09]]②設(shè)置通道加延時（5us以上）[base+10]③軟件觸發(fā)加延時（20us以上）[base+12]④查詢DRDY[base+05]⑤讀結(jié)果[base+04][base+05]2.4.5模入通道模板

C程序：

inti,adch,adcl,chno; outportb(0x229,0x01); //增益2：0-5V輸入

for(i=0;i<20;i++); //延時

outportb(0x22a,chno); //寫通道號

for(i=0;i<50;i++); //延時

outportb(0x22c,0); //啟動A/D do{ adch=inportb(0x225); //讀DRDY所在寄存器

}while((adch&0x10)==0x10);//DRDY=1，繼續(xù)查詢

adch=inportb(0x225); //讀高位結(jié)果

adcl=inportb(0x224); //讀低位結(jié)果

i=(adch&0x0f)*256+adcl //計算A/D的數(shù)值

匯編程序：

MOV DX,0229H ;置增益寄存器地址

MOV AL,01H ;增益2：0-5V輸入

OUT DX,AL CALL L1 ;調(diào)延時5us MOV DX,022AH ;置通道選擇寄存器地址

MOV AL,00H ;寫通道號

OUT DX,AL CALL L2 ;調(diào)延時20us MOV DX,022CH ;置軟件觸發(fā)寄存器地址

MOV AL,00H ;啟動A/D OUT DX,AL

MOV DX,0225H ;置狀態(tài)寄存器地址POLLING: IN AL,DX ;讀狀態(tài)數(shù)據(jù)

TEST AL,00010000B ;測試狀態(tài)位

JNZ POLLING ;DRDY=1，繼續(xù)查詢

MOV DX,0225H ;置高位結(jié)果寄存器地址

IN AL,DX ;讀結(jié)果高位

AND AL,0FH ;屏蔽出高4位結(jié)果

MOV BH,AL ;存入BH MOV DX,0224H ;置低位結(jié)果寄存器地址

IN AL,DX ;讀結(jié)果低位

MOV BL,AL ;存入BL2.4.2信號調(diào)理和I/V變換1.信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路主要通過非電量的轉(zhuǎn)換、信號的變換、放大、濾波、線性化、共模抑制及隔離等方法，將非電量和非標(biāo)準(zhǔn)的電信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號。信號調(diào)理電路是傳感器和A/D之間以及D/A和執(zhí)行機構(gòu)之間的橋梁，也是測控系統(tǒng)中重要的組成部分。2.4.2信號調(diào)理和I/V變換1.信號調(diào)理電路（1）非電信號的檢測-不平衡電橋?qū)㈦娮?、電感、電容等參?shù)的變化變換為電壓或電流輸出的一種測量電路。圖2.15熱電阻測量電橋電路圖2.16熱電阻三線制接線圖2.4.2信號調(diào)理和I/V變換（2）信號放大電路(略)

1)基于ILC7650的前置放大電路2.4.2信號調(diào)理和I/V變換1.信號調(diào)理電路(略)2）AD526可編程儀用放大器AD526是可通過軟件對增益進(jìn)行編程的單端輸入的儀用放大器，器件本身所提供的增益是xl、x2、x4、x8、x16等五擋。它是一個完整的包括放大器、電阻網(wǎng)絡(luò)和TTL數(shù)字邏輯電路的器件，使用時不需外加任何元件就可工作。

A/D轉(zhuǎn)換器的作用是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，它是模擬量輸入通道的核心部件，是模擬系統(tǒng)和計算機之間的接口。LSB：數(shù)字量的最低有效位，對應(yīng)于滿量程輸入的1/2n。分辨率：通常用數(shù)字量的位數(shù)n（字長）來表示，若n＝8，滿量程輸入為5.12V，則LSB對應(yīng)于模擬電壓轉(zhuǎn)換時間：從發(fā)出轉(zhuǎn)換命令信號到轉(zhuǎn)換結(jié)束信號有效的時間間隔，即完成n

位轉(zhuǎn)換所需要的時間。

A／D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)2.4.5A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)線性誤差：在滿量程輸入范圍內(nèi)，偏離理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差定義為線性誤差。線性誤差常用LSB的分?jǐn)?shù)表示，如1/2LSB、1/4LSB等。轉(zhuǎn)換量程：所能轉(zhuǎn)換的模擬量輸入電壓范圍，如0～5V，0~10V，－5V～十5V等。轉(zhuǎn)換精度：絕對精度指滿量程輸出情況下模擬量輸入電壓的實際值與理想值之間的差值；相對精度指在滿量程已校準(zhǔn)的情況下，整個轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)任一數(shù)字量輸出所對應(yīng)的模擬量輸入電壓的實際值與理想值之間的最大差值。轉(zhuǎn)換精度用LSB的分?jǐn)?shù)值來表示。逐次逼近式：轉(zhuǎn)換速度快、精度高雙斜積分式：抗干擾能力強常用的A/D轉(zhuǎn)換方式將電壓轉(zhuǎn)換為時間或頻率每一位輸入電壓與內(nèi)置D/A進(jìn)行比較2.4.5A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)1.8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809(1)8通道模擬開關(guān)及通道選擇邏輯

(2)8位A/D轉(zhuǎn)換器

(3)三態(tài)輸出鎖存緩沖器2．12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574A(1)12位A/D轉(zhuǎn)換器

(2)三態(tài)輸出鎖存緩沖器

(3)控制邏輯3.AD574A/1674與PC總線工業(yè)控制機接口1.8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC08098路ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)和引腳

2.4.5A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)圖2.26ADC0809的邏輯結(jié)構(gòu)框圖ADC0809是一種帶有8通道模擬開關(guān)的8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間為100us左右，線性誤差為1/2LSB。ADC0809由：

8通道模擬開關(guān)、通道選擇邏輯（地址鎖存與譯碼）、8位A/D轉(zhuǎn)換器及三態(tài)輸出鎖存緩沖器組成2.4.5A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)（1）8通道模擬開關(guān)及通道選擇邏輯該部分的功能是實現(xiàn)8選1的操作，通道選擇信號C、B、A與所選通道之間的關(guān)系如下：2.4.5A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)（2）8位A/D轉(zhuǎn)換器

8位A/D轉(zhuǎn)換器對選送到輸入端的信號Vin進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的結(jié)果D存入三態(tài)輸出鎖存緩沖器

2.4.5A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)

在START引腳發(fā)一個啟動轉(zhuǎn)換命令(正脈沖)后開始轉(zhuǎn)換，經(jīng)100us左右轉(zhuǎn)換結(jié)束(CLK為640kHz)。轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOC信號由低電平變?yōu)楦唠娖?，通知CPU讀結(jié)果。ADC0809的轉(zhuǎn)換時序圖（3）三態(tài)輸出鎖存緩沖器該部分用于存放轉(zhuǎn)換結(jié)果D，輸出允許信號OE為高電平時，D由DO7~DO0上輸出；OE為低電平輸入時，數(shù)據(jù)輸出線DO7~DO0為高阻態(tài)。ADC0809的轉(zhuǎn)換時序圖2.4.5A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)1、ADC0809與PC總線工業(yè)控制機接口8255A的A組和B組都工作于方式0，ADC0809與PC機接口2.4.5A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)A口輸入(端口A為輸入口)C口(上半部分為輸入PC4～PC7輸入

下半部分為輸出口PC0～PC3輸出)PC3---START,ALEEOC---OE,PC7PC2---CPC1---BPC0---A1、ADC0809與PC總線工業(yè)控制機接口ADC0809的ALE與START引腳相連接，將PC0~PC2輸出的3位地址鎖存入ADC0809的地址鎖存器并啟動A/D轉(zhuǎn)換。ADC0809的EOC輸出信號端同OE輸入控制端相連接，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時，開放數(shù)據(jù)緩沖器EOC信號還連接到PC7，CPU通過查詢PC7的狀態(tài)而控制數(shù)據(jù)的輸入過程ADC0809與PC機接口2.4.5A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)程序設(shè)計

8路模擬量采集的程序設(shè)計。假定在主程序中已完成對8255A的初始化編程，并已裝填了ES和DS，使它們有相同的段基值。8255A的端口地址：2C0H---A口，2C1H---B口 2C2H---C口,2C3H---控制口采集子程序：ADC0809PROCNEAR MOVCX，8 ；8路計數(shù)器初值

CLD ；清方向位

MOVBL，00H ；模擬通道初值地址存BL LEADI，DATABUF NEXTA：MOVDX，02C2H ；C口地址

MOVAL，BL OUTDX，AL ；送通道地址

INCDX ；控制口地址 MOV AL，00000111B；輸出啟動信號上沿

OUT DX，AL NOP NOP NOP MOV AL，00000110B；輸出啟動信號下沿

OUT DX，AL DEC DX ；回C口地址NOSC：IN AL，DX ；讀狀態(tài)

TEST AL，80H ；測試PC7 JNZ NOSC ；EOC＝1，則等待NOEOC：IN AL，DXEOCPC3resetPC3set TEST AL，80H ；測試PC7 JZ NOEOC ；EOC＝0，等待

MOV DX，02C0H ；A口地址

IN AL，DX ；讀轉(zhuǎn)換結(jié)果

STOS DATABUF ；存結(jié)果

INC BL ；修改模擬通道地址

LOOP NEXTA ；CX-1<>0,返回

RETADC0809 ENDPEOC2.

12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574AAD574A是一種高性能的12位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器

圖2.12AD574A的原理結(jié)構(gòu)2.4.5A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)AD574A引腳排列圖①AD574A是高性能的12位逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間約為25us，線性誤差為1/2LSB。②AD574A內(nèi)部集成有時鐘源，基準(zhǔn)電壓源和三態(tài)輸出 鎖存器，因此使用方便，可直接和微機接口，不需 要外接時鐘電路。③AD574A的輸入模擬電壓既可是單極性也可是雙極性。④AD574A的數(shù)字量的位數(shù)可以設(shè)定為8位，也可設(shè)定為12位。結(jié)構(gòu)特點12位A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入可以是單極性的也可以是雙極性的。模擬輸入信號的編程如下（1）12位A/D轉(zhuǎn)換器2.4.5A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)單極性時:BIPOFF接0V，雙極性時:BIPOFF接10V。量程:10V(-5V～＋5V)，輸入信號接至10VIN；

20V(-10V～+10V),輸入信號接至20VIN。量化單位:10V時,10V／212＝2.44mV20V時,20V／212＝4.88mV。圖2.28是AD574A的單、雙極性應(yīng)用時的線路連接方法，以及零點和滿度調(diào)整方法。

（a）單極性（b）雙極性圖2.28AD574A的輸入信號連接方法2.4.5A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)REFINREFOUT10V（2）三態(tài)輸出鎖存緩沖器該緩沖器用于存放12位轉(zhuǎn)換結(jié)果D。D的輸出方式有兩種，引腳12/8=1時，D的D11~D0并行輸出，12/8=0時D的高8位D11~D4與低4位D3~D0分時輸出

（3）控制邏輯控制邏輯的任務(wù)包含：啟動轉(zhuǎn)換、控制轉(zhuǎn)換過程和控制轉(zhuǎn)換結(jié)果D的輸出?？刂菩盘柕淖饔萌缦卤?.4.5A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)+5V接地×片選D3D2D1D0D11D10---D5D4啟動與讀操作時序如圖：STS為AD574A的狀態(tài)輸出信號。啟動后，STS為高電平表示正在轉(zhuǎn)換；25us后轉(zhuǎn)換結(jié)束，STS為低電平。CPU可用查詢方式或中斷方式了解轉(zhuǎn)換過程是否結(jié)束。AD574A的工作時序2.4.5A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)STS=1,正在轉(zhuǎn)換啟動:CS=0,CE=1,R/C=0然后CS=1,CE=0

讀結(jié)果：CS=0,CE=1,R/C=1然后CS=1,CE=0

80A0接地工作于12位轉(zhuǎn)換方式，12/8控制引腳和+5V相連接，為12位讀出方式。單極性模擬輸入。3.AD574A與PC總線工業(yè)控制機接口

8255A的A口和B口都工作于方式0（輸入）7（1）經(jīng)8255與PC機連接軟件設(shè)計下面給出上述接口啟動和讀取AD574A數(shù)據(jù)的程序段，仍假定已完成對8255A的初始化編程，8255A地址為2C0H～2C3H。轉(zhuǎn)換結(jié)果存放與BX中,12位數(shù)右對齊。

MOVDX，02C2H ;C口地址MOVAL，00H ;使CE,為低電平OUTDX，ALNOPNOPMOVAL，04H ;使CE=1,啟動轉(zhuǎn)換OUTDX，ALNOPNOPMOVAL，03H ；使CE＝0，OUTDX，ALPOLLING： INAL，DX ；查詢STS狀態(tài)

TESTAL，80H JNZPOLLING ；STS＝1，則等待

MOVAL，01H ；使,CE=0 OUT DX，AL NOP MOV AL，05H ；使CE＝1，允許讀出

OUT DX，AL MOV DX，02C0H ；指向A口地址

IN AL，DX ；讀A口

AND AL，0FH ;屏蔽出DBll～DB8(結(jié)果高4位) MOV BH，AL INC DX ;B口地址

IN AL，DX ；讀DB7～DB0(結(jié)果低8位) MOV BL，AL INC DX ;C口地址

MOV AL，03H ；使CE=0，

OUT DX，AL ；結(jié)束讀出操作（2）直接與PC連接

12/8接地：8位，4位分時輸出。 Y0接CS：地址選通（基地址）。

SA1接R/C：讀寫選擇，SA0接A0

：12位啟動與讀取高低位結(jié)果

IOR和/IOW控制CE。

STS經(jīng)反相接 中斷請求。

60

端口地址：

啟動

BASE+0，(R/C=0，A0=0)

讀高8位

BASE+2，(R/C=1，A0=0)

讀低4位

BASE+3，(R/C=1，A0=1)（1）啟動子程序

ADSTART:MOVDX，BASE+0；12位轉(zhuǎn)換

OUTDX，AL ；啟動轉(zhuǎn)換

NOP RET（2）讀數(shù)子程序

ADREAD:MOVDX，BASE+2；讀高8位地址

INAL，DX ；讀到AL中

MOVAH，AL ；轉(zhuǎn)存AH MOVDX，BASE+3；讀低4位地址

INAL，DX ；讀到AL中

RET

結(jié)果在哪里?2.4.6模擬量輸入通道模板舉例圖2.30PCL-813B數(shù)據(jù)采集卡組成框圖2.4.5

模擬量輸入通道模板應(yīng)用舉例PCL-813B是研華公司的ISA總線數(shù)據(jù)采集卡。

主要特點：

32路單端模擬量輸入

500V

DC

隔離保護(hù)

12位逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器ADC574A/1674

程序控制A/D觸發(fā)及數(shù)據(jù)傳輸

雙極性輸入：

±5V,

±2.5V,±1.25V,±0.625V

單極性輸入：

0-10V,0-5V,0-2.5V,0-1.25V

2.4.6模擬量輸入通道模板舉例PCL-813B的寄存器地址(p46)程序設(shè)計舉例

PCL-813BA/D轉(zhuǎn)換基于查詢方式，由軟件觸發(fā)。A/D轉(zhuǎn)換器被觸發(fā)后，利用程序檢查A/D狀態(tài)寄存器的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備位（DRDY）。如果檢測到該位為“1”，則A/D轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成后；該位變?yōu)榈碗娖?，此時轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)可由程序讀出。1．模板組成框圖2.4.5模入通道模板總線接口：A9-A0經(jīng)總線驅(qū)動到譯碼器。D7-D0用總線收發(fā)器驅(qū)動。譯碼電路輸出“啟動START”，“讀結(jié)果低字節(jié)RDL”，“讀結(jié)果高字節(jié)RDH”2．寄存器地址2.4.5模入通道模板1）寄存器地址分配 基地址+04：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果低字節(jié)（只讀） 基地址+05：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果高字節(jié)（只讀） 基地址+09：增益控制（只寫） 基地址+10：多路轉(zhuǎn)換控制（只寫） 基地址+12：A/D轉(zhuǎn)換軟件觸發(fā)2）寄存器格式（1）A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果DRDY：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，“0”準(zhǔn)備好(2)增益控制2.4.5模入通道模板（3）通道選擇

C4C3C2C1C0=00000，選通道0 C4C3C2C1C0=11111，選通道31（4）軟件觸發(fā) 寫入任意內(nèi)容均可。3.程序設(shè)計舉例軟件觸發(fā)啟動A/D轉(zhuǎn)換，查詢DRDY，DRDY=0時讀結(jié)果。編程步驟：①設(shè)置增益[base+09]]②設(shè)置通道加延時（5us以上）[base+10]③軟件觸發(fā)加延時（20us以上）[base+12]④查詢DRDY[base+05]⑤讀結(jié)果[base+04][base+05]2.4.5模入通道模板

C程序：

inti,adch,adcl,chno; outportb(0x229,0x01); //增益2：0-5V輸入

for(i=0;i<20;i++); //延時

outportb(0x22a,chno); //寫通道號

for(i=0;i<50;i++); //延時

outportb(0x22c,0); //啟動A/D do{ adch=inportb(0x225); //讀DRDY所在寄存器

}while((adch&0x10)==0x10);//DRDY=1，繼續(xù)查詢

adch=inportb(0x225); //讀高位結(jié)果

adcl=inportb(0x224); //讀低位結(jié)果

i=(adch&0x0f)*256+adcl //計算A/D的數(shù)值

匯編程序：

MOV DX,0229H ;置增益寄存器地址

MOV AL,01H ;增益2：0-5V輸入

OUT DX,AL CALL L1 ;調(diào)延時5us MOV DX,022AH ;置通道選擇寄存器地址

MOV AL,00H ;寫通道號

OUT DX,AL CALL L2 ;調(diào)延時20us MOV DX,022CH ;置軟件觸發(fā)寄存器地址

MOV AL,00H ;啟動A/D OUT DX,AL

MOV DX,0225H ;置狀態(tài)寄存器地址POLLING: IN AL,DX ;讀狀態(tài)數(shù)據(jù)

TEST AL,00010000B ;測試狀態(tài)位

JNZ POLLING ;DRDY=1，繼續(xù)查詢

MOV DX,0225H ;置高位結(jié)果寄存器地址

IN AL,DX ;讀結(jié)果高位

AND AL,0FH ;屏蔽出高4位結(jié)果

MOV BH,AL ;存入BH MOV DX,0224H ;置低位結(jié)果寄存器地址

IN AL,DX ;讀結(jié)果低位

MOV BL,AL ;存入BL2.5模擬量輸出接口與過程通道2.5.1模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)型式

1.一個通道設(shè)置一個數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的形式

2.多個通道共用一個數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的形式D/A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)D/A轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)本節(jié)主要內(nèi)容D/A轉(zhuǎn)換器定義

D/A轉(zhuǎn)換器是指將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的器件或裝置。D/A轉(zhuǎn)換器的種類按數(shù)字量輸入方式： 并行輸入和串行輸入按模擬量輸出方式： 電流輸出和電壓輸出按D/A轉(zhuǎn)換的分辯率： 低分辯率、中分辯率和高分辯率D/A轉(zhuǎn)換器性能指標(biāo)

分辨率：通常用D/A轉(zhuǎn)換器二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)來表示， 如8位、10位、12位。分辨率為n位，表示 D/A轉(zhuǎn)換器輸入二進(jìn)制數(shù)的最低有效位LSB與 滿量程輸出的l／2n相對應(yīng)。穩(wěn)定時間：輸入數(shù)字信號的變化量是滿量程時，輸出模 擬信號達(dá)到離終值1/2LSB所需的時間。一 般為幾μs。線性誤差：在滿量程輸入范圍內(nèi)，偏離理想轉(zhuǎn)換特性的 最大誤差定義為線性誤差。2.5.18位D/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)

1.8位轉(zhuǎn)換器芯片DAC08321）DAC0832內(nèi)部原理框圖VREFIOUT2IOUT1RFBAGNDDGNDVCC8位DAC轉(zhuǎn)換器8位DAC寄存器8位輸入寄存器LE1LE2當(dāng)LE1=1時，Q=D當(dāng)LE1=0時，鎖存數(shù)據(jù)（MSB）DQDQ（LSB）DI7DI0ILECSWR1XFERWR2主要組成部分：

8位輸入寄存器

8位DAC寄存器

8位DAC轉(zhuǎn)換器選通控制電路2）主要引腳功能：DI0～DI7：數(shù)據(jù)輸入線;Iout1、Iout2：模擬電流輸出端；ILE：輸入鎖存允許；CS：片選；WR1、WR2：寫選通；XFER：傳送控制。2.5.18位D/A接口技術(shù)3）DAC0832的主要技術(shù)指標(biāo)：（1）分辨率 8位（2）電流建立時間 1μS（3）低功耗 20mW（4）單一電源 +5～+15V4）DAC0832的工作方式

a.直通方式b.單緩沖方式單緩沖方式就是使DAC0832的兩個輸入寄存器中有一個處于常通狀態(tài)，而另一個處于受控鎖存的方式。有兩種方案：①DAC寄存器常通，ILE=1，CS,WR1作控制。②8位輸入寄存器常通,XFER,WR2作控制。一般將XFER,WR2接低電平,ILE=1,CS接地址譯碼,往WR1發(fā)負(fù)脈沖即把數(shù)據(jù)線的信息存入DAC轉(zhuǎn)換器。

直通方式使DAC0832的兩個輸入寄存器都處于常通狀態(tài)。只要ILE=1，CS，WR1，WR2,XFER接低電平，則DAC轉(zhuǎn)換器直接與數(shù)據(jù)總線相連。微機系統(tǒng)中較少采用,一般用于連續(xù)反饋系統(tǒng)。2.5.18位D/A接口技術(shù)c.雙緩沖工作方式

在要求多個D/A轉(zhuǎn)換器同步工作(多個模擬輸出同時改變)時，才將DAC0832接成雙緩沖工作方式。雙緩沖方式的安排是把第一級輸入寄存器做準(zhǔn)備數(shù)據(jù)用，第二級DAC寄存器作為統(tǒng)一控制用。即令各芯片的ILE=1,XFER=0,CS接地址譯碼器分配的地址,分別往各片WR1發(fā)負(fù)脈沖存數(shù)據(jù)至相應(yīng)輸入寄存器,然后統(tǒng)一往WR2發(fā)負(fù)脈沖把數(shù)據(jù)同時打入DAC寄存器，則各D/A轉(zhuǎn)換器輸出端就同時改變模擬輸出量。2.5.18位D/A接口技術(shù)2.8位D/A轉(zhuǎn)換器與PC總線工控機接口

硬件電路：由DAC0832、運算放大器組成。工作在單緩沖寄存器方式。Y0為低，IOW為低時，數(shù)據(jù)總線D0～D