第10章模擬接口技術(shù)_第1頁
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文檔簡介

第10章模擬接口技術(shù)第一頁,共121頁。1.概述2.D/A轉(zhuǎn)換器3.A/D轉(zhuǎn)換器本章內(nèi)容第二頁,共121頁。1.概述實時控制系統(tǒng)多路模擬開關(guān)采樣、量化和編碼采樣保持器第三頁,共121頁。1.概述第四頁,共121頁。第五頁,共121頁。第六頁,共121頁。A/多路模擬開關(guān)1.多路開關(guān)的作用第七頁,共121頁。第八頁,共121頁。2.多路開關(guān)的工作原理第九頁,共121頁。第十頁,共121頁。第十一頁,共121頁。第十二頁,共121頁。第十三頁,共121頁。第十四頁,共121頁。第十五頁,共121頁。第十六頁,共121頁。模擬信號經(jīng)預(yù)處理后從多路開關(guān)輸出時,信號幅度已達(dá)到幾伏的數(shù)量級,還必須經(jīng)過采樣、量化和編碼的過程才能成為數(shù)字量。B/采樣、量化和編碼第十七頁,共121頁。第十八頁,共121頁。第十九頁,共121頁。第二十頁,共121頁。第二十一頁,共121頁。第二十二頁,共121頁。第二十三頁,共121頁。C/采樣保持第二十四頁,共121頁。1.概述2.D/A轉(zhuǎn)換器3.A/D轉(zhuǎn)換器本章內(nèi)容第二十五頁,共121頁。2.D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)/模轉(zhuǎn)換原理數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)幾種數(shù)/模轉(zhuǎn)換器第二十六頁,共121頁。一、數(shù)/模轉(zhuǎn)換原理第二十七頁,共121頁。第二十八頁,共121頁。第二十九頁,共121頁。第三十頁,共121頁。第三十一頁,共121頁。第三十二頁,共121頁。第三十三頁,共121頁。T型網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器第三十四頁,共121頁。第三十五頁,共121頁。第三十六頁,共121頁。D/A轉(zhuǎn)換器的原理圖(1)Iout2Iout1RfbRfbVout+_I1S1D1c2RRI2S2D2b2RRI0S0D0d2R2RRI3S3D3a2RVREF電阻網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)電壓電子開關(guān)第三十七頁,共121頁。D/A轉(zhuǎn)換器的原理圖(2)Iout2Iout1RfbVout+_I1S1D1c2RRI2S2D2b2RRI0S0D0d2R2RRI3S3D3a2RVREF阻抗=2R運算放大器虛地第三十八頁,共121頁。二、D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)1.輸入數(shù)字量2.輸出數(shù)字量3.分辨率4.轉(zhuǎn)換精度5.線性誤差6.建立時間7.轉(zhuǎn)換速率第三十九頁,共121頁。第四十頁,共121頁。第四十一頁,共121頁。第四十二頁,共121頁。第四十三頁,共121頁。第四十四頁,共121頁。第四十五頁,共121頁。三、幾種典型的D/A轉(zhuǎn)換器1.D/A轉(zhuǎn)換器的分類2.幾種典型的D/A轉(zhuǎn)換器3.D/A轉(zhuǎn)換器的工作方式第四十六頁,共121頁。第四十七頁,共121頁。第四十八頁,共121頁。第四十九頁,共121頁。2、幾種典型D/A轉(zhuǎn)換器第五十頁,共121頁。三、幾種典型的D/A轉(zhuǎn)換器1.AD7524第五十一頁,共121頁。第五十二頁,共121頁。第五十三頁,共121頁。2.D/A轉(zhuǎn)換DAC0832芯片8位并行、中速(建立時間1us)、電流型(1)引腳和邏輯結(jié)構(gòu)(2)DAC0832與微機(jī)系統(tǒng)的連接(3)應(yīng)用舉例第五十四頁,共121頁。(1)引腳和邏輯結(jié)構(gòu)第五十五頁,共121頁。第五十六頁,共121頁。(2)D/A轉(zhuǎn)換DAC0832芯片第五十七頁,共121頁。第五十八頁,共121頁。(3)DAC0832與微機(jī)系統(tǒng)的連接第五十九頁,共121頁。第六十頁,共121頁。第六十一頁,共121頁。第六十二頁,共121頁。第六十三頁,共121頁。第六十四頁,共121頁。第六十五頁,共121頁。第六十六頁,共121頁。第六十七頁,共121頁。第六十八頁,共121頁。第六十九頁,共121頁。第七十頁,共121頁。第七十一頁,共121頁。第七十二頁,共121頁。第七十三頁,共121頁。第七十四頁,共121頁。第七十五頁,共121頁。1.概述2.D/A轉(zhuǎn)換器3.A/D轉(zhuǎn)換器本章內(nèi)容第七十六頁,共121頁。3.A/D轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器原理典型的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器第七十七頁,共121頁。第七十八頁,共121頁。

類似于用天平稱物體重量,設(shè)有一待測物為4.42g;滿度測量量程為RNFS=5.12g,砝碼種類有四種:1/2RNFS(2.56g)、1/4RNFS(1.28g)、1/8RNFS(0.64g)、1/16RNFS(0.32g)。測量方法:先大砝碼,后小砝碼,依次比較(累計比較),要的記“1”,不要的記“0”。實測物重G為:誤差:誤差<最小砝碼(最小分辨砝碼)以上過程:①通過4次比較后,得出結(jié)果;

②誤差<最小砝碼值;工作原理第七十九頁,共121頁。第八十頁,共121頁。第八十一頁,共121頁。第八十二頁,共121頁。第八十三頁,共121頁。第八十四頁,共121頁。ADC0809第八十五頁,共121頁。第八十六頁,共121頁。第八十七頁,共121頁。VCC

主電源輸入端REF(+)、REF(-)

基準(zhǔn)電源輸入端使用中REF(-)一般接地REF(+)最大可接+5.12V要求不高時,REF(+)接VCC的+5V電源GND模擬地數(shù)字地共用的接地端CLK

時鐘輸入引腳,時鐘頻率范圍10KHZ~1280KHZ,典型值640KHZ,此時轉(zhuǎn)換時間約為100S。引腳介紹

第八十八頁,共121頁。IN0~I(xiàn)N7:8路模擬量單極性電壓的輸入引腳A、B、C

通道地址選擇輸入端用來選擇對應(yīng)的輸入通道C、B、A通常與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的D2、D1、D0連接。但也有與系統(tǒng)地址總線相連的,此種用法需小心處理端口地址的組織第八十九頁,共121頁。START

啟動A/D轉(zhuǎn)換控制引腳,由高電平下跳為低電平時有效;即對該引腳輸入正脈沖下跳沿后,ADC開始逐次比較;也可將START與ALE連接在一起使用,安排一個CPU寫端口地址;正脈沖上升沿通道地址(碼)被寫入通道地址鎖存器,下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換.第九十頁,共121頁。EOCADC轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出信號引腳未啟動轉(zhuǎn)換時,EOC為高電平啟動轉(zhuǎn)換后,正在逐次逼近比較期間EOC為低電平,低電平持續(xù)時間為A/D轉(zhuǎn)換時間,約100S

(與時鐘頻率有關(guān))一旦轉(zhuǎn)換完畢,EOC端上跳為高電平,此信號可供CPU查詢或向CPU發(fā)中斷第九十一頁,共121頁。第九十二頁,共121頁。第九十三頁,共121頁。3.轉(zhuǎn)換結(jié)束信號的處理不同的處理方式對應(yīng)程序設(shè)計方法不同①

查詢方式——把結(jié)束信號作為狀態(tài)信號②

中斷方式——把結(jié)束信號作為中斷請求信號③

延時方式——不使用轉(zhuǎn)換結(jié)束信號④

DMA方式——把結(jié)束信號作為DMA請求信號第九十四頁,共121頁。4ADC芯片的應(yīng)用例1

編程啟動、轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷處理例2

編程啟動、轉(zhuǎn)換結(jié)束查詢處理第九十五頁,共121頁。中斷方式D0~D7220hIRQ2A0~A9譯碼VccD0~D7EOCADDAADDBADDCALE模擬輸入(0~5V)500KHzCLOCKVREF(+)+5VIN0OESTARTGNDVREF(-)IORIOW第九十六頁,共121頁。第九十七頁,共121頁。主程序 ;數(shù)據(jù)段

adtempdb0 ;給定一個臨時變量

;代碼段

…… ;設(shè)置中斷向量等工作

sti ;開中斷

movdx,220h

outdx,al ;啟動A/D轉(zhuǎn)換

…… ;其他工作第九十八頁,共121頁。中斷服務(wù)程序 adint proc sti ;開中斷

pushax ;保護(hù)寄存器

pushdx pushds movax,@data ;設(shè)置數(shù)據(jù)段DS movds,ax

movdx,220h

inal,dx ;讀A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量

movadtemp,al ;送入緩沖區(qū)第九十九頁,共121頁。

moval,20h ;發(fā)送EOI命令

out20h,al

popds ;恢復(fù)寄存器

popdx popax iret ;中斷返回adint endp第一百頁,共121頁。查詢方式8通道模擬輸入(0~5V)VccD7A3~A9D0~D7D0~D7OEEOCA0A1A2ADDAADDBADDC

譯碼500KHzCLOCKSTARTGNDVREF(+)VREF(-)ALE+5VIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7220h~227h238h~23fhIORIOW第一百零一頁,共121頁。第一百零二頁,共121頁。啟動轉(zhuǎn)換 ;數(shù)據(jù)段counter equ8buf dbcounterdup(0) ;數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

;代碼段

movbx,offsetbuf movcx,counter

movdx,220h ;從IN0開始轉(zhuǎn)換start1: outdx,al ;啟動A/D轉(zhuǎn)換

pushdx第一百零三頁,共121頁。查詢讀取

movdx,238h ;查詢是否轉(zhuǎn)換結(jié)束start2: inal,dx ;讀入狀態(tài)信息

testal,80h ;D7=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束否?

jzstart2 ;沒有結(jié)束,繼續(xù)查詢

popdx ;轉(zhuǎn)換結(jié)束

inal,dx ;讀取數(shù)據(jù)

mov[bx],al ;存入緩沖區(qū)

incbx

incdx loopstart1 ;轉(zhuǎn)向下一個模擬通道第一百零四頁,共121頁。AD574AAD574是一種逐次逼近型12位A/D轉(zhuǎn)換芯片,也可以用作8位A/D轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換時間為15~35μs,若轉(zhuǎn)換成12位二進(jìn)制數(shù),可以一次讀出,也可分成兩次讀出,即先讀出高8位后讀出低4位。AD574內(nèi)部能自動提供基準(zhǔn)電壓,并具有三態(tài)輸出緩沖器,使用十分方便第一百零五頁,共121頁。第一百零六頁,共121頁。第一百零七頁,共121頁。(1)REFOUT:內(nèi)部基準(zhǔn)電壓輸出端(+10V)。(2)REFIN:基準(zhǔn)電壓輸入端,與REFOUT配合,用于滿刻度校準(zhǔn)。(3)BIP:偏置電壓輸入,用于調(diào)零。(4)DB11~DB0:12位二進(jìn)制數(shù)的輸出端。(5)STS:“忙”信號輸出端,高電平有效。當(dāng)其有效時,表示正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

各引腳定義如下第一百零八頁,共121頁。(6)12/8*:用于控制輸出字長的選擇輸入端。當(dāng)其為高電平時,允許A/D轉(zhuǎn)換并行輸出12位二進(jìn)制數(shù);當(dāng)其為低電平時,A/D轉(zhuǎn)換輸出為8位二進(jìn)制數(shù)。(7)R/C*:數(shù)據(jù)讀出/啟動A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)該輸入腳為高電平時,允許讀A/D轉(zhuǎn)換器輸出的轉(zhuǎn)換結(jié)果;當(dāng)該輸入腳為低電平時,啟動A/D轉(zhuǎn)換。(8)A0:字節(jié)地址控制輸入端。當(dāng)啟動A/D轉(zhuǎn)換時,若A0=1,僅作8位A/D轉(zhuǎn)換;若A0=0,則作12位A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)作12位A/D轉(zhuǎn)換并按8位輸出時,在讀入A/D轉(zhuǎn)換值時,若A0=0,可讀高8位A/D轉(zhuǎn)換值,若A0=1,則讀入低4位A/D轉(zhuǎn)換值。第一百零九頁,共121頁。(9)CE:工作允許輸入端,高電平有效(10)CS*:片選輸入信號,低電平有效(11)10VIN:模擬信號輸入端,允許輸入電壓范圍±5V或0~10V

(12)20VIN:模擬量信號輸入端,允許輸入電壓范圍±10V或0~20V

(13)+15V,-15V:+15V,-15V電源輸入端(14)AGND:模擬地(15)DGND:數(shù)字地第一百一十頁,共121頁。第一百一十一頁,共121頁。AD574完成一次轉(zhuǎn)換的時間約為15-35μs,當(dāng)CE=1,CS=0,R/C=0時,AD574變換被啟動。轉(zhuǎn)換長度則由A0輸入控制:A0=0時,實現(xiàn)12位轉(zhuǎn)換,變換數(shù)據(jù)從DB0~DB11輸出,A0=1時,實現(xiàn)8位轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)由DB4~DB11輸出,引腳是用來控制輸出長度選擇的輸入端。當(dāng)12/8=1時,在CE=1,CS=0,R/C=1時,12位數(shù)據(jù)輸出端DB0~DB11同時輸出;當(dāng)12/8=0時,12位數(shù)據(jù)分兩次輸出

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