模拟量输入输出通道

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章 数,/,模和模,/,数转换,10.1,概述,10.2,数,/,模（,D/A,）转换,10.3,模数（,A/D,）转换,10.4,采样保持电路（略）,1,10.1,概述,一、问题的提出,当计算机用于数据采集和过程控制的时候，采集对象往往是连续变化的物理量（如温度、压力、声波等），但计算机处理的是离散的数字量，因此需要对连接变化的物理量（模拟量）进行采样、保持，再把模拟量转换为数字量交给计算机处理、保存等。计算机输出的数字量有时需要转换为模拟量去控制某些执行元件（如声卡播放音乐等）。,A/D,转换器完成模拟量数定量的转换，,D/A,转换器完成数字量模拟量的转换。,2,二、模拟接口,定义：,A/D D/A,转换器可视作一外部设备,功能：,将微机系统的离散的数字信号和设备中连续变化的模拟量两者建立适配关系，使,CPU,能进行 控制与监测。,3,三、模拟输入输出系统,数字信号,模拟信号,现场信号,1,现场信号,2,现场信号,n,微型,计算机,放大器,放大器,放大器,多,路,开,关,低通滤波,传感器,低通滤波,传感器,低通滤波,传感器,A/D,转换器,采样保持器,数字信号,受控对象,控制信号,模拟信号,D/A,转换器,放大驱动电路,传感器,将各种现场的物理量测量出来,并转换成电信号（模拟电压或电流）,放大器,把传感器输出的信号放大到,ADC,所需,的量程范围,低通滤波器,用于降低噪声、滤去高频干扰，,以增加信噪比,多路开关,把多个现场信号分时地接通到,A/D,转换器,采样保持器,周期性地采样连续信号，,并在,A/D,转换期间保持不变,4,一、,D/A,变换器的基本构成,模拟开关,电阻网络,运算放大器,权电阻网络,R-2R,梯形电阻网络,V,ref,R,f,模拟开关,电阻网络,V,O,数字量,10.,2,数,/,模（,D/A,）转换,5,二、基本变换原理,运放的放大倍数足够大时，输出电压,V,O,与输入电压,V,in,的关系为：,V,in,R,f,V,O,R,转到技术指标,6,若输入端有,n,个支路,则输出电压,V,O,与输入电压,V,i,的关系为：,V,in,R,f,V,O,R,1,R,n,7,令每个支路的输入电阻为,2,i,R,f,并令,V,in,为一基准电压,V,ref,，则有,8,如果每个支路由一个开关,S,i,控制，,S,i,=1,表示,S,i,合上，,S,i,=0,表示,S,i,断开，则上式变换为,若,S,i,=1,该项对,V,O,有贡献；,若,S,i,=0,该项对,V,O,无贡献,对应的电路,9,权电阻网络,2R,4R,8R,16R,32R,64R,128R,256R,V,ref,R,f,V,O,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,这里，上式中的,n=8,10,如果用,8,位二进制代码来控制图中的,S,1,S,8,(D,i,=1,时,S,i,闭合；,D,i,=0,时,S,i,断开,),，则不同的二进制代码就对应不同输出电压,V,O,；,当代码在,0,FFH,之间变化时，,V,O,相应地在,0,-(255/256)V,ref,之间变化；,为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际的,D/A,转换器采用,R-2R,梯形电阻网络，它只用两种阻值的电阻,(R,和,2R),。,11,R-2R,梯形电阻网络,12,三、主要技术指标,1,、分辨率（,Resolution,）,输入的二进制数每,1,个最低有效位,(LSB),使输出变化的程度。,分辨率的表示有两种：,最小输出电压与最大输出电压之比,用输入端待进行转换的二进制数的位数来表示， 位数越多，分辨率越高。,分辨率的表示式为：,分辨率,=V,ref,/2,位数,或 分辨率,=,（,V,+ref,+V,-ref,)/2,位数,若,V,ref,=5V,，,8,位的,D/A,转换器分辨率为,5/256=20mV,。,13,分辨率举例,一个满量程为,5V,的,10,位,D/A,变换器，,1 LSB,的变化将使输出变化,5/2,10,= 5/1024,= 0.00488V,= 4.88mV,（,LSB-Least Significant Bit,）,14,2,、转换精度（误差）,实际输出值与理论值之间的最大偏差,可用最小量化阶,来度量：,=,1/2 LSB,也可用满量程的百分比来度量：,如,0.05% FSR,(FSR-Full Scale Range),15,3,、转换时间,从开始转换到与满量程值相差,1/2 LSB,所对应的模拟量所需要的时间,t,V,1/2 LSB,t,C,V,FULL,16,4,、线性度,当数字量变化时，,D/A,转换器输出的模拟量按比例变化的程度。,线性误差,模拟量输出值与理想输出值之间偏离的最大值。,17,DAC,（数字模拟变换集成电路）是系统或设备中的一个功能,器件，当将它接入系统时，不同的应用场合对其输入输出有不,同的要求，,DAC,的输入输出特性一般考虑以下几方面：,（,1,）输入缓冲能力：,DAC,的输入缓冲能力是非常重要的，具有,缓冲能力（数据寄存器）的,DAC,芯片可直接与,CPU,或系统总线相,连，否则必须添加锁存器。,（,2,）输入码制：,DAC,输入有二进制和,BCD,码两种，对于单极性,DAC,可接收二进制和,BCD,码；双极性,DAC,接收偏移二进制或补码。,二、,DAC,的输入输出特性：,18,（,3,）输出类型：,DAC,输出有电流型和电压型两种，用户可根据需要选择，也可进行电流电压转换。,（,4,）输出极性：,DAC,有单极性和双极性两种，如果要求输出有正负变化，则必须使用双极性,DAC,芯片。,19,1,、接口的功能,（,CPU,给,DAC,送数据无须条件查询）,DAC,芯片与,CPU,或系统总线连接时，可从数据总线宽度是,否与,DAC,位数据匹配、,DAC,是否具有数据寄存器两个方面来考虑，所以接口的功能主要考虑以下两点：,（,1,）进行数据缓冲与锁存,（,2,）需进行两次数字量输入时，可在受控条件下同时进行转换,2,、接口形式,（,1,）直通,（,2,）通过外加三态门，数据锁存器与,CPU,相连,（,3,）通过可编程的,I/O,接口芯片与,CPU,相连,三、,D/A,转换器与,CPU,的接口,20,1.DAC0832,与,CPU,的接口,（,1,）,DAC0832,的性能参数,DAC0832,是一片典型的,8,位,DAC,芯片,分辨率：,8,位 电流型：内部有,2,级缓冲器,转换时间：,1mS,功耗：,20mW,四、,D/A,转换器接口的设计,21,（,2,）,DAC0832,引脚和内部结构如图所示。,20,19,18,17,16,15,14,13,12,11,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,V,CC,ILE,WR2,XFER,DI4,DI5,DI6,DI7,IOUT1,IOUT2,CS,WR1,AGND,DI3,DI2,DI1,DI0,VREF,RFB,DGND,22,DAC0832,的内部结构,LE2,LE1,Rfb,AGND,DAC0832,Vcc,ILE,V,REF,输入,寄,存,器,DGND,DI0,DI7,D/A,转,换,器,DAC,寄,存,器,Iout2,Iout1,CS,WR1,WR2,XFER,23,2.DAC0832,的数字接口,8,位数字输入端,DI0,DI7,（,DI0,为最低位）,输入寄存器（第,1,级锁存）的控制端,ILE,、,CS*,、,WR1*,DAC,寄存器（第,2,级锁存）的控制端,XFER*,、,WR2*,24,直通锁存器的工作方式,两级缓冲寄存器都是直通锁存器,LE,1,，直通（输出等于输入）,LE,0,，锁存（输出保持不变）,LE2,LE1,DAC0832,输入,寄,存,器,DI0,DI7,D/A,转,换,器,DAC,寄,存,器,Iout1,25,DAC0832,的工作方式：直通方式,LE1,LE2,1,输入的数字数据直接进入,D/A,转换器,LE2,LE1,DAC0832,输入,寄,存,器,DI0,DI7,D/A,转,换,器,DAC,寄,存,器,Iout1,26,DAC0832,的工作方式：单缓冲方式,LE1,1,，或者,LE2,1,两个寄存器之一始终处于直通状态,另一个寄存器处于受控状态（缓冲状态）,LE2,LE1,DAC0832,输入,寄,存,器,DI0,DI7,D/A,转,换,器,DAC,寄,存,器,Iout1,27,DAC0832,的工作方式：双缓冲方式,两个寄存器都处于受控（缓冲）状态,能够对一个数据进行,D/A,转换的同时；输入另一个数据,LE2,LE1,DAC0832,输入,寄,存,器,DI0,DI7,D/A,转,换,器,DAC,寄,存,器,Iout1,28,3. DAC0832,的模拟输出,Iout1,、,Iout2,电流输出端,Rfb,反馈电阻引出端（电阻在芯片内）,V,REF,参考电压输入端,10V,10V,AGND,模拟信号地,V,CC,电源电压输入端,5V,15V,DGND,数字信号地,29,单极性电压输出,Vout,Iout1Rfb,（,D/2,8,）,V,REF,Rfb,Iout2,Iout1,Vout,+,_,AGND,A,DI,V,REF,30,单极性电压输出：例子,设,V,REF,5V,D,FFH,255,时，最大输出电压：,Vmax,（,255/256,）,5V,4.98V,D,00H,时，最小输出电压：,Vmin,（,0/256,）,5V,0V,D,01H,时，一个最低有效位（,LSB,）电压：,V,LSB,（,1/256,）,5V,0.02V,Vout,（,D/2,n,）,V,REF,31,双极性电压输出：电路,R,1,（,R,）,R,3,（,2R,）,R,2,（,2R,）,Rfb,Iout2,Iout1,AGND,DI,V,REF,Vout1,+,_,A1,Vout2,+,_,A2,I,1,I,2,I,1,I,2,0,32,双极性电压输出：公式,取,R,2,R,3,2R,1,得,Vout,2,（,2Vout,1,V,REF,）,因,Vout1,（,D/2,8,）,V,REF,故,Vout2,（,D,2,7,）,/2,7,）,V,REF,33,双极性电压输出：例子,设,V,REF,5V,D,FFH,255,时，最大输出电压：,Vmax,（,255,128,）,/1285V,4.96V,D,00H,时，最小输出电压：,Vmin,（,0,128,）,/1285V,5V,D,81H,129,时，一个最低有效位电压：,V,LSB,（,129,128/1285V,0.04V,Vout,（,D,2,7,）,/2,7,）,V,REF,34,4.,输出精度的调整,Rfb,Iout2,Iout1,Vout,+,_,AGND,调零,电位器,调满刻度,电位器,电源,5V,A,DI,10K,1M,1K,V,REF,35,5.,地线的连接,DGND,AGND,模拟电路,数字电路,ADC,DAC,模拟电路,数字电路,模拟地,数字地,公共接地点,36,6.,应用举例,利用,DAC,可实现任意波形（如锯齿波、三角波、正弦波等）的输出，如输出锯齿波、三角波的,程序段如下：,JNZ TN1,MOV AL,，,0FFH,TN2,：,OUT DX,，,AL,DEC AL,TRG,：,MOV DX,，,200H,MOV AL,，,0H,TN1,：,OUT DX,，,AL,INC AL,JNZ TN2,JMP TN1,产生,0,AL,全,“,1,”,输出,37,输出锯齿波程序段如下：,TRG,：,MOV DX,，,200H,MOV AL,，,0H,TN,：,OUT DX,，,AL,INC AL,JMP TN,38,7. 12,位,DAC,连接,由于微机的,I/O,指令一次只能输出,8,位数据，因此对于数据宽度大于,8,位,DAC,只能分两次输入数据，为此一般大于,8,位数据宽度的,DAC,内部均设计有两级数据缓冲，如,12,位,DAC1210,内部就有两级数据缓冲，内部结构如图所示。,39,8,位输入,锁存器,4,位输入,锁存器,12,位,DAC,存储器,12,位相乘型,D/A,转换器,LE,LE,LE,LSB,MSB,DI11 15,DI10 16,DI9 17,DI8 18,DI7 19,DI6 20,DI5 4,DI4 5,DI3 6,DI2 7,DI1 8,DI0 9,BYTE1 23,/BYTE2,CS 1,WR1 2,WR1 21,WR2 22,10 Vref,14 Iout2,13 Iout1,11 Rfb,24 Vcc,3 AGND,24 DGND,DAC1210,内部结构,40,在数据采集和过程控制中，被采集对象往往是连续变化的,物理量（如温度、压力。声波等），由于计算机只能处理离散,的数字量，需要对连续变化的物理转换为数字量,这一操作过,程就是,A/D,转换。,Alanogy,DATA,A/D,CPU,I/O,10.3,模数（,A/D,）转换,41,一、,A/D,转换器的分类,1.,按分辨率分：,有,4,、,6,、,8,、,10,、,14,、,16,位,二进制,31/2,位、,51/2,位, BCD,码,2.,按转换速度分；,超高 度,转换时间,330NS,次超高速,转换时间,33,33,高 速,转换时间,33,330,低 速,转换时间,330,3,按转换原理分：,直接,A/D,转换器,将模拟信号直接转换成数字信号,间接,A/D,转换器,先模拟量转换成中间量，然后再转换成数字量。,如电压,/,时间转换型、电压,/,频率转换型、电压,/,脉宽等,42,二、,A/D,转换的基本原理,存在多种,A/D,转换技术，各有特点，分别应用于不同的场合,4,种常用的转换技术,计数器式,逐次逼近式,双积分式,并行式,转到技术指标,43,1.,计数器式,以最低位为增减量,单位的逐步计数法,时钟,复位,数字输出,比较器,模拟输入,计数器,D/A,转换器,转换结束,44,2.,逐次逼近式,从最高位开始,的逐位试探法,时钟,复位,数字输出,转换结束,比较器,模拟输入,寄存器,D/A,转换器,45,3.,双积分式,两个积分阶段,实质是电压,/,时间变换,I,REF,Iin,Vin,V,REF,积分器,比较器,V/I,V/I,时钟,启动计数,计数器,数字输出,T2,T1,Vc,固定斜率,时间可变,固定时间,斜率可变,转换结束,46,4.,并行式,速度快成本高,直接比较法,编,码,电,路,Vin,V,REF,数字输出,比较器,R,R,R,R,R,R,R/2,R/2,47,三、,A/D,转换器特性,A/D,转换器的功能是把模拟量转换为数字量，其主要参数有：,（,1,）分辨率：,指,A/D,转换器可转换成数字量的最小电压 ，,是反映,A/D,转换器对最小模拟输入值的敏感度,所以分辨率一般表示式为：,分辨率,=Vref/2,位数,（单极性）,或 分辨率,=,（,V+ref-V-ref)/2,位数,（双极性）,分辨率通常是用,A/D,的位数来表示，比如,8,位、,10,位、,12,位等,所以，,A/D,转换器的输出数字量越多。其分辨率越高。,如,：,8,为,ADC,满量程为,5V,则分辨率为,5000mV/256=20mV,， 也就是说当模拟电 压小于,20mV,，,ADC,就不能转换了，,48,（,2,）转换时间：,指从输入启动转换信号到转换结束，得到稳定的数字量输出的时间。一般转换速度越快越好（特别是动态信号采集）。常见有：,超高速（转换时间,1ns,）、高速（转换时间,1,s,）、,中 速（转换时间,1ms,） 低速（转换时间,1s),等。,如果采集对象是动态连续信号，要求,f,采,2 f,信,，也就是说必须在信号的一个周期内采集,2,个以上的数据，才能保证信号形态被还原（避免出现,“,假频,”,），这就是,“,最小采样,”,原理。若,f,信,=20kHz,，则,f,采,40kHz,，其转换时间要求,25,s.,49,（,4,）线性度：,当模拟量变化时，,A/D,转换器输出的数,字量按比例变化的程度,（,5,）量程：,指能够转换的电压的范围：,0,5V,，,0,10V,等,（,3,）精度：,有绝对精度和相对精度,绝对精度,指定应于一个给定的数字量的实际,模拟量输入与理论模拟量输入之差。,相对精度,指在整个转换范围内任一数字量所,对应的模拟量实际值与理论值之差,通常也用最小有效位的分数表示。,50,2,转换时间,指从启动转换信号被输入开始到结束获得稳定的数字量输出量为止所需的时间。,3,转换启动信号（电位启动和脉冲启动）,在转换过程中必须保持高,/,低电平信号直有效，否则将导致转换出错。,四、,ADC,的输入输出特性,1.,输出数据位数,8,位，,10,位，,12,位，,16,位等,51,4,片上带有三态门输出琐存器,可直接与,CPU,的,DB,相连,片上未带三态门输出琐存器,与,CPU,相连需外加琐存器,5,转出数字量有二进制和,BCD,码,ADC,的数字量输出线位数越多，说明其分辨率越高。,6,模拟信号输入及通道,模拟信号输入来自于外部信号输入对象，有单、多通道,之分。,52,五、,A/D,转换器与微处理器的接口,1,、 接口应具备的功能；,A/D,转换器的转换是由外部控制，需发送转换启动信号,启动,A/D,进行,A/D,转换。, 读取“转换结束”状态信号，用以查询转换是否结束若,该状态信号有效，可用于产生中断请求或,DMA,请求。, 对多个模拟量输入通道进行通道寻址,方法：,CPU,通过,DB,送出对应模拟通道的编号，而不是,通过地址总线送出。,发送采样,/,保持信号,S/H,，以控制采样,/,保持器进行,采样与保持操作（需要时） 。,53,2.,A/D,转换器与,CPU,接口方式,（,1,）与,CPU,直接相连：当,ADC,芯片内部带有数据输出锁存器和三态门时（如,AD574,、,ADC0809,等），它们的数据输出可直接与,CPU,或数据总线相连。,（,2,）用三态门与,CPU,相连：对于内部不带数据输出锁存器的,ADC,芯片（如,ADC1210,、,AD570,等），需外接三态锁存器后才能与,CPU,或系统总线相连。,（,3,）通过,I/O,接口芯片与,CPU,相连：无论,ADC,内部有无数据锁存器，都,可使用与,CPU,配套的并行,I/O,芯片与,ADC,相连，,这样可简化接口电路，,而且可使,A/D,的时序关系及电平与,CPU,保持一致，工作更可靠。,。,54,如先读低,8,位，后读高,4,位，则称为,“,右对齐”,3.,A/D,转换器接口电路的设计,实例,注意点,：,各,ADC,的转换启动、转换结束命令各不相同， 需具体使用时注意。,进行,12,位,A/D,转换时，需分两次将,12,位数据送,CPU,的,DB7,0,。,如先读高,4,位，后读低,8,位，则称为,“左对齐”,，,读取高,4,位时是屏蔽字节中的高,4,位。,后读,先读,ADC,低,8,位,高,4,位,屏蔽,55,六、典型的,D/A,转换器芯片,ADC0809,：,8,通道（,8,路）输入,8,位字长,逐位逼近型,转换时间,100s,内置三态输出缓冲器,56,主要引脚功能,D7,D0,：输出数据线（三态）,IN0,IN7,：,8,通道（路）模拟输入,ADDA,、,ADDB,、,ADDC,：通道地址,ALE,：通道地址锁存,START,：启动转换,EOC,：转换结束状态输出,OE,：输出允许（打开输出三态门）,CLK,：时钟输入（,10KHz,1.2MHz,）,57,内部结构,START EOC CLK,OE,D7,D0,VREF(+) VREF(-),ADDC,ADDB,ADDA,ALE,IN0,IN7,比较器,8,路模拟开关,逐位逼近寄存器,SAR,树状开关,电阻网络,三态输出锁存器,时序与控制,地址锁存及,译码,D/A,8,个模拟输入通道,8,选,1,58,工作时序,59,ADC0809,的工作过程,由时序图知,ADC0809,的工作过程如下：,送通道地址，以选择要转换的模拟输入；,锁存通道地址到内部地址锁存器；,启动,A/D,变换；,判断转换是否结束；,读转换结果,60,ADC0809,的应用,芯片与系统的连接,编写相应的数据采集程序,61,芯片与系统的连接,模拟输入端,In,i,：,单路输入,多路输入,单路输入时,ADDC,ADDB,ADDA,IN4,ADC0809,输入,多路输入时,ADDC,ADDB,ADDA,IN0,IN1,IN2,IN3,IN4,ADC0809,输入,0,输入,1,输入,2,输入,3,输入,4,CPU,指定,通道号,+5V,62,通道地址线,ADDA-ADDC,的连接,多路输入时，地址线不能接死，要通过一个接口芯片与数据总线连接。,接口芯片可以选用：,简单接口芯片,74LS273,，,74LS373,等（占用一个,I/O,地址）,可编程并行接口,8255,（占用四个,I/O,地址）,ADDC,ADDB,ADDA,IN0,IN1,IN2,IN3,IN4,ADC0809,输,入,DB,74LS273,Q2,Q1,Q0,CP,来自,I/O,译码,D0-D7,ADDC,ADDB,ADDA,IN0,IN1,IN2,IN3,IN4,ADC0809,DB,8255,PB2,PB1,PB0,CS#,来自,I/O,译码,D0-D7,A1,A0,A1,A0,63,数据输出线,D,0,-D,7,的连接,可直接连到,DB,上，或通过另外一个输入接口与,DB,相连；,两种方法均需占用一个,I/O,地址,D0-D7,ADC0809,DB,OE,来自,I/O,译码,D0-D7,ADC0809,DB,OE,来自,I/O,译码,直接连,DB,通过输入接口连,DB,74LS244,+5V,DI,DO,E1#,E2#,64,ALE,和,START,端的连接,独立连接：,用两个信号分别进行控制,需占用两个,I/O,端口或两个,I/O,线；,统一连接：,用一个脉冲信号的上升沿进行地址锁存，下降沿实现启动转换,只需占用一个,I/O,端口或一个,I/O,线。,ADC0809,ALE,START,独立连接,来自,I/O,译码,1,来自,I/O,译码,2,ADC0809,ALE,START,统一连接,来自,I/O,译码,65,判断转换结束的方法,软件延时等待（比如延时,1ms,），此时不用,EOC,信号,-CPU,效率最低,软件查询,EOC,状态,把,EOC,作为中断申请信号，接到,8259,的,IR,端,在中断服务程序中读入转换结果，效率高,EOC,通过一个三态门连到数据总线的某个,D,端,三态门占用一个,I/O,端口地址,CPU,效率低,66,ADC0809,与系统的连接例,D,0,IN0,A,15,-A,0,IOR,IOW,D,7,-D,0,D,7,-D,0,EOC,OE,START,ALE,ADDC,ADDB,ADDA,译,码,器,ADC0809,67,判断转换结束的程序,用延时等待的方法,MOV DX, start_port,OUT DX, AL ;,启动转换,CALL DELAY_1MS ;,延时,1ms,MOV DX, oe_port,IN AL, DX ;,读入结果,68,判断转换结束的程序,用查询,EOC,状态的方法,MOV DX, start_port,OUT DX, AL ;,启动转换,LL: MOV DX, eoc_port,IN AL, DX,AND AL, 01H ;,测试,EOC,状态,JZLL,MOVDX, oe_port,IN AL, DX ;,读入结果,69,七、数据采集系统设计,该数据采集接口板可对,16,路模拟信号进行采集，,A/D,变换精度,为,5V/212=1.2mV,，接口板具有数据保持电路，可对变化的模拟信,号进行实时采集。,1.,多路转换开关,16,路模拟信通过多路转换开关芯片,AD7506,进行切换，,AD7506,是一个,161,的模式电子开关，用于切换,16,个被测模拟信号输入,端，使,16,路模式信号的采集共享一片,ADC,转换器。,2.,采样,/,保持器,接口板的采样,/,保持器采用,AD582,芯片，采样,/,保持状态的控制,由差分逻辑输入端,+LogicIN,和,-Logicin,完成，模拟信号的输入通,过,IN+,和,IN-,端输入。,70,3.ADC,与,DAC,转换器,接口板的,A/D,转换采用,ADC574,芯片，,DAC,采用,DAC1210,芯片，,这两个芯片均是,12,位的,ADC,和,DAC,转换芯片，可保证,A/D,的信号通,过,D/A,转换器进行完全的回放。,4.,地址译码器,接口板的地址译码器采用,3,片,74LS136,异或门芯片和一片,74LS138,译码器芯片构成，接口板采用跳线,K,对,I/O,地址进行,设置和改变。,5.,工作原理及程序控制,该接口板的主要操作有通道选择命令、启动,ADC,转换命令、,查询,ADC,转换是否结束、读取,ADC,转换数据等,A/D,转换器方面的命,令，以及发送,DAC,转换数据、启动,DAC,转换器等。,71,输入模拟电压的连接,有的芯片为单路模入,(,例,AD570),有的可多路模入,(,例,ADC0809,由,C,、,B,、,A,选择,),模入电压既可是单极性的,(,例,ADC0809),也可以是双极性的,(,例,AD570),A/D,数据输出线和系统总线的连接,A/D,芯片输出一般有如下几种方式,:,七、模数转换器与系统连接时需要考虑的问题,72,输出带可控三态门,例,ADC0809,可直接与系统总线相连。,A/D,内部带有三态门,但不受外部控制,而是在转换结束时自动接通,这样从转换结束到取走数据这段时间内,数据总线始终被占据,这样就不能直接和系统总线相连,(,例,AD570),。,有些,AD,芯片根本无三态输出门,例,ADC1210,这种芯片不能直接和系统总线相连,而要通过并行接口或附加三态门来连接。,73,此外还要考虑,8,位以上的,A/D,与系统总线的连接问题,如果,CPU,对外数据线为,16,位,例,8086,可按位与数据总线相连,CPU,通过对字的读入,:IN AX,PORT,若,CPU,为,8088,可按字节分时读出,即分两次读出数据。,例,:,ADC1210,INAL,PORTH,ANDAL,0FH,；屏蔽高,4,位,MOVAH,，,AL,INAL,，,PORTL,74,启动信号的要求,A/D,要求的启动信号有两种形式,要求脉冲信号启动,如,ADC0809,ADC1210,通常,CPU,执行输出指令时发出的片选信号和写信号,通过或非门即可在片内产生启动脉冲,即：,OUT PORT,AL,要求电平作为启动信号,例,AD570,整个转换过程中都必须保证信号有效,一般通过并行接口的某一位来对,A/D,芯片发启动信号。,75,转换结束信号及转换后数据的读取,固定的延迟程序方法,。事先知道,A/D,完成一次转换的时间,CPU,发启动命令,执行一个固定的延时,读取数据。,查询方式采样,中断方式采样,76,10.4,采样保持电路,对变化较慢的模拟信号,(,即所谓低频信号,),在,A/D,芯片之前可不加采样保持电路。确切的说,若,A/D,转换器的速度比较模拟信号变化速度高很多倍,我们可将模拟信号直接加到,A/D,转换器上。如果模拟信号变化比较快,为了保证转换精度,就要在,A/D,之前加上采样保持电路,使得在转换期间保持模入信号不变。,77,一、采样保持器参数,:,捕捉时间,从保持到采样不是直线跳上,如图示,而是有一段时间叫捕捉时间,这个时间限制转换频率,电压下降率,捕捉时间,78,捕捉时间与保持电容大小有关,电容大,时间长,例,:,C=1000p,捕捉时间约,4s,C=0.01f,捕捉时间约,20s,电压下降率,保持时不是一条水平直线,而是慢慢下降,单位为,mv/ms,79,二、采样保持器,LF398,内部结构及接线,2,3,8,7,6,5,3 4,2,1,8,7,6,5,24K,1K,V,+,V,V,+,+,+,A,1,A,2,A,3,30K,D,1,D,2,S,300,偏置调节,保持,电容,保持,采样,保持,V,i,脉冲变高,采样,S,合上,脉冲变低,保持,S,打开,80,将,ADC0809,的启动转换脉冲,START,连到,LF398,的引脚8上,作为采样控制脉冲,在脉冲的下降沿启动转换,在转换期间,LF398,处于保持状态。,START,8,3,5,LF398,ADC0809,IN,模入,采样保持器用法：,81,微机原理及应用,本课程到此全部结束，,谢谢大家的合作与支持！,82,