微机原理与接口技术：第13章

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1、13.1模拟量输入与输出通道13.2数模（D/A）转换器13.3D/A转换器与微处理器的接口13.4模数（A/D）转换器13.5A/D转换器与微处理器的接口退出课件第13章数模（D/A）转换与模数（A/D）转换接口13.1模拟量输入与输出通道模拟量的输入、输出通道是微型计算机与控制对象之间的重要接口，也是实现工业过程控制的重要组成部分。13.1.1模拟量输入通道的组成典型的模拟量输入通道由以下几部分组成：1．传感器2．量程放大器3．低通滤波器4．多路开关5．采样保持电路6．A/D转换器13.1.2模拟量输出通道的组成典型的模拟量输出通道由以下几部分组成

2、：1．D/A转换器2．锁存器3．放大驱动电路13.2数模（D/A）转换器D/A转换器是计算机或其它数字系统与模拟量控制对象之间联系的桥梁，它的任务是将离散的数字信号转换为连续变化的模拟信号。在工业控制领域中，D/A转换器是不可缺少的重要组成部分。13.2.1D/A转换的基本原理数字量是由一位一位的数位构成的，每个数位都代表一定的权。为了把一个数字量变为模拟量，必须把每一位的数码按照权来转换为对应的模拟量，再把各模拟量相加，这样，得到的总模拟量便对应于给定的数据。D/A转换器的主要部件是电阻开关网络，通常是由输入的二进制数的各位控制一些开关，通过电阻网络，

3、在运算放大器的输入端产生与二进制数各位的权成比例的电流，经过运算放大器相加和转换而成为与二进制数成比例的模拟电压。13.2.2D/A转换器的主要技术指标1．分辨率这是D/A转换器对微小输入量变化敏感程度的描述，通常用数字量的位数来表示，如8位、12位等。2．精度精度反映D/A转换的精确程度，可分为绝对精度和相对精度。3．建立时间建立时间也称稳定时间，是指在D/A的数字输入端加上满量程的变化（如从全“0”变为全“1”）以后，其模拟输出稳定到最终值±1/2LSB时所需的时间。4．输出电平不同型号的D/A转换器的输出电平相差较大。5．线性误差相邻两个数字量之间

4、的差应是1LSB，即理想的转换特性应是线性的。在满量程范围内，偏离理想的转换特性的最大值称为线性误差。6．温度系数在规定的范围内，相应于温度每变化1℃，增益、线性度、零点及偏移（对双极性D/A）等参数的变化量。13.2.3典型的D/A转换器芯片1．DAC0832（1）DAC0832的逻辑结构DAC0832是美国国家半导体公司生产的8位D/A芯片，其逻辑结构框图见图13-6所示。2．DAC1210（1）DAC1210的逻辑结构DAC1210是美国国家半导体公司生产的12位D/A转换器芯片，是智能化仪表中常用的一种高性能的D/A转换器。DAC1210的逻辑结

5、构框图如图13-8所示。13.3D/A转换器与微处理器的接口D/A转换器与微处理器间的信号连接包括三部分，即数据线、控制线和地址线。微处理器的输出数据要传送给D/A转换器，首先要把数据总线上的输出信号连接到D/A转换芯片的数据输入端。若D/A芯片内带有锁存器，微处理器就把D/A芯片当作一个并行输出端口；若D/A芯片内无锁存器，微处理器就把D/A芯片当作一个并行输出的外设，二者之间还需增加并行输出的接口。这是因为微处理器要处理各种信息，其数据总线上的数据总是不断变化的，使得送给D/A转换器的数据在数据总线上停留时间很短，因而在一般情况下需要锁存器来保存微处

6、理器送给D/A转换器的数据。13.4模数（A/D）转换器A/D转换器是模拟信号源与计算机或其它数字系统之间联系的桥梁，它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机或数字系统进行处理、存储、控制和显示。在工业控制和数据采集及其它领域中，A/D转换器是不可缺少的重要组成部分。13.4.1A/D转换的基本原理应用最为广泛的是逐次逼近型的A/D转换器，其转换原理如图13-12（a）所示，主要有逐次逼近寄存器SAR、D/A转换器、比较器以及时序和控制逻辑等部分组成。其实质是逐次把设定的SAR寄存器中的数字量经D/A转换后得到电压VC，与待转换的模拟电压

7、VX进行比较。比较时，先从SAR的最高位开始，逐次确定各位的数码应是“1”还是“0”，其工作过程如下：转换前，先将SAR寄存器各位清零。转换开始时，控制逻辑电路先设定SAR的最高位为“1”，其余位为“0”，此试探值经D/A转换成电压VC，然后将VC与模拟输入电压VX比较。如果VX≥VC，说明SAR最高位的“1”应予保留；如果VX

8、4.2A/D转换器的主要技术指标1．分辨率分辨率是指A/D转换器响应输入电压微小