微机原理接口技术第6章

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1、第6章数/模、模/数转换接口D/A转换接口A/D转换接口数据采集系统设计6.1D/A转换接口D/A转换器完成数字量→模拟量的转换，这在计算机和虚拟信号发生器中应用非常普遍。数/模转换器的核心器件是“解码网络”，常用的解码网络有权电阻解码网络、T型解码网络等，T型解码网络的原理如图6.1所示。6.1.1D/A转换原理6.1.2D/A转换器的特性及连接①分辨率：指D/A转换器所能分辨的最小电压增量，或1个二进制增量所代表的模拟量大小。一般来说，D/A转换器位数越多，其分辨率就越高，分辨率的表示式为：分辨率=Vref/2位数或分辨率=(V+ref-V-ref)/2位数若Vref=5

2、V，8位的D/A转换器分辨率为5/256=20mV。②转换时间：指数字量输入到模拟量输出达到稳定所需的时间。一般电流型D/A转换器在几纳秒到几百微秒之内；而电压型D/A转换器转换较慢，取决于运算放大器的响应时间。③精度：指D/A转换器实际输出与理论值之间的误差，一般采用数字量的最低有效位作为衡量单位(如±1/2LSB)。如D/A分辨率为20mV，则精度为±10mV。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。理想的D/A转换器是线性的，但实际有一定的误差，模拟输出偏离理想输出的最大值称为线性误差。在实际应用中，如果DAC的线性度太差，必须要进行校正，在

3、校正时可以将DAC所连接的负载一起进行线性度校正。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，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。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

4、输出有正负变化，则必须使用双极性DAC芯片。选用DAC芯片应根据需要，选择转换速度、精度和分辨率等满足设计需要的芯片。6.1.3DAC典型连接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位数匹配、DAC是否具有数据寄存器两个方面来考虑，一般有下面几种情况：(1)当DAC位数与数据总线宽度相同，具有数据缓冲能力时，可直接与CPU连接。(2)当DAC位数与数据总线宽度相同，DAC没有数据寄存器时，必须外加锁存器或I/O接口芯片(如8255A等)才能与CPU连接。(3)当DAC位数大于数据总线宽度，DAC无论有无数据寄存器时，都必须外加锁存器或I/O接口芯片才能

5、与CPU相连接。目前，几乎所有的DAC芯片都具有数据寄存器，16位ISA总线几乎可以和大部分的DAC芯片匹配，因此其连接匹配已不需要多加考虑。1．8位DAC连接DAC0832是一片典型的8位DAC芯片，其引脚和内部结构如图6.2所示。DAC0832有以下三种工作方式：(1)双缓冲方式当ILE固定为+5V，/IOW连接到/WR1和/WR2上，/CS作为输入寄存器的选通信号，/XFER作为DAC寄存器的选通信号，分别连接到两个I/O地址的译码输出。数据写入时分两次进行，首先写入待转换的数字量到8位输入寄存器，然后进行虚拟写操作(/XFER产生信号)，用于将8位输入寄存器中的数据锁

6、存到DAC寄存器，开始D/A转换。双缓冲方式的优点是：在D/A转换的同时，可接收下一个转换数据，从而提高了转换速度。(2)单缓冲方式单缓冲方式是将两个寄存器中的一个处于直通状态，如把/WR2、/XFER接地，使DAC寄存器处于直通状态，ILE接+5V，/WR1接CPU的/IOW，/CS接I/O地址译码器，针对/CS进行数据写操作，则数据写入后就立即开始D/A转换。(3)直通方式当ILE接+5V、/CS、/WR1、/WR2、/XFER都接地，DAC0832处于直通方式，输入端DI7～DI0一旦输出数据就立即进行D/A转换。这种方式不使用缓冲寄存器，不能直接与CPU或系统总线相连

7、。2．12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位的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6.4所示。6.1.4D/A转换器应用1．函数信号发生器利用DAC可以产生任意波形、幅度和频率的信号，如三角波、方波、函数波等。设计信号发生器时，一般可根据所需频率和幅度生产一个周期的数据，然后循环输出该周期数据即可。如果DAC速度允许，应尽可能使数据间隔小，这样可使输出波形比