微机原理 第12章 数模转换与模数转换接口.ppt

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1、第12章数模转换与模数转换接口12.1D/A转换器接口12.2A/D转换器接口本章重点如何把D/A和A/D转换的芯片与CPU进行接口用CPU控制这些转换的软件编程如何实现模拟量D/A传感器执行元件A/D数字量数字量模拟量模拟量输入(数据采集)模拟量输出(过程控制)计算机实际工业生产环境——连续变化的模拟量例如：电压、电流、压力、温度、位移、流量计算机内部——离散的数字量二进制数、十进制数模拟量I/O通道的组成：模拟接口电路的任务模拟电路的任务0010110110101100工业生产过程传感器放大滤波多路转换&采样保持A/D转换放

2、大驱动D/A转换输出接口微型计算机执行机构输入接口物理量变换信号处理信号变换I/O接口输入通道输出通道12.1D/A转换器接口DAC的性能指标分辨率DAC所能分辨的最小电压增量。它反映了DAC对微小输入量变化的敏感性。分辨率的高低通常用二进制输入量的位数来表示，例如分辨率是8位、10位、12位等。有时，也用最小输出电压与最大输出电压之比的百分数来表示。对于一个n位DAC，其分辨率为：1/2n-1。转换精度用最大的静态转换误差的形式表示，这个转换误差应包括非线性误差、比例系数误差以及漂移误差等综合误差，它反映了实际输出电压与理论输

3、出电压之间的接近程度。转换时间DAC的输入数字量有满刻度值的变化时，其输出模拟信号电压达到满刻度值1/2LSB（最低有效位）时所需要的时间。线性度通常用非线性误差的大小表示DAC的线性度。在D/A转换时，若数据连续转换，则输出的模拟量应该是线性的。即在理想情况下，DAC的转换特性应是线性的，实际转换中，把理想的输入／输出特性的偏差与满刻度输入之比的百分数，称为非线性误差。输出电平不同型号的D/A转换器件的输出电平相差较大。一般为5V～10V，有的高压输出型的输出电平则高达24V～30V。基本变换原理RfViV0VrefSn-1S

4、2S1S02R2R2R2RRRRVn-1V2V1V02R+-...如果用8位二进制代码来控制图中的S1～S8(Di=1时Si闭合；Di=0时Si断开)，则不同的二进制代码就对应不同输出电压VO；当代码在0～FFH之间变化时，VO相应地在0～-(255/256)Vref之间变化；12.1CPU与8位D/A芯片的接口补充：8位D/A转换器DAC0832主要引脚功能输入寄存器控制信号：D7～D0：输入数据线ILE：输入锁存允许CS：片选信号WR1：写输入锁存器用于DAC寄存器的控制信号：WR2：写DAC寄存器XFER：允许输入锁存器的

5、数据传送到DAC寄存器其它引线：VREF：参考电压。-10V～+10V，一般为+5V或+10VIOUT1、IOUT2：D/A转换差动电流输出。用于连接运算放大器的输入Rfb：内部反馈电阻引脚，接运放输出AGND、DGND：模拟地和数字地工作模式单缓冲模式双缓冲模式无缓冲模式单缓冲模式使输入锁存器或DAC寄存器二者之一处于直通，即芯片只占用一个端口地址。CPU只需一次写入即开始转换。写入数据的程序为：MOVDX，PORTMOVAL，DATAOUTDX，AL双缓冲模式（标准模式）对输入寄存器和DAC寄存器均需控制；当输入寄存器控制信

6、号有效时，数据写入输入寄存器中；再在DAC寄存器控制信号有效时，数据才写入DAC寄存器，并启动变换；此时芯片占用两个端口地址；优点：数据接收与D/A转换可异步进行；可实现多个DAC同步转换输出分时写入、同步转换。MOVAL，dataMOVDX，port10832-1的输入寄存器地址OUTDX，ALMOVDX，port20832-2的输入寄存器地址OUTDX，ALMOVDX，port3DAC寄存器地址OUTDX，ALHLT双缓冲模式的数据写入程序双缓冲方式——同步转换举例A10-A0译码器0832-10832-2port1port

7、2port3直通模式使内部的两个寄存器都处于直通状态。模拟输出始终跟随输入变化。不能直接与数据总线连接，需外加并行接口(如74LS373、8255等)。工作方式单缓冲方式使输入锁存器或DAC寄存器二者之一处于直通。CPU只需一次写入即开始转换。控制比较简单。见教材p352图。双缓冲方式（标准方式）转换要有两个步骤：将数据写入输入寄存器CS#=0、WR1#=0、ILE=1将输入寄存器的内容写入DAC寄存器WR2#=0、XFER#=0优点：数据接收与D/A转换可异步进行；可实现多个DAC同步转换输出——分时写入、同步转换直通方式使内

8、部的两个寄存器都处于直通状态。模拟输出始终跟随输入变化。不能直接与数据总线连接，需外加并行接口(如74LS373、8255等)。8位Cpu与8位D/A芯片的接口设计见课本P341图12－11数据线的连接2锁存器的加入12.1.28位cpu与10位D/A转换器的接