微型計算機技術及應用：第8章 模-數(shù)和數(shù)-模轉換

1、第8章 模/數(shù)和數(shù)/模轉換 本章重點 D/A轉換的原理，D/A轉換的分辨率和精度的含義 兩類D/A轉換芯片的硬件連接和編程 計數(shù)式A/D轉換、雙積分式A/D轉換和逐次逼近式A/D的原理 利用軟件實現(xiàn)A/D轉換的方法 A/D器和系統(tǒng)的連接 采樣保持電路的功能 多路轉換開關的功能 學時分配本章用4學時，其中： D/A轉換 2學時 A/D轉換 2學時 8.1概述 模/數(shù)和數(shù)/模用途： 控制和測量儀表 8.2數(shù)/模 (D/A) 轉換器 數(shù)/模轉換的原理 數(shù)/模轉換器件和有關電路 8.2.1 數(shù)/模轉換的原理 運算放大器的工作特點和原理 T型電阻網(wǎng)絡和運算放大器構成的D/A轉換器 分辨率和精度 T型權電

2、阻網(wǎng)絡 1. 運算放大器的工作特點和原理 特點 ：開環(huán)放大倍數(shù)非常高 輸入阻抗非常大 輸出阻抗很小 運算放大器的原理 (a) 運算放大器的輸入和輸出(b) 帶反饋電阻的運算放大器(c) 輸入端有4個支路的運算放大器由此可求得帶有反饋電阻的運算放大器的放大倍數(shù)為 2. 由T型電阻網(wǎng)絡和運算放大器構成的D/A轉換器 (a)最簡單的D/A轉換器(b) 階梯波電壓 3. 分辨率和精度 概念：分辨率=1/(2n-1)絕對轉換精度相對轉換精度轉換速率建立時間線性誤差4. T型權電阻網(wǎng)絡 采用T型電阻網(wǎng)絡的D/A轉換器 8.2.2 數(shù)/模轉換器件和有關電路不帶數(shù)據(jù)輸入寄存器的D/A芯片的使用 帶有數(shù)據(jù)輸入寄

3、存器的D/A芯片的使用1.不帶數(shù)據(jù)輸入寄存器的D/A芯片的使用 不帶數(shù)據(jù)輸入寄存器的D/A轉換器的連接 超過8位的D/A轉換器的連接 D/A轉換器通過兩級數(shù)據(jù)緩沖器和總線相連的示意圖 2. 帶有數(shù)據(jù)輸入寄存器的D/A芯片的使用 特點：將D/A芯片可直接和數(shù)據(jù)總線相連 DAC0832的功能示意圖 DAC0832對數(shù)據(jù)進行鎖存的方法：輸入寄存器鎖存DAC寄存器鎖存下圖是DAC0832的引腳圖 信號定義： CS# 片選信號 ILE 允許鎖存信號 WR1#寫信號1 WR2#寫信號2 XFER#傳送控制信號 DI7DI0 8位的數(shù)據(jù)輸入端IOUT1模擬電流輸出端 IOUT2模擬電流輸出RFB 反饋電阻引

4、出 VREF參考電壓VCC電源 AGND模擬地 DGND數(shù)字地 DAC0832的外部連接 地線的連接方法 用軟件來實現(xiàn)D/A轉換例1，實現(xiàn)一次D/A轉換。MOV BX，1000H；假設數(shù)據(jù)放在 1000H中MOV AL，BX；數(shù)據(jù)送AL中MOV DX，PORTA；PORTA為D/A端口號OUT DX,AL 例2，產(chǎn)生一個鋸齒電壓。MOV DX，PORTA；PORTA為D/A端口號MOV AL，0FFH；初值為0FFHROTATE：INC ALOUT DX，AL；往D/A輸出數(shù)據(jù)JMP ROTATE 8.3模/數(shù) (A/D) 轉換器 模/數(shù)轉換涉及的參數(shù) 模/數(shù)轉換的方法和原理 模/數(shù)轉換器和系

5、統(tǒng)連接時要考慮的問題 8.3.1 模/數(shù)轉換涉及的參數(shù) 轉換精度轉換率 分辨率：8.3.2 模/數(shù)轉換的方法和原理 方法：計數(shù)法雙積分法逐次逼近法 1. 計數(shù)式A/D轉換 2. 雙積分式A/D轉換 (a)電路工作原理 (b) 雙積分原理 3. 逐次逼近式A/D轉換 4. 用軟件和D/A轉換器來實現(xiàn)A/D轉換 程序如下：START：XORAX，AX；累加器清零MOVBL，80H；初值為80HMOVCX，08H；計數(shù)初值為8AGAIN：ADDAL，BL；計算試探值 MOVBH，AL；保留試探值 OUTPORTA，AL ；PORTA是鎖存器地址INAL，PORTS；PORTS是輸入端口的 地址AND

6、AL，01 ；取狀態(tài)位JZEND1 ；如狀態(tài)位為0，則 保存此位 MOVAL，BLNOTAL；求反ANDAL，BH；使試探位為0MOVBH，AL；保存試探值END1： RORBL，1；右移，得下一個試探值MOVAL，BHLOOPAGAIN；繼續(xù)進行試探和測試；后續(xù)程序段 8.3.3模/數(shù)轉換器和系統(tǒng)連接時要考慮的問題 輸入模擬電壓的連接 數(shù)據(jù)線和系統(tǒng)總線的連接 啟動信號的供給 電平啟動信號脈沖啟動信號 轉換結束信號以及轉換數(shù)據(jù)的讀取 程序查詢方式 中斷方式 CPU等待方式固定的延遲程序方式 例1： 用帶有可控三態(tài)門的A/D轉換器進行A/D轉換，且采用中斷方式傳輸結果。 ADC0804的硬件特性

7、ADC0804和系統(tǒng)總線的連接 例2： 用不帶可控三態(tài)門的A/D轉換器實現(xiàn)A/D轉換，且分別采用程序查詢方式及等待方式來讀取轉換結果。 AD570的特性 AD570和系統(tǒng)總線的連接 下面就是用查詢方式讀取轉換結果的程序段：READAD： MOVAL，92H ；方式字，端口A，B為輸入， 端口C為輸出OUTPORTCT，AL ；設方式字MOVAL，01OUTPORTC，AL ；使PC0為1， MOVAL，00 OUTPORTC，AL ；啟動A/D轉換W：IN AL，PORTB ；讀取狀態(tài) RCRAL，01 ；如PB0為1， 則再查詢 JC W MOVAL，01OUTPORTC，AL ；撤銷啟動信

8、號INAL，PORTA ；讀取轉換數(shù)據(jù) 下圖s是CPU工作于等待方式的電路圖 例3： 8位以上的A/D轉換器和系統(tǒng)的連接。 涉及ADC1210的硬件特性ADC1210和系統(tǒng)總線的連接 查詢方式讀取A/D轉換數(shù)據(jù)的程序段：START：MOVAL，01OUTPORTC，AL；啟動A/D轉換WAIT1：INAL，PORTH；讀取轉換結束MOVCL，5RCRAH，CL；右移5次JCWAIT1；如為高電平，則繼續(xù)等待INAL，PORTH；轉換結束讀取高位數(shù)據(jù)ANDAL，0FH；屏蔽高4位MOVAH，AL；保存轉換結果的高4位INAL，PORTL；讀取低位數(shù)據(jù). . . ；后續(xù)處理8.4采樣保持電路 兩種狀態(tài)：采樣狀態(tài)保持狀態(tài)下圖為采樣保持電路的原理圖 8.5多路轉換模擬開關 多個回路切換的方法：用