微机接口与通讯10

微机接口与通讯 第十章 武汉科技大学计算机学院 第十章A D与D A转换器接口 本章内容10 1D A转换器的接口方法10 2D A转换器接口电路设计10 3A D转换器接口基本原理与方法10 4查询方式的A D转换器接口电路设计10 5中断方式的A D转换器接口电路设计10 6微型计算机系统的A D D A通道 10 1D A转换器的接口方法 本章首页 D A转换器及其连接特性 D A转换器 DAC 将数字量转换成模拟量的线性电路器件 1 DAC的主要参数 分辨率 DAC能转换的二进制数的位数 位数越多 分辨率越高转换时间 从输入数字量到转换结束 输出达到最终值并稳定所需的时间电流型 几百ns 几 s 电压型 运算放大器的响应时间精度 DAC实际输出电压与理论值之间的误差 单位 LSB线性度 当数字量变化时 输出模拟量按比例变化的程度线性误差 模拟输出偏离理想输出的最大值 2 DAC的连接特性 输入缓冲能力 是否外加数据锁存器输入数据的宽度 分辨率 与系统数据总线宽度比较 数据几次输入输入数据码制 二进制 BCD码或补码 偏移二进制码输出模拟量的类型 电压型 电流型输出模拟量的极性 单极性 双极性 10 1D A转换器的接口方法 续 D A转换器与微处理器的接口方法 1 接口的任务 数据缓冲 无条件传送 2 接口的结构形式 直接与CPU相连 有输入锁存能力采用中小规模逻辑芯片与CPU相连利用通用并行接口芯片与CPU相连采用GAL器件 10 2D A转换器接口电路设计 无三态输入缓冲器 8位DAC 1 要求 用DAC0808构成一个ADC 2 分析 DAC0808 8位 无三态缓冲能力外加数据锁存器 数字量由DAC0808转换成电压与输入电压比较若输入电压比n对应电压大 但比n 1对应电压小 则结果为n或n 1 3 硬件连接 本章首页 中国最大的资料库下载 10 2D A转换器接口电路设计 续 4 软件编程 采用逐次逼近的方法寻找数字量结果 二分搜索法每次中确定区间的中间值去试探 寄存器使用 CH 试探值 CL 试探值增量 例 Vi 5V 7BH 256 结果应 7BH 本章首页 10 2D A转换器接口电路设计 续 有三态输入缓冲器 8位DAC DAC0832 1 要求 用DAC0832产生三角波 方波 锯齿波或梯形波等 2 分析 DAC0832的主要特性 DAC0832的工作方式 本章首页 10 2D A转换器接口电路设计 续 DAC0832双缓冲方式的应用 多个模拟通道要求同时更新数据 设要求同时更新的数据依次为N1 N2 Nn 则程序段 3 设计 采用直通方式 用8255A作接口 本章首页 10 2D A转换器接口电路设计 续 无三态输入缓冲器 12位DAC 数据分两次写入 加两级缓冲器 左对齐 右对齐 有三态输入缓冲器 12位DAC DAC1210 内部有两级缓冲器 左对齐方式输入数据内部结构与DAC0832类似 1 内部结构 本章首页 10 2D A转换器接口电路设计 续 2 应用举例 本章首页 10 3A D转换器接口基本原理与方法 A D转换器及其连接特性 A D转换器 ADC 将模拟量转换成数字量的线性电路器件 1 ADC的主要参数 分辨率 ADC能转换成的二进制数的位数 位数越多 分辨率越高转换时间 从输入启动信号到转换结束 得到稳定的数字量所需的时间精度 线性度同DAC 2 ADC的外部特性 按分辨率分 4位 8位 10位 12位 本章首页 10 3A D转换器接口原理与方法 续 ADC与微处理器的接口方法 1 ADC与CPU的连接 分辨率 是否高于系统数据总线的宽度数据输出结构 是否有三态缓冲功能启功方式 脉冲启动 读写脉冲 电平启动 经锁存 数据传送方式 查询 中断 DMA 板上RAM方式 2 ADC接口的主要操作 3 ADC数据的传送 查询方式中断方式DMA方式 高速ADC板上RAM方式 超高速ADC 4 ADC接口电路的结构形式 直接与CPU相连 有三态缓冲能力采用中小规模逻辑芯片与CPU相连利用通用并行接口芯片与CPU相连采用GAL器件 本章首页 10 4查询方式的A D转换器接口电路设计 有三态输出锁存器 12位ADC AD574A 12位转换 数据分两次读出 查询方式 采集64个数据左对齐存入BUF为首址的内存 AD574A的主要特性 分辨率可选 8位 12位 单通道 逐次逼近型 负脉冲启动 转换时间25 s STS 1 转换过程中 0 转换结束 硬件连接 软件编程 本章首页 10 4查询方式ADC接口电路设计 续 无三态输出锁存器 12位ADC ADC1210 本章首页 10 4查询方式ADC接口电路设计 续 硬件连接 软件连接 本章首页 10 4查询方式ADC接口电路设计 续 多通道 8位ADC ADC0809 ADC0809的主要特性 8个模拟通道 逐次逼近型 正脉冲启动 有三态输出锁存器 通常 通道选择由数据信号完成START与ALE相连 选择通道的同时启动 IN0 IN7 通道0 7的模拟量输入D0 7 数字量输出ADDC ADDB ADDA 通道 0 7 选择ALE 通道地址锁存 正脉冲有效START 启动信号 正脉冲有效 上升沿所有寄存器清0 下降沿开始转换EOC 转换结束 高有效OE 允许输出 高有效 硬件连接 本章首页 10 4查询方式ADC接口电路设计 续 软件编程 本章首页 10 5中断方式ADC接口电路设计 单板机系统中断方式的数据采集系统设计 要求 以TP86为控制器 对单通道模拟信号采集512个8位数据 中断方式存BUF 并送入DAC 硬件分析与设计 ADC0804 DAC0832 8259A ADC0804的工作特性 中断控制分析 ADC0804 8位 内部有三态锁存器 负脉冲启动 ADC0804的地址 FFD4H DAC0832的地址FFD6H8259A的地址 FFDCH FFDEH 硬件连接 本章首页 10 5中断方式ADC接口电路设计 续 软件编程 本章首页 10 6微型计算机系统的A D D A通道 模拟通道的电路组成 A D通道 CPU 模拟量输入接口 ADC 采样 保持器 S H 多路模拟开关 AMUX D A通道 CPU 模拟量输出接口 DAC 多路模拟开关 AMUX 输出保持器 缓冲器 1 多通道模拟开关 实现信号的分时切换 AMUXAD7501 8 1 AD7506 16 1 CD4051 8 1 CD4097B 16 1 2 采样保持器 S H 对高速变化的信号源 冻结时变信号的瞬时值 S H构成 开关 电容 S H工作状态 采样状态和保持状态 S H LF398 AD582 AD583 THS 0060 THS 0010 本章首页 10 6微机系统的A D D A通道 续 模拟通道的结构形式 1 A D通道的结构形式 单通道不带S H 直流或低频模拟信号带S H 高频变化的模拟信号多通道每个通道有自己的S H和ADC 并行多通道各通道有自己的S H 共享ADC各通道共享S H和ADC 本章首页 10 6微机系统的A D D A通道 续 2 D A通道的结构形式 单通道带输入锁存器 不需要刷新带保持器输出 靠电容维持 要刷新多通道每个通道都有锁存器和DAC 并行多通道各通道共享DAC 本章首页 本章