第11章 AD_DA转换

1、第十一章第十一章 模数模数(A/D)和数模和数模(D/A)转换转换 了解控制系统的基本流程了解控制系统的基本流程 了解每个环节的功能及实现方法了解每个环节的功能及实现方法 了解了解A/DA/D和和D/AD/A转换的原理转换的原理 掌握掌握D/A0832D/A0832和和A/D0809A/D0809的结构及与的结构及与CPUCPU 的连接方法的连接方法 学会使用学会使用A/DA/D和和D/AD/A组成简单控制系统组成简单控制系统 11.1 概述（概述（P383） 模拟量模拟量I/O接口的作用：接口的作用： 实际工业生产环境实际工业生产环境连续变化的模拟量连续变化的模拟量 例如：电压、电流、压力、

2、温度、位移、流量例如：电压、电流、压力、温度、位移、流量 计算机内部计算机内部离散的数字量：离散的数字量： 二进制数二进制数 工业生产过程的闭环控制工业生产过程的闭环控制 模拟量输入模拟量输入 (数据采集数据采集) 模拟量输出模拟量输出 (过程控制过程控制) 模拟量模拟量 D/A传感器传感器执行元件执行元件A/D 数字量数字量数字量数字量模拟量模拟量 计算机计算机 概述概述 控控 制制 对对 象象 传感器传感器 信号处信号处 理理 多多 路路 开开 关关 采采 样样 保保 持持 A/D 转转 换换 I/O 接接 口口 计计 算算 机机 传感器传感器 信号处信号处 理理 多多 路路 开开 关关

3、执执 行行 机机 构构 D/A 转转 换换 I/O 接接 口口 传感器（传感器（Transducer、Sensor） 非电量非电量电压、电流电压、电流 概述概述 变送器（变送器（Transformer） 转换成标准的电信号转换成标准的电信号 信号处理（信号处理（Signal Processing） 放大、整形、滤波放大、整形、滤波 多路转换开关（多路转换开关（Multiplexer） 多选一多选一 采样保持电路（采样保持电路（Sample Holder，S/H） 保证变换时信号恒定不变保证变换时信号恒定不变 A/D变换器（变换器（A/D Converter） 模拟量转换为数字量模拟量转换为数字

4、量 D/A变换器（变换器（D/A Converter） 数字量转换为模拟量数字量转换为模拟量 概述概述 概述概述 电平转换电平转换 译码电路译码电路 概述概述 概述概述 概述概述 V 3 4 2 1 8 7 6 5 24K 1K V+V 保持保持 电容电容 保持保持 采样采样 保持保持 Vi 偏置调节偏置调节 2 3 8 7 6 5 + + + A1 A2 A3 30K D1D2 S 300 脉冲变高脉冲变高,采样采样,S合上合上 脉冲变低脉冲变低,保持保持,S打开打开 概述概述 电压电压 下降率下降率 捕捉捕捉 时间时间 11.2 D/A转换器（转换器（P391） IO= + Rf If 8

5、R4R2RR I1I2I3I4 S1S2S3S4 IO VR d1d2d3d4 d1 I1 + d2 I2 + d3 I3 + d4 I1 d1、 、d2 、d3 、d4表示对应 表示对应 开关开关S1 S4的状态。的状态。 di = 0表示对应开关表示对应开关Si断开断开； di =1表示对应开关表示对应开关Si闭合闭合。 R V d R V d R V d R V d RRRR 842 4321 )2222( 2 4 4 3 3 2 2 1 1 dddd R VR D/A 转换器转换器 IO=)2222( 2 4 4 3 3 2 2 1 1 dddd R VR VO= Rf If= Rf

6、IO 取取Rf =R/2 则：则： VO= RfIO = VR(d12-1+ d22-2 + d32-3 + d42-4) D/A转换器转换器 2n Full Scale Range D/A转换器转换器 实际输出值与理论值之间的最大偏差。实际输出值与理论值之间的最大偏差。用用 最大的静态转换误差的形式表示。最大的静态转换误差的形式表示。 在在D/A转换时，若数据连续转换转换时，若数据连续转换(两相两相 邻数据间差值为邻数据间差值为1)，则输出的模拟量应该是线性，则输出的模拟量应该是线性 的。的。 用实际输出值与理想输出值的最大偏差与满量程用实际输出值与理想输出值的最大偏差与满量程 值之比的百分

7、数来表示线性误差。值之比的百分数来表示线性误差。 它反映了实际输出电压与理论输出电压之间的接它反映了实际输出电压与理论输出电压之间的接 近程度。近程度。 一般用最小量化阶一般用最小量化阶来度量，如来度量，如1/2LSB (Least Significant Bit) 。也可用满量程的百分比来度量，如。也可用满量程的百分比来度量，如 0.05% FSR D/A转换器转换器 DAC的输入数字量到建的输入数字量到建 立稳定的输出电流的时间。立稳定的输出电流的时间。 D/A转换器转换器 VREF AD7524 CSWR IO2 IO1 VDD GND +5V+5V IOW 译码器来译码器来 VO +

8、+VS - VS D7D0 Rf A/D转换转换 I/V转换转换 256 输入数字量 RO VV D/A转换器转换器 0v +5v D/A转换器转换器 +2.5v +0.5v D/A转换器转换器 8位电流输出型位电流输出型D/A转换器；引脚图见转换器；引脚图见 8位位 输入输入 寄存器寄存器 D7D0 启动转换启动转换 CALL DELAY_1MS;延时延时1ms MOV DX, oe_port IN AL, DX;读入结果读入结果 用查询用查询EOC状态的方法：状态的方法： MOVDX, start_port OUTDX, AL;启动转换启动转换 LL: MOVDX, eoc_port IN

9、 AL, DX;读入读入EOC状态状态 TEST AL, 01H;测试第测试第0位位(EOC状态位状态位) JZLL;没转换完，则循环检测没转换完，则循环检测 MOVDX, oe_port IN AL, DX;读入结果读入结果 A/D转换转换 (1) 微机原理与接口微机原理与接口 分析分析 1、每隔、每隔5ms，即控制采样速率，可以用软件，即控制采样速率，可以用软件 延时和中断方式，本题选用中断，即每隔延时和中断方式，本题选用中断，即每隔 5ms发出一次中断，要求采样一次，发出一次中断，要求采样一次，5ms可可 以用以用8253定时，把定时，把8253的输出送给的输出送给8259的的 IRi，

10、8259的的INTR送入送入cpu的的INTR，请求，请求 cpu进行转换进行转换 2、判断转换结束的方式：延时、查询、判断转换结束的方式：延时、查询EOC电平或用电平或用EOC 正跳变请求中断。本题选择查询正跳变请求中断。本题选择查询EOC电平，为了能读电平，为了能读 取取EOC，把，把EOC电平接一个三态门（或电平接一个三态门（或245），三态门），三态门 的使能端提供一个地址，另一端接的使能端提供一个地址，另一端接CPU的一根数据线。的一根数据线。 3、流程：初始化所有芯片后，开中断，每过、流程：初始化所有芯片后，开中断，每过5ms，8253 会发生上升沿申请中断，会发生上升沿申请中断，

11、CPU就会执行一次中断服务程就会执行一次中断服务程 序，对八路信号进行一次采样转换后返回主程序继续等序，对八路信号进行一次采样转换后返回主程序继续等 待下一次中断的发生。待下一次中断的发生。 4、判断是否采集了、判断是否采集了1024次：如果还不够则继续等待中断次：如果还不够则继续等待中断 发生，可以用跳转指令实现等待发生，可以用跳转指令实现等待 MOV BX,1024 AGAIN: CMP BX, 0 JNZ AGAIN 即不足即不足1024则主程序在这打转，其目的是拖时间，等待再则主程序在这打转，其目的是拖时间，等待再 次发生中断请求，再去执行中断服务程序次发生中断请求，再去执行中断服务程

12、序 A/D转换转换 (1) 18路路 18路路 18路路 DBUF 1024组组 REF(+) OE +5V ALE START IN0 IN6 IN7 A B C ADC080 9 Vcc CLK EOC D0D7 A0 A15 A3 译码译码 A1 A2 8路路 输入输入 D7 308H IOR IOW 300H307H 308H30FH 1 1 500KHz REF(-) GND D0D7 A/D转换转换 (1) A/D转换转换 (1) A/D转换转换 (2) IN0 IN7 ADDC ADDB ADDA REF(+) START ALE CLK EOC +5V ADC 0809 D7D

13、0 PA7PA0 PC0 PC1 PC2 PC3 OE 8255A PC7 REF(-) 数据总线数据总线 A/D转换转换 用一片用一片A/D,一片一片D/A构成边采集边回放显示的电路。构成边采集边回放显示的电路。 用查询方式从用查询方式从ADC 0809的的IN3 采集正弦，然后采集正弦，然后 送送D/A，要求采集一点，要求采集一点,马上送马上送D/A一点，共采集一点，共采集64K 点点,通过示波器回放显示。通过示波器回放显示。A/D 、D/A与与CPU的连接的连接 同前，同前，D/A工作在双缓冲方式。工作在双缓冲方式。 CPU通过一片通过一片8255A芯片的芯片的C口的口的PC0脚作为脚作

14、为 ADC 0809 转换结束转换结束EOC信号的查询输入端。信号的查询输入端。 8255A的端口地址为的端口地址为200H203H。 A/D转换转换 VREF DAC 0832 CSWR1 IOUT2 IOUT1 VCCILE XFER WR2 +5V+12V+5V IOR + +12V -12V & CS A0 YOE START ALE CLK EOC IOW CS 220227H 500KHZ 接接8255A(202H)的的PC0 C B A IN3 A2 A1 A0 D7D0 ADC 0809 22822FH D7D0 1 1 & A/D转换转换 ；初始化；初始化 MOVMOVDX,

15、203HDX,203H ；8255A8255A控制口地址控制口地址 MOVMOVAL,89HAL,89H ；送方式控制字；送方式控制字 OUTOUTDX,ALDX,AL ；C C口输入口输入 BBB:BBB:MOVMOVCX,0FFFFH CX,0FFFFH ；采集；采集6464K K CCC:CCC:MOVMOVDX,223HDX,223H ；选；选ININ3 3 OUTOUTDX,ALDX,AL ；启动；启动A/D,A/D,并锁存并锁存ININ3 3 MOVMOVDX,202H DX,202H ；8255A C8255A C口地址口地址 FFF:FFF:ININAL,DXAL,DX ；PCPC0 0接接EOCEOC TESTTESTAL,01AL,01 ；转换完成否；转换完成否? ? JZJZFFFFFF ；未完；未完, ,继续继续 MOVMOVDX,223H D