计算机控制系统-3通道(2)

1、1重点： 掌握输入输出接口与过程通道的硬件和软件的设计。掌握输入输出接口与过程通道的硬件和软件的设计。难点：难点： 输入输出接口设计技术。输入输出接口设计技术。目标：目标： 解决微型计算机和外部的连接问题，使计算机和外解决微型计算机和外部的连接问题，使计算机和外部构成一个整体，能正确、可靠、高效率的交换信息，部构成一个整体，能正确、可靠、高效率的交换信息，这是设计一个微机控制系统必须解决的基本问题。这是设计一个微机控制系统必须解决的基本问题。第第3 3章章 接口与过程通道配置技术接口与过程通道配置技术主要内容：主要内容： 输入输出接口及过程通道的设计方法。输入输出接口及过程通道的设计方法。 输

2、入输出接口与过程通道的硬件和软件的设计。输入输出接口与过程通道的硬件和软件的设计。 硬件抗干扰技术。硬件抗干扰技术。23.4 模拟量输出接口与过程通道输出通道的输出信号与类型输出通道的输出信号与类型模拟量输出接口与过程通道结构模拟量输出接口与过程通道结构8 8位位DACDAC接口配置实例接口配置实例3输出通道的输出信号输出通道的输出信号模模拟拟电电压压信信号号放放大大数数模模转转换换C CP PU U频频压压转转换换模模拟拟电电流流信信号号开开关关量量信信号号调调制制V V/ /I I变变换换数数字字信信号号驱驱动动4单片机单片机数字量数字量光隔光隔D/AD/A模拟模拟控制装置控制装置( (模

3、拟量驱动的各种模拟仪表模拟量驱动的各种模拟仪表) )单片机单片机频率量频率量光隔光隔F/VF/V功放功放模拟模拟控制装置控制装置( (用用PWMPWM或或HSOHSO口口高速输出高速输出端口端口驱动模拟仪表驱动模拟仪表) )单片机单片机频率量频率量光隔光隔频率信号调节频率信号调节频率频率调节系统调节系统( (变频调速器变频调速器) )单片机单片机开关量开关量光隔光隔功放功放开关量开关量控制装置控制装置( (开关量控制照明灯开关量控制照明灯) )单片机单片机数字量数字量光隔光隔数字量调节数字量调节数字量数字量控制装置控制装置( (为其他的数字（为其他的数字（智能）设备提供的数字信息智能）设备提供

4、的数字信息) )输出通道的类型输出通道的类型3.4 模拟量输出接口与过程通道模拟量输出通道的作用： 模拟量输出通道是计算机控制系统实现控制输出的关键，它的任务是将CPU输出的数字信号转换成模拟信号去驱动相应的执行机构，以达到控制的目的。 模拟量输出通道的组成微型计算机D/A转换接口电路功率放大V/I变换3.4.1 模拟量输出通道的结构形式n输出保持器的作用：在新的控制信号来到之前，使本次控制信号维持不变。n输出保持方案：数字量保持方案；模拟量保持方案。1. 一个通道设置一个数/模转换器的形式图3.31 一个通路一个D/A转换器的结构2.2.多个输出通路共用一个多个输出通路共用一个D DA A转

5、换器的结构形式转换器的结构形式图3.32 共用D/A转换器的结构D/A转换器的原理转换器的原理 “按权展开，然后相加按权展开，然后相加”：D/A转换器把输入数字量中的每位都按其权值分别转换成模拟量，并通过运算放大器求和相加。因此，D/A转换器内部必须要有一个解码网络，以实现按权值分别进行D/A转换。解码网络通常有两种：二进制加权电阻网络和解码网络通常有两种：二进制加权电阻网络和T型电阻型电阻解码网络。解码网络。3.4.2 D/A转换器及其接口技术转换器及其接口技术 D/A转换器是将数字量转换成模拟量的元件或装置。常用的D/A转换器的分辨率有8位、10位、12位等。 主要技术指标有分辨率、建立时

6、间、线性误差分辨率、建立时间、线性误差等。基本上与A/D转换器的指标相一致。8 8位位电流型电流型D/AD/A转换器，内含转换器，内含T T形电阻网络形电阻网络:CS1:WR:XFER2:WRDACDAC寄存器写选通寄存器写选通:ILE数据允许锁存数据允许锁存输入寄存器选择输入寄存器选择输入寄存器写选通输入寄存器写选通数据传送控制数据传送控制1、 结构与引脚结构与引脚控制引脚功能控制引脚功能：2、DAC0832的工作方式的工作方式双缓冲方式双缓冲方式多路的多路的D/A转换转换要求同步输出同步输出时，必须采用双缓冲同必须采用双缓冲同步方式步方式。此方式工作时，数字量的输入锁存和D/A转换输出是分

7、两步分两步完成的。单片机必须通过 来锁存待转换的数字量，通过 来启动D/A转换。因此，双缓冲方式下，DAC0832应该为单片机提供两个I/O端口。AT89S51单片机和DAC0832在双缓冲方式双缓冲方式下的连接如单片机和两片单片机和两片DAC0832的双缓冲方式接口电路的双缓冲方式接口电路图图所示。LE1LE2 图图 单片机和两片单片机和两片DAC0832的双缓冲方式接口电路的双缓冲方式接口电路由图可见可见，1#DAC0832因 和译码器FDH相连而占有FDH和FFH两个两个I/O端口地址端口地址（由译码器的连接逻辑来决定），而而2#DAC0832的两个端口地址为FEH和FFH。其中，FDH

8、和和FEH分别为1#和和2#DAC0832的数字量输入控制端口地址，而FFH为动D/A转换的端口地址。其余连接如单片机和两片单片机和两片DAC0832的双缓冲方式接口的双缓冲方式接口电路电路图图所示所示。若把单片机和两片单片机和两片DAC0832的双缓冲方式接口电路的双缓冲方式接口电路图中DAC输出的模拟电压模拟电压Vx和和Vy来控制来控制X-Y绘图仪绘图仪，则应把Vx和Vy分别加到X-Y绘图仪的X通道通道和Y通道通道，而X-Y绘图仪由X、Y两个方向的步进电机驱动，其中一个电机控制绘笔沿X方向运动；另一个电机控制绘笔沿Y方向运动。CS因此对X-Y绘图仪的控制有一基本要求：就是两路模拟信号要同步

9、输出同步输出，使绘制的曲线光滑。如果不同步输出如果不同步输出，例如先输出X通道通道的模拟电压，再输出Y通道通道的模拟电压，则绘图笔先向X方向移动，再向Y方向移动，此时绘制的曲线就是阶梯状的曲线就是阶梯状的。通过本例，也就不难理解DAC设置双缓冲方式的目的所在。【程序】设AT89S51内部RAM中有两个长度为20的数据块，其起始地址起始地址为分别为addr1和addr2，根据单片机和单片机和两片两片DAC0832的双缓冲方式接口电路的双缓冲方式接口电路图，编写能把addr1和addrr2中数据从1#和2#DAC0832同步输出的程序。程序中addr1和addr2中的数据，即为绘图仪所绘制曲线的x

10、、y坐标点。由图可知可知，DAC0832各端口地址各端口地址为为：FDH：1#DAC0832数字量输入控制端口FEH：2#DAC0832数字量输入控制端口FFH：1#和2#DAC0832启动D/A转换端口首先使工作寄存器0区的区的R1指向指向addr1；1区的区的R1指向指向addr2；0区工作寄存器的R2存放数据块长度；0区和1区工作寄存器区的R0指向DAC端口地址。程序如下： ORG2000Haddr1DATA 20H；定义存储单元addr2 DATA 40H；定义存储单元DTOUT：MOVR1，#addr1；0区R1指向addr1MOVR2，#20；数据块长度送0区R2SETBRS0 ；切换到工作寄存器1区MOVR1，#addr2；1区R1指向addr2CLRRS0；返回工作寄存器0区NEXT：MOVR0，#0FDH ；0区R0指向1#DAC数字量控制端口MOVA，R1；addr1中数据送AMOVX R0，A ；addr1中数据送1#DACINC R1；修改addr1指针0区R1SETB RS0；转入1区MOV R0，#0FEH；1区R0指向2#DAC0832数字量控制端口MOV A，R1；addr2中数据送AMOVX R0，A