微型计算机技术及应用：第8章 模-数和数-模转换

1、第8章 模/数和数/模转换 本章重点 D/A转换的原理，D/A转换的分辨率和精度的含义 两类D/A转换芯片的硬件连接和编程 计数式A/D转换、双积分式A/D转换和逐次逼近式A/D的原理 利用软件实现A/D转换的方法 A/D器和系统的连接 采样保持电路的功能 多路转换开关的功能 学时分配本章用4学时，其中： D/A转换 2学时 A/D转换 2学时 8.1概述 模/数和数/模用途： 控制和测量仪表 8.2数/模 (D/A) 转换器 数/模转换的原理 数/模转换器件和有关电路 8.2.1 数/模转换的原理 运算放大器的工作特点和原理 T型电阻网络和运算放大器构成的D/A转换器 分辨率和精度 T型权电

2、阻网络 1. 运算放大器的工作特点和原理 特点 ：开环放大倍数非常高 输入阻抗非常大 输出阻抗很小 运算放大器的原理 (a) 运算放大器的输入和输出(b) 带反馈电阻的运算放大器(c) 输入端有4个支路的运算放大器由此可求得带有反馈电阻的运算放大器的放大倍数为 2. 由T型电阻网络和运算放大器构成的D/A转换器 (a)最简单的D/A转换器(b) 阶梯波电压 3. 分辨率和精度 概念：分辨率=1/(2n-1)绝对转换精度相对转换精度转换速率建立时间线性误差4. T型权电阻网络 采用T型电阻网络的D/A转换器 8.2.2 数/模转换器件和有关电路不带数据输入寄存器的D/A芯片的使用 带有数据输入寄

3、存器的D/A芯片的使用1.不带数据输入寄存器的D/A芯片的使用 不带数据输入寄存器的D/A转换器的连接 超过8位的D/A转换器的连接 D/A转换器通过两级数据缓冲器和总线相连的示意图 2. 带有数据输入寄存器的D/A芯片的使用 特点：将D/A芯片可直接和数据总线相连 DAC0832的功能示意图 DAC0832对数据进行锁存的方法：输入寄存器锁存DAC寄存器锁存下图是DAC0832的引脚图 信号定义： CS# 片选信号 ILE 允许锁存信号 WR1#写信号1 WR2#写信号2 XFER#传送控制信号 DI7DI0 8位的数据输入端IOUT1模拟电流输出端 IOUT2模拟电流输出RFB 反馈电阻引

4、出 VREF参考电压VCC电源 AGND模拟地 DGND数字地 DAC0832的外部连接 地线的连接方法 用软件来实现D/A转换例1，实现一次D/A转换。MOV BX，1000H；假设数据放在 1000H中MOV AL，BX；数据送AL中MOV DX，PORTA；PORTA为D/A端口号OUT DX,AL 例2，产生一个锯齿电压。MOV DX，PORTA；PORTA为D/A端口号MOV AL，0FFH；初值为0FFHROTATE：INC ALOUT DX，AL；往D/A输出数据JMP ROTATE 8.3模/数 (A/D) 转换器 模/数转换涉及的参数 模/数转换的方法和原理 模/数转换器和系

5、统连接时要考虑的问题 8.3.1 模/数转换涉及的参数 转换精度转换率 分辨率：8.3.2 模/数转换的方法和原理 方法：计数法双积分法逐次逼近法 1. 计数式A/D转换 2. 双积分式A/D转换 (a)电路工作原理 (b) 双积分原理 3. 逐次逼近式A/D转换 4. 用软件和D/A转换器来实现A/D转换 程序如下：START：XORAX，AX；累加器清零MOVBL，80H；初值为80HMOVCX，08H；计数初值为8AGAIN：ADDAL，BL；计算试探值 MOVBH，AL；保留试探值 OUTPORTA，AL ；PORTA是锁存器地址INAL，PORTS；PORTS是输入端口的 地址AND

6、AL，01 ；取状态位JZEND1 ；如状态位为0，则 保存此位 MOVAL，BLNOTAL；求反ANDAL，BH；使试探位为0MOVBH，AL；保存试探值END1： RORBL，1；右移，得下一个试探值MOVAL，BHLOOPAGAIN；继续进行试探和测试；后续程序段 8.3.3模/数转换器和系统连接时要考虑的问题 输入模拟电压的连接 数据线和系统总线的连接 启动信号的供给 电平启动信号脉冲启动信号 转换结束信号以及转换数据的读取 程序查询方式 中断方式 CPU等待方式固定的延迟程序方式 例1： 用带有可控三态门的A/D转换器进行A/D转换，且采用中断方式传输结果。 ADC0804的硬件特性

7、ADC0804和系统总线的连接 例2： 用不带可控三态门的A/D转换器实现A/D转换，且分别采用程序查询方式及等待方式来读取转换结果。 AD570的特性 AD570和系统总线的连接 下面就是用查询方式读取转换结果的程序段：READAD： MOVAL，92H ；方式字，端口A，B为输入， 端口C为输出OUTPORTCT，AL ；设方式字MOVAL，01OUTPORTC，AL ；使PC0为1， MOVAL，00 OUTPORTC，AL ；启动A/D转换W：IN AL，PORTB ；读取状态 RCRAL，01 ；如PB0为1， 则再查询 JC W MOVAL，01OUTPORTC，AL ；撤销启动信

8、号INAL，PORTA ；读取转换数据 下图s是CPU工作于等待方式的电路图 例3： 8位以上的A/D转换器和系统的连接。 涉及ADC1210的硬件特性ADC1210和系统总线的连接 查询方式读取A/D转换数据的程序段：START：MOVAL，01OUTPORTC，AL；启动A/D转换WAIT1：INAL，PORTH；读取转换结束MOVCL，5RCRAH，CL；右移5次JCWAIT1；如为高电平，则继续等待INAL，PORTH；转换结束读取高位数据ANDAL，0FH；屏蔽高4位MOVAH，AL；保存转换结果的高4位INAL，PORTL；读取低位数据. . . ；后续处理8.4采样保持电路 两种状态：采样状态保持状态下图为采样保持电路的原理图 8.5多路转换模拟开关 多个回路切换的方法：用