第9章 数模-模数转换

模数/数模转换第九章模数/数模转换模数/数模转换计算机只能处理数字量，而外界如电流、电压、温度及压力等多为模拟量，计算机对这些量处理要经过模数（A/D）和数模（D/A）转换典型控制系统为：传感器1变换放大传感器N变换放大...执行器DAC多路转换开关采样保持被控对象CPUADC第9.1节DAC及其应用一.DAC接口电路—DAC一般为T型电阻解码网络电路锁存器地址译码器A15~A0IOW160HD7~D0CLKDACRfbIOUT1-+VREFVOUTMOV AL,NMOVDX,160HOUTDX,ALD7~D0IOUT2Vout=-(N/256)*VREFRRRRFS3++-2R2R2R2R2RVREFIOUT1IOUT2VOUTS2S2S0D0D1D2D3abcd0DAC及其应用二.DAC应用例1产生正向锯齿波WAVE1PROCXOR

AL,AL

MOV

DX,160H

CIRL:OUT

DX,AL

CALL

DELAY

INC

AL

JMP

CIRLWAVE1ENDP例2产生负向锯齿波WAVE2PROCXOR

AL,ALMOV

DX,160H

CIRL:DECAL

OUT

DX,AL

CALL

DELAY

JMP

CIRLWAVE2ENDPDAC及其应用例3产生三角波WAVE3PROCXORAL,ALMOVDX,160HUP:OUTDX,ALCALLDELAYINCALJNZUPDOWN:DECALOUTDX,ALCALLDELAY

ANDAL,ALJNZDOWNJMPUPWAVE3ENDPDAC及其应用三.典型DAC电路—DAC0832DAC0832为8位CMOSD/A转换器RfbIOUT2VREFD7D6D5D4D3D2D1D0LEQ7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q08位输入寄存器D7D6D5D4D3D2D1D0LEQ7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q08位DAC寄存器8位乘法DACLE=“1”Q跟随DLE=“0”数据锁存DAC0832功能图AGNDIOUT1DI7DI6DI5DI4DI3DI2DI1DI0ILECSWR1WR2XFER1234567891020191817161514131211DAC0832引脚图CSWR1AGNDDI3DI2DI1DI0VREFRfbDGNDVccILEWR2XFERDI5DI4DI6DI7IOUT2IOUT1DAC及其应用控制信号ILE•/CS•/WR1有效使数据进入输入寄存器;/WR2•/XFER有效，数据到DAC。输出信号IOUT1：DAC电流输出1IOUT1=（VREF/15k）*N/256IOUT2：DAC电流输出2IOUT2=（VREF/15k）*（256-N）/256Rfb：反馈电阻，其值为15k，温度特性与电阻网络相同，为DAC提供输出电压，用作运放反馈电阻。VREF：参考电压输入，外部精密电压源接到内部R－2R梯形电阻网络，范围：-10~+10V。DAC及其应用应用举例：DAC0832做IBM-PC的DAC接口卡，硬件连接如下RfbIOUT1IOUT2D7D6D5D4D3D2D1D0WRCSILEVREFWR2XFER74LS04AEN+5V+5V-++12V-12VVOUT(0～5V)-+MC1403+12VR2W1R1R374LS133A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0IOWDAC及其应用DAC0832的/WR2与/XFER接地，输入数据直接进入DA转换端口地址为160H，/AEN为地址允许信号DAC输出电压：VOUT

=-（N/256）•VREF=19.6•N（mv）其中N为数字量，步长为19.6mv，VREF

=

-5V。基准电压VREF

选择VREF的原则应使其精度高于DAC0832的分辨率，MC1403是高稳定的基准电压源，输入4.5V~15V，输出为2.5V，温度稳定性为25ppm，其输出接负向放大器，调节电位计使VREF=-5V。A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00101100000160H地址ADC及其应用第9.2节ADC及其应用一.常用ADCV-F变换器：准ADC、串行输出（单积分式）积分式ADC:精度高、抗干扰能力强、速度慢逐次逼近式ADC:精度高、速度较快、电路复杂并行ADC：速度最快、电路复杂、位数难做多比较器数量M与位数N之间关系为M

=

2N-1ADC及其应用二.用软件和DAC实现ADC

锁存器-+地址译码器160H162HA15～A0IOWD7～D0DACIORD0V0Vx比较器ADCPROCXORAL,ALCIRL:MOVDX,160HOUTDX,ALMOVAH,ALMOVDX,162HINAL,DXTESTAL,01H JNZEXITMOVAL,AHINCAL JMPCIRLEXIT:MOVAL,AHRETADCENDPADC及其应用三.典型ADC及其应用

—ADC0804ADC0804为8位CMOSA/D转换器引脚图

2.片内时钟电路1234567891020191817161514131211ADC0804引脚图CSRDWRCLKININTRVIN（+）VIN（-）VREF/2DGNDVccCLKRDB0DB2DB3DB4DB5DB7AGNDDB1DB6R10KC150PfCLK=11.1RC=600KHzADC及其应用接口时序及接口信号

DB7~DB0：数据线，三态，输出，可直接接总线。启动：/WR•/CS启动ADC，同时清状态INTR.状态：/INTR

转换结束输出低电平。读数据：/RD•/CS打开三态门读取数据，同时清状态。数据CSWRINTRRDDB转换结束时序图ADC及其应用应用举例：ADC0804与IBM-PC计算机接口74LS0474LS30D7D6D5D4D3D2D1D0CSWRRDINTRCLKRADC0804CLKINVRMC1403R1-+W1R2+5V10k150pVIN(+)Vx(0～2V)VIN(-)AGNDA2A1A0+5VCBA74LS138G2AG2BG1Y1Y0D7D6D5D4D3D2D1D0/AENA9A8A7A6A5A4A3IOWIOR端口地址启动口：161H/CS•/WR同时有效启动AD状态口:160H读/INTR状态数据口：161H/CS•/RD同时有效读AD数据

VR由MC1403输出，经电阻分压和运放缓冲得到1V稳定电压ADC及其应用程序：用查询方式读取数据子程序（结果在AL中）

RDAD PROC MOVDX，161H OUTDX，AL;启动ADC RDAD1:MOVDX，160H

INAL，DX ;读/INTR状态

TESTAL，01H ;判断转换是否结束

JZ

RDAD1

;未转换完，继续查询/INTR

MOVDX，0161H INAL，DX;读取AD数据

RET RDAD ENDP8259，8253和ADC0804综合应用举例例电路如图所示，ADC0804与8088微处理器为核心的IBM-PC机相连完成数据采集。IBMPC/XT机使用10根地址线A0~A9寻址I/O端口，ADC0804为8位逐次比较式ADC。系统中，8253的计数器0用于定时，其时钟频率为200kHz;要求8253的计数器每隔200毫秒向8259的中断申请引脚IR7发出中断请求，在中断服务程序中，读取ADC转换结果并启动ADC0804进行下一次转换。系统进行100次A/D转换后，由8253计数器1的OUT1端产生频率2kHz的方波推动扬声器发出1s提示音，结束工作。计数器1用于推动扬声器的发生，其时钟频率为2MHz,门控端GATE1通过锁存器接到数据总线的D位上。8259工作在全嵌套方式，中断非自动结束。中断申请输入IR0~IR7是边沿触发，IR0的中断类型号为08H.延时1s可直接调用DELAY1S程序。中断向量的设置与恢复可采用DOS功能实现。综合应用举例(1)根据设计要求：由于使用了8259，8253，ADC0804,需要进行初始化。8259的端口地址：20H,21H;8253的端口地址：40H,41H,42H,43H;ADC0804的端口地址：120H;控制GATE1的锁存器的端口地址：160H;初始化过程：8259芯片：ICW1,ICW2,ICW4ICW1:单片8259,需要ICW4,上升沿触发中断，命令字应为13H范围A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

00000000001XXXXX0020H～003FHICW2:IR0的