第十章数模模数转换

第十章数模模数转换第1页，共25页，2023年，2月20日，星期三

但是，计算机只能接收和处理不连续的数字量（也称离散量），因此，必须把外部这些模拟量转换为数字量，以便计算机接收处理。计算机的处理结果仍然是数字量，而大多数被控对象的执行机构均不能直接接受数字量信号，所以，还必须将计算机加工处理后输出的数字信号再转换为模拟信号（必要时还要进行功率放大），才能控制和驱动执行机构，达到控制的目的。将模拟量转换为数字量的过程称为模/数（A/D）转换，完成这一转换的器件称为模/数转换器（简称ADC）；将数字量转换为模拟量的过程称为数/模转换，完成这一转换的器件称为数/模转换器（简称DAC）。第2页，共25页，2023年，2月20日，星期三............受控对象物理量物理量物理量物理量执行部件1传感器n执行部件m传感器1模拟量模拟量模拟量模拟量A/D转换器及其接口1D/A转换器及其接口1模拟量数字量数字量数字量数字量微型计算机A/D转换器及其接口2D/A转换器及其接口1图10－1是微型计算机自动测控系统的基本组成框图图11-1微机自动测控系统的基本组成第3页，共25页，2023年，2月20日，星期三一、D/A转换的基本原理A=RD(R为基准的U或I,D为定点小数)A(U或I)D0DnD/A§10.2D/A转换及其接口第4页，共25页，2023年，2月20日，星期三四位权电阻D/A转换器原理图如图11-3所示：四部分：基准电压、模拟开关、电阻网络、输出运放。112-a·aaa图11-34位权电阻数/模转换器原理图EK1K2K3K4R02R12R22R322/I4/I8/I16/IfRu····–+222-·332-·442-·第5页，共25页，2023年，2月20日，星期三设输入数字量为D(用定点二进制小数编码)，(ai=0或1)ai=1时，ki

接向基准电源E，相应支路的电流ai=0时，ki

接地，Ii=0第6页，共25页，2023年，2月20日，星期三运放输出的模拟电压V0实现了D/A。第7页，共25页，2023年，2月20日，星期三二、D/A转换器的主要参数1.分辨率D/A转换器能够转换的二进制数的位数。例如8位D/A，转换后电压满度为5V，则其能分辨的最小电压=5v/2820mv第8页，共25页，2023年，2月20日，星期三2.转换时间

数字量输入到转换后输出达到稳定值所需的时间。

不同型号的D/A，转换时间不同。第9页，共25页，2023年，2月20日，星期三3.精度D/A转换器实际输出与理论值的误差。常用数字量的最低有效位表示，例如如分辨率为8位，则精度为：（1/2）*（1/256）第10页，共25页，2023年，2月20日，星期三4.线性度

实际转换关系曲线上的模拟值与理想直线的偏差。理想输出模拟输出数字输入实际输出偏差第11页，共25页，2023年，2月20日，星期三三、D/A转换器的连接特性1.DAC是否有输入缓冲能力2.输入数据的宽度3.输入数字量编码4.电流型/电压型输出5.单极性输出/双极型输出第12页，共25页，2023年，2月20日，星期三四、DA转换器与微处理器的接口方法

CPU对DAC的数据传送是一种无条件传送。DAC芯片与CPU或系统总线连接时，可从数据总线宽度是否与DAC位数据匹配、DAC是否具有数据寄存器两个方面来考虑，一般有下面几种情况：（1）当DAC位数与数据总线宽度相同，具有数据缓冲能力时，可直接与CPU连接。（2）当DAC位数与数据总线宽度相同，DAC没有数据寄存器时，必须外加锁存器或I/O接口芯片（如8255A等）才能与CPU连接。（3）当DAC位数大于数据总线宽度，DAC无论有无数据寄存器时，都必须外加锁存器或I/O接口芯片才能与CPU相连接。第13页，共25页，2023年，2月20日，星期三五、D/A转换芯片及其与CPU的接口1.DAC0832及其与CPU接口DAC0832是美国数据公司的8位双缓冲D/A转换器。第14页，共25页，2023年，2月20日，星期三1)DAC0832的内部结构图11－5DAC0832的方框图第15页，共25页，2023年，2月20日，星期三2)DAC0832的引脚定义DI0~DI7:数字量输入。ILE:输入锁存允许。控制第一级缓冲器的锁存控制第二级缓冲器的锁存第16页，共25页，2023年，2月20日，星期三VREF：基准电压。AGND：模拟信号地。VCC：工作电源。DGND：数字信号地。IOUT1：IOUT2：Rfb：片内反馈电阻。电流输出端。第17页，共25页，2023年，2月20日，星期三3)DAC0832的工作方式直通方式第18页，共25页，2023年，2月20日，星期三单缓冲方式

用于一路模拟量输出或多路模拟量非同步输出的场合。指令OUTPORT,AL即可启动D/A。图11－8DAC0832单缓冲方式接口原理第19页，共25页，2023年，2月20日，星期三双缓冲方式用于多个0832同时输出的场合。第20页，共25页，2023年，2月20日，星期三MOV BX,DATA ;BX指向数据缓冲区

MOV DX,280H ;第1片0832输入寄存器地址为280H

MOV AL,[BX]

OUT DX,AL ;数据到第1片0832的输入寄存器

INC BX

INC DX ;DX指向第2片0832输入寄存器(281H)

MOV AL,[BX]

OUT DX,AL ;数据到第2片0832的输入寄存器

INC DX

OUT DX,AL ;同时打开两片0832的DAC寄存器,

数据同时开始转换第21页，共25页，2023年，2月20日，星期三五、D/A转换应用举例利用DAC0832的函数波形发生器1.硬件连接图11-7用DAC0832作为波形发生器第22页，共25页，2023年，2月20日，星期三2.产生三角波的程序段MOV DX，303H ；303H为8255A控制口地址

MOV AL，10000000B ；

OUT DX，AL ；8255A初始化

MOV DX，300H ；300H为8255AA口地址

MOV AL，00H第23页，共25页，2023年，2月20日，星期三L1：OUTDX，AL

INCAL

J