微机原理课件(09秋)第九章 模数转换接口

第九章D/A、A/D转换器主要内容：模拟量输入输出通道的组成

D/A转换器的工作原理、连接及编程

A/D转换器的工作原理、连接及编程0010110110101100工业生产过程传感器放大滤波多路转换&采样保持A/D转换放大驱动D/A转换输出接口微型计算机执行机构输入接口物理量变换信号处理信号变换I/O接口输入通道输出通道9.1概述数/模（D/A）和模/数（A/D）转换技术主要用于计算机控制和测量仪表中。典型的闭环实时控制系统为：

9.2D/A转换器芯片及其接口9.2.1D/A转换原理与技术指标一、D/A转换器的工作原理数字量是由一位一位的数位组成的，每个数位都代表一定的权。D/A转换时，就是把一个数字量的每一位代码按权的大小转换为相应的模拟量分量，然后用线性叠加原理将各位代码对应的模拟输出量相加,其和就是与数字量成正比的模拟量。在实现时，通常采用T型网络实现数字量往模拟电流的转换，再利用运算放大器来完成模拟电流到模拟电压的转换。Rf

模拟开关电阻网络VO数字量∑VrefD/A变换原理运放的放大倍数足够大时，输出电压Vo与输入电压Vin的关系为：式中：Rf为反馈电阻R

为输入电阻VinRf

Vo∑R

若输入端有n个支路,则输出电压VO与输入电压Vi的关系为：VinRf

VO∑R1式中：Ri为第i支路的输入电阻Rn…令每个支路的输入电阻为2iRf,并令Vin为一基准电压Vref，则有如果每个支路由一个开关Si控制，Si=1表示Si合上，Si=0表示Si断开，则上式变换为

若Si=1,该项对VO有贡献若Si=0,该项对VO无贡献2R4R8R16R32R64R128R256RVrefRf

VOS1S2S3S4S5S6S7S8与上式相对应的电路如下(图中n=8)：图中的电阻网络就称为权电阻网络如果用8位二进制代码来控制图中的S1～S8(Di=1时Si闭合；Di=0时Si断开)，那么根据二进制代码的不同，输出电压VO也不同，这就构成了8位的D/A转换器。可以看出，当代码在0～FFH之间变化时，VO相应地在0～-(255/256)Vref之间变化。为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际的D/A转换器采用R-2R梯形电阻网络(见下页)，它只用两种阻值的电阻(R和2R)。R-2R梯形电阻网络D/A转换器的主要技术指标分辨率（Resolution）输入的二进制数每±1个最低有效位(LSB)使输出变化的程度。一般用输入数字量的位数来表示:如8位、10位例：一个满量程为5V的10位DAC，±1

LSB的变化将使输出变化5/(210-1)=5/1023=0.004888V=4.888mV转换精度（误差）实际输出值与理论值之间的最大偏差。一般用最小量化阶⊿来度量，如±1/2LSB也可用满量程的百分比来度量，如0.05%FSRLSB:LeastSignificantBitFSR:FullScaleRange)9.2.2典型D/A转换器DAC0832特性：8位电流输出型D/A转换器T型电阻网络差动输出DAC0832内部结构引脚功能D7～D0：输入数据线ILE：输入锁存允许CS#：片选信号用于把数据写入到输入锁存器WR1#：写输入锁存器

WR2#：写DAC寄存器XFER#：允许输入锁存器的数据传送到DAC寄存器

上述二个信号用于启动转换VREF：参考电压，-10V～+10V，一般为+5V或+10VIOUT1、IOUT2：D/A转换差动电流输出，接运放的输入Rfb：内部反馈电阻引脚，接运放输出AGND、DGND：模拟地和数字地工作时序D/A转换可分为两个阶段：CS#=0、WR1#=0、ILE=1，使输入数据锁存到输入寄存器；WR2#=0、XFER#=0，数据传送到DAC寄存器，并开始转换。写输入寄存器写DAC寄存器工作方式单缓冲方式使输入锁存器或DAC寄存器二者之一处于直通。CPU只需一次写入即开始转换。控制比较简单。双缓冲方式（标准方式）转换要有两个步骤：将数据写入输入寄存器CS#=0、WR1#=0、ILE=1将输入寄存器的内容写入DAC寄存器WR2#=0、XFER#=0

优点：数据接收与D/A转换可异步进行；可实现多个DAC同步转换输出——分时写入、同步转换直通方式使内部的两个寄存器都处于直通状态。模拟输出始终跟随输入变化。不能直接与数据总线连接，需外加并行接口(如74LS373、8255等)。3、应用举例例1如图所示,用DAC0832产生锯齿波，端口地址为PORT。

VCCILEVrefRfbIout1Iout2XFERWR2DGNDAGNDD0

D7WR1CSIOW+5V+5V15K15K7.5KVOUTMOVDX，PORT

Lop1：MOVAL，00HLop2：OUTPORT，ALMOVCX,40H0:LOOPH0 INCALCMPAL，0FFHJZlop1JMPlop2可以通过延时的办法改变锯齿波的周期，延迟时间不同，波形周期不同，锯齿波的斜率就不同例2同上题,编写连续三角波的程序

MOVDX，PORTXORAL，ALW1：OUTDX，ALINCAL

NOPCM