微机原理 第08章 模拟量的输入输出接口技术.ppt

C H A P T E R 模拟量的输入输出 接口技术 本 章 内 容 第一节 概述 第二节 D/A转换器 D/A转换器的工作原理 典型的D/A转换芯片 DAC芯片的应用 第三节 A/D转换器 A/D转换器的工作原理 典型A/D转换芯片 ADC芯片的应用 第一节 概 述 在一个微型计算机检测与控制系统中，往往由模拟输入通道和模拟输出通道构成。 模拟输入通道的作用就是将生产过程中所需检测的连续变化的物理量转化成计算机所能接收和识别的数字信号 ； 模拟输出通道的作用是为了实现对生产过程的控制，将计算机对输入信号进行加工、处理后的数据输出至调节执行机构。 第一节 概 述 测控对象 被测对象 被控对象 模拟输入通道 传感器 信号处理 多路开关 采样保持 A/D转换器 计算机 模拟输出通道 D/A转换器 功率放大器 执行机构 第二节 D/A转换器 D/A装换器的工作原理 D/A转换器处于模拟输出通道中，它的主要作用是将计算机输出的二进制数字量转换成模拟量。在一个D/A转换器中所用转换电路主要由运算放大器和电阻网络构成。 1.运算放大器 放大器的主要作用是将权电阻电路上形成的模拟信号稳定、放大后输出。 第二节 D/A转换器 2.权电阻的D/A转换电路 权电阻电路是D/A转换的核心，它实际就是一种解码器。它的输入为数 字量D和模拟基准电压VREF，它的输出就是模拟量VO。主要作用就是将 各位二进制数按权展开相加。图8-3为简单的权电阻D/A转换电路示意图。 3.T形电阻网络D/A转换电路 由图8-3可看出，当数字量的位数增多时，每个电阻阻值依次增大到前一 个电阻的2倍，这在集成电路生产中实现的难度较大，因此现在使用较 多的是T型权电阻网络，图8-4所示为一个简化了的R-2R型T型电阻网络 转换原理图。 第二节 D/A转换器 D/A转换器的主要参数 分辨率 线性误差 转换精度 建立时间 温度系数 电源抑制比 工作温度范围 增益误差 典型的D/A转换芯片 DAC0832是CMOS工艺制造的8位电流输出型双缓冲D/A转换器，片内带有数据锁存器，可与通常的微处理器直接相连。 1. DAC0832引脚和内部结构 图8-7为DAC0832的内部结构示意图； 图8-8给出了DAC0832的引脚图。 典型的D/A转换芯片 2.DAC0832的主要技术指标 电流稳定时间：1μs。 分辨率，8位。 线性误差：0.2%FSR(Full Scale Range) 数字输入与TTL兼容。 增益温度系数：0.002%FSR/℃。 低功耗：20mW。 单电源：+5V～+15V。 参考电压：-10V～+10V。 典型的D/A转换芯片 3.DAC0832的工作方式 根据对DAC0832的输入锁存器和DAC寄存器的不同控制方法，DAC0832有如下三种工作方式： （1) 直通方式 在直通方式下，数据不锁存，此时，被转换数据一旦到达输入端口D7~D0，即可进入转换器且输出。 （2）单缓冲方式 单缓冲方式是将两个寄存器之一始终置于直通方式，另一个寄存器处于锁存方式。 （3) 双缓冲方式 两个寄存器都处于锁存状态，在这种工作方式下，能够对一个数据进行D/A转换的同时，输入另一个数据，提高了D/A转换速率； DAC芯片与主机的连接 DAC芯片相当于一个“输出设备”，至少需要一级锁存器作为接口电路。 1)主机位数等于或大于DAC芯片位数，如图8-12所示。在执行程序时，可直接执行下列语句即可完成被转换数据输出。 MOV AL，BUF MOV AX，PORTD OUT DX，AL 2)主机位数小于DAC芯片位数，如图8-13所示。这种情况下，采用两级锁存电路的系统连接，如图8-14所示。 MOV AX，PORT1 MOV AL，BL OUT DX，AL MOV DX，PORT2 MOV AL，BH OUT DX，AL DAC芯片的应用 【例8-1】在实际应用中，有利用线 性增长的电压去控制某一检测过程 或扫描电压控制一个电子束的稳定 等要求，这时即可利用D/A转换器 输出1个锯齿电压，如图8-16所示。 在这种应用中，硬件连接如图8-17 所示。软件编程如下： MOV DX，PORTD MOV AL，0FFH Repeat：INC AL OUT DX，AL JMP Repeat 若改变锯齿波周期，可用NOP或 延时指令控制，如下： MOV DX，PORTD MOV AL，0FFH Repeat：INC AL OUT DX，AL CALL DELAY1 JMP Repeat DELAY1：MOV CX，DATA1