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1、第 九章,A/D与D/A转换接口 课程名称：微机原理与接口技术 教学方法：讲课、实验、提问和作业 主讲人：金永贤,第九章A/D与D/A转换器接口，教学重点 D/A转换器接口电路设计 A/D第九章转换器接口电路设计A/D与D/A实时控制、在线动态测量和物理过程监控转换器接口、微型计算机，以及图像、语音处理领域的应用中，都要与一些连续变化的模拟量(温度、压力、流量、位移、速度、光亮度、声音等模拟量)打交道，但数字计算机本身只能识别和处理数字量，因此，必须经过转换器，把模拟量转换成数字量，或将数字量转换成模拟量，才能实现CPU与被控对象之间的信息交换。因此，微机面向自动控制，自动测量最自动。
2.当监控系统与各种被控和侧对象发生关系时，需要设置模拟接口、模拟量和数字量、物理量、数字量、时间和值的不断变化、模拟输入输出系统示意图和传感器 测量各种现场的物理量 并将其转换为电信号（模拟电压或电流） 放大传感器输出的信号ADC所需 量程范围，低通滤波器 用于降低噪音，过滤高频干扰， 为了增加信噪比，多路开关 分时连接多个现场信号A/D转换器，采样保持器 连续信号定期采样， 并在A/D转换期保持不变，D/A转换器的工作原理，模拟量，数字量，D/A转换的基本原理，数字量 按权相加 模拟量,D/A转换器原理图(1)，D/A转换器原理图(2)，D/A转换。
3.设备原理图(3)，VaVREF VbVREF/2 VcVREF/4 VdVREF/8,I0Vd/2RVREF/(82R) I1Vc/2RVREF/(42R) I2Vb/2RVREF/(22R) I3Va/2RVREF/(12R),D/A转换器原理图(4)，Iout1I0I1I2I3 VREF/2R(1/81/41/21) RfbR VoutIout1Rfb VREF(20212223)/24,Vout(D/2n)VREF,DAC0832的内部结构，1. DAC0832数字接口，8位数字输入端 DI0DI7(DI0为最低位) 控制端输入寄存器(第一级锁定) ILE、CS*、WR1* DAC。
4.控制端寄存器(二级锁定) XFER*、WR2*,两级缓冲寄存器是直通锁存器的工作模式 LE1.直通(输出等于输入) LE锁定(输出保持不变)，DAC0832工作方式：直通方式，LE1LE21 输入的数据直接进入D/A转换器,DAC0832工作模式：单缓冲模式，LE11，或者LE21 两个寄存器之一始终处于直接状态 另一个寄存器处于受控状态(缓冲状态),DAC0832工作模式：双缓冲模式，两个寄存器处于控制（缓冲）状态 能够进行数据D/A同时转换；输入另一个数据，2. DAC模拟输出0832，Iout1、Iout2电流输出端 Rfb反馈电阻引出端(电阻。
5、在芯片内) VREF参考电压输入端 10V10V AGND模拟信号地 VCC电源电压输入端 5V15V DGND单极性电压输出在数字信号地，VoutIout1Rfb (D/28)VREF,9.1 D/A转换器的接口方法，一、D/A转换器及其连接特性 1. D/A转换器的主要参数 1)分辨率 D/A转换器可以转换二进制位数，分辨率越高。 2)转换时间 数字输入到完成转换，输出到最终值并稳定。 2)转换时间 数字输入到完成转换，输出到最终值并稳定。 3)精度 D/A转换器实际输出电压与理论值之间的误差一般以数字量的最低有效性为衡量单位，如 1/2LSB。 4)线性度 理想的D/A转换器是线性的，实际上有误差。当数字量变化时，D/A转换。
6.器输出的模拟量按比例变化。,9.1 D/A转换器的接口方法，2.D/A转换器输入/输出特性 1)输入缓冲能力 2)输入数据宽度:8位、10位、12位 3)电流型、电压型 4)输入码制：DAC数字输入可以接收哪些码制？单极输出接收二进制或BCD代码；双极输出接收补码。 5)单极性或双极性输出 二、D/A转换器与微处理器接口设计方法 1.接口任务 解决数据缓冲和数据宽度匹配问题。 2.接口形式 与主机直接连接；通过三态门或寄存器与主机连接；使用可编程并行接口；通过可编程逻辑器件PAL/GAL、CPLD、 EPLD。,9.2 D/A转换器的接口电路设计，1。片中无三态缓冲器的8位D/A转换。
7.设计器接口 1. DAC0808构成直流数字电压表。端口地址分布为：数据锁定端口 口为Y1(318H)，比较器结果端口Y0(319H)。 2. 分析：DAC0808输入无三态锁存器，接口中要加三态锁存器或并 行接口。数字电压表的本质是将数字量转换为电压与被测电压进行比较， 在接口电路中设置一个比较器，以获得被测电压的数字量。 3.设计 1)硬件连接。 2)软件编程。 直流数字电压表电路工作原理：二进制数经DAC0808转换为模拟 在比较器中，模拟量与被测信号（直流电压）进行比较 水果调整输入DAC0808的数字量。当数字量经DAC0808转换 当模拟量大于被测信号时，认为不合适。
8.去掉它，即位置0， 否则，位置1，如此逐次比较，直到N次。此时保留 二进制数是被测模拟量的数字量。,9.2 D/A转换器接口电路设计，9.2 D/A转换器的接口电路设计，MOV AX，020H OK：SHR CL，1 MOV ES，AX JNC NEXT MOV BX，00H MOV AL，CH MOV CX，080H MOV ES：BX，AL NEXT： MOV AH，CH HLT MOV AL，AH ADD AL，CL MOV CH，AL MOV DX，318H OUT DX，AL MOV DX，319H IN AL，DX AND AL，01H JZ OK MOV C。
9、H，AH,9.2 D/A转换器的接口电路设计，2。片中有8位三态缓冲器D/A转换器接口设计 1. 要求：采用DAC0832设计了一个函数波形发生器，可以产生任何波形（如正弦波、三角波等）。 2. 分析：DAC0832分辨率为8位，芯片内部有两级缓冲器D/A转换器。输入无三态锁存器，在接口中添加三态锁存器或并行接口。数字电压表的本质是将数字量转换为电压与被测电压进行比较，得到被测电压的数字量，因此在接口电路中设置比较器。 3.设计 1)硬件连接。采用8255A作为DAC与CPU接口芯片之间，A端口用于数据输出，B端口用来输出控制信号。 2)软件编程。,2) 片中有输入锁存器(DAC0832。
10、与CPU函数波形发生器： 1.硬件设计，9.2 D/A8255初始化转换器接口电路设计 DEC AL MOV DX，303H JNZ L2 MOV AL，80H JMP L1 OUT DX，AL MOV DX，301H OUT AL，00010000B OUT DX，AL MOV DX，300H MOV AL，0H L1：OUT DX，AL INC AL JNZ L1 MOV AL，0FFH L2：OUT DX，AL,9.2 D/A转换器的接口电路设计，三，片内12位无三态缓冲器D/A转换器接口设计 1. 要求:片内12位无输入缓冲器D/A转换器设计接口，按右要求转换数据。
对齐格式传输。 2. 分析：因此D/A12位分辨率(12条数据线)CPU字长为8位，需要传输两次。 3.设计,9.2 D/A转换器接口电路设计，9.2 D/A程序如下： Mov dx,318h Mov al,datal Out dx.al Mov dx,319h Mov al,datah Out dx,al,9.2 D/A转换器的接口电路设计，四、片中有12位三态缓冲器D/A转换器接口设计 1. 要求：片中输入缓冲器的12位D/A转换器设计接口，转换数据按左对齐格式传输。 2. 分析：因此D/A分辨率为12位(数据线有12条)，片中有。
12.两级锁存器，无需添加锁存器，可与CPU但是CPU字长为位，需传两次。 3.设计，片中有输入锁(DAC1210与CPU接口),9.2 D/A转换器接口电路设计，9.2 D/A硬件连接： DAC1210高8位DI11DI4连到数据线D7D0，低4位DI3DI0连到 数据线的D7D实现左对齐。 高低字节锁存过程： 高低字节控制端口地址分别为340H(Y0=0)、341H(Y1=0)， 第二级锁定地址为342H(Y2=0)。 当Y0=0时， BYTE1/BYTE2= 1，此时若IOW有效(WR1=0)， 上升沿锁定高8位数据。 当Y1=0时， BY。
13、TE1/BYTE2= 0，此时若IOW有效(WR1=0)， 上升沿锁定低4位数据。 当Y2=0时，此时若IOW有效(WR1=0)上升沿12位数据 锁存到12为DAC开始寄存器D/A转换。 MOV DX，340H MOV AL，DATAL MOV AL，DATAH OUT DX，AL OUT DX，AL MOV DX，342H INC DX OUT DX，AL,9.3 A/D转换器接口的基本原理和方法，一、A/D转换器及连接特性 1.A/D转换器的主要参数 1)分辨率 A/D转换器可转换的二进制位数。 2)转换时间 输入启动转换信号到转换结束，最终获得稳定数字输出所需的时间。 2)转换时间 输入启动转换信号到转换结束，最终获得稳定数字输出所需的时间。 2.A/。
14、D转换器的外部特性 (1)启动线:系统控制器或通过接口发出的控制信号一到，A/D转换器立即开始。 (2)转换结束线:转换完成A/D它申请中断转换器发出的状态信号，DMA传输和中断查询。 (3)模拟信号输入线:转换对象有单通道和多通道。,9.3 A/D转换器接口的基本原理和方法ADC给数字量CPU。 连接特性： (1)启动信号是电平还是脉冲； (2)芯片中是否有三态门输出锁存器，如果可以直接与CPU数据线相 连接，否则要加锁存器； (3)输出数字量的形式是二进制还是BCD码。 二、A/D转换器与微处理器的接口方法 1.A/D转换器与CPU。
15、的连接 (1)A/D转换器的分辨率与CPU数据总线的位数关系； 转换后存储数据时，可分为左对齐和右对齐。左对齐是数据最高位置在最左边，缺位在右边，0补齐。右对齐是数据的最低位置在最右边，缺位在左边，0补齐。 (2) A/D转换器的输出锁存器； 若A/D如果转换器中没有数据锁，A/D在与数据总线连接之前，应在接口电路中设置数据锁存器。,9.3 A/D(3)转换器接口的基本原理和方法A/D转换器的启动信号。 可分为电平启动和脉冲启动，如AD570是低平启动，AD574、ADC0809是脉冲启动。 2.A/D转换接口的主要操作 1)选择通道； 2)启动信号； 3。
16.)取回转换结束信号； 4)读取转换数据； 5)发S/H控制信号； 3.A/转换器的数据传送方式 1)查询式传送； 2)中断方式传送； 3)DMA方式传送； 4)对于超高速A/D，采用在A/D转换器板上设置RAM的方法；,9.3 A/D转换器接口基本原理与方法,4.A/D转换接口的结构形式 1)与CPU直接相连； 2)采用三态门锁存器与CPU相连； 3)利用可编程I/O接口与CPU相连； 4)采用GAL器件(通用可编程器件),9.4 查询方式A/D转换器接口设计,一、12位片内带有三态门输出锁存器的A/D转换器接口设计 1.要求 12位A/D转换，转换结束后分两次输出，以左对齐的方式存放在 。
17、首址为400H的内存区，采集64个数据，采用查询方式，ADC用 AD574。 2.分析 CS、CE为片选，R/C为启动转换，数据输出允许。 CS=0，CE=1，R/C=0：启动转换； CS=0，CE=1，R/C=1：读取数据。12/8=1：一次输出12位；12/8=0：一次输出8位。 A0有两个功能：控制转换宽度(A0=0，12位转换；A0=1，8位转 换)；控制度高低字节读数(A0=0，读高8位；A0=1，读低4位)。 3.设计,9.4 查询方式A/D转换器接口设计,9.4 查询方式A/D转换器接口设计,数据采集程序段如下： MOVCX，40HINAL，DX MOVSI，400HMOVSI，。
18、AL STT： MOVDX，312HINCSI MOVAL，00HDECCX OUTDX，AL JNZSTT MOVDX，310HMOVAX，4C00H L：IN AL，DX INT21H ANDAL，80H JNZ L MOVDX，311H INAL，DX ANDAL，F0H MOVSI，AL INCSI MOVDX，312H,9.4 查询方式A/D转换器接口设计,二、 12位片内不带输出锁存器的A/D转换器接口设计 1.要求 数据采集系统，采用ADC1210作12位转换，转换的数据按右对齐式存放。 2.分析与设计 ADC1210无三态输出锁存器，它的数据线不能与CPU直接相连，必须通过24。
19、4接到CPU数据线上，分两次传送12位数据，先读高8位后读低8位。SC为转换启动，CC转换结束信号，低电平有效，它通过244接到CPU数据线D7上。Y0(330H)为数据口和状态口，Y1(331H)为数据口，Y2(332H)为启动口。 3.编程,9.4 查询方式A/D转换器接口设计,9.4 查询方式A/D转换器接口设计,MOVDX，332HIN AL，DX INAL，DX ANDAL，OFH MOVDX，330H MOVBH，AL L：INAL，DX MOVDX，331H ROLAL，1 IN AL，DX JCLMOVBH，AL MOVDX，330HHLT,9.4 查询方式A/D转换器接口设计。
20、,三、电平启动转换的接口设计 1.要求 在8位数据采集系统中，采用AD570作A/D转换，采集256个数据，用查询方式送到内存。 2.分析 AD570电平启动8位逐次逼近型A/D转换器，启动信号B/C，低电平有效，该信号为低开始转换，25us转换结束，转换时启动信号必须保持低电平，若提前变高则转换中止。转换结束信号DR，转换过程为高，一旦变低表示结束，可以读出。 3.硬件连接 AD570数据输出无三态锁存器，不能直接与CPU相连，可以用 8255。,9.4 查询方式A/D转换器接口设计,9.4 查询方式A/D转换器接口设计,MOV DX，303H MOV AL,98H OUT DX,AL MO。
21、V AL,01H OUT DX,AL MOV AX,0040H MOV ES,AX MOV BX,00H MOV CX,0FFH AGAIN：MOV AL，00H OUT DX，AL WAIT：MOV DX，302H IN AL，DX,SHL AL，1 JCWAIT MOVDX，300H INAL，DX MOVES：BX，AL MOVDX，303H MOVAL，01H OUTDX，AL INCBX LOOPAGAIN MOV AX,4C00H INT 21H,9.5 中断方式的A/D转换器接口设计,中断技术应用有两种情况：一是用户自行设计和配置的中断系统；二是利用微机系统的中断源。 一、单板机。
22、系统的中断数据采集系统设计 1.要求 单通道模拟信号采集512个数据，采用中断方式读入内存，并送到D/A转换器。 2.分析设计 A/D采用AD0804，中断控制器用8259。 ADC0804是一个单通道8位分辨率A/D转换器，输出有三态锁存，可直接与系统数据线相连。启动信号为CS*WR，转换结束信号INTR，低电平有效，其地址为0FFD4H，DAC0832地址为0FFD6H。 8259在系统中单片使用，设中断类型号高5位为80H，沿触发，指定中断结束方式。地址总线A1接到8259的A0上，8259两个地址为0FFDCH、OFFDEH。,9.5 中断方式的A/D转换器接口设计,9.5 中断方式的。
23、A/D转换器接口设计,9.5 中断方式的A/D转换器接口设计,3.程序设计 STACK SEGMENT PARA STACK STACK DB 200 DUP(0) STACK ENDS DATA SEGMENT BUFR DB 512 DUP(0) ADC EQU 0FFD4H；ADC端口 PICO EQU 0FFDCH ;8259A的偶地址端口 PICT EQU 0FFDEH- ;8259A的奇地址端口 DAC EQU 0FFD6H；DAC端口 DATA END CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA，SS: STACK ；中断向量装入,9.5 中断方式的A。
24、/D转换器接口设计,START: MOV AX，DATA MOV DS, AX MOV AX, STACK MOV SS, AX MOV AX, 00H MOV ES，AX；设置00H段基址指向中断向量表的存储区 MOV BX，200H；中断号*4赋给BX MOV ES：BX，OFFSET READINT；装入中断向量的偏移值 PUSH CS POP AX；取主程序的段址作为服务程序的段址 MOV ES：BX2，AX；装人中断向量的段值,9.5 中断方式的A/D转换器接口设计,MOVDI，OFFSET BUFRMOVDX，PIC1 MOVCX，512HINAL，DX ；8259初始化 OR A。
25、L，01H MOVDX，PIC1OUTDX，AL INAL，DX MOV AX，0FF00H ANDAL，0FEHPUSHAX OUTDX，AL MOV AX，0000H AGN：MOVAX，00HPUSHAX MOVDX，ADCRET OUTAL，DX ；中断服务程序 STI READ-INT PROC FAR HLTPUSHAX CLIPUSHDX DECCXMOVDX，ADC JNZAGNINAL，DX,9.5 中断方式的A/D转换器接口设计,NOP NOP MOVDI，AL MOVDX，DAC OUTDX，AL INCDI MOVAL，60H MOVDX，PIC0 OUTDX，AL POPDX POPAX IRET READ-INTENDP CODEENDS ENDSTART。