【正文】 第三章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) —數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與微機的接口 — 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要實現(xiàn)從現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，由微處理器分析處理或顯示打印，為現(xiàn)場操作者提供操作指導(dǎo)等功能。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成（ 1） 多路開關(guān) MUX、測量放大器、采樣 保持、模數(shù)轉(zhuǎn)換、微機接口、應(yīng)用軟件 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成（ 2） 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與微機之間的接口（ interface)： 實現(xiàn)微機（微處理器）與多路開關(guān)、采樣保持電路、 ADC等部件之間信息的傳輸。 硬件接口： 為兩個設(shè)備提供物理連接，利用硬件技術(shù)來完成接口的設(shè)備稱為接口電路。 微處理器（微機）的接口電路，在于解決微機系統(tǒng)與外部世界的連接。 數(shù)據(jù)線、緩沖、鎖存、地址譯碼、片選、讀 /寫、中斷 … 軟件接口： 為兩個程序之間提供通信。 協(xié)議、驅(qū)動程序、應(yīng)用程序 … 一 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對微機接口的要求 一個基本的外設(shè)接口 ?“外設(shè)接口”是“ CPU”與“外設(shè)”之間傳遞信息的控制電路。 ?是“ CPU”與“外設(shè)”之間傳送信息的一個“界面”、一個連接部件。 ?外設(shè)接口一邊通過 CPU的三總線（或微機總線）同 CPU連接，一邊通過三種信息 —數(shù)據(jù)信息、控制信息和狀態(tài)信息 —同外設(shè)連接。 外設(shè)接口的功能 （ 1）轉(zhuǎn)換信息的格式 （ 2）提供聯(lián)絡(luò)信號 （ 3）協(xié)調(diào)定時差異 （ 4）進行譯碼選址 （ 5）實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換 （ 6）具備時序控制 （ 7）最好可編程序 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對微機接口的要求： （ 1） 具有能與系統(tǒng)總線相連接的數(shù)據(jù)緩沖器和多根數(shù)據(jù)線。由于接口電路是掛在系統(tǒng)總線上的，只有接口電路為三態(tài)輸出時才不會對數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。傳輸數(shù)據(jù)在接口電路被激活之前先保存在數(shù)據(jù)緩沖器內(nèi)。 （ 2） 應(yīng)有地址譯碼和片選功能 ， 以便微機能通過尋址對其進行訪問。 （ 3） 應(yīng)有地址或數(shù)據(jù)鎖存功能 。因為外部設(shè)備送到接口電路的信息，微機不一定有空讀取，此時接口應(yīng)把信息暫時鎖存，以待微機空閑時讀取。 （ 4） 具有中斷請求和處理的功能 ，以便微機能通過中斷來讀取或輸出信息。 二 常用接口芯片 在外設(shè)接口電路中，常用 緩沖器、數(shù)據(jù)收發(fā)器和鎖存器 等器件對傳輸過程中的信息進行放大、隔離以及鎖存。 （ 1） 8位 3態(tài) D鎖存器 74LS373 8D鎖存器，具有三態(tài)驅(qū)動輸出，由 8個 D門組成， 8個輸入端 1D～ 8D、 8個輸出端1Q～ 8Q， 2個控制端 OC和 C。 8D型鎖存器 74LS373功能表 舉例： 在許多設(shè)備中常需要顯示計數(shù)器的計數(shù)值，計數(shù)值通常以 8421BCD碼計數(shù)，并以七段數(shù)碼顯示器顯示。 問題：如果計數(shù)器的計數(shù)速度高，人眼則無法辨認顯示的字符。 措施：在計數(shù)器和譯碼器之間加入鎖存器，就可控制數(shù)據(jù)顯示的時間。 若鎖存信號 C＝ 0時 ， 數(shù)據(jù)被鎖存 ， 譯碼顯示電路穩(wěn)定顯示鎖存的數(shù)據(jù) 。 三態(tài)輸出的 八緩沖器 和 線驅(qū)動器 ； 8個輸入端，分為兩路 — 1A1～ 1A4， 2A1～ 2A4； 8個輸出端，分為兩路 — 1Y1～ 1Y4， 2Y1～ 2Y4； 分別由 2個門控信號 和 控制； 和 為低，芯片工作， Y = A； 74LS244緩沖器 主要用于三態(tài)輸出的存儲地址驅(qū)動器、時鐘驅(qū)動器和總線定向接收器和定向發(fā)送器 等。 74LS244緩沖后，輸入信號被驅(qū)動，輸出信號的驅(qū)動能力加大了。 常用的緩沖器還有 74LS240和 74LS241等。 G1 G2G1G2（ 2） 8位三態(tài)單向驅(qū)動器 74LS244 74LS244緩沖器邏輯電路和引腳圖 74LS244的端口地址由 ，故端口地址可取7FFFH，通過下列指令可從該端口輸入數(shù)據(jù)。 MOV DPTR， 7FFFH ； DPTR指向 74LS244端口 MOVX A， @DPTR ；輸入數(shù)據(jù) 74LS245是一種三態(tài)輸出的 8總線收發(fā)器。 該收發(fā)器有 16個雙向傳送的數(shù)據(jù)端，即 A1— A8， B1— B8，另有二個控制端 —— 使能端 ，方向控制端 DIR 。 該芯片的功能如表所示。 74LS245通常用于數(shù)據(jù)的雙向傳送、緩沖和驅(qū)動。 常用的數(shù)據(jù)收發(fā)器還有 74LS243， Intel 828 8287等。 （ 3） 8D三態(tài)雙向緩沖器 74LS245 G74LS245八總線收發(fā)器邏輯電路和引腳圖 使能 方向控制 DIR 傳送方向 0 0 B→A 0 1 A→B 1 隔開 74LS245的真值表 G應(yīng)用舉例 （ 1） 74LS37 24 244在 PC/XT機中的應(yīng)用 8088發(fā)出的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線要經(jīng)過一些總線接口器件變成系統(tǒng)總線中的對應(yīng)信號； 8288總線控制器是控制總線的接口器件； 地址總線和數(shù)據(jù)總線的接口部件為： 1. 地址鎖存器 74LS373； 2. 地址緩沖器 74LS244； 3. 數(shù)據(jù)收發(fā)器 74LS245。 （ 2） 用于一般的總線驅(qū)動電路 8086系統(tǒng)中，存儲器和 I/O接口較多，須在CPU總線和系統(tǒng)總線之間加接總線驅(qū)動電路，要求在加接驅(qū)動電路后 CPU仍能進行常規(guī)的存儲器讀寫、 I/O讀寫、中斷響應(yīng)、總線請求響應(yīng)以及在RESET有效時的相應(yīng)操作。 二 典型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的微機接口電路 微機與多路模擬開關(guān) MUX接口電路 微機與 ADC接口電路 地址譯碼器接口電路 微機與 DAC接口電路。 片選信號 1．微機與多路模擬開關(guān) MUX接口電路 多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)常采用 8路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān) CD4051。 CD4051是由地址譯碼器和多路雙向模擬開關(guān)組成的 8路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān) ，引腳功能如下： X0～ X7： 輸入； X： 輸出，可以通過外部地址（ C， B，A引腳）選擇 8路輸入中的某 1路與輸出 X接通 。 VDD和 VEE ： 提供工作電源，其幅值不得低于模擬信號； INH： 禁止控制輸入，輸入高電平時，多路開關(guān)中各開關(guān)均不通，輸出呈高阻態(tài)。 4D型觸發(fā)器 74LS175用作通道譯碼控制器： （ 1） RD=1,CP=0時，輸出處于保持狀態(tài)， MUX與微機總線隔離。 （ 2） RD=1,CP由 0 — 1， Q=D，數(shù)據(jù)總線的通道選擇碼被加至多路開關(guān)八選一譯碼器輸入端。 實現(xiàn) D/A轉(zhuǎn)換器和微型計算機接口技術(shù)的關(guān)鍵是 數(shù)據(jù)鎖存問題。有些 D/A轉(zhuǎn)換器芯片本身帶有鎖存器，但也有些D/A從轉(zhuǎn)換器芯片本身不帶鎖存器。此時一些并口芯片如8212， 74LS273及可編程的并行 I/O接口芯片 8255A均可作為 D/A轉(zhuǎn)換的鎖存器。 ? A/D和 D/A與微機的接口有串行接口和并行接口之分。本章主要介紹并行 D/A和 A/D轉(zhuǎn)換的并行接口。目前大多數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器（高速）都內(nèi)含采樣保持器，所以，此處不考慮采樣保持器。 2．微機與 DAC的接口 （ 1） D/A轉(zhuǎn)換器及其連接特性 1） DAC的主要參數(shù) 分辨率 :DAC能轉(zhuǎn)換的二進制數(shù)的位數(shù)。位數(shù)越多 ,分辨率越高。 轉(zhuǎn)換時間 :從輸入數(shù)字量到轉(zhuǎn)換結(jié)束 ,輸出達到最終值并穩(wěn)定所需的時間。 電流型 :幾百 ns～幾 181。s。電壓型 :運算