【正文】 服務(wù)程序的入口地址 ?ORG 1000H ?MOVX A， DPTR ；讀取 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) ?MOV 20H， A ；存儲數(shù)據(jù) ?RETI ；中斷返回 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 90 ?查詢方式程序清單： ?ORG 0000H ?MOV DPTR， 7FF5H ?MOVX DPTR， A ；啟動 A/D轉(zhuǎn)換 ?LOOP： JB ， LOOP ；等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 ?MOVX A， DPTR ；讀取 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) ? MOV 20H， A ；存儲數(shù)據(jù) ? END — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 91 例 如圖所示 ， 試編程對 8個模擬通道上的模擬電壓進行一遍數(shù)字采集 ， 并將采集結(jié)果送入內(nèi)部 RAM以 30H單元為始地址的輸入緩沖區(qū) 。 注： 表示 1或 0都可以。 ? CE：片能用信號，輸入，高電平有效。 ? VEE：工作電源負端， ?12 VDC或 ?15 VDC。由于有三態(tài)輸出鎖存，可與主機數(shù)據(jù)總線直接相連。 ALE為高電平時，地址譯碼與對應(yīng)通道選擇見表格 。當 OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 62 ? 例：一個 12位 A/D，輸入電壓范圍 5V （ 1）分辨率？ （ 2）能夠辨別的最小電壓？ 解： 1） 2） 5 *102=*102 212 10*1 ??— 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 63 量化誤差：由于用有限二進制數(shù)字對模擬數(shù)值進行離散取值 （ 量化 ） 而引起的誤差 ， 用如下表示： )()(S nTfnTfe ??— 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 64 t)(S nTfoq q23 q45 q6T T3T2 T4 T5t)( nTfoq q23 q45 q6T T3T2 T4 T5— 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 65 三、數(shù)據(jù)的采集與轉(zhuǎn)換的應(yīng)用問題 孔徑誤差 ftVV m ?2sin?ftVdtdV m ?? 2c o s2??fVdtdV m ?2)( m a x ?Amm ftVV ?2?? %1002 ?? AV ft??— 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 66 例 :一個十位的 A/D轉(zhuǎn)換器誤差百分數(shù) %, 則允許轉(zhuǎn)換的正弦波模擬信號的最大頻率為多少 ?(16HZ) st A ?10?%1002 ?? AV ft??— 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 67 五、常用 A/D轉(zhuǎn)換器 ? A/D轉(zhuǎn)換器與 CPU的接口方式由它們之間數(shù)據(jù)傳輸方式?jīng)Q定 – 并行接口和串行接口 ? 接口類型一般有三種 ， 由 A/D轉(zhuǎn)換器與 CPU之間的聯(lián)系方式?jīng)Q定 – 查詢法 – 定時法 – 中斷法 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 68 逐位逼近式 A/D芯片介紹 ? 逐位逼近式 A/D芯片品種很多，可滿足各種需要 ? 8位 A/D轉(zhuǎn)換器芯片 ? 12位 A/D轉(zhuǎn)換器芯片 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 69 典型的 A/D轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 70 1） 8路 8位 A／ D轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8位 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕? 二、 A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 60 2. 轉(zhuǎn)換精度 ? A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度是指 A/D的實際輸出接近于理想輸出精確程度。 ? 優(yōu)點：器件少、使用方便、抗干擾能力強、數(shù)據(jù)穩(wěn)定、價格便宜，適用于非快速計算機過程控制系統(tǒng)或精度要求較高的地方。所以在實際中很少使用它。 它們的功能及在實時控制系統(tǒng)中的地位 ， 如圖所示 。保持電壓 VC的變化率為 式中： ID為保持期間電容的總泄漏電流，它包括放大器的輸入電流、開關(guān)截止時的漏電流與電容內(nèi)部的漏電流等。 采樣定理給出了 y*(t)唯一地復(fù)現(xiàn) y(t)所必需的最低采樣頻率。 ?數(shù)據(jù)采樣定理 ?采樣保持器 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 32 1 數(shù)據(jù)采樣定理 離散系統(tǒng)或采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng) 把連續(xù)變化的量變成離 散量后再進行處理的計算機控制系統(tǒng)。 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 25 圖2 3 CD4051結(jié) 構(gòu)原理圖0S2S3S4S5S6S7S1S動驅(qū)碼譯換轉(zhuǎn)平電ABCIN HmSCD4051結(jié)構(gòu)原理圖 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 26 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 27 2 擴展電路 當采樣通道多至 16路時，可直接選用 16路模擬開關(guān)的芯片，也可以將 2個 8路 4051并聯(lián)起來，組成 1個單端的 16路開關(guān)。如集成電路芯片 CD4051(雙向、單端、 8路 )、 CD4052(單向、雙端、 4路 )、 AD7506(單向、單端、 16路 )等。具有這種性能的放大器稱為可變增益放大器或可編程放大器，如圖。 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 13 圖 35 放大電路 VIV O1R2R圖 2 5 放大電路VIV O1R2R(a ) 同相放大～U s～U s(b ) 反相放大— 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 14 測量放大器 在實際工程中 ,來自生產(chǎn)現(xiàn)場的傳感器信號往往帶有較大的共模干擾 ， 而單個運放電路的差動輸入端難以起到很好的抑制作用。 3．模 —數(shù)轉(zhuǎn)換方式的選擇 ? V/F變換方式：將信號電壓變換為頻率量，由計算機或計數(shù)電路計數(shù)來實現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。 輸出頻率量傳感器精度高、抗干擾能力強，便于遠距離傳送，它需采用特殊的轉(zhuǎn)換方法才能變?yōu)槎M制數(shù)字量。 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 9 電流輸出信號需轉(zhuǎn)化為電壓信號后與 A/D電路相連。部分信號處理工作可由計算機軟件完成。當然，這兩種電路都是單端放大，所以信號源的另一端是與放大器的另一個輸入端共地。因此，對應(yīng)于各路不同大小的輸入信號，測量放大器的增益也應(yīng)不同。 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 23 目前，計算機控制系統(tǒng)使用的多路開關(guān)種類很多，并具有不同的功能和用途。其真值表如表 31所示。 為了保證 A/D轉(zhuǎn)換的精度 ， 需要應(yīng)用采樣保持器 。 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 36 香農(nóng)定理指出：為了使采樣信號 y*(t)能完全復(fù)現(xiàn)原信號 y(t)，采樣頻率 f 至少要為原信號最高有效頻率 fmax的2倍，即 f ? 2fmax。實際上保持期間的電容保持電壓 VC在緩慢下降，這是由于保持電容的漏電流所致。 在微機控制系統(tǒng)中 ， 經(jīng)常要用到 A/D和 D/A轉(zhuǎn)換器 。即若要轉(zhuǎn)換速度高，則轉(zhuǎn)換器輸出與輸入的誤差就大，反之亦然。 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 51 ? 缺點：轉(zhuǎn)換時間較長，一般需要幾十毫秒。即： 分辨率 = 滿刻度值 /2n 量化誤差和分辨率是統(tǒng)一的，提高分辨率，可減少量化誤差。 如逐位逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間為微秒級 ， 雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間為毫秒級 。直到 A／ D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指?A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。 ? A、 B、 C： 3位地址線即模擬量通道選擇線。 D0為最低位， D7為最高位。 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 76 表 被選通道和地址的關(guān)系 C B A 選中通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 77 ADC0809的內(nèi)部轉(zhuǎn)換時序 ALEC .B .AST A R TE O COED O 7 ~ D O 0圖 2 1 2 A D C 08 0 9 的 轉(zhuǎn) 換 時 序圖 ADC0809的轉(zhuǎn)換時序 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 78 3． AD574芯片介紹 ? AD574A是一種高性能的 12位逐位逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器 ? 分辨率為 1/212 = % ? 轉(zhuǎn)換時間為 25μs, 適合于在高精度快速采樣系統(tǒng)中使用 ? 內(nèi)部結(jié)構(gòu)大體與 ADC0809類似，由 12位 A/D轉(zhuǎn)換器、控制邏輯、三態(tài)輸出鎖存緩沖器與 10V基準電壓源構(gòu)成，可以直接與主機數(shù)據(jù)總線連接，但只能 輸入一路模擬量 ? AD574A也采用 28腳雙立直插式封裝 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 79 圖 317 AD574A原理框圖及引腳 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 80 各引腳功能如下： ? Vcc：工作電源正端， +12 VDC或 +15 VDC。 ? DB0DB11： 12位輸出數(shù)據(jù)線，三態(tài)輸出鎖存，可與主機數(shù)據(jù)線直接相連。 ?CE、 、 R/ 、 12/ 、 A0各控制信號的組合作用，列于下表 :。 圖 ADC0809和 8031接線圖 地址鎖存.8 0 3 1 A D C 0 8 0 9A L EP P P WRRDI N TCKDA 0A 1A 2D 0D 7ABCC L KS T A R TA L EOEE O C.IN 0IN 1IN 7IN 6IN 5IN 4IN 3IN 2++— 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術(shù) 88 ?例 如圖所示，試用查詢和中斷兩種方式編寫程序，對 IN5通道上的數(shù)據(jù)進行采集，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果送入內(nèi)部 RAM20H單元。 模擬輸入+ 5 V增益補償1 0 0Ω Ω 1 0 0D 10D 9D 8D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 11CES T S1 2 / 8A 0CSR/ C1 0 V INB I F O F FR E F O U TR E F I N