【正文】 以及輸入控制電路四部分組成 。根據(jù)不同控制系統(tǒng)自動(dòng)化裝置需求的不同，輸出方式可以分為電壓輸出、電流輸出以及自動(dòng) /手動(dòng)切換輸出等多種方式。 （ 3） DAC0832管腳功能 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 120 XFER(Transfer Control Signal):傳送控制信號(hào) ， 輸入線 ， 低電平有效 。 10mV。 ....P 0 . 7P 0 . 0EAA L EWRRDP 1 . 032393130161718 0 3 17 4 L S3 7 3D 7D 0 Q 0Q 77 4 L S 0 0amp。 12/ 不能用 TTL電平控制，必須直接接至 +5V(引腳 1)或數(shù)字地 (引腳15)。取決于被轉(zhuǎn)換的模擬電壓范圍，通常 VR+ = ?5V DC， VR = 0V DC。允許 8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè) A/D轉(zhuǎn)換器。 相對(duì)誤差 是指絕對(duì)誤差與滿刻度值之比，一般用百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，對(duì) A/D轉(zhuǎn)換器常用最低有效值的位數(shù) LSB（ Least Significant Bit)）來(lái)表示， 1LSB = 1／ 2n 。 – 器件少 、 使用方便 、 抗干擾能力強(qiáng) 、 數(shù)據(jù)穩(wěn)定 、 價(jià)格便宜 ， 適用于非快速計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)或精度要求較高的地方 。這里，用 TTL邏輯電平控制采樣和保持狀態(tài)，如AD582的采樣電平為 “ 0”，保持電平為 “ 1”，而LF198的則相反。 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 34 0 t 0 T 2T 3T t采樣器y ( t )*y ( t )*y( t )y ( t ) ?T圖 2 7 信號(hào)的采樣過(guò)程采樣器的常用術(shù)語(yǔ)： 采樣器或采樣開(kāi)關(guān) 執(zhí)行采樣動(dòng)作的裝置， 采樣時(shí)間或采樣寬度 τ 采樣開(kāi)關(guān)每次閉合的時(shí)間 采樣周期 T采樣開(kāi)關(guān)每次通斷的時(shí)間間隔 在實(shí)際系統(tǒng)中， ?《 T ，也就是說(shuō)，可以近似地認(rèn)為采樣信號(hào) y*(t)是 y(t)在采樣開(kāi)關(guān)閉合時(shí)的瞬時(shí)值 。 CD4051由電平轉(zhuǎn)換、譯碼驅(qū)動(dòng)及開(kāi)關(guān)電路三部分組成。因此，放大器的增益 G與這個(gè)外接電阻RG有著密切的關(guān)系。 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 10 2。 范圍，而電流信號(hào)則為 4~20mA、 0~10 mA等范圍，經(jīng)適當(dāng)處理后（如 I/V變換、濾波）后可直接與 A/D電路相連 。 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 15 + 3 A 2 A 1 A 1 R 2 R S R 1 R 2 R S R N I V G R N I V + 負(fù)載 (外接 ) 外接地 T U O V (外接 ) (a) 經(jīng)典的前置放大器 前置放大器 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 16 圖中 RG是外接電阻，專用來(lái)調(diào)整放大器增益的。 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 24 結(jié)構(gòu)原理 現(xiàn)以常用的 CD4051為例， 8路模擬開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)原理如圖所示。 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 33 周期采樣 就是以相同的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，即把一個(gè)連續(xù)變化的模擬信號(hào) y(t)，按一定的時(shí)間間隔 T 轉(zhuǎn)變?yōu)樵谒矔r(shí) 0， T，2T， … 的一連串脈沖序列信號(hào) y*(t)，如圖所示。 HDCIdtd V c ?— 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 41 零階集成采樣保持器 — 常用的零階集成采樣保持器有 AD58 LF198/298/398等。 ?轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)，一般需要幾十毫秒。絕對(duì)誤差包括增益誤差，零點(diǎn)誤差和非線性誤差等。 IN 5D 7D 6D 0D 1 D 2D 3D 4D 5V ref(+)OEGNDV ccA D D CA D C 0 8 0 91109876543220141516171819131211IN 3IN 4IN 7IN 6S T A R TEOCC L O C KV ref()A L EA D D AA D D BIN 0IN 1IN 22827262524232221圖 ADC0809引腳圖 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 73 ? 引腳結(jié)構(gòu) ? （ 1） IN7~IN0： 8條模擬量輸入通道 ? （ 2）地址輸入和控制線： 4條 ? （ 3）數(shù)字量輸出及控制線： 11條 ? （ 4）電源線及其他： 5條 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 74 各引腳功能如下： ? IN0～ IN7： 8路模擬量輸入端。 ?VR+， VR：基準(zhǔn)電壓源正、負(fù)端。 ? 12/ ：數(shù)據(jù)輸出方式選擇信號(hào)，輸入，高電平時(shí)輸出 12位數(shù)據(jù)，低電平時(shí)與 A0信號(hào)配合輸出高 8位或低 4位數(shù)據(jù)。 程序清單： ORG 0000H MOV R0， 30H ；數(shù)據(jù)區(qū)始地址送 R0 MOV R7， 08H ；通道數(shù)送 R7 MOV R6， 00H ； IN0地址送 R6 MOV IE， 84H ；開(kāi)中斷 SETB IT1 ；外中斷請(qǐng)求信號(hào)為下跳沿觸發(fā)方式 MOV R1， 0F0H ；送端口地址到 R1 MOV A， R6 ； IN0地址送 A MOVX R1， A ；啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換 LOOP： SJMP LOOP ；等待中斷 END — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 93 ?中斷服務(wù)程序： ?ORG 0013H ；外中斷 1的入口地址 ?AJMP 1000H ；轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序的入口地址 ?ORG 1000H ?MOVX A， R1 ；讀入 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) ?MOV R0， A ；將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)區(qū) ?INC R0 ；數(shù)據(jù)區(qū)指針加 1 ?INC R6 ；模擬通道號(hào)加 1 ?MOV A， R6 ；新的模擬通道號(hào)送 A ?MOVX R1， A ；啟動(dòng)下一通道的 A/D轉(zhuǎn)換 ?DJNZ R7， LOOP1 ； 8 路采樣未結(jié)束 ， 則轉(zhuǎn)向LOOP1 ?CLR EX1 ； 8路采樣結(jié)束 ， 關(guān)中斷 ?LOOP1： RETI ；中斷返回 返回本節(jié) — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 94 2. 8031和 AD574的接口 圖表示出了 AD574與 8031單片機(jī)的接口電路。 例如 ， 滿量程時(shí)的理論輸出值為 10V， 實(shí)際輸出值是在 ~ ， 其轉(zhuǎn)換精度為 177。 ILE：輸入允許鎖存信號(hào) ， 輸入線 ， 高電平有效 當(dāng) ILE、 和同時(shí)有效時(shí) ， 8位輸入寄存器端為高電平 1， 此時(shí)寄存器的輸出端 Q跟隨輸入端 D的電平變化；反之 ， 當(dāng)端為低電平0時(shí) ， 原 D 端輸入數(shù)據(jù)被鎖存于 Q端 ， 在此期間 D端電平的變化不影響 Q端 。 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 124 電壓輸出方式 由于系統(tǒng)要求不同，電壓輸出方式又可分為 單極性輸出 和 雙極性輸出 兩種形式。8 位輸入寄存器用于存放主機(jī)送來(lái)的數(shù)字量 ，使輸入數(shù)字量得到緩沖和鎖存 ， 由加以控制；8位 DAC寄存器用于存放待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量 ， 由加以控制； 8位 D/A轉(zhuǎn)換器輸出與數(shù)字量成正比的模擬電流；由與門(mén) 、 非與門(mén)組成的輸入控制電路來(lái)控制 2個(gè)寄存器的選通或鎖存狀態(tài) 。 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 108 對(duì)于 n 位 D/A 轉(zhuǎn)換器，它的輸出電壓VOUT與輸入二進(jìn)制數(shù) B( Dn1~ D0) 的關(guān)系式可寫(xiě)成： nnnnnVDDDDV2)2222( R E F00112211OUT ?????????????? ????— 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 109 三、常用 D/A轉(zhuǎn)換器及其與 CPU的連接 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 110 D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo) D/A轉(zhuǎn)換器性能指標(biāo)是衡量芯片質(zhì)量的重要參數(shù)，也是選用 D/A芯片型號(hào)的依據(jù)。 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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)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(xiě)程序，對(duì) IN5通道上的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果送入內(nèi)部 RAM20H單元。 ? DB0DB11： 12位輸出數(shù)據(jù)線，三態(tài)輸出鎖存，可與主機(jī)數(shù)據(jù)線直接相連。 D0為最低位， D7為最高位。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(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。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。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。實(shí)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。 為了保證 A/D轉(zhuǎn)換的精度 ， 需要應(yīng)用采樣保持器 。 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 23 目前，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)使用的多路開(kāi)關(guān)種類很多，并具有不同的功能和用途。當(dāng)然，這兩種電路都是單端放大，所以信號(hào)源的另一端是與放大器的另一個(gè)輸入端共地。 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 9 電流輸出信號(hào)需轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)后與 A/D電路相連。 3．模 —數(shù)轉(zhuǎn)換方式的選擇 ? V/F變換方式：將信號(hào)電壓變換為頻率量，由計(jì)算機(jī)或計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。具有這種性能的放大器稱為可變?cè)鲆娣糯笃骰蚩删幊谭糯笃鳎鐖D。 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 25 圖2 3 CD4051結(jié) 構(gòu)原理圖0S2S3S4S5S6S7S1S動(dòng)驅(qū)碼譯換轉(zhuǎn)平電ABCIN HmSCD4051結(jié)構(gòu)原理圖 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 26 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 27 2 擴(kuò)展電路 當(dāng)采樣通道多至 16路時(shí)，可直接選用 16路模擬開(kāi)關(guān)的芯片，也可以將 2個(gè) 8路 4051并聯(lián)起來(lái)，組成 1個(gè)單端的 16路開(kāi)關(guān)。 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。 它們的功能及在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中的地位 ， 如圖所示 。 ? 優(yōu)點(diǎn)：器件少、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)穩(wěn)定、價(jià)格便宜，適用于非快速計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)或精度要求較高的地方。 — 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動(dòng)化系 2020/11/17 第三章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 62 ? 例：一個(gè) 12位 A/D，輸