【正文】 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 70 4. 與 Z80 主機的典型連接方式 工作過程 1）選擇輸入通道 ,對 ABC輸入端進行編程 2）輸出指令啟動 A/D 轉(zhuǎn)換 3） EOC 變高電平作為轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷請求信號 4）輸入指令讀 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果 71 12位 A/D 轉(zhuǎn)換器及其接口 工作過程（以 ADC1211逐次逼近式的 A/D轉(zhuǎn)換器為例） ： START啟動轉(zhuǎn)換，脈沖寬度大于一個時鐘周期 100μs轉(zhuǎn)換完成后， 端由高變低， 經(jīng)由反相緩沖器 CD4009反相，單穩(wěn) DW延遲從 端輸出負脈沖到 ,作為中斷請求信號。 3. 數(shù)據(jù)輸出端經(jīng)六反相緩沖器 CH4009取反之后輸出偏移二進制碼，加緩沖器的作用是使電路可靠工作。 Q0～ Q5:PA0～ PA5 Q6～ Q7:PA6～ PA7 Q8～ Q11:PB0～ PB3 cc ccQSTB72 第五節(jié) Unit 5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 73 一、典型結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)是把生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝參數(shù)采集后以數(shù)字量的形式進行存儲、整理、傳送、顯示或打印。完成這些任務(wù)的基本手段是模擬量輸入通道，其核心部分是 A/D轉(zhuǎn)換器 系統(tǒng)設(shè)計必須考慮： ? 分辨率（精度） ? 通道數(shù) ? 采集速度 ? 成本 典型結(jié)構(gòu)有：單通道與多通道 74 濾 波 變 換 放 大 采 樣 保 持 器A / D 轉(zhuǎn) 換 器接 口 計 算 機 1）采用單通道方案 2）對采樣 — 保持器進行多路轉(zhuǎn)換 3）對放大器的輸入進行多路轉(zhuǎn)換，注意抗干擾問題 75 二 .數(shù)據(jù)采集的實例 64路模擬量數(shù)據(jù)采集 精度達到 % 每隔 10ms檢測一路 2. 硬件設(shè)計 (1) 方案一 以 ADC0809為 A/D轉(zhuǎn)換器，需 8片 占有 8個口地址 方案二 以 CD4051組成多路轉(zhuǎn)換 （ 1） 8片 CD4051一級地址譯碼，占用 8 個口地址，再加上 A、 B、 C三端選擇 76 （ 2） 8片 CD4051二級地址譯碼，加一個 8D鎖存器和一個138譯碼器，用一個口地址。 比較兩種方案，方案二比較合理 8D 鎖存器： 74LS259 373 A/D轉(zhuǎn)換器： 8位 ADC0804 12位 ADC1211 8212： 8位 I/O緩沖器 ，數(shù)碼寄存器 ：輸入控制 ：器件選擇 T4LS138: 5端 Q2為低電平 6 端為高電平 工作原理： 64路模擬量經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換為一路模擬量，再經(jīng)采樣保持器， A/D轉(zhuǎn)換器再經(jīng)數(shù)據(jù)緩沖器 8212送到CPU總線。 2 硬件設(shè)計 (2) CLRDS1 DS277 2 硬件設(shè)計 (3) 1） 地址譯碼 ： 和 或非輸入 8D鎖存器 : D0 ～ D2 : CD4051的 A、 B、 C三端 D3～ D5 ： 8個 CD4051片選信號 D6 ～ D7： 74LS138控制端 2） A/D轉(zhuǎn)換器選擇 : 或非 3） 8212 八位 I/O接口 ： 2片 12根或 8根數(shù)據(jù)線，一根狀態(tài)信號根 01H IORH WR2D H W R IO R Q??78 3. 軟件設(shè)計 10ms檢測一路： CTC定時， 軟件延時 1） CTC定時 （ 1）通道控制字：定時、自動啟動、上升沿啟動 定標系數(shù) 256 允許中斷。 （ 2）時間常數(shù)： （ 3）中斷矢量： 0通道 11111100F8H （ 4）程序框圖（略） 2）程序查詢方式 0 .4cts??0 1 0 1 0 0 0 622 5 6 0 . 4c cTTHpt?? ? ??79 第六節(jié) Unit 6 模擬量輸出通道 80 ? 模擬量輸出通道的任務(wù) 把計算機處理后的數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換成模擬量電壓或電流信號，去驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行器，從而達到控制的目的 ? 模擬量輸出通道 (稱為 D/A通道或 AO通道 )構(gòu)成 一般是由接口電路、數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 (簡稱 D/A或DAC)和電壓 /電流變換器等 ? 模擬量輸出通道基本構(gòu)成 — ? 多 D/A結(jié)構(gòu)（圖 (a)）和共享 D/A結(jié)構(gòu)（圖中 (b)） 81 多路模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式 多路模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式，主要取決于輸出保持器的構(gòu)成方式 輸出保持器的作用主要是在新的控制信號到來之前，使本次控制信號維持不變，保持器一般有數(shù)字保持和模擬保持兩種方案 82 接 口 電 路 通道 1 通道 n D/A D/A V/I V/I (a) 多 D/A結(jié)構(gòu) PC 總 線 特點： 一路輸出通道使用一個 D/A轉(zhuǎn)換器 D/A轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)部一般都帶有數(shù)據(jù)鎖存器 D/A轉(zhuǎn)換器具有數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模擬信號、信號保持作用 結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)換速度快，工作可靠，精度較高、通道獨立 缺點是所需 D/A轉(zhuǎn)換器芯片較多 83 接 口 電 路 通道 1 通道 n D/A V/I V/I 多 路 開 關(guān) 采樣保持器 采樣保持器 （ b）共享 D/A結(jié)構(gòu) PC 總 線 特點： 多路輸出通道共用一個 D/A轉(zhuǎn)換器 每一路通道都配有一個采樣保持放大器 D/A轉(zhuǎn)換器只起數(shù)字到模擬信號的轉(zhuǎn)換作用 采樣保持器實現(xiàn)模擬信號保持功能 節(jié)省 D/A轉(zhuǎn)換器， 但電路復(fù)雜，精度差，可靠 低、占用主機時間 84 單片 D/A轉(zhuǎn)換器以及與微處理器的接口 1. 8位 D/A轉(zhuǎn)換器 8 D鎖 存 器8 位 D / A轉(zhuǎn) 換 器+D B 7 D B 0數(shù) 據(jù) 總 線 A 0 A 7 地 址 總 線W RI O R Q模 擬 量 輸 出85 2. 大于 8位 D/A轉(zhuǎn)換器 當(dāng) D/A轉(zhuǎn)換器分辨率大于 8位時，與 8 位微處理器的接口就需二級緩沖。 3. 雙極性模擬量輸出的實現(xiàn) 1）用偏移二進制編碼方法 2）切換基準電源的方法 為了實現(xiàn)正、負兩組電源的切換，應(yīng)增加一個符號位來進行控制。適用于小電流、兩個基準電源、溫度系數(shù)匹配的情況。 11 2 3OUTREF VVVR R R? ? ?86 本章總結(jié) ? 過程通道的種類 ? 模擬信號如何轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 ? 模擬量輸入通道的組成 ? A/D或 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標：分辨率、精度 ? A/D轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口 ? 模擬量輸出通道、數(shù)字保持器或模擬保持器以及與微處理器的接口