【正文】 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 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。 ? 一般情況下為了簡化接口電路，可以把和直接接地，使第二級 8位 DAC寄存器的輸入端到輸出端直通，只有第一級 8位輸入寄存器置成可選通、可鎖存的單緩沖輸入方式。 Rfb：固化在芯片內(nèi)的反饋電阻連接端 ， 用于連接運算放大器的輸出端 。 ILE：輸入允許鎖存信號 ， 輸入線 ， 高電平有效 當 ILE、 和同時有效時 ， 8位輸入寄存器端為高電平 1， 此時寄存器的輸出端 Q跟隨輸入端 D的電平變化；反之 ， 當端為低電平0時 ， 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 。8 位輸入寄存器用于存放主機送來的數(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換的數(shù)字量 ， 由加以控制； 8位 D/A轉換器輸出與數(shù)字量成正比的模擬電流；由與門 、 非與門組成的輸入控制電路來控制 2個寄存器的選通或鎖存狀態(tài) 。 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 115 1. 8位 DAC0832芯片 主要知識點 (1) DAC0832性能 （ 2） DAC0832 工作原理 （ 3） DAC0832 管腳功能 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 116 （ 1） DAC0832性能 ?一個 8位 D/A轉換器 ?電流輸出方式 ?穩(wěn)定時間為 1μs ?采用 20腳雙立直插式封裝 ?同系列芯片還有 DAC08 DAC0831 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 117 （ 2） DAC0832工作原理 (M SB )7ID6ID5ID4ID3ID2ID1ID0ID(LSB)IL ECS1RW2RWXF E R當 LE = 1 時, 輸出數(shù)據(jù)隨輸入變化。 此誤差可通過 D/A轉換器的外接 VREF和電位器加以調(diào)整 。 例如 ， 滿量程時的理論輸出值為 10V， 實際輸出值是在 ~ ， 其轉換精度為 177。 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 108 對于 n 位 D/A 轉換器，它的輸出電壓VOUT與輸入二進制數(shù) B( Dn1~ D0) 的關系式可寫成： nnnnnVDDDDV2)2222( R E F00112211OUT ?????????????? ????— 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 109 三、常用 D/A轉換器及其與 CPU的連接 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 110 D/A轉換器的性能指標 D/A轉換器性能指標是衡量芯片質(zhì)量的重要參數(shù)，也是選用 D/A芯片型號的依據(jù)。 ? 模擬量輸出通道基本構成 多 D/A結構（圖 (a)）和共享 D/A結構（圖 (b)） — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 101 圖 接 口 電 路 通道 1 通道 n D/A D/A V/I V/I (a) 多 D/A結構 PC 總 線 特點： 一路輸出通道使用一個 D/A轉換器 D/A轉換器芯片內(nèi)部一般都帶有數(shù)據(jù)鎖存器 D/A轉換器具有數(shù)字信號轉換模擬信號、信號保持作用 結構簡單，轉換速度快，工作可靠，精度較高、通道獨立 缺點是所需 D/A轉換器芯片較多 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 102 接 口 電 路 通道 1 通道 n D/A V/I V/I 多 路 開 關 采樣保持器 采樣保持器 （ b）共享 D/A結構 PC 總 線 圖 特點： 多路輸出通道共用一個 D/A轉換器 每一路通道都配有一個采樣保持放大器 D/A轉換器只起數(shù)字到模擬信號的轉換作用 采樣保持器實現(xiàn)模擬信號保持功能 節(jié)省 D/A轉換器， 但電路復雜，精度差，可靠 低、占用主機時間 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 103 二、 D/A轉換器工作原理 并行 D/A轉換器工作原理 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 104 并行 D/A轉換器工作原理 +A數(shù)字量輸入TUOV基準電壓關開換切位R R2R 2R 2R 2R 2RFERVbfR1SB2SB3SB 0SB1DR 2 R 電阻網(wǎng)絡 圖 3 2 D / A 轉換器原理框圖R2D3D 0D運算放大器3I1I0I2I1 0 1 0 1 0 1 0I OU TI R f b現(xiàn)以 4 位 D/A 轉換器為例說明其工作原理，如圖 所示。 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 NA G N DD G N DV ssV cc2 0 V INV L..A D 5 7 4.........— 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 95 圖 單極性輸入電路 模擬輸入0 + 1 0 V~~0 + 2 0 VA G N D2 0 V IN1 0 V INB I P O F FR E F O U TCER / CR E F I NA 0CS1 2 / 8 S T S高位2 4 2 7中位2 0 2 3低位1 6 1 9~~~D G N D 1 5 V+ 1 5 V+ 5 V+ 1 5 V 1 5 V1 0 0 K1 0 01 0 0 K1 0 0Ω Ω A D 5 7 4— 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 96 例 在圖 中 ， 試編寫程序 ， 使 AD 574進行12位 A/D轉換 ， 并把轉換后的 12位數(shù)字量存入內(nèi)部 20H和 21H單元 。 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 ；開中斷 SETB IT1 ；外中斷請求信號為下跳沿觸發(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 A/D轉換 LOOP： SJMP LOOP ；等待中斷 END — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 93 ?中斷服務程序： ?ORG 0013H ；外中斷 1的入口地址 ?AJMP 1000H ；轉中斷服務程序的入口地址 ?ORG 1000H ?MOVX A， R1 ；讀入 A/D轉換數(shù)據(jù) ?MOV R0， A ；將轉換后的數(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 ；模擬通道號加 1 ?MOV A， R6 ；新的模擬通道號送 A ?MOVX R1， A ；啟動下一通道的 A/D轉換 ?DJNZ R7， LOOP1 ； 8 路采樣未結束 ， 則轉向LOOP1 ?CLR EX1 ； 8路采樣結束 ， 關中斷 ?LOOP1： RETI ；中斷返回 返回本節(jié) — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 94 2. 8031和 AD574的接口 圖表示出了 AD574與 8031單片機的接口電路。 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) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 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，并將轉換結果送入內(nèi)部 RAM20H單元。量程可以是 10 V，也可以是 20 V。 ?CE、 、 R/ 、 12/ 、 A0各控制信號的組合作用，列于下表 :。 ? 12/ ：數(shù)據(jù)輸出方式選擇信號，輸入，高電平時輸出 12位數(shù)據(jù)，低電平時與 A0信號配合輸出高 8位或低 4位數(shù)據(jù)。 ? 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。 ? DGND， AGND：數(shù)字地，模擬地。 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 76 表 被選通道和地址的關系 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) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 77 ADC0809的內(nèi)部轉換時序 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 換 時 序圖 ADC0809的轉換時序 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 78 3． AD574芯片介紹 ? AD574A是一種高性能的 12位逐位逼近式 A/D轉換器 ? 分辨率為 1/212 = % ? 轉換時間為 25μs, 適合于在高精度快速采樣系統(tǒng)中使用 ? 內(nèi)部結構大體與 ADC0809類似，由 12位 A/D轉換器、控制邏輯、三態(tài)輸出鎖存緩沖器與 10V基準電壓源構成，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) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 79 圖 317 AD574A原理框圖及引腳 — 計算機控制系統(tǒng) — 燕山大學自動化系 2020/11/17 第三章 計算機輸入輸出接口技術 80 各引腳功能如下： ? Vcc：工作電源正端， +12 VDC或 +15 VDC。 ?VR+， VR：基準電壓源正、負端。 D0為最低位， D7為最高位。 ? EOC：轉換結束信號，輸出，高電平有效。 ? A、 B、 C： 3位地址線即模擬量通道選擇線。 IN 5D 7D 6D 0D 1 D 2D 3