【正文】 下面以 8位的 DAC0832芯片為例作一說明。根據(jù)不同控制系統(tǒng)自動化裝置需求的不同，輸出方式可以分為電壓輸出、電流輸出以及自動 /手動切換輸出等多種方式。 特殊情況下可采用雙緩沖輸入方式，即把兩個寄存器都分別接成受控方式。 — 計算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 121 ? 當(dāng) WR2和 XFER同時有效時， 8位 DAC寄存器端為高電平 “ 1”，此時 DAC寄存器的輸出端 Q跟隨輸入端 D也就是輸入寄存器 Q端的電平變化；反之，當(dāng)端為低電平“ 0”時，第一級 8位輸入寄存器 Q端的狀態(tài)則鎖存到第二級 8位 DAC寄存器中，以便第三級 8位 DAC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。 VREF：基準(zhǔn)電壓源端 ， 輸入線 ， ?10 VDC~ ?10 VDC。 IOUT2： DAC電流輸出端 2， 一般作為運算放大器另一個差動輸入信號 。 （ 3） DAC0832管腳功能 — 計算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 120 XFER(Transfer Control Signal):傳送控制信號 ， 輸入線 ， 低電平有效 。 WR1：寫信號 1， 輸入線 ， 低電平有效 。 — 計算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 119 DI0~DI7：數(shù)據(jù)輸入線 ， 其中 DI0為最低有效位 LSB ， DI7為 最高有效位 MSB。DAC0832主要由 8位輸入寄存器 、 8位 DAC寄存器 、8位 D/A轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成 。LE2FERV1TUOI2TUOIR f bAG NDDG NDCCVD QD QD QD Q 8 位 輸入寄存器 8 位 DAC寄存器 8 位 DAC轉(zhuǎn)換器圖 3 3 DA C 08 3 2 原理框圖及引腳當(dāng) LE = 0 時, 輸出數(shù)據(jù)被鎖存。 對于輸出是電流的D/A轉(zhuǎn)換器來說 ， 穩(wěn)定時間是很快的 ， 約幾微秒 ， 而輸出是電壓的 D/A轉(zhuǎn)換器 ， 其穩(wěn)定時間主要取決于運算放大器的響應(yīng)時間 。 — 計算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 114 （ 4）穩(wěn)定時間 穩(wěn)定時間 是描述 D/A轉(zhuǎn)換速度快慢的一個參數(shù) ， 指從輸入數(shù)字量變化到輸出模擬量達(dá)到終值誤差 1/2LSB時所需的時間 。 — 計算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 113 （ 3）偏移量誤差 偏移量誤差 是指輸入數(shù)字量時 ， 輸出模擬量對于零的偏移值 。 10mV。 它和分辨率是兩個不同的概念 。主要性能指標(biāo)有： （ 1）分辨率 （ 2）轉(zhuǎn)換精度 （ 3）偏移量誤差 （ 4）穩(wěn)定時間 — 計算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 111 （ 1）分辨率 分辨率 是指 D/A 轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸出模擬增量 ， 即當(dāng)輸入數(shù)字發(fā)生單位數(shù)碼變化時所對應(yīng)輸出模擬量的變化量 ， 它取決于能轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制位數(shù) ， 數(shù)字量位數(shù)越多 ， 分辨率也就越高 。因此，可以得到通式： 00112233OUT IDIDIDIDI ????????RVDDDDI4R E F00112233OUT 2)2222( ?????????— 計算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 107 考慮到放大器反相端為虛地，故： O U TR fb II ??選取 Rfb = R ，可以得到： 4R E F00112233fROUT 2)2222(VDDDDRIVf ???????????? nVB2R E F???? 結(jié)論：由上述推導(dǎo)可見 ， 輸出電壓除了與輸入的二進(jìn)制數(shù)有關(guān) ， 還與運算放大器的反饋電阻 Rfb以及基準(zhǔn)電壓 VREF有關(guān) 。 — 計算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 105 假設(shè) D D D D0全為 1，則 BS BS BSBS0全部與 “ 1”端相連。 ? 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 。 設(shè) 20H單元存放高 8位 ， 21H單元存放低 4位 。 177。 ....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。 ADDA、 ADDB和 ADDC三端接 8031的 、 和 ， 故通道號是通過數(shù)據(jù)線來選擇 。 ?解：中斷方式程序清單： ? ORG 0000H ? MOV DPTR， 7FF5H ? MOVX DPTR， A ；啟動 A/D轉(zhuǎn)換 ? SETB EA ? SETB EX1 ；開外中斷 1 ? SETB IT1 ；外中斷請求信號為下跳沿觸發(fā)方式 ?LOOP： SJMP LOOP ；等待中斷 ? END — 計算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 89 ?中斷服務(wù)程序： ?ORG 0013H ；外中斷 1的入口地址 ?LJMP 1000H ；轉(zhuǎn)中斷服務(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(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)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(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)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(jìn)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) 。 表 模擬輸入信號的幾種接法 — 計算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 85 圖 AD574A的輸入信號連接方法 1081213149AD 57 4AAD 57 4A1081213149零點調(diào)整12 V+10 0k ΩRE F O U TRE F INBIP O F FBIP O F F量程調(diào)整12 V_ 0 ~ 1 0 V 輸入(a ) (b)Ω00110 0k ΩΩ00120 V ININ10 VIN10 V20 V INΩ001Ω001單極性 雙極性圖 2 14 AD 57 4A 的輸入信號連接方法量程調(diào)整零點調(diào)整0 ~ 2 0 V 輸入 5 ~ + 5 V 輸入 1 0 ~ + 10 V 輸入AG ND AG ND— 計算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 86 六、 A/D轉(zhuǎn)換器與系統(tǒng)的連接及舉例 ? 1 MCS51和 ADC0809的接口 ? 2 MCS51和 ADC574的接口 返回本章首頁 — 計算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 87 1 MCS51和 ADC0809的接口 ? ADC0809和 8031的接線如圖所示 。輸入信號在10 V范圍內(nèi)變化時，將輸入信號接至 10 VIN；在20V范圍內(nèi)變化時，接至 20VIN。單極性應(yīng)用時，將 BIP OFF接 0 V，雙極性時接 10 V。 注： 表示 1或 0都可以。在讀數(shù)狀態(tài)，如果 12/ 為低電平， A0為低電平時，則輸出高 8位數(shù)，而 A0為高電平時，則輸出低 4位數(shù)；如果 12/ 為高電平，則 A0的狀態(tài)不起作用。 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)。 ? R/ ：讀 /轉(zhuǎn)換信號，輸入，高電平為讀 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，低電平為起動 A/D轉(zhuǎn)換。 ? CE：片能用信號，輸入，高電平有效。 — 計算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 81 ? ： 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，高電平表示正在轉(zhuǎn)換，低電平表示已轉(zhuǎn)換完畢。 ? REF OUT：基準(zhǔn)電壓源輸出端，芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源為 + V?1％。雖然使用的工作電源為 ?12VDC或 ?15 VDC， 但數(shù)字量輸出及控制信號的邏輯 電平仍可直接與 TTL兼容。 ? VEE：工作電源負(fù)端， ?12 VDC或 ?15 VDC。 ?GND：電源地。取決于被轉(zhuǎn)換的模擬電壓范圍，通常 VR+ = ?5V DC， VR = 0V DC。當(dāng)脈沖頻率為640kHz時， A/D轉(zhuǎn)換時間為 100?s。由于有三態(tài)輸出鎖存，可與主機(jī)數(shù)據(jù)總線直接相連。 ? D0～ D7： 8位數(shù)字量輸出。 ? OE：輸出允許信號，輸入，高電平有效。上升沿時將轉(zhuǎn)換器內(nèi)部清零，下降沿時啟動 A/D轉(zhuǎn)換。 ALE為高電平時，地址譯碼與對應(yīng)通道選擇見表格 。上升沿時鎖存 3位通道選擇信號。允許 8路模擬量分時輸入，共用一個 A/D轉(zhuǎn)換器。其引腳結(jié)構(gòu)如圖所示 。當(dāng) 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。下降沿啟動 A／ D轉(zhuǎn)換，之后 EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。此地址經(jīng)譯碼選通 8路模擬輸入之一到比較器。 6）工作溫度范圍為 40～＋ 85攝氏度 7）低功耗，約 15mW。 — 計算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)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(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)輸入輸出接口技術(shù) 63 量化誤差：由于用有限二進(jìn)制數(shù)字對模擬數(shù)值進(jìn)行離散取值 （ 量化 ） 而引起的誤差 ， 用如下表示： )()(S nTfnTfe ??— 計算機(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)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(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)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(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)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?jǐn)?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(jī)控制系統(tǒng) — 燕山大學(xué)自動化系 2020/11/17 第三章 計算機(jī)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 –