【正文】 入輸出接口技術(shù) 51 ? 缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)，一般需要幾十毫秒。 — 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) 52 331 雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器（ 3） ? 雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器示意圖 控制邏輯 計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘 + 比較器 － + 積分器 － 1 2 3 積分電容 VO VI K 數(shù)據(jù)輸出 Vin VREF （基準(zhǔn)電壓） 雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換的原理框圖 t1 VO t2 t A VO t1 t3 t B t t1 VI積分輸出 t2 t3 A B 雙積分 A/D的工作示意圖 — 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) 53 331 雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器（ 4） ? 常用雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器芯片 ? MC14433 — 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) 54 331 逐位逼近法（ 1） ? 逐位逼近式 A/D的工作原理 – 從 SAR輸出的數(shù)碼送至 D/A，其輸出電壓 Vf與模擬量輸入 Vin 比較后，再控制 SAR的數(shù)字逼近 Vin 模擬量輸入 數(shù)字量輸出 寄存器 D/A轉(zhuǎn)換器 逐位逼近寄存器（ SAR） 控制時(shí)序 和邏輯電路 比較器 － + Vf（反饋電壓） 逐位逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器原理框圖 D0~D7 — 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) 55 ? 優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換時(shí)間固定 ? 缺點(diǎn)：抗干擾能力差 — 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) 56 例 :四位 A/D轉(zhuǎn)換器 ,滿刻度值 5V,現(xiàn)若輸入 ,試分析其逐次逼近的轉(zhuǎn)換過(guò)程 . 解 :量化單位 q=5/24= 1000: *23=,保留最高位 1 以此類推 ,最后為 1011 — 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) 57 321 ΣΔ型 A/D轉(zhuǎn)換器（ 1） ? ΣΔ型 A/D利用取樣頻率為 Fs（ fs）的一系列粗糙量化數(shù)據(jù)，由后續(xù)的數(shù)字抽取器計(jì)算出模擬信號(hào)所對(duì)應(yīng)的低取樣頻率 fs的高分辯率數(shù)字信號(hào)。 抗混疊 模擬濾波器 Σ Δ 調(diào)制器 數(shù)字 濾波器 低位數(shù)據(jù)流 （ 1bit） 輸入 數(shù)字 fs Fs 模擬信號(hào) Fs 高位數(shù)據(jù)流 （ 16bit） 模擬 Σ Δ 型 A/D轉(zhuǎn)換器的組成框圖 — 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) 58 321 ΣΔ型 A/D轉(zhuǎn)換器（ 2） ? ΣΔ型 A/D轉(zhuǎn)換芯片 AD7715 – 價(jià)格便宜、分辨率高，不受噪聲環(huán)境的影響 – 提供了一個(gè)增益為 3 128倍可編程放大器，一個(gè)數(shù)字濾波器和一套自校準(zhǔn)電路 – 所提供的系統(tǒng)功能要比常用的積分型 A/D轉(zhuǎn)換器強(qiáng)，而且避免了必須提供一個(gè)高質(zhì)量積分電容的缺點(diǎn) – 是工業(yè)和過(guò)程控制應(yīng)用中的理想器件 — 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) 59 （ 1） 分辨率 分辨率是指 A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)微小輸入信號(hào)變化的敏感程度。通常用數(shù)字量的位數(shù)來(lái)表示，如 8位、 10位、 12位等。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。 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度可以用絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差來(lái)表示。絕對(duì)誤差包括增益誤差，零點(diǎn)誤差和非線性誤差等。 — 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) 61 一般來(lái)說(shuō) ， 位數(shù) n越大 ， 其相對(duì)誤差 （ 或絕對(duì)誤差 ） 越小 。 如逐位逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間為微秒級(jí) ， 雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間為毫秒級(jí) 。 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μs 4）單個(gè)＋ 5V電源供電 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 — 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) 71 ADC0809的工作過(guò)程是：首先輸入 3位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)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)。 ?1. ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) — 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) 72 ?2. 引腳結(jié)構(gòu) ?ADC0809采用雙列直插式封裝 ， 共有 28條引腳 。 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。 ? ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 ? A、 B、 C： 3位地址線即模擬量通道選擇線。 ? START：?jiǎn)?dòng) A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)，輸入，高電平有效。 ? EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，高電平有效。該信號(hào)用來(lái)打開三態(tài)輸出緩沖器，將 A/D轉(zhuǎn)換得到的 8位數(shù)字量送到數(shù)據(jù)總線上。 D0為最低位， D7為最高位。 — 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) 75 ?CLOCK：外部時(shí)鐘脈沖輸入端。 ?VR+， VR：基準(zhǔn)電壓源正、負(fù)端。 ?Vcc：工作電源， ?5VDC。 — 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) 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(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) 77 ADC0809的內(nèi)部轉(zhuǎn)換時(shí)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(shí) 序圖 ADC0809的轉(zhuǎn)換時(shí)序 — 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) 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(shí)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(zhǔn)電壓源構(gòu)成，可以直接與主機(jī)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(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) 79 圖 317 AD574A原理框圖及引腳 — 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) 80 各引腳功能如下： ? Vcc：工作電源正端， +12 VDC或 +15 VDC。 ? VL：邏輯電源端， +5 VDC。 ? DGND， AGND：數(shù)字地，模擬地。 ? REF IN：基準(zhǔn)電壓源輸入端，如果 REF OUT通過(guò)電阻接至 REF IN，則可用來(lái)調(diào)量程。 ? 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。 ? ：片選信號(hào)，輸入，低電平有效。 ? 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)。 STSCSC88— 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) 82 ?A0：字節(jié)信號(hào)，在轉(zhuǎn)換狀態(tài)， A0為低電平可使AD574產(chǎn)生 12位轉(zhuǎn)換， A0為高電平可使 AD574產(chǎn)生 8位轉(zhuǎn)換。 ?CE、 、 R/ 、 12/ 、 A0各控制信號(hào)的組合作用，列于下表 :。 CS C 888— 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) 83 — 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) 84 10VIN， 20VIN， BIP OFF： 模擬電壓信號(hào)輸入端。量程可以是 10 V，也可以是 20 V。模擬輸入信號(hào)的幾種接法如表所示，相應(yīng)電路如圖所示。 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。 圖 8031和 ADC0809的接口 8 0 3 1EAA L EP P ~WR地址鎖存器譯碼器E O CA D D AALEOES T A R TC L O C K291A D C 0 8 0 9I N T 1R DA D D CA D D B28P P P 622710M 1M 21F 0 H.. .IN 0IN 1IN 7IN 6IN 5IN 4IN 3IN 2.2++— 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) 92 解：從圖中可以看出 ， 接線方式為中斷方式 。 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(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