1、第8章 模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換 本章重點(diǎn) D/A轉(zhuǎn)換的原理，D/A轉(zhuǎn)換的分辨率和精度的含義 兩類D/A轉(zhuǎn)換芯片的硬件連接和編程 計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換和逐次逼近式A/D的原理 利用軟件實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的方法 A/D器和系統(tǒng)的連接 采樣保持電路的功能 多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的功能 學(xué)時(shí)分配本章用4學(xué)時(shí)，其中： D/A轉(zhuǎn)換 2學(xué)時(shí) A/D轉(zhuǎn)換 2學(xué)時(shí) 8.1概述 模/數(shù)和數(shù)/模用途： 控制和測(cè)量?jī)x表 8.2數(shù)/模 (D/A) 轉(zhuǎn)換器 數(shù)/模轉(zhuǎn)換的原理 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件和有關(guān)電路 8.2.1 數(shù)/模轉(zhuǎn)換的原理 運(yùn)算放大器的工作特點(diǎn)和原理 T型電阻網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器構(gòu)成的D/A轉(zhuǎn)換器 分辨率和精度 T型權(quán)電

2、阻網(wǎng)絡(luò) 1. 運(yùn)算放大器的工作特點(diǎn)和原理 特點(diǎn) ：開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)非常高 輸入阻抗非常大 輸出阻抗很小 運(yùn)算放大器的原理 (a) 運(yùn)算放大器的輸入和輸出(b) 帶反饋電阻的運(yùn)算放大器(c) 輸入端有4個(gè)支路的運(yùn)算放大器由此可求得帶有反饋電阻的運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為 2. 由T型電阻網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器構(gòu)成的D/A轉(zhuǎn)換器 (a)最簡(jiǎn)單的D/A轉(zhuǎn)換器(b) 階梯波電壓 3. 分辨率和精度 概念：分辨率=1/(2n-1)絕對(duì)轉(zhuǎn)換精度相對(duì)轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換速率建立時(shí)間線性誤差4. T型權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) 采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)的D/A轉(zhuǎn)換器 8.2.2 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件和有關(guān)電路不帶數(shù)據(jù)輸入寄存器的D/A芯片的使用 帶有數(shù)據(jù)輸入寄

3、存器的D/A芯片的使用1.不帶數(shù)據(jù)輸入寄存器的D/A芯片的使用 不帶數(shù)據(jù)輸入寄存器的D/A轉(zhuǎn)換器的連接 超過(guò)8位的D/A轉(zhuǎn)換器的連接 D/A轉(zhuǎn)換器通過(guò)兩級(jí)數(shù)據(jù)緩沖器和總線相連的示意圖 2. 帶有數(shù)據(jù)輸入寄存器的D/A芯片的使用 特點(diǎn)：將D/A芯片可直接和數(shù)據(jù)總線相連 DAC0832的功能示意圖 DAC0832對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存的方法：輸入寄存器鎖存DAC寄存器鎖存下圖是DAC0832的引腳圖 信號(hào)定義： CS# 片選信號(hào) ILE 允許鎖存信號(hào) WR1#寫(xiě)信號(hào)1 WR2#寫(xiě)信號(hào)2 XFER#傳送控制信號(hào) DI7DI0 8位的數(shù)據(jù)輸入端IOUT1模擬電流輸出端 IOUT2模擬電流輸出RFB 反饋電阻引

4、出 VREF參考電壓VCC電源 AGND模擬地 DGND數(shù)字地 DAC0832的外部連接 地線的連接方法 用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換例1，實(shí)現(xiàn)一次D/A轉(zhuǎn)換。MOV BX，1000H；假設(shè)數(shù)據(jù)放在 1000H中MOV AL，BX；數(shù)據(jù)送AL中MOV DX，PORTA；PORTA為D/A端口號(hào)OUT DX,AL 例2，產(chǎn)生一個(gè)鋸齒電壓。MOV DX，PORTA；PORTA為D/A端口號(hào)MOV AL，0FFH；初值為0FFHROTATE：INC ALOUT DX，AL；往D/A輸出數(shù)據(jù)JMP ROTATE 8.3模/數(shù) (A/D) 轉(zhuǎn)換器 模/數(shù)轉(zhuǎn)換涉及的參數(shù) 模/數(shù)轉(zhuǎn)換的方法和原理 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和系

5、統(tǒng)連接時(shí)要考慮的問(wèn)題 8.3.1 模/數(shù)轉(zhuǎn)換涉及的參數(shù) 轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換率 分辨率：8.3.2 模/數(shù)轉(zhuǎn)換的方法和原理 方法：計(jì)數(shù)法雙積分法逐次逼近法 1. 計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換 2. 雙積分式A/D轉(zhuǎn)換 (a)電路工作原理 (b) 雙積分原理 3. 逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換 4. 用軟件和D/A轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換 程序如下：START：XORAX，AX；累加器清零MOVBL，80H；初值為80HMOVCX，08H；計(jì)數(shù)初值為8AGAIN：ADDAL，BL；計(jì)算試探值 MOVBH，AL；保留試探值 OUTPORTA，AL ；PORTA是鎖存器地址INAL，PORTS；PORTS是輸入端口的 地址AND

6、AL，01 ；取狀態(tài)位JZEND1 ；如狀態(tài)位為0，則 保存此位 MOVAL，BLNOTAL；求反ANDAL，BH；使試探位為0MOVBH，AL；保存試探值END1： RORBL，1；右移，得下一個(gè)試探值MOVAL，BHLOOPAGAIN；繼續(xù)進(jìn)行試探和測(cè)試；后續(xù)程序段 8.3.3模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和系統(tǒng)連接時(shí)要考慮的問(wèn)題 輸入模擬電壓的連接 數(shù)據(jù)線和系統(tǒng)總線的連接 啟動(dòng)信號(hào)的供給 電平啟動(dòng)信號(hào)脈沖啟動(dòng)信號(hào) 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)以及轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取 程序查詢方式 中斷方式 CPU等待方式固定的延遲程序方式 例1： 用帶有可控三態(tài)門的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，且采用中斷方式傳輸結(jié)果。 ADC0804的硬件特性

7、ADC0804和系統(tǒng)總線的連接 例2： 用不帶可控三態(tài)門的A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，且分別采用程序查詢方式及等待方式來(lái)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。 AD570的特性 AD570和系統(tǒng)總線的連接 下面就是用查詢方式讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的程序段：READAD： MOVAL，92H ；方式字，端口A，B為輸入， 端口C為輸出OUTPORTCT，AL ；設(shè)方式字MOVAL，01OUTPORTC，AL ；使PC0為1， MOVAL，00 OUTPORTC，AL ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換W：IN AL，PORTB ；讀取狀態(tài) RCRAL，01 ；如PB0為1， 則再查詢 JC W MOVAL，01OUTPORTC，AL ；撤銷啟動(dòng)信

8、號(hào)INAL，PORTA ；讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) 下圖s是CPU工作于等待方式的電路圖 例3： 8位以上的A/D轉(zhuǎn)換器和系統(tǒng)的連接。 涉及ADC1210的硬件特性ADC1210和系統(tǒng)總線的連接 查詢方式讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的程序段：START：MOVAL，01OUTPORTC，AL；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換WAIT1：INAL，PORTH；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)束MOVCL，5RCRAH，CL；右移5次JCWAIT1；如為高電平，則繼續(xù)等待INAL，PORTH；轉(zhuǎn)換結(jié)束讀取高位數(shù)據(jù)ANDAL，0FH；屏蔽高4位MOVAH，AL；保存轉(zhuǎn)換結(jié)果的高4位INAL，PORTL；讀取低位數(shù)據(jù). . . ；后續(xù)處理8.4采樣保持電路 兩種狀態(tài)：采樣狀態(tài)保持狀態(tài)下圖為采樣保持電路的原理圖 8.5多路轉(zhuǎn)換模擬開(kāi)關(guān) 多個(gè)回路切換的方法：用