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A/D、D/A轉換器接口2A/D和D/A轉換：在實時檢測和控制等應用中，常常需要將連續變化的模擬量如溫度、壓力、流量等都要轉換成離散的數字量，輸入到計算機中處理。經過計算機處理的數字量經D/A轉換器轉換成為模擬量輸出，實現對被控對象的控制。若輸入的是非電的模擬信號，還需經傳感器轉換成電信號。模擬通道接口包含的數/模（D/A）（DigittoAnalog）和模/數（A/D）（AnalogtoDigit）轉換器，是計算機與外界聯系的重要接口。

3計算機檢測控制系統示意圖

被控對象微型計算機傳感器執行部件運放A/DD/A功放模擬量模擬量數字量數字量（多塊）采集板（多塊）驅動板49.6.1D/A轉換器主要功能：是將數字量轉換為模擬量。特點：接收、保持和轉換的是數字信息，不存在隨溫度和時間的漂移問題，因而電路的抗干擾性能較好。常見D/A轉換芯片：DAC0830系列（8位）；DAC1208系列（12位）；59.6.1.3D/A轉換芯片的主要性能指標1）分辨率：定義：指D/A轉換器能夠轉換的二進制位數。位數越多，分辨率越高，越靈敏。計算：一個位數為n位的轉換器，其

分辨率=VFS/2n。VFS——滿量程電壓值D/A轉換器有單極性和雙極性之分。例：如果D/A分辨率為8位，轉換后的電壓滿量程為+5V（單極性），則能分辨的最小電壓為5v/28=20mv；如果為雙極性，電壓滿量程為-5V~+5V，則能分辨的最小電壓為10v/28=40mv62）轉換時間：

指從輸入數字量到完成轉換、輸出達到穩定所需要的時間。電流型D/A轉換較快，電壓型D/A轉換較慢。3）精度：定義：指D/A轉換器實際輸出電壓與理論值之間所存在的最大誤差。表示方法：有兩種，一種是以滿量程的百分數為單位，另一種是以最低位（LSB）作為單位表示。例如，某個8位D/A的精度為±1/2LSB，則它的精度是（1/2）×（VFS/28）=±VFS/512精度=±分辨率/279.6.1.18位D/A轉換器DAC08301.特點：具有兩個輸入數據寄存器的8位DAC，可以寄存來自數據總線的數據信息，可采用單緩沖、雙緩沖或者直接輸入的形式接在系統總線上；D/A轉換器除了實現模擬輸出控制外，也可以用來產生各種脈沖波形，如三角波、梯形波等等。DAC0830為電流型D/A轉換器。82.內部結構雙緩沖器（要轉換的數據先送到輸入鎖存器，但不進行轉換。只有數據送到DAC寄存器時才能開始轉換）。2個端口地址（分別對應輸入鎖存器和DAC寄存器）8位輸入鎖存器8位DAC寄存器8位D/A轉換器LE2LE1D7D0ILECSXFERWR2WR1VREFIOUT1IOUT2RFBAGNDVCCDGND圖9.20DAC0830內部結構9工作說明：ILE為高電平CPU執行OUT指令CS和WR1同時為低電平使LE1為高電平鎖存器輸出隨輸入變化CPU寫操作完成CS和WR1都變為高電平使LE1為低電平數據鎖存到輸出鎖存器（一級鎖存）XFER和WR2同時為低電平使LE2為高電平鎖存器數據送到DAC寄存器XFER和WR2任一為高電平使LE2為低電平DAC寄存器中數據被鎖存（二級鎖存）開始D/A轉換103.引腳功能CS：片選信號。ILE：數據鎖存允許信號。WR1：輸入鎖存寫選通信號。WR2：DAC寄存器寫選通信號。XFER：傳送控制信號D0~D7：8位數據輸入端，D7為最高位。VCCILEWR2XFERD4D5D6D7（MSB）IOUT2IOUT1CSWR1AGNDD3D2D1（LSB）D0VREFRFBDGNDDAC0830DAC0831DAC0832圖9.19DAC0830/0831/0832引腳圖11IOUT1，IOUT2：模擬電流輸出端。當DAC寄存器中的數字全為“1”時，IOUT1最大；全為0時，IOUT1為0，IOUT1+IOUT2=常數。

RFB：反饋電阻引出端，可以直接接到外部運算放大器的輸出端。VCC：電源電壓輸入端。范圍為+5V~+15V。VREF：參考電壓輸入端。此端可以接1個電壓，范圍為+10V~-10V，此電壓越穩定，模擬輸出精度越高。AGND：模擬地。DGND：數字地。124.工作方式 DAC0830系列有三種工作方式：雙緩沖方式單緩沖方式直通方式1）雙緩沖方式特點：就是把DAC0830的輸入鎖存器和DAC寄存器都接成受控鎖存方式。13適用于多路D/A同時進行轉換的系統通過CS和WR1，CPU將多個數據分時輸入到每片DAC中并鎖存；使各片DAC上的XFER和WR信號同時為低電平（有效），則各片DAC中數據送到其DAC寄存器并鎖存，使多個DAC片同時開始轉換，實現多點控制。優點：進行D/A轉換的同時，可接收下一個轉換數據，從而提高了轉換速度。例：設輸入鎖存器地址為200H，DAC寄存器地址為201H，則完成1次D/A轉換的程序如下： MOVDX，200H ；將要轉換的數據（AL）送到輸入鎖存器 OUTDX，AL MOVDX，201H ；將輸入鎖寸器數據送到DAC寄存器并開始轉換 OUTDX，AL ；[AL]中可以為任意值142）單緩沖方式特點：使DAC0830的輸入鎖存器和DAC寄存器1個處于直通方式，另1個處于受控的鎖存方式。適用于系統只有1路D/A轉換，或雖有多路轉換但不要求同步輸出的場合。一般使DAC寄存器處于直通方式，使輸入鎖存器受控。執行下面幾條指令完成1次D/A轉換MOVDX，300H ；將AL中數據送到DAC寄存器OUTDX，AL DAC0830WR1CSILEWR2XFERIOW地址譯碼器+5V153）直通方式特點：使輸入鎖存器和DAC寄存器都處于直通方式。數據一旦輸入就立即進行D/A轉換。由于不使用緩沖寄存器，故不能直接與CPU或系統總線相連。若要使CPU與DAC相連，則要在CPU和DAC0830之間外加8255或外加鎖存器。DAC0830WR1CSILEWR2XFER+5V165.輸出方式 DAC0830為電流輸出型D/A轉換器，要獲得模擬電壓輸出，則需要外接運算放大器。（1）單極性模擬電壓輸出若要輸出雙極性電壓，則需在輸出端外接2個運算放大器。連接圖（圖9.21)VREFRFBIOUT2IOUT1

+-+DB+5VVOAGNDDAC0830圖9.21單極性輸出方式17（2）雙極性模擬電壓輸出若要輸出雙極性電壓，則需在輸出端外接2個運算放大器。連接圖（圖9.22)VREFRFBIOUT2IOUT1

+-+DB+5VVOAGNDDAC0830圖9.22雙極性輸出方式

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186.應用舉例利用8255A及DAC0830產生一個鋸齒波，硬件電路如下圖所示。DAC0830采用直通方式工作。其中8255A的端口地址為0E000

0E003H。 （1）完成8255的初始化程序 （2）完成控制DAC轉換的程序 （3）完成生成鋸齒波的程序 （4）完成生成三角波的程序8086或8088-++VO8255ADAC0830PA0

PA7PB4PB3PB2PB1PB0D0

D7VREFILERFBCSWR1IOUT2WR2IOUT1XFER+5V19分析：（1）8255初始化8255的A口工作在方式0，輸出；B口工作在方式0作輸出。方式命令字：80H；控制端口：0E003H

；8255初始化 MOVDX，0E003H MOVAL，80H ；設置8255的控制字 OUTDX，AL（2）B口控制DAC轉換DAC0830工作在直通方式，故只需使ILE為高電平，CS、WR1、WR2和XFER為低電平，即PB7~PB0輸出10H

；B口控制DAC的轉換

MOVDX，0E001H MOVAL，10H ；設置0830為直通工作方式 OUTDX，AL20（3）生成鋸齒波AL中存放初值0：0

255時產生1個波形（L1）鋸齒寬度由延時時間決定。

；生成鋸齒波

MOVDX，0E000H MOVAL，0H ；[AL]中為待發送的數據， L1： OUTDX，AL ；向DAC送數據 INCAL NOP ；延時 JMPL121（4）生成三角波AL中存放初值0：0

255時產生波形前半步（L2）255

0時產生波形后半部（L3）

；生成三角波

MOVDX，0E000H MOVAL，0H L2： OUTDX，AL INCAL JNZL2 MOVAL，0FFH L3： OUTDX，AL DECAL JNZL3 JMPL2229.6.1.212位D/A轉換器DAC1208系列特點：三種工作方式：雙緩沖、單緩沖和直通方式分辨率：12位內部結構內部結構和DAC0830相似（圖9.24）。不同點：多1個4位輸入鎖存器（多了1個端口）字節1/字節2：用于區分8位輸入鎖存器和4位輸入鎖存器。高電平時若WR1、WR2有效，則2個輸入鎖存器均被選中，低電平時若WR1、WR2有效，則只有4位輸入鎖存器被選中。3個端口：8位輸入鎖存器、4位輸入鎖存器和DAC寄存器238位輸入鎖存器LELED11D0字節1/字節2CSXFERWR2WR1VREFIOUT1IOUT2RFBVCCAGND圖9.24DAC1208系列內部結構4位輸入鎖存器12位DAC寄存器LE12位D/A轉換器DGND24

VREFRFBIOUT2IOUT1

+-+D0VOAGNDDAC1208圖9.25DAC1208系列芯片與IBMPC總線連接

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D11WR1PC擴展槽XFER字節1/字節2D4地址譯碼電路WR2DGNDCSA0~A9IOWD0D7AEN

|Y0Y1Y2AD58125與PC總線的連接（圖9.25）。DAC的D4~D0連接到PC總線的D7~D4DAC三個端口地址為： 220H（Y0）——8位輸入鎖存器端口地址 221H（Y1）——4位輸入鎖存器端口地址

222H（Y2）——DAC寄存器端口地址工作過程：傳送高8位數據

傳送低4位數據

D/A轉換工作程序：BX中存放待轉換的數據 START：MOVDX，220H ；[DX]=220H（8位鎖存器地址） MOVCL，4 SHLBX，CL ；BX： MOVAL，BH ；AL：

H4L4M4H4L4M4H4M426 OUTDX，AL ；輸出高8位數據 INCDX ；[DX]=221H（4位輸入鎖存器地址） MOVAL，BL ；AL： OUTDX，AL ；寫入低4位 INCDX ；[DX]=222H（DAC寄存器地址） OUTDX，AL ；啟動D/A轉換，AL中可為任意數 HLTY0=0IOW=0字節1/字節2=1XFER=1WR1=0WR2=0D7~D0

D11~D4Y1=0IOW=0字節1/字節2=0XFER=1WR1=0WR2=0D7~D4

D3~D0Y2=0IOW=0字節1/字節2=1XFER=0WR1=0WR2=0D/A轉換L4279.6.2A/D轉換器A/D轉換器的主要功能：是將模擬量轉換為數字量。類型：逐次逼近型：易于用集成工藝實現，具有較高分辨率和轉換速度。實際應用較多。V/F轉換型雙積分型：電路簡單，抗干擾能力強，但轉換速度慢A/D轉換主要芯片：ADC0809（8位）；AD574A/AD674A系列（12位）；289.6.2.5A/D轉換器的主要性能指標1)分辨率:與DAC的分辨率一樣，通常用A/D位數來表示。數字量位數越多分辨率越高。輸入量程相同，其輸出的位數越多其分辨率越高。例如：輸入量程為0~5V，則8位A/D的分辨率為5V/28=20mV；而10位分辨率為5V/210=5mV。2）絕對精度ADC轉換后所得數字量所代表的模擬輸入值與實際模擬輸入值之差。通常用數字量最低位所代表的模擬輸入值VLSB表示。3）轉換時間和轉換速率ADC完成1次對模擬量的測量到數字量轉換完成所需要的時間。轉換速率：轉換時間的倒數。分級：低速(>1ms)；中速(1ms

1

s)；高速(<1

s)；超高速（<1ns）299.6.2.18位A/D轉換器ADC08091.特點：分辨率為8位，逐次逼近型ADC;

轉換速度取決于時鐘頻率，時鐘頻率范圍10～1280K，當CLK＝500KHz時，轉換時間為128us，當CLK＝750KHz時，轉換時間為100us;

除了含有8位逐次逼近型數/模轉換器外，還有鎖存控制的8通道多路轉換開關;

輸出具有三態輸出緩沖器;單－5V電源供電，此時模擬電壓輸入范圍為0～5V。9個端口：8個數據端口，1個狀態端口。302.內部結構VCC逐次逼近寄存器（SAR）樹型開關（D/A）OE8位輸出鎖存和三態門D0D78路通道選擇開關IN0

IN7通道地址鎖存與譯碼ADDAADDBADDCALEVREF(-)VREF(+)GND定時與控制STARTCLOCKEOC比較器A/D圖9.26ADC0809原理圖313.ADC0809主要引腳IN0～IN7：8路模擬電壓輸入端。通過ADDA，ADDB和ADDC3個地址譯碼來選通其中某一路。D0～D7：A/D轉換后的8位數字量輸出。D7為最高位。ADDC、ADDB、ADDA：選擇8個模擬通道中某一個的作為輸入端。只有在ALE引腳有效時，三個引腳才能控制選擇，否則不能控制選擇。2827262524232221201918171615IN3IN4IN5IN6IN7STARTEOCD3OECLOCKVCCVREF（+）GNDD1IN2IN1IN0ADDAADDBADDCALED7D6D5D4D0VREF（-）D2圖9.27ADC0809引腳圖32ALE：地址鎖存控制信號，該引腳有效時，ADDC、ADDB、ADDA才能選擇8路模擬量中的某1路。START：A/D轉換啟動信號，高電平有效。由CPU執行輸出指令產生。上升沿時所有內部寄存器清0；下降沿時啟動A/D轉換，A/D轉換期間START應保持低電平。

EOC：轉換結束信號，高電平有效。轉換開始后該信號為低電平，經過64個時鐘周期后轉換結束，該信號變為高電平。在中斷方式下，此信號可作為中斷請求信號，在查詢方式下，可作為A/D轉換完畢的狀態信號。

OE：輸出允許信號輸入端，高電平有效。高電平時：打開輸出緩沖器三態門，轉換結果輸出到數據總線；低電平時：輸出數據線呈高阻態。中斷方式下，該信號為CPU發出的中斷響應信號。33VREF（-）、VREF（+）：參考電壓輸入，VREF（-）的值限定輸入模擬電壓的最小值，VREF（+）

的值限定輸入模擬電壓的最大值。兩個參考電壓分別對應的輸出為00H、FFH。通常情況下VREF（+）接Vcc（+5V），VREF（-）接GND（0），即模擬輸入電壓0~5V對應輸出為00H~FFH，輸入模擬電壓VIN

和輸出數字量N之間的關系為：28VIN

N+VREF(-)

=[VREF(+)-VREF(-)]其中：VIN

處于[VREF（-），VREF（+）]之間，N為十進制數例：參考電壓為0、5V時，80H（128）對應的輸入電壓VIN=（5-0）*128/256+0=2.5V

可分辨的最小電壓為5V/255=0.02V。344.ADC0809工作時序時序圖參見圖9.28一次A/D轉換的工作過程：ALE有效（選擇模擬通道，接收模擬量輸入）START有效（啟動A/D轉換）EOC有效（A/D轉換結束）OE有效（輸出數據D7~D0到總線上）A/D轉換（>=64個時鐘周期）355.ADC0809應用采用ADC0809與CPU之間相連，采用查詢方式，對8路模擬信號分別采樣一次，并將結果存入數據段中BUFFER開始的數據區中。硬件電路如下圖所示，設狀態標志端口地址為308H，此引腳通過三態門與D0相連。完成數據采集程序?！?D0D2D1D7.…Y1Y0G3CBAG2G1A9AENA8A7A6A5A4A374LS138EOCALESTARTOECBAADC0809CIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7D0D7…D2D1IOR≥1≥1IOWA2A1A