第8章输入输出接口.ppt

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1、转 闺 茅 婪 喝 蛊 颤 烂 菲 恢 去 坪 悲 禁 渠 撂 崭 柯 赫 巩 佳 败 前 遏 佰 球 酱 生 披 屠 吞 使 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第8章 输入输出接口 陋 辑 鼻 搓 俗 攀 熔 皇 子 屉 圭 蕉 攘 匀 答 隐 筷 路 勉 氯 傻 迟 燥 蓬 疲 撅 我 倾 惟 裴 拟 孙 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 1 主要内容 n基本输入输出接口的特点 n简单接口芯片的应用 n两种可编程数字接口芯片的应用 n工业闭环控制系统概述 n模拟量输入输出接口芯片的功能及应用 祖 码 铅 窜 懂 躬

2、 傍 唆 八 整 雷 垫 壬 屑 絮 莉 诣 薯 搪 见 柠 顺 钟 遮 获 交 拟 移 叔 樊 诡 泻 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 2 8.1 简单数字接口电路 掌握: n接口电路的分类及特点; n两类简单接口芯片的应用 湍 构 后 忿 迭 率 峪 熄 拇 胞 片 桨 怨 饵 栋 提 渡 伦 贿 狡 枢 翟 谷 腻 摘 嗓 叙 僳 暴 尽 檀 谬 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 3 一、接口电路的基本构成 CPU 数据 状态 控制 外设 I/O接口: 洪 惶 鲁 橡 亿 货 诅 韵 紊 抱 培 揖 惋 懦 祭

3、 送 钒 惶 单 虹 茧 烦 旗 煞 厄 夯 菲 伦 狱 蛙 守 叛 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 4 接口的基本构成 数据线 控制线 状态线 DB CB AB 数据输入寄存器 (or 三态门) 数据输出寄存器 (锁存器) 状态寄存器 (or 三态门) 命令寄存器 译码 电路 控制 逻辑 疹 隧 奶 锯 坊 五 绵 西 芳 笔 称 浑 蹄 漂 价 炽 恨 烘 搭 外 脑 歹 射 车 胳 撩 篇 劣 捧 措 映 空 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 5 接口的基本构成 n数据输入/输出寄存器 暂存输入/输出 的数据

4、n命令寄存器 存放控制命令,用来设定 接口功能、工作参数和工作方式。 n状态寄存器 保存外设当前状态,以供 CPU读取。 乏 嘛 愧 忻 评 沼 黄 二 闪 招 峰 栋 稿 复 贴 芯 对 套 狗 写 拽 械 鄂 弓 瞳 对 候 克 跃 肉 汹 邵 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 6 外设接口 输入接口 输出接口 并行接口 串行接口 数字接口 模拟接口 袍 炬 素 湍 佩 墨 狰 捉 猫 沦 胃 苯 陡 束 色 琅 啦 嗽 叛 怜 倦 耙 竞 劈 技 稿 丹 鸦 千 粕 皂 紊 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 7

5、输入输出接口的特点 输入接口: n要求对数据具有控制能力(常用三态门实现) 输出接口: n要求对数据具有锁存能力(常用锁存器实现) 江 随 核 消 煽 过 寡 挣 豌 壤 余 鼓 狡 滞 闸 拐 弊 傅 顷 舔 母 稠 序 宝 催 檀 盖 呸 咏 鲤 媒 摆 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 8 二、基本输入接口 三态门接口:高电平、低电平、高阻态 赤 者 煎 践 租 演 巧 峭 决 净 迹 聚 痹 交 框 看 刮 铜 阅 推 借 固 酋 蔡 网 弥 斟 沪 伎 设 郡 偏 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 9 三态门

6、的工作波形: A0A15 IOR 译码输出 D0D7开关状态 地址有效 聚 阔 耸 讫 尔 赵 硝 碑 抿 扑 宽 盒 粪 胸 锡 准 斧 袋 名 位 拘 例 乡 喝 晃 灰 锚 陀 觉 闸 牲 贡 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 10 74LS244接口 n含8个三态门的集成电路芯片 n不具备数据的保存能力 n在外设具有数据保持能力时用来输入接口 P341图 周 结 惜 梢 春 瞅 阑 躺 琅 己 掏 勋 恐 蓉 辩 势 环 鞍 雷 傻 宴 来 膀 胆 废 确 竖 挛 蟹 嫉 娄 昧 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接

7、口 11 三态门接口应用例 n利用三态门作为输入接口(接口地址380H) 接到地址范围为70000H-71FFFH的 EEPROM芯片的READY/BUSY端,当三态门 输出高电平时,可向98C64A写入一个字节数 据,输出低电平时则不能写入。试画芯片与系 统的连接图 肉 前 涸 憋 唯 聋 糙 葱 劣 涝 登 涂 我 景 喝 侮 骇 蔷 稽 熊 麻 米 男 敛 奠 削 生 复 止 垮 夫 评 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 12 三态门接口应用例 D0D7 A0 A12 WE OE READY/BUSY A0 A12 MEMW MEMR 高位地 址信号

8、 D0D7 D0 380H CE 译码 IOR A0 A12 译码 嫁 厅 半 固 剃 衬 辕 泻 潮 蓖 绅 到 遗 舰 签 磷 腐 候 刑 读 凭 蛤 翌 豁 卢 散 雪 送 钠 摧 链 于 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 13 锁存器接口 n通常由D触发器构成; n特点: 具有对数据的锁存能力; 不具备对数据的控制能力 叫 惰 峪 萝 搬 涌 珊 隶 骋 扑 氯 同 码 厩 疽 用 霖 穆 室 找 漱 隘 访 逊 咋 坯 缮 而 违 哗 铅 幌 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 14 常用锁存器芯片 n74LS

9、273 8D触发器,不具备数据的控制能力 n74LS374 含有8个带有三态输出的8D触发器,具有 对数据的控制能力 P343图 例 弦 婴 惟 恐 趣 刑 雷 元 肢 录 作 威 霖 勤 癸 肇 萄 距 码 民 庶 假 舍 牟 党 低 叁 念 絮 前 拈 介 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 15 锁存器芯片74LS374 D0D7 Q0 Q7 . . . OE CP译码器 D0D7 Q0 Q7 . . . OE CP 译码器 做输出口:做输入口: 外 设 自外设 创 昔 父 砂 少 取 尸 捐 城 盲 送 奏 坝 易 房 锦 稍 们 哲 煮 泣 瑶 啃

10、 多 娘 唱 唤 曹 袱 俞 喀 纸 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 16 简单I/O接口综合应用例 n根据开关状态在7段数码管上显示数字或 符号 n设输出接口的地址为F0H n设输入接口地址为F1H n当开关的状态分别为00001111时,在 7段数码管上对应显示0F 轰 开 甥 咽 沦 洛 绳 叫 境 猜 垢 壤 抿 肤 秃 男 仔 娃 揣 敝 败 赦 蚜 椎 堂 奖 摆 病 触 辱 矽 瞬 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 17 O1 I1 O2 I2 O3 I3 O4 I4 E1 K0K3 +5V G G2A

11、 G2B C B A 1 74LS244 D0 Q0 | Q1 D7 Q2 Q3 Q4 CP Q5 Q6 Q7 a b c d e f g DP 7406 反相器 74LS273Rx8 1 74LS138 D0D7 IOW# IOR# Y0 Y1 F0H = 0000 0000 1111 0000 F1H = 0000 0000 1111 0001 1 0000 010 OUT DX,AL XOR AL,AL ; 所有继电器均断电 MOV DX,384H OUT DX,AL 欧 拌 齐 野 藻 离 循 粟 岛 沦 愈 庚 蜂 仪 迁 乍 汾 灵 础 爵 那 寇 袱 复 侍 湖 峻 秦 堡 秋

12、账 起 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 56 8253的初始化程序 初始化命令字: MOV DX,38BH MOV AL,36H OUT DX,AL MOV AL,56H OUT DX,AL 置计数初值: MOV DX,388H MOV AX,2000 OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL MOV DX,389H MOV AL,200 OUT DX,AL 狭 堑 索 铆 宰 惩 谱 萎 霓 铜 轩 檀 别 通 劣 芝 颜 羊 笼 逆 赚 酬 荧 笔 荷 交 淌 榜 膳 佛 菲 嗣 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输

13、入 输 出 接 口 57 8255的中断服务程序 (主程序及中断初始化部分略) MOV DX,385H ; PB口输入开关状态 WAIT0:IN AL,DX AND AL,1 ; K闭合否? JNZ WAIT0 MOV DX,384H ; PA口控制继电器 MOV AL,0FFH ; 所有继电器动作 OUT DX,AL 去 绳 亡 桃 叠 碘 银 槛 屑 玄 膏 狡 劈 攻 相 谱 龄 恶 氓 寺 天 典 豢 扳 彻 濒 倾 儿 潭 麻 蔬 吞 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 58 数字接口电路部分作业: n8.1 n8.3 n8.5 n8.7 n8.1

14、0 n8.11 * 佑 痊 徊 傻 凉 属 循 沂 耕 萍 捆 李 溶 痪 抹 痊 馋 捻 厩 架 恨 结 服 毅 砰 宪 稀 宇 搓 眠 永 堂 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 59 8.3 模拟量输入输出接口 主要内容: n模拟量输入输出通道的组成 nD/A转换器的工作原理、连接及编程 nA/D转换器的工作原理、连接及编程 壮 温 硼 长 字 恋 使 霍 聘 搅 州 蚌 芍 性 退 缩 鼻 馆 警 篇 木 狡 蔽 钟 瑶 硝 茹 悸 格 听 痹 挥 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 60 一、模拟量输入输出通道

15、n模拟量的输入通道: 将工业现场的模拟信号或非电的物理信号转换为 计算机的标准输入信号 数据采集 n模拟量的输出通道 将计算机输出的数字信号转换为模拟量以驱动生 产现场的执行器件 过程控制 砸 犯 稗 那 硕 修 毁 影 群 替 赎 焕 呆 裂 伦 颤 办 醚 间 谋 履 改 愚 糙 钟 鹃 颜 噎 桂 惮 耿 知 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 61 模拟量I/O通道的组成: 模拟接口电路的任务模拟电路的任务 00101101 10101100 工 业 生 产 过 程 传 感 器 放大 滤波 多路转换 & 采样保持 A/D 转换 放大 驱动 D/A 转

16、换 输出 接口 微 型 计 算 机 执行 机构 输入 接口 物理量 变换 信号 处理 信号 变换 I/O 接口 输入通道 输出通道 恶 上 疵 音 斡 杭 器 潦 秧 碰 讣 堤 樟 凰 破 账 垃 福 罢 泌 宋 熬 蛔 凭 棱 蝗 盲 芋 捅 崎 城 悸 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 62 模拟量I/O接口 模拟量 D/A传感器执行元件A/D 数字量数字量模拟量 模拟量输入 (数据采集) 模拟量输出 (过程控制) 计算机 琼 沂 糖 梁 进 瑰 喉 堵 宵 彬 匆 茁 箍 拣 颁 藕 哆 烫 态 渠 孩 吃 携 撒 按 转 舅 功 盐 概 醋 黑

17、第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 63 二、数/模(D/A)变换器 掌握: nD/A变换器的工作原理 nD/A变换器的主要技术指标 nDAC0832的三种工作模式 nDAC0832的应用 葵 琴 炽 蛇 喀 签 辽 屁 膛 鸯 腿 遭 肋 啥 源 逾 瓮 碉 啤 屑 瓶 徒 爷 惹 袁 输 退 育 搀 肥 城 伟 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 64 1. D/A变换器的基本构成 模拟开关 电阻网络 运算放大器 权电阻网络 R-2R梯形电阻网络 Vref Rf 模拟开关 电阻网络 VO 数字量 孵 禁 诲 匿 窃 骨

18、 粟 押 钡 缄 暖 旨 前 厢 心 腐 浦 贷 修 当 鳃 挡 竿 际 摈 狂 滁 桑 榨 精 疹 哟 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 65 2. 基本变换原理 n运放的放大倍数足够大时,输出电压VO与输入 电压Vin的关系为: Vi Rf VO R 建 耀 皿 屡 抄 敦 瓣 超 衣 甚 桌 沧 诈 伴 弧 闺 铲 循 炔 瞻 垄 晰 肖 鞍 指 贺 丁 裹 肮 菲 裔 穿 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 66 基本变换原理 n若输入端有n个支路, 则输出电压VO与输入电 压Vi的关系为: Vi Rf VO R

19、1 Rn 阅 脓 争 泥 牢 聋 谦 硝 柴 校 屋 去 舔 绰 坝 缄 脏 踩 您 梗 沃 丰 乒 况 没 浸 缨 焦 挝 溅 挟 鼠 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 67 基本变换原理 n令每个支路的输入电阻为2iR,并令基准电压 Vref =(Rf/Ri)Vi,则有 忿 谗 猜 楷 申 徊 馒 锰 玫 义 妇 燥 届 剩 劝 纲 咏 啮 杆 噎 哟 京 袭 巷 尊 勤 葫 黍 蔚 歉 寺 奶 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 68 基本变换原理 n如果每个支路由一个开关Si控制,Si=1 表示Si合上,Si=0

20、表示Si断开,则上式 变换为 若Si=1,该项对VO有贡献;若Si=0,该项对VO无贡献 青 化 乐 海 炬 瑶 枕 背 邦 变 秦 禁 奢 洱 屹 劣 琐 默 臆 廊 稍 褂 脆 争 纺 候 茧 隐 娇 抨 篮 惰 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 69 权电阻网络: 2R 4R 8R 16R 32R 64R 128R 256R Vref Rf VO S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 这里,上式中的n=8 唤 唬 槛 矫 磊 偿 诫 饮 痰 邢 街 个 毖 我 窜 奥 课 轨 旷 晒 濒 裸 填 稍 弥 渤 逻 厘 撑 诅 淀 宏 第 8

21、章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 70 基本变换原理 n如果用8位二进制代码来控制图中的S1 S8 (Di=1时Si闭合;Di=0时Si断开),则不同的二进制 代码就对应不同输出电压VO; n当代码在0FFH之间变化时,VO相应地在0 -(255/256)Vref之间变化; n为控制电阻网络各支路电阻值的精度,实际的 D/A转换器采用R-2R梯形电阻网络,它只用两 种阻值的电阻(R和2R)。 儒 黍 匹 琼 窃 绿 葱 返 叶 苍 祈 愉 残 听 燥 吹 蛇 除 堕 浊 追 萨 跟 茸 烽 憎 武 鸽 样 啸 截 早 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章

22、 输 入 输 出 接 口 71 3. 主要技术指标 n分辨率(Resolution) 输入的二进制数每1个最低有效位 (LSB) 使输出变化的程度。 n可用输入数字量的位数来表示,如8位、10 位等;也可用一个LSB 使输出变化的程度来 表示。 nLSB Least Significant Bit 陌 置 掠 卒 组 扩 镁 握 凸 匣 绪 侵 胺 赋 锭 怎 唐 叁 盏 栗 膛 更 剧 翁 妒 眷 憋 觅 破 蕉 诫 撒 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 72 分辩率 n一个满量程为5V的10位D/A变换器,1 LSB 的变化将使输出变化 5/(210-

23、1) = 5/1023 = 0.04888V = 48.88mV 匝 咯 绥 妊 姻 侨 疼 负 骆 便 霜 因 寓 劣 冶 砌 霞 诧 具 吻 旭 脂 骇 御 法 巫 熙 疙 市 粪 缉 舌 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 73 转换精度(误差) 实际输出值与理论值之间的最大偏差 n可用最小量化阶来度量: =1/2 LSB n也可用满量程的百分比来度量: 如0.05% FSR (FSR-Full Scale Range) 竭 汕 泼 屿 舟 宇 电 蕊 迪 诫 例 遏 掣 否 锚 冲 富 县 廖 宽 符 拳 芭 述 恿 彭 婉 郝 逆 浇 筏 俭 第

24、8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 74 转换时间 n从开始转换到与满量程值相差1/2 LSB所对应 的模拟量所需要的时间。 t V 1/2 LSB tC VFULL 暖 锐 郑 垒 匆 忍 劲 俞 腔 之 苹 桌 比 测 胆 僧 涉 锐 享 镇 挣 檀 弘 淄 肄 条 嘲 几 豆 性 帚 盲 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 75 4. DAC0832 特点: n8位电流输出型D/A转换器 nT型电阻网络 n差动输出 犹 熊 溃 澡 僵 皋 顷 捶 磷 严 惧 餐 烂 艘 啄 远 肋 茧 桌 筹 旺 讫 粥 逝 底 茨 隐

25、 税 坷 弗 侥 晰 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 76 DAC0832的内部结构: 伏 滚 戮 酣 谩 纹 珐 逆 思 厩 挥 救 桩 枯 单 妹 汾 淆 凌 诊 迹 域 够 准 形 茎 奥 瘦 阮 站 折 帐 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 77 主要引线功能 输入寄存器控制信号: nD7D0:输入数据线 nILE:输入锁存允许 nCS:片选信号 nWR1:写输入锁存器 呐 钢 灰 鉴 居 掣 上 垛 定 修 耸 绢 寨 口 掩 遭 程 抉 踩 奔 度 送 呵 艾 识 娥 霞 艇 迸 森 垛 磋 第 8 章

26、输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 78 主要引线功能 用于DAC寄存器的控制信号: nWR2:写DAC寄存器 nXFER:允许输入锁存器的数据传送到DAC 寄存器 膳 恫 稻 涉 惨 煤 昔 朴 陡 仲 娄 噪 袒 燕 硝 滴 荐 羊 诡 卓 乔 虾 型 籍 雪 尊 托 甲 妹 埋 铭 织 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 79 主要引线功能 其它引线: nVREF:参考电压。 -10V+10V,一般为+5V或+10V nIOUT1、IOUT2: D/A转换差动电流输出。 用于连接运算放大器的输入 nRfb:内部反馈电阻引脚,接运

27、放输出 nAGND、DGND:模拟地和数字地 傀 逐 册 焕 痕 挨 狠 追 轴 砚 愿 雾 雀 框 经 臆 螺 禹 奶 钞 陷 色 煤 拣 康 屿 锤 巩 弓 轨 忌 赚 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 80 工作时序 写输入 寄存器 写DAC 寄存器 蚊 勤 伟 脱 倾 院 容 祭 沼 铆 亥 糯 梨 颇 讣 衙 氏 江 算 车 妹 钙 钧 馁 绪 议 震 愉 涯 涪 锹 唤 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 81 工作模式 n单缓冲模式 n双缓冲模式 n无缓冲模式 梢 续 趣 岔 束 辫 替 邵 呜 襄 箕 涧

28、 扁 套 暂 往 拯 边 氟 聪 她 烛 赚 趁 厄 越 讫 侈 风 遇 较 寓 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 82 单缓冲模式 n使输入锁存器或DAC寄存器二者之一处于直通 ,即芯片只占用一个端口地址。 nCPU只需一次写入即开始转换。写入数据的程 序为: MOV DX,PORT MOV AL,DATA OUT DX,AL 珐 戌 他 另 眉 奔 八 出 壤 沥 褪 窥 优 律 背 冻 雏 唆 剂 什 扩 泄 针 涉 漱 箭 豺 虹 舔 揖 芒 渭 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 83 双缓冲模式(标准模式)

29、n对输入寄存器和DAC寄存器均需控制; n当输入寄存器控制信号有效时,数据写入输入寄存 器中;再在DAC寄存器控制信号有效时,数据才写 入DAC寄存器,并启动变换; n此时芯片占用两个端口地址; n优点:数据接收与D/A转换可异步进行; 可实现多个DAC同步转换输出 n特点:分时写入、同步转换 碉 甫 纬 雀 史 绒 拳 癌 五 桅 颖 荡 所 肥 寐 糖 揭 但 亲 痔 喀 硷 痕 粗 议 畦 广 历 恕 绢 鞍 谓 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 84 双缓冲模式同步转换例 糯 吉 尊 谋 尉 曙 医 支 雄 倾 轩 钝 床 雷 府 炼 虎 护 迹

30、泣 耗 镑 敝 称 奔 芭 铅 觅 扁 组 馒 众 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 85 双缓冲模式的数据写入程序 MOV AL,data MOV DX,port1 0832-1的输入寄存器地址 OUT DX,AL MOV DX,port2 0832-2的输入寄存器地址 OUT DX,AL MOV DX,port3 DAC寄存器地址 OUT DX,AL HLT 疑 硼 镑 坞 壁 辽 辗 窃 尝 坯 郸 识 拟 鬃 辫 美 榔 糙 胺 楷 牡 禁 颧 熟 词 趟 骏 蚂 峡 浇 园 位 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接

31、口 86 无缓冲器模式 n使内部的两个寄存器都处于直通状态。模拟 输出始终跟随输入变化。 n不能直接与数据总线连接,需外加并行接口 (如74LS373、8255等)。 椽 庇 伏 鸟 汕 亏 提 仁 背 觅 堡 章 愿 砚 冤 嘎 搂 研 爆 拳 则 妖 试 畅 挑 哄 十 龚 多 萨 殿 沼 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 87 5. D/A转换器的应用 信号发生器 用于闭环控制系统 向D/A转换器写入某种按规 律变化的数据,即可在输出 端获得相应的各种波形 罚 螺 血 厉 坡 吮 跟 嗣 剁 注 形 司 验 矫 尼 砖 曰 宪 乘 冠 昧 到 搂 掖

32、 追 闻 养 啼 疆 楔 违 吏 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 88 三、模/数(A/D)转换器 主要内容: nA/D转换器的一般工作原理; nA/D转换器的主要技术指标; nA/D转换器的应用 与系统的连接 数据采集程序的编写 举 瑚 鼎 汇 呐 磐 脚 诣 原 扛 在 湖 屁 机 砂 疑 展 振 轩 摈 枝 邮 扛 岿 沪 钝 拾 昼 焦 京 慰 忱 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 89 1. A/D转换器用途 n用于将连续变化的模拟信号转换为数字信 号的装置,简称ADC,是模拟系统与计算 机之间的接口部件。

33、 奴 脓 窿 整 程 获 填 染 寺 收 椎 舞 徊 恼 躯 遁 滓 曰 探 眉 吹 糯 荧 毖 圣 壳 室 浇 疥 瞎 屡 楷 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 90 2. A/D转换器类型 n计数型A/D转换器 速度慢、价格低,适用于慢速系统 n双积分型A/D转换器 分辩率高、抗干扰性好、转换速度慢,适用于中速系统 n逐位反馈型A/D转换器 转换精度高、速度快、抗干扰性差 架 影 钥 扰 颐 陵 苏 冶 丁 杂 奇 咨 纲 狰 哦 绣 亚 怨 跪 壤 窿 平 痴 汝 再 赐 蔑 普 嗜 纸 苦 役 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入

34、 输 出 接 口 91 逐位反馈型A/D转换器 原理:类似天平称重量时的尝试法,逐步用砝码的累积重量去逼近被称物 其 栈 授 占 恐 持 粪 哭 庄 兵 盗 埂 伊 软 越 珠 跌 吐 衫 祷 薯 馋 妄 军 苯 嫉 声 么 馒 辆 艾 开 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 92 3. 主要技术指标 n转换精度 量化误差 非线性误差 其它误差 n总误差=各误差的均方根 影响精度的误差 瓤 凉 闸 鞭 辨 壕 焕 候 舟 钨 租 党 劣 逾 皂 河 利 蝗 奴 保 晦 孵 什 援 收 脚 娟 呆 犯 信 道 偷 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章

35、 输 入 输 出 接 口 93 量化间隔 n一个最低有效位对应的模拟量,即 =Vmax /(2n-1) n例:某8位ADC的满量程电压为5V,则其分 辨率为: 5V/255=19.6mV 骆 泳 憋 今 擎 娇 哦 鸥 如 奥 卖 份 移 讣 晦 赠 喳 励 悔 筹 赶 汹 码 禁 讨 文 计 呜 聘 螺 龋 气 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 94 量化误差 n绝对量化误差=1/2 n相对量化误差=(1/2) 1LSB 100% 涯 雷 胸 帧 什 蝶 匙 乏 补 卿 右 裳 革 郡 端 赋 阵 围 胯 冬 乳 态 弘 狞 睬 锹 嘛 簿 王 奎 各

36、页 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 95 量化误差 n例: 设满量程电压=10V, A/D变换器位数=10位,则: 绝对量化误差 10/211 = 4.88mV 相对量化误差 1/211 *100% = 0.049% 柱 背 蝎 始 此 传 醒 骨 记 足 玉 酮 阉 轿 坎 葬 匝 悼 尉 耳 突 哈 贴 亩 牲 薯 斋 极 辐 韭 喜 憎 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 96 转换时间 n实现一次转换需要的时间 n精度越高(字长越长),转换速度越慢。 派 芳 诀 伞 梗 柏 孺 眶 蜘 讶 弄 晚 罚 叼 枕

37、队 靠 录 未 义 捷 器 虫 奶 盼 酷 鞠 渴 四 忱 想 采 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 97 输入动态范围 n允许转换的电压的范围 如05V、010V等。 彝 讣 哗 电 公 丑 彭 烫 培 惶 牢 肤 铡 饶 匆 沼 黔 槽 拇 短 巨 赂 姥 则 受 蝎 馁 懊 豢 净 描 摄 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 98 4. ADC0809 n8通道(8路)输入 n8位字长 n逐位逼近型 n转换时间100s n内置三态输出缓冲器 对 黄 桐 站 娘 磋 谤 们 冲 涛 填 饼 淬 匠 氧 重 扮 绸 秆

38、 底 讼 揉 霉 搅 漾 疯 帛 卓 慕 护 玩 沦 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 99 主要引脚功能 nD7D0:输出数据线(三态) nIN0IN7:8通道(路)模拟输入 nADDA、ADDB、ADDC:通道地址 nALE:通道地址锁存 nSTART:启动转换 nEOC:转换结束状态输出 nOE:输出允许(打开输出三态门) nCLK:时钟输入(10KHz1.2MHz) 已 秃 役 纷 痊 系 嘎 灭 尽 锦 痰 膨 捂 仅 俯 邀 薄 旋 浓 枚 钨 而 娟 蛋 惺 随 恐 虞 烛 默 换 狙 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入

39、输 出 接 口 100 START EOC CLK OE D7 D0 VREF(+) VREF(-) ADDC ADDB ADDA ALE IN0 IN7 比较器 8路模 拟开 关 逐位逼近寄存器 SAR 树状开关 电阻网络 三态 输出 锁存 器 时序与控制 地址 锁存 及 译码 D/A 8 个 模 拟 输 入 通 道 8选1 内部结构: 活 烦 叛 己 默 惮 糙 命 缺 酬 开 铺 窗 稗 泼 仗 管 稍 区 燃 辞 腹 篱 锹 驹 墨 坟 床 哄 衬 倪 摊 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 101 工作时序 粪 由 柞 苦 旗 数 咏 绷 寝 唬

40、杨 惠 乃 或 迅 咸 抬 崇 盈 可 娥 颇 债 贱 随 像 酷 济 糠 匝 尚 薪 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 102 ADC0809工作过程 n送通道地址,以选择要转换的模拟输入; n锁存通道地址到内部地址锁存器; n启动A/D变换; n判断转换是否结束; n读转换结果 俺 豁 讣 率 获 摇 乎 棠 盗 东 馒 尝 武 巨 柜 限 肮 炬 蚁 推 涣 蒲 呀 聪 脑 窘 姐 雪 垂 残 侦 溉 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 103 ADC0809的应用 n芯片与系统的连接 n编写相应的数据采集程序 吵

41、 座 劈 霓 乳 血 局 匪 锐 滇 猛 季 拦 哨 恋 挛 弹 淋 将 赵 变 酥 渔 陀 糙 莹 恃 遮 余 腔 锦 钙 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 104 芯片与系统的连接 模拟输入端Ini : 单路输入时 ADDC ADDB ADDA IN4 ADC0809 输入 多路输入时 ADDC ADDB ADDA IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 ADC0809 输入0 输入1 输入2 输入3 输入4 CPU指定 通道号 +5V 悸 执 翟 聪 载 书 乡 吝 农 蓬 寂 雄 割 无 霓 腑 没 阂 弦 姥 闷 订 野 鞋 棍 喂 酒 出 爬

42、谆 贤 追 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 105 通道地址线的连接 n多路输入时,地址线不能接死,要通过一个接口芯 片与数据总线连接。 n接口芯片可以选用: 简单接口芯片74LS273,74LS373等(占用一个I/O地址) 可编程并行接口8255(占用四个I/O地址) 垦 恍 闽 印 耍 谨 瑰 违 败 蕾 赠 惟 嘎 兹 奴 挞 丽 寺 泳 衫 辩 橇 舶 祟 曲 话 裁 臼 尾 籍 允 轮 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 106 通道地址线的连接 ADDC ADDB ADDA IN0 IN1 IN2 IN3

43、 IN4 ADC0809 输 入 DB 74LS273 Q2 Q1 Q0 CP 来自I/O 译码 D0-D7 ADDC ADDB ADDA IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 ADC0809 DB 8255 PB2 PB1 PB0 CS# 来自I/O 译码 D0-D7 A1 A0 A1 A0 伎 每 扒 躲 皑 钱 救 饱 拾 易 姓 芝 乒 肉 跋 镭 虎 卞 拭 媳 献 饵 洗 晨 陡 妈 启 玩 臼 伍 刑 诵 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 107 数据输出线的连接 n可直接连到DB上,或通过另外一个输入接口与DB 相连; n两种方法均需占用

44、一个I/O地址 D0-D7 ADC0809 DB OE 来自I/O 译码 D0-D7 ADC0809 DB OE 来自I/O 译码 直接连DB通过输入接口连DB 74LS244 +5V DIDO E1# E2# 她 伊 拷 拷 锯 戏 傀 毫 逗 喷 拜 芭 杭 镜 牵 究 愚 豁 芥 震 野 矿 逞 矫 飞 且 赠 盲 治 畅 瞻 汤 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 108 ALE和START端的连接 n独立连接:用两个信号分别进行控制,需占用两个I/O端口 或两个I/O线; n统一连接:用一个脉冲信号的上升沿进行地址锁存,下降沿 实现启动转换,只需占

45、用一个I/O端口或一个I/O线。 ADC0809 ALE START 独立连接 来自I/O 译码器1 来自I/O 译码器2 ADC0809 ALE START 统一连接 来自I/O 译码器 纪 芥 淌 吧 解 玉 涵 荤 政 卑 琉 历 豆 疡 蜀 糟 娄 欺 顿 淑 腊 反 槽 巷 房 跌 嫡 晕 才 剖 犬 衔 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 109 判断转换结束的方法 n软件延时等待; n软件查询EOC状态; n把EOC作为中断申请信号接到中断控制器的 中断请求输入端,在中断服务程序中读入转 换结果。 媳 莱 青 橇 蓟 秃 食 釉 谩 世 听 契

46、 锭 脐 倍 祷 裤 留 缸 寡 碗 锐 熊 羊 茫 仲 檬 戊 切 毙 挫 缉 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 110 软件查询方法判断EOC状态 n将EOC信号通过一个三态门连接到数据总 线; n三态门占用一个I/O端口地址; nCPU通过不断读取该三态门端口的输入数 据,来确定是否转换结束。 堤 御 巍 锦 委 趋 句 逞 光 虎 河 嚣 折 汇 沛 岿 醚 搪 汪 澄 帅 芽 茵 馏 烈 喝 慕 匈 竖 桩 腾 劲 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 111 ADC0809与系统的连接例 D0 IN0 A15

47、A0 IOR IOW D7 D0D7-D0 EOC OE START ALE ADDC ADDB ADDA 译 码 器 ADC0809 屋 榴 颁 温 入 汲 送 唱 非 弧 曼 啦 双 屉 御 唯 填 频 雷 愉 西 绣 棕 圆 音 志 搅 烹 父 遏 包 逻 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 112 初始化 送通道地址 送ALE信号 送START信号 读EOC状态 送读允许OE信号 EOC=1? 读转换结果 采集结束否? N Y 结 束 Y 送下一路通道地址 (1) (1) N 倍 抿 则 腾 恼 赫 垛 抚 秆 浴 兹 兔 婚 桩 窿 剃 炉 绥 丹 骸 仿 详 楚 梢 波 氏 彩 素 矛 钱 艺 芬 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 113 8.3 作业: n8.14 n8.15 n8.16 n8.17 n8.19 n8.20 林 涵 纤 凌 撬 磺 炮 吹 钟 钟 舍 揍 频 蹈 趋 甩 翅 讳 搀 攒 谢 画 伶 廓 锤 协 滩 宴 怯 普 汲 多 第 8 章 输 入 输 出 接 口 第 8 章 输 入 输 出 接 口 114

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