1、第9章 模拟量输入输出通道,本章学习主要内容为：A/D、D/A转换器的作用。 ADC0809和AD574转换芯片的应用。 DAC0832的应用。,第9章 模拟量输入输出通道,9.1 模拟量输入输出通道概述 9.2 A/D转换器 9.3 D/A转换器,9.1 模拟量输入输出通道概述,对于一个完整的数据采集系统，除了传感器和信号前级处理（放大、滤波）等环节外，其余部分称为AD通道。它包括CPU、AD转换器（ADC）、采样保持器（SH）和多路模拟开关（AMUX）。同样，一个完整的控制系统，除了功放与执行元件之外，其余部分称为DA通道，它包括CPU、DA转换器（DAC）、多路模拟开关（AMUX）和保持
2、器（缓冲器）。,返回,9.2 A/D转换器,一、概述1、A/D转换器的分类根据被转换的模拟量类型可以将A/D转换器分为时间/数字式的、电压/数字式的、机械变量/数字式的等，应用最多的是电压/数字转换器。,2、AD转换器的主要参数,（1）分辨率它相应于最低二位（LSB）的模拟量值。它规定AD转换器能够区分的模拟量的最小变化值。因为能够分辨的模拟量值取决于二进制位数，习惯上以输出的二进制位数或BCD码位数表示分辨率。所以通常用位数表示分辨率，如4位、8位、12位等。 （2）量化误差量化误差是在A/D转换中由于整量化所产生的固有误差，这个误差是量化过程不可避免的。 （3）转换精度转换精度是指一个实际
3、的A/D转换器与理想的A/D转换器相比的转换误差。 （4）转换时间AD转换时间指的是从发出启动转换命令到转换结束获得整个数字信号为止所需的时间间隔，其倒数为转换速率。,3、AD转换器的外部特性,（1）转换启动线（输入）。 （2）转换结束线（输出） （3）模拟信号输入线 （4）数字信号输出线,二、ADC0809转换器,1.ADC0809内部结构与功能,ADC0809引脚功能,ADC0809的主要性能指标: （1）分辨率为8位。 （2）总的非调整误差：ADC0809为1LSB。 （3）转换时间为100s（时钟频率为640Hz）。 （4）具有锁存控制功能的8路模拟开关，能对8路模拟电压信号进行转换。
4、 （5）输出电平与TTL电平兼容。 （6）单电源+5V供电。基准电压由外部提供，典型值为+5 V。此时允许模拟量输入范围为05V。功耗为10mW。 （7）ADC0809的数字量输出值D（换算到十进制）与模拟量输入值VIN之间的关系,ADC0809应用,【例1】ADC0809与8086CPU的连接如图9.4所示，假设仅对模拟通道IN0进行A/D转换（对通道0采样一个点），采用查询方式读取A/D转换数据。,解：根据题意可知IN0地址为50H，具体程序如下：OUT 50H，AL ；选通IN0启动A/D转换 W：IN AL，40H ；读取EOC标志(40H47H都是EOC地址)TEST AL，01HJ
5、Z W ；转换未结束，返回等待IN AL，48H ；转换结束，结果送入AL中(48H4FH都是OE地址),三、 AD574转换器,1、AD574的引脚功能,2、AD574输入极性12位的AD574A/D转换器的模拟输入可以是单极性的也可以是双极性的。即AD574有两个模拟电压输入引脚10VIN和20VIN，由前者输入时，输入信号变化允许10V的动态范围；后者输入时，输入信号允许20V的动态范围。各自都可以接成单极性输入和双极性输入（如图9.7.所示）。,四、 微型计算机的A/D通道,1、模拟输入通道的电路组成 多通道模拟开关 采样保持器,2、模拟输入通道的结构形式 单通道 （a）不带采样保持器
6、的单通道。用于直流或低频模拟信号的AD转换。 （b）带采样保持器的单通道。用于高速模拟信号的AD转换。 多通道 （a）每个通道都带有采样保持器和AD转换器的并行多通道。这和通道形式允许各通道同时进行转换，常用于需要同时给出多个数据项描述且转换速率高的系统。 （b）各通道带采样保持器，但共享AD的多通道。这种通道形式中，每个通道的AD转换是经多路开关分时串行进行，故速度较慢。 （c）共享采样保持器的多通道。显然，这种形式的通道，速度慢，但硬件开销少，对转换速度要求不高的系统最为适合。,3、设计A/D转换器接口时要注意的几个问题,（1）数据输出线的连接 （2）A/D转换的启动信号 （3）转换结束信
7、号的处理方式 （4）时钟的提供 （5）参考电压的接法,返回,9.3 D/A转换器,一、概述 1、DA转换器的特性（1）DA转换器的主要参数分辨率转换时间 转换精度线性度温度系数,（2）DA转换器的输入输出特性输入缓冲能力输入数据的宽度电流型还是电压型输入码制是单极性输出还是双极性输出,二、D/A转换器DAC0832,1、DAC0832内部结构和引脚,DAC0832封装为20脚双列直插式（见图9.9）。,2、DAC0832工作方式,DAC0832内部有两个寄存器，能实现三种工作方式： （1）单缓冲方式 （2）双缓冲工作方式 （3）直通工作方式,3、电压输出电路的连接,DAC0832转换器输出可以
8、分电流输出和电压输出两种形式，通常均需通过运算放大器进变换。按电压输出时，还可分单极性和双极性两种形式.图 9.10是DAC0832的电压输出电路。,【例1】编程改变0832输入的数字量，在VOUT产生方波、三角波、锯齿波。设DAC的输入寄存器的地址为FFF0H。,锯齿波程序MOV DX，0FFFOHMOV AL，00H L1：OUT DX，ALINC ALJMP L1HLT,三角波程序MOV DX，0FFF0HMOV AL，00H L1：OUT DX，ALINC ALJNZ L1MOV AL，0FFH L2：OUT DX，ALDEC ALHLT,方波程序MOV DX，0FFF0H L1：MO
9、V AL，00HOUT DX，ALCALL DELAY ；DELAY为一个延时子程序，由方波周期设置延时时间。MOV AL，0FFHOUT DX，ALCALL DELAYJMP L1HLT,三、微型计算机的D/A转换通道,1、模拟输出通道的电路组成DA通道包括CPU、DA转换器（DAC）、多路模拟开关（AMUX）和保持器（缓冲器）。 2、模拟输出通道的结构形式DA通道的结构形式与AD通道类似，有单通道和多通道之分。单通道 （a）带输入锁存器DA转换单通道。输出模拟量由锁存器保存，不需要刷新。（b）带保持器输出的单通道。输出的模拟量是靠电容的记忆功能维持，不能长久保持模拟量信息不变，必须定时刷新。多通道（a）每个通道都带有锁存器及DA转换器的并行多通道，它用于高速系统。（b）共享DA转换器的多通道。,3、D/A转换器与CPU接口主机位数等于或大于DAC芯片位数的连接, 主机位数小于DAC芯片位数的连接,（a）采用了两级锁存器，每一级用了两个锁存器。,（b）采用了较简单的两级锁存器,返回,
