《输入输出接口》PPT课件.ppt

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基本输入输出接口的特点n简单接口芯片的应用简单接口芯片的应用n两种可编程数字接口芯片的应用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模拟量输入输出接口芯片的功能及应用 2§ 简单数字接口电路掌握：掌握：n接口电路的分类及特点；接口电路的分类及特点；n两类简单接口芯片的应用两类简单接口芯片的应用3一、接口电路的基本构成CPU数据数据状态状态控制控制外设外设I/O接口：接口：4接口的基本构成数据线数据线控制线控制线状态线状态线DBCBAB数据输入寄存器数据输入寄存器(or 三态门三态门)数据输出寄存器数据输出寄存器(锁存器锁存器)状态寄存器状态寄存器(or 三态门三态门)命令寄存器命令寄存器译码译码电路电路控制控制逻辑逻辑5接口的基本构成n数据输入数据输入/输出寄存器输出寄存器 —— 暂存输入暂存输入/输出输出的数据的数据n命令寄存器命令寄存器 —— 存放控制命令，用来设定存放控制命令，用来设定接口功能、工作参数和工作方式接口功能、工作参数和工作方式n状态寄存器状态寄存器 —— 保存外设当前状态，以供保存外设当前状态，以供CPU读取。

读取6外设接口输入接口输入接口输出接口输出接口并行接口并行接口串行接口串行接口数字接口数字接口模拟接口模拟接口7输入输出接口的特点输入接口：输入接口：n要求对数据具有控制能力（常用三态门实现）要求对数据具有控制能力（常用三态门实现）输出接口：输出接口：n要求对数据具有锁存能力（常用锁存器实现）要求对数据具有锁存能力（常用锁存器实现）8二、基本输入接口三态门接口：高电平、低电平、三态门接口：高电平、低电平、高阻态高阻态9三态门的工作波形：A0~A15IOR译码输出译码输出D0~D7开关状态开关状态地址有效地址有效1074LS244接口n含含8个三态门的集成电路芯片个三态门的集成电路芯片n不具备数据的保存能力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在外设具有数据保持能力时用来输入接口P341图图11三态门接口应用例n利用三态门作为输入接口（利用三态门作为输入接口（接口地址接口地址380H））接到接到地址范围为地址范围为70000H----71FFFH的的EEPROM芯片的芯片的READY/BUSY端，当三态门端，当三态门输出高电平时，可向输出高电平时，可向98C64A写入一个字节数写入一个字节数据，输出低电平时则不能写入。

试画芯片与系据，输出低电平时则不能写入试画芯片与系统的连接图统的连接图12三态门接口应用例D0~D7A0A12•••WEOEREADY/ /BUSY•••A0A12MEMWMEMR高位地高位地址信号址信号D0~D7D0380HCE译码译码IORA0~ A12译码译码13锁存器接口n通常由通常由D触发器构成；触发器构成；n特点：特点： 具有对数据的锁存能力；具有对数据的锁存能力； 不具备对数据的控制能力不具备对数据的控制能力14常用锁存器芯片n74LS273 8D触发器，不具备数据的控制能力触发器，不具备数据的控制能力n74LS374 含有含有8个带有三态输出的个带有三态输出的8D触发器，具有触发器，具有对数据的控制能力对数据的控制能力P343图图例15锁存器芯片74LS374D0~D7Q0Q7...OECP译码器译码器D0~D7Q0Q7...OECP译码器译码器做输出口做输出口:做输入口做输入口:外外设设自外设自外设16简单I/O接口综合应用例n根据开关状态在根据开关状态在7段数码管上显示数字或段数码管上显示数字或符号符号n设输出接口的地址为设输出接口的地址为F0Hn设输入接口地址为设输入接口地址为F1Hn当开关的状态分别为当开关的状态分别为0000～～1111时，在时，在7段数码管上对应显示段数码管上对应显示’0’～～’F’17O1 I1O2 I2O3 I3O4 I4E1 K0～～K3+5VGG2AG2BCBA≥1≥174LS244D0 Q0 | Q1D7 Q2 Q3 Q4CP Q5 Q6 Q7 abcdefgDP7406反相器反相器74LS273Rx8≥1≥174LS138D0～～D7IOW#IOR#Y0Y1F0H = 0000 0000 1111 0000F1H = 0000 0000 1111 0001&≥1A7～～A4A15～～A8A3A2A1A0D0D1D2D3译码器译码器18符号符号形状形状7段码段码.gfedcba符号符号形状形状7段码段码.gfedcba’0’00111111’8’01111111’1’00000110’9’01100111’2’01011011’A’01110111’3’01001111’B’01111100’4’01100110’C’00111001’5’01101101’D’01011110’6’01111101’E’01111001’7’00000111’F’0111000119简单I/O接口综合应用例……Seg7 DB 3FH,06H, 5BH,4FH,66H,6DH, 7DH,07H,7FH,67H,77H, 7CH,39H,5EH,79H,71H …… LEA BX, Seg7 MOV AH, 0 GO: IN AL, 0F1H AND AL, 0FH MOV SI, AX MOV AL, ［［BX+SI］］ OUT 0F0H, AL JMP GO20§ 可编程数字接口芯片掌握掌握:n芯片的引线及内部结构芯片的引线及内部结构n工作方式及工作时序工作方式及工作时序n芯片的应用芯片的应用: 芯片与系统的连接芯片与系统的连接 芯片的初始化编程芯片的初始化编程21一、可编程定时器8253n16位硬件减法计数器位硬件减法计数器n含三个独立定时含三个独立定时/计数器计数器n最大计数初值为最大计数初值为0内部结构框图内部结构框图22主要引线功能连接系统端的主要引线：连接系统端的主要引线：nD0----D7nCSnRDnWRnA0，，A1 A1 A00 0 CNT00 1 CNT11 0 CNT21 1 控制寄存器控制寄存器23主要引线功能连接外设端的主要引线：连接外设端的主要引线：nCLK ----------- 时钟脉冲输入时钟脉冲输入nGATE ---------- 门控信号输入门控信号输入nOUT ------------ 定时输出定时输出 24结构特点n计数器计数器n控制寄存器控制寄存器n控制逻辑控制逻辑16位初值寄存器位初值寄存器16位计数寄存器位计数寄存器存放存放8位控制命令字位控制命令字25计数启动方式软件启动软件启动硬件启动硬件启动GATE端为高电平端为高电平置入计数初值后的第置入计数初值后的第2个个CLK脉冲的下降沿启动脉冲的下降沿启动GATE端有一个上升沿端有一个上升沿对应对应CLK脉冲的下降沿脉冲的下降沿启动启动26工作方式方式方式0方式方式1 软件启动，不自动重复计数。

软件启动，不自动重复计数装入初值后输出端变低电平，装入初值后输出端变低电平，计数结束输出高电平计数结束输出高电平硬件启动，不自动重复计数硬件启动，不自动重复计数装入初值后输出端变高电平，装入初值后输出端变高电平，计数开始输出低电平，结束后又变高计数开始输出低电平，结束后又变高27工作方式方式方式2方式方式3 软、硬件启动，自动重复计数软、硬件启动，自动重复计数装入初值后输出端变高电平，装入初值后输出端变高电平，计数到最后一个脉冲时输出低电平计数到最后一个脉冲时输出低电平软、硬件启动，自动重复计数软、硬件启动，自动重复计数装入初值后输出端变高电平，装入初值后输出端变高电平，输出对称方波输出对称方波28工作方式方式方式4方式方式5 软件启动，不自动重复计数软件启动，不自动重复计数装入初值后输出端变高电平，装入初值后输出端变高电平，计数结束输出一个计数结束输出一个CLK宽度的低电平宽度的低电平硬件启动，不自动重复计数硬件启动，不自动重复计数波形与方式波形与方式4相同相同29控制字n用于确定各计数器的工作方式用于确定各计数器的工作方式格格 式式308253的应用n与系统的连接与系统的连接n芯片初始化芯片初始化n置计数初值置计数初值编编程程31与系统的连接示意CLKGATEOUTD0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器译码器高高位位地地址址外外部部电电路路825332初始化程序流程写控制字写控制字写计数值低写计数值低8位位写计数值高写计数值高8位位写入顺序：写入顺序：可以计数器为可以计数器为单位，也可先单位，也可先写所有计数器写所有计数器控制字，再写控制字，再写入初值入初值338253应用例n采用采用8253作定时作定时/计数器，其接口地址为计数器，其接口地址为0120H~0123H。

n要求计数器要求计数器0每每10ms输出一个输出一个CLK脉冲宽的负脉冲宽的负脉冲；用计数器脉冲；用计数器1产生产生10KHz的连续方波信号，的连续方波信号，计数器计数器2在定时在定时5ms后产生输出高电平输入后产生输出高电平输入8253的时钟频率为的时钟频率为2MHn画线路连接图，并编写初始化程序画线路连接图，并编写初始化程序 348253应用例n计算计数初值：计算计数初值： CNT0：：10ms/0.5us=20000 CNT1：：2 MHz/10KHz=200 CNT2：： 5ms/0.5us=10000n确定控制字：确定控制字： CNT0：：方式方式2，，16位计数值位计数值 CNT1：：方式方式3，低，低8位计数值位计数值 CNT2：：方式方式0，， 16位计数值位计数值358253应用例CLK0GATE0OUT1D0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器译码器8253CLK2GATE1GATE2+5VCLK12MHzOUT0OUT2？？368253应用例 初始化程序初始化程序CNT0：：MOV DX，，0123HMOV AL，，34HOUT DX，，ALMOV DX，，0120HMOV AX，，20000OUT DX，，ALMOV AL，，AHOUT DX，，ALCNT1：： ……CNT2：： ……37二、并行接口82558255特点：特点：n含含3个独立的个独立的8位并行输入位并行输入/输出端口，各端输出端口，各端口均具有数据的控制和锁存能力口均具有数据的控制和锁存能力n可通过编程，设置各端口工作在某一确定可通过编程，设置各端口工作在某一确定状态下。

状态下38引线连接系统端的主要引线：连接系统端的主要引线：nD0----D7nCSnRDnWRnA0，，A1 nREAST A1 A00 0 A端口端口0 1 B端口端口1 0 C端口端口1 1 控制寄存器控制寄存器39引线连接外设端的引脚：连接外设端的引脚：nPA0 —— PA7nPB0 —— PB7nPC0 —— PC7分别对应分别对应A、、B、、C三个端口三个端口40结构A组组B组组 端口端口A端口端口C的高的高4位位端口端口B端口端口C的低的低4位位418255与系统的连接示意图D0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器译码器8255A口口B口口C口口D0~D7外外 设设42工作方式基本输入基本输入/输出方式（方式输出方式（方式0））选通工作方式（方式选通工作方式（方式1））双向传送方式（方式双向传送方式（方式2））43方式0：n相当于三个独立的相当于三个独立的8位简单接口位简单接口n各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，但不能同时实现输入及输出但不能同时实现输入及输出nC端口可以是一个端口可以是一个8位的简单接口，也可以分为位的简单接口，也可以分为两个独立的两个独立的4位端口位端口n常用于连接简单外设（适于无条件或查询方式）常用于连接简单外设（适于无条件或查询方式）44方式0的应用：n常使常使A端口和端口和B端口作为端口作为8位数据的输入或输位数据的输入或输出口，使出口，使C口的某些位作状态输入口的某些位作状态输入45方式1n利用一组选通控制信号控制利用一组选通控制信号控制A端口和端口和B端口的端口的数据输入输出数据输入输出nA口、口、B口作输入或输出口，口作输入或输出口，C口的部分位用口的部分位用作选通控制信号作选通控制信号nA口、口、B口在作为口在作为输入输入和和输出输出时的选通信号不时的选通信号不同同输入输入输出输出46方式1的应用n方式方式1主要用于中断控制方式下的输入输出主要用于中断控制方式下的输入输出nC口的口的8位除用作选通信号外，其余位可工位除用作选通信号外，其余位可工作于方式作于方式0下，作为输入或输出口下，作为输入或输出口47方式2n双向输入输出方式双向输入输出方式-------可以既作为输入口，可以既作为输入口，又作为输出口又作为输出口n只有只有A端口可工作在方式端口可工作在方式2下下48方式2的应用n可使可使A端口作为双向端口所有端口作为双向端口所有n用于中断控制方式用于中断控制方式n当当A口工作于方式口工作于方式2时，时，B口可工作于方式口可工作于方式1（此时（此时C口的所有位都用作选通控制信号口的所有位都用作选通控制信号的输入输出），也可工作于方式的输入输出），也可工作于方式0（此时（此时C口的剩余位也可工作于方式口的剩余位也可工作于方式0））49方式控制字及状态字n利用软件编程确定利用软件编程确定3个端口工作于何种方个端口工作于何种方式下；式下；nC端口可以按位操作。

端口可以按位操作当其工作于方式当其工作于方式0下下且作为输出口时，需要对输出线设置初始且作为输出口时，需要对输出线设置初始状态（即初始化）状态（即初始化）50方式控制字与状态字格式n控制字控制字--------确定确定3个端口的工作方式个端口的工作方式n状态字状态字--------确定确定C口某一位的初始状态口某一位的初始状态518255芯片的应用芯片与系统的连接芯片与系统的连接芯片的初始化芯片的初始化相应的控制程序相应的控制程序例例7-3528255应用例2：n利用利用8255实现开关检测和继电器控制电路；实现开关检测和继电器控制电路；n当开关当开关K闭合时，使闭合时，使8个继电器通电动作；个继电器通电动作；n系统每隔系统每隔100ms检测一次开关状态，实现相应检测一次开关状态，实现相应的控制；的控制；n初始状态下继电器都不动作初始状态下继电器都不动作53题目分析n采用中断控制方式（每采用中断控制方式（每100ms中断一次）中断一次）n使使8255的的A端口和端口和B端口均工作于方式端口均工作于方式0n8253计数器计数器0和计数器和计数器1均工作于方式均工作于方式3，利用，利用OUT0的输出作为计数器的输出作为计数器1的时钟信号，使的时钟信号，使OUT0输出频率为输出频率为2KHz，，OUT1输出频率为输出频率为10Hz。

用用OUT1信号作为中信号作为中断源n8253两个计数器的计数初值分别为：两个计数器的计数初值分别为： CNT0：：2MHz/2KHz =1000 CNT1：：100ms/0.5ms=20054CSA0A1WRRDDBPA0PA7•••PB0PB7•••+5VVccK继电器继电器×8384H~387H388H~38BHCSA0A1OUT1CLK12MHz时钟脉冲时钟脉冲CLK0OUT0•••INTR(每秒每秒10次次)82558253D0-D7IOR#IOW#A1A0RQR558255的初始化程序MOV DX，，387HMOV AL，，82H ; 1 0000 010OUT DX，，AL XOR AL，，AL ; 所有继电器均断电所有继电器均断电MOV DX，，384HOUT DX，，AL568253的初始化程序初始化命令字：初始化命令字：MOV DX，，38BHMOV AL，，36HOUT DX，，ALMOV AL，，56HOUT DX，，AL置计数初值：置计数初值：MOV DX，，388HMOV AX，，2000OUT DX，，ALMOV AL，，AHOUT DX，，ALMOV DX，，389HMOV AL，，200OUT DX，，AL578255的中断服务程序 (主程序及中断初始化部分略主程序及中断初始化部分略) … … MOV DX，，385H ; PB口输入开关状态口输入开关状态WAIT0：：IN AL，，DX AND AL，，1 ; K闭合否？闭合否？ JNZ WAIT0 MOV DX，，384H ; PA口控制继电器口控制继电器 MOV AL，，0FFH ; 所有继电器动作所有继电器动作 OUT DX，，AL … …58数字接口电路部分作业：n8.11 *59§ 模拟量输入输出接口主要内容：主要内容：n模拟量输入输出通道的组成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、连接及编程转换器的工作原理、连接及编程60一、模拟量输入输出通道n模拟量的输入通道：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计算机的标准输入信号 —— 数据采集数据采集n模拟量的输出通道模拟量的输出通道 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 产现场的执行器件产现场的执行器件 —— 过程控制过程控制61模拟量I/O通道的组成：模拟接口电路的任务模拟接口电路的任务模拟电路的任务模拟电路的任务0010110110101100工工业业生生产产过过程程传传感感器器放大放大滤波滤波多路转换多路转换&采样保持采样保持A/D转换转换放大放大驱动驱动D/A转换转换输出输出接口接口微微型型计计算算机机执行执行机构机构输入输入接口接口物理量物理量变换变换信号信号处理处理信号信号变换变换I/O接口接口输入通道输入通道输出通道输出通道62模拟量I/O接口模拟量模拟量D/A传感器传感器执行元件执行元件A/D数字量数字量数字量数字量模拟量模拟量模拟量输入模拟量输入(数据采集数据采集)模拟量输出模拟量输出(过程控制过程控制)计算机计算机63二、数/模（（D/A））变换器掌握：掌握：nD/A变换器的工作原理变换器的工作原理nD/A变换器的主要技术指标变换器的主要技术指标nDAC0832的三种工作模式的三种工作模式nDAC0832的应用的应用641. D/A变换器的基本构成 模拟开关模拟开关 电阻网络电阻网络 运算放大器运算放大器权电阻网络权电阻网络R-2R梯形电阻网络梯形电阻网络VrefRf 模拟开关模拟开关电阻网络电阻网络VO数字量数字量∑∑652. 基本变换原理 n运放的放大倍数足够大时，输出电压运放的放大倍数足够大时，输出电压VO与输入与输入电压电压Vin的关系为：的关系为：ViRf VO∑∑R 66基本变换原理n若输入端有若输入端有n个支路个支路, 则输出电压则输出电压VO与输入电与输入电压压Vi的关系为：的关系为：ViRf VO∑R1Rn…67基本变换原理n令每个支路的输入电阻为令每个支路的输入电阻为2iR，并令基准电压，并令基准电压Vref =（（Rf/Ri））Vi，则有，则有68基本变换原理n如果每个支路由一个开关如果每个支路由一个开关Si控制，控制，Si=1表示表示Si合上，合上，Si=0表示表示Si断开，则上式断开，则上式变换为变换为若若Si=1,该项对该项对VO有贡献；若有贡献；若Si=0,该项对该项对VO无贡献无贡献69权电阻网络：2R4R8R16R32R64R128R256RVrefRf VOS1S2S3S4S5S6S7S8这里，上式中的这里，上式中的n=870基本变换原理n如果用如果用8位二进制代码来控制图中的位二进制代码来控制图中的S1 ——S8 (Di=1时时Si闭合；闭合；Di=0时时Si断开断开)，，则不同的二进制则不同的二进制代码就对应不同输出电压代码就对应不同输出电压VO；；n当代码在当代码在0～～FFH之间变化时，之间变化时，VO相应地在相应地在0～～-(255/256)Vref之间变化；之间变化；n为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际的为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际的D/A转换器采用转换器采用R-2R梯形电阻网络，它只用两梯形电阻网络，它只用两种阻值的电阻种阻值的电阻(R和和2R)。

713. 主要技术指标 n分辨率（分辨率（Resolution）） 输入的二进制数每输入的二进制数每±1个最低有效位个最低有效位 (LSB)使输出变化的程度使输出变化的程度n可用输入数字量的位数来表示，如可用输入数字量的位数来表示，如8位、位、10位等；也可用一个位等；也可用一个LSB 使输出变化的程度来使输出变化的程度来表示nLSB —— Least Significant BitLSB —— Least Significant Bit72分辩率n一个满量程为一个满量程为5V的的10位位D/A变换器，变换器，±1 LSB的变化将使输出变化的变化将使输出变化 5/(210-1) = 5/102373转换精度（（误差））实际输出值与理论值之间的最大偏差实际输出值与理论值之间的最大偏差n可用最小量化阶可用最小量化阶⊿⊿来度量：来度量： ⊿⊿=±1/2 LSB1/2 LSBn也可用满量程的百分比来度量：也可用满量程的百分比来度量： 如如0.05% FSR0.05% FSR(FSR-Full Scale Range)74转换时间n从开始转换到与满量程值相差从开始转换到与满量程值相差±1/2 LSB1/2 LSB所对所对应的模拟量所需要的时间。

应的模拟量所需要的时间tV1/2 LSBtCVFULL754. DAC0832特点：特点：n8位电流输出型位电流输出型D/A转换器转换器nT型电阻网络型电阻网络n差动输出差动输出76DAC0832的内部结构：：77主要引线功能输入寄存器控制信号：输入寄存器控制信号：nD7～～D0：输入数据线：输入数据线nILE：输入锁存允许：输入锁存允许nCS：片选信号：片选信号nWR1：写输入锁存器：写输入锁存器78主要引线功能用于用于DAC寄存器的控制信号：寄存器的控制信号：nWR2：写：写DAC寄存器寄存器nXFER：允许输入锁存器的数据传送到：允许输入锁存器的数据传送到DAC寄存器寄存器79主要引线功能其它引线：其它引线：nVREF：参考电压参考电压 -10V～～+10V，一般为，一般为+5V或或+10VnIOUT1、、IOUT2：： D/A转换差动电流输出转换差动电流输出 用于连接运算放大器的输入用于连接运算放大器的输入nRfb：：内部反馈电阻引脚，接运放输出内部反馈电阻引脚，接运放输出nAGND、、DGND：：模拟地和数字地模拟地和数字地 80工作时序写输入写输入寄存器寄存器写写DAC寄存器寄存器81工作模式n单缓冲模式单缓冲模式n双缓冲模式双缓冲模式n无缓冲模式无缓冲模式82单缓冲模式n使输入锁存器或使输入锁存器或DAC寄存器二者之一处于直通，寄存器二者之一处于直通，即芯片只占用一个端口地址。

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只需一次写入即开始转换写入数据的程序为：序为： MOV DX，，PORT MOV AL，，DATA OUT DX，，AL83双缓冲模式（（标准模式））n对输入寄存器和对输入寄存器和DAC寄存器均需控制；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；再在器中；再在DAC寄存器控制信号有效时，数据才写寄存器控制信号有效时，数据才写入入DAC寄存器，并启动变换；寄存器，并启动变换；n此时芯片占用两个端口地址；此时芯片占用两个端口地址；n优点：数据接收与优点：数据接收与D/A转换可异步进行；转换可异步进行； 可实现多个可实现多个DAC同步转换输出同步转换输出n特点：特点：分时写入、同步转换分时写入、同步转换84双缓冲模式同步转换例85双缓冲模式的数据写入程序MOV AL，，data MOV DX，，port1 0832-1的输入寄存器地址的输入寄存器地址OUT DX，，ALMOV DX，，port2 0832-2的输入寄存器地址的输入寄存器地址OUT DX，，AL MOV DX，，port3 DAC寄存器地址寄存器地址OUT DX，，AL HLT86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，需外加并行接口不能直接与数据总线连接，需外加并行接口(如如74LS373、、8255等等)875. D/A转换器的应用信号发生器信号发生器 用于闭环控制系统用于闭环控制系统向向D/A转换器写入某种按规转换器写入某种按规律变化的数据，即可在输出律变化的数据，即可在输出端获得相应的各种波形端获得相应的各种波形88三、模/数（（A/D））转换器主要内容：主要内容：nA/D转换器的一般工作原理；转换器的一般工作原理；nA/D转换器的主要技术指标；转换器的主要技术指标；nA/D转换器的应用转换器的应用与系统的连接与系统的连接数据采集程序的编写数据采集程序的编写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用于将连续变化的模拟信号转换为数字信号的装置，简称号的装置，简称ADC，，是模拟系统与计算是模拟系统与计算机之间的接口部件机之间的接口部件902. A/D转换器类型n计数型计数型A/D转换器转换器 —— 速度慢、价格低，适用于慢速系统速度慢、价格低，适用于慢速系统n双积分型双积分型A/D转换器转换器 —— 分辩率高、抗干扰性好、转换速度慢，适用于中速系统分辩率高、抗干扰性好、转换速度慢，适用于中速系统n逐位反馈型逐位反馈型A/D转换器转换器 —— 转换精度高、速度快、抗干扰性差转换精度高、速度快、抗干扰性差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923. 主要技术指标n转换精度转换精度 量化误差量化误差 非线性误差非线性误差 其它误差其它误差n总误差总误差=各误差的均方根各误差的均方根影响精度的误差影响精度的误差93量化间隔n一个最低有效位对应的模拟量，即一个最低有效位对应的模拟量，即 △△=Vmax /（（2n-1））n例：某例：某8位位ADC的满量程电压为的满量程电压为5V，则其分，则其分辨率为：辨率为： 94量化误差n绝对量化误差绝对量化误差=1/2 △△n相对量化误差相对量化误差=（（1/2））х 1LSB х 100%95量化误差n例：例： 设满量程电压设满量程电压=10V，， A/D变换器位数变换器位数=10位，则：位，则： 绝对量化误差绝对量化误差 ≈ 10/211 相对量化误差相对量化误差 ≈ 1/211 *100% = 0.049%96转换时间n实现一次转换需要的时间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。

精度越高（字长越长），转换速度越慢97输入动态范围n允许转换的电压的范围允许转换的电压的范围 如如0～～5V、、0～～10V等984. ADC0809n8通道（通道（8路）输入路）输入n8位字长位字长 n逐位逼近型逐位逼近型n转换时间转换时间100μs n内置三态输出缓冲器内置三态输出缓冲器99主要引脚功能nD7～～D0：输出数据线（三态）：输出数据线（三态）nIN0～～IN7：：8通道（路）模拟输入通道（路）模拟输入nADDA、、ADDB、、ADDC：通道地址：通道地址nALE：通道地址锁存：通道地址锁存nSTART：启动转换：启动转换nEOC：转换结束状态输出：转换结束状态输出nOE：输出允许（打开输出三态门）：输出允许（打开输出三态门）nCLK：时钟输入（：时钟输入（10KHz～）～）100START EOC CLK OED7D0VREF(+) VREF(-)ADDCADDBADDAALEIN0IN7比较器比较器8路模路模拟开拟开关关逐位逼近寄存器逐位逼近寄存器SAR树状开关树状开关电阻网络电阻网络三态三态输出输出锁存锁存器器时序与控制时序与控制地址地址锁存锁存及及译码译码D/A8个个模模拟拟输输入入通通道道8选选1内部结构：101工作时序102ADC0809工作过程n送通道地址，以选择要转换的模拟输入；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；锁存通道地址到内部地址锁存器；n启动启动A/D变换；变换；n判断转换是否结束；判断转换是否结束；n读转换结果读转换结果103ADC0809的应用n芯片与系统的连接芯片与系统的连接n编写相应的数据采集程序编写相应的数据采集程序104芯片与系统的连接模拟输入端模拟输入端Ini ：：单路输入时单路输入时ADDCADDBADDAIN4ADC0809输入输入多路输入时多路输入时ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809输入输入0输入输入1输入输入2输入输入3输入输入4CPU指定指定通道号通道号+5V105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。

片与数据总线连接n接口芯片可以选用：接口芯片可以选用： 简单接口芯片简单接口芯片74LS273，，74LS373等等（（占用一个占用一个I/O地址地址）） 可编程并行接口可编程并行接口8255（（占用四个占用四个I/O地址地址））106通道地址线的连接ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809输输入入DB74LS273Q2Q1Q0CP来自来自I/O译码译码D0-D7ADDCADDBADDAIN0IN1IN2IN3IN4ADC0809DB8255PB2PB1PB0CS#来自来自I/O译码译码D0-D7A1A0A1A0107数据输出线的连接n可直接连到可直接连到DB上，或通过另外一个输入接口与上，或通过另外一个输入接口与DB相连；相连；n两种方法均需占用一个两种方法均需占用一个I/O地址地址D0-D7ADC0809DBOE来自来自I/O译码译码D0-D7ADC0809DBOE来自来自I/O译码译码直接连直接连DB通过输入接口连通过输入接口连DB74LS244+5VDIDOE1#E2#108ALE和START端的连接n独立连接：独立连接：用两个信号分别进行控制，需占用两个用两个信号分别进行控制，需占用两个I/O端口端口 或两个或两个I/O线；线；n统一连接：统一连接：用一个脉冲信号的上升沿进行地址锁存，下降沿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，只需占用一个实现启动转换，只需占用一个I/O端口或一个端口或一个I/O线。

线ADC0809ALESTART独立连接独立连接来自来自I/O译码器译码器1来自来自I/O译码器译码器2ADC0809ALESTART统一连接统一连接来自来自I/O译码器译码器109判断转换结束的方法n软件延时等待；软件延时等待；n软件查询软件查询EOC状态；状态；n把把EOC作为中断申请信号接到中断控制器的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中断请求输入端，在中断服务程序中读入转换结果110软件查询方法判断EOC状态n将将EOC信号通过一个三态门连接到数据总信号通过一个三态门连接到数据总线；线；n三态门占用一个三态门占用一个I/O端口地址；端口地址；nCPU通过不断读取该三态门端口的输入数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据，来确定是否转换结束111ADC0809与系统的连接例D0IN0A15 —— A0 IOR IOWD7 —— D0D7-D0EOCOESTARTALEADDCADDBADDA译译码码器器ADC0809112 初始化初始化 送通道地址送通道地址送送ALE信号信号送送START信号信号读读EOC状态状态送读允许送读允许OE信号信号EOC=1？？读转换结果读转换结果采集结束否？采集结束否？NY结结 束束Y送下一路通道地址送下一路通道地址 （（1））（（1））N113§8.3 作业：n7n9114。