第七章输入输出接口技术第五节内容0422第七课件.ppt

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1、第7章输入输出接口,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,2,第7章 输入输出接口,主要内容：7.1 I/O接口基础和传送方式7.2 中断技术7.3 定时器/计数器(8253/8254)7.4 并行口8255A7.5 A/D和D/A转换,学时分配：18学时,第五节 A/D和D/A转换,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,4,主要内容模拟量输入输出通道的组成D/A转换器原理及连接使用方法A/D转换器原理及连接使用方法数据采集A/D、D/A接口设计要点,7.5 A/D和D/A转换,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,5,主要内容：7.5.1 概述7.5.2

2、8253编程7.5.3 8253在IBM PC系列机上的应用7.5.4 8253在扩充定时计数器的应用,7.5 A/D和D/A转换,学时分配：2学时,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,6,模拟量I/O接口的作用：实际工业生产环境连续变化的模拟量 例如：电压、电流、压力、温度、位移、流量 计算机内部离散的数字量二进制数、十进制数工业生产过程的闭环控制,7.5.1 概述,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,7,模拟量与数字量,模拟量连续变化的物理量,数字量时间和数值上都离散的量,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,8,7.5.2模拟量I/O通道的组成,2

3、022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,9,模拟量输入通道,传感器（Transducer）非电量电压、电流 变送器（Transformer）转换成标准的电信号信号处理（Signal Processing）放大、整形、滤波 多路转换开关（Multiplexer） 多选一采样保持电路（Sample Holder，S/H）保证变换时信号恒定不变A/D变换器（A/D Converter）模拟量转换为数字量,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,10,模拟量输出通道,D/A变换器（D/A Converter）数字量转换为模拟量低通滤波平滑输出波形放大驱动提供足够的驱动电压，电流,20

4、22/11/29,中北大学微机原理及接口技术,11,传感器将各种现场的物理量测量出来并转换成电信号（模拟电压或电流）,放大器把传感器输出的信号放大到ADC所需的量程范围,低通滤波器用于降低噪声、滤去高频干扰，以增加信噪比,多路开关把多个现场信号分时地接通到A/D转换器,采样保持器周期性地采样连续信号，并在A/D转换期间保持不变,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,12,模拟量,数字量,7.5.3数/模（D/A）变换器,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,13,D/A转换的基本原理,数字量 按权相加 模拟量,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,14,典型

5、D/A转换器,DAC0832特性：8位电流输出型D/A转换器T型电阻网络差动输出,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,15,DAC0832内部结构,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,16,DAC0832内部结构,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,17,1. DAC0832的数字接口,8位数字输入端DI0DI7（DI0为最低位）输入寄存器（第1级锁存）的控制端ILE、CS*、WR1*DAC寄存器（第2级锁存）的控制端XFER*、WR2*,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,18,直通锁存器的工作方式,两级缓冲寄存器都是直通锁存器LE1，

6、直通（输出等于输入）LE0，锁存（输出保持不变）,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,19,DAC0832的工作方式：直通方式,LE1LE21输入的数字数据直接进入D/A转换器,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,20,DAC0832的工作方式：单缓冲方式,LE11，或者LE21两个寄存器之一始终处于直通状态另一个寄存器处于受控状态（缓冲状态）,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,21,DAC0832的工作方式：双缓冲方式,两个寄存器都处于受控（缓冲）状态能够对一个数据进行D/A转换的同时；输入另一个数据,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技

7、术,22,模拟量,数字量,7.5.4模/数（A/D）转换器,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,23,7.5.4模/数（A/D）转换器,用途将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便于计算机进行处理。常用于数据采集系统。类型计数型A/D变换器双积分型A/D变换器逐位反馈型A/D变换器,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,24,A/D转换的基本原理,存在多种A/D转换技术，各有特点，分别应用于不同的场合4种常用的转换技术计数器式逐次逼近式双积分式并行式,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,25,典型的A/D转换器简介,ADC08098通道（8路）输入8位字

8、长 逐位逼近型转换时间100s 内置三态输出缓冲器,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,26,ADC0809的内部结构图,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,27,ADC0809内部结构,START EOC CLK,OE,D7D0,VREF(+) VREF(-),ADDCADDBADDAALE,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1,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,28,1. ADC0809的模拟输入,提供一个8通道的多路开关和寻址

9、逻辑IN0IN7：8个模拟电压输入端ADDA、ADDB、ADDC：3个地址输入线ALE：地址锁存允许信号ALE的上升沿用于锁存3个地址输入的状态，然后由译码器从8个模拟输入中选择一个模拟输入端进行A/D转换,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,29,2. ADC0809的转换时序,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,30,3. ADC0809的数字输出,ADC0809内部锁存转换后的数字量具有三态数字量输出端D0D7配合输出允许信号OE当输出允许信号OE为高电平有效时，将三态锁存缓冲器的数字量从D0D7输出,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,31,4

10、.引脚功能,D7D0：输出数据线（三态）IN0IN7：8通道（路）模拟输入ADDA、ADDB、ADDC：通道地址（通道选择）ALE：通道地址锁存START：启动转换EOC：转换结束，可用于查询或作为中断申请OE：输出允许（打开输出三态门）CLK：时钟输入（10KHz1.2MHz）VREF(+)、VREF(-)：基准参考电压,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,32,ADC0809的工作过程,根据时序图，ADC0809的工作过程如下：把通道地址送到ADDAADDC上，选择模拟输入； 在通道地址信号有效期间，ALE上的上升沿将该地址锁存到内部地址锁存器；START引脚上的下降沿启动A

11、/D变换；变换开始后，EOC引脚呈现低电平， EOC重新变为高电平时表示转换结束；OE信号打开输出锁存器的三态门送出结果 。,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,33,ADC0809与系统的连接,模拟输入端INi单路输入模拟信号可固定连接到任何一个输入端地址线根据输入线编号固定连接(高电平或低电平)多路输入模拟信号按顺序分别连接到输入端要转换哪一路输入，就将其编号送到地址线上(动态选择),2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,34,地址线ADDA-ADDC多路输入时，通过一个接口芯片与数据总线连接。接口芯片可以选用：锁存器74LS273，74LS373等（要占用一个I/O地址）可编程并行接口8255（要占用四个I/O地址）CPU用一条OUT指令把通道地址通过接口芯片送给0809,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,35,数据输出线D0-D7内部已接有三态门，故可直接连到DB上也可另外通过一个输入接口与DB相连上述两种方法均需占用一个I/O地址,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,36,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,37,8255地址： 378H37BH,2022/11/29,中北大学微机原理及接口技术,38,结束语,了解A/D、D/A转换原理;掌握0809、0832的使用方法;,