文章目錄

• 模擬量接口
• A/D轉換器
• • A/D轉換器的主要技術指標
  • A/D轉換器的外部特性
• A/D轉換器與CPU接口的原理和方法
• • A/D轉換器與CPU的連接
  • A/D轉換器的數據傳輸
  • A/D轉換器接口控制程序
• A/D轉換器接口設計
• • A/D轉換器接口設計方案的分析
  • A/D轉換器接口設計
  • • 例：查詢方式的ADC接口電路設計
    • 例：中斷方式的ADC接口設計
• D/A轉換器
• • D/A轉換器的主要技術指標
  • D/A轉換器的外部特性
• D/A轉換器與CPU接口的原理和方法
• • D/A轉換器與CPU的連接
  • D/A轉換器接口的主要任務
  • D/A轉換器接口設計方案的分析
• D/A轉換器接口電路設計
• • 例：DAC接口電路設計

模擬量接口

在計算機應用系統中，采集對象往往是連續變化的物理量，因此需要對連接變化的物理量進行采樣、保持，再把模擬量轉換為數字量交給計算機處理。計算機輸出的數字量有時需要轉換為模擬量去控制某些執行元件。

• A/D轉換器完成++模擬量->數字量++的轉換
• D/A轉換器完成++數字量->模擬量++的轉換

A/D轉換器

A/D轉換器就是把模擬量轉換成數字量的過程。
數字量便于計算機的處理，是自動控制過程的重要步驟。
A/D轉換的原理很多,常見的有雙積分式、逐次逼近式、計數式等。輸出碼制有二進制、BCD碼等；輸出數據寬度（二進制）有8位、12位、16位、20位等。

A/D轉換器的主要技術指標

分辨率
指A/D轉換器能夠把模擬量轉換成二進制數的位數。

例：用1個10位ADC轉換一個滿量程為5V的電壓，則可能分辨的最小電壓率為5000mV/1024=5mV。若模擬輸入值小于5mV，則ADC無反應，輸出保持不變。

可見，**ADC的數字量輸出位數越多，其分辨率就越高。**當分辨率大于微機系統數據總線寬度時，每次轉換都需要兩次數據的傳輸。

轉換時間
從轉換啟動開始到轉換結束，得到穩定的數字量輸出所需要的時間。
轉換時間的快慢將會影響ADC接口與CPU交換數據的方式。對于低中速的ADC一般采用查詢或中斷方式，對于高速的ADC應采用DMA方式。
低速：查詢/中斷
高速：DMA

A/D轉換器的外部特性

任何一種A/D轉換器一般具有以下信號線：

模擬信號輸入線，有單通道與多通道之分。

數字量輸出線，線的數目決定了分辨率。

轉換啟動線（輸入），每次啟動只能轉換一次數據。

轉換結束線（輸出），表示ADC作一次轉換結束的狀態。

A/D轉換器與CPU接口的原理和方法

A/D轉換器與CPU的連接

ADC的啟動信號
：有脈沖啟動 和 電平啟動兩種。

ADC的輸入信號
：有單通道和多通道之分。

ADC的輸出信號
ADC輸出是否有三態鎖存；
ADC的分辨率是否與系統數據總線一致。

ADC的轉換結束信號
：作為查詢和中斷的依據。

A/D轉換器的數據傳輸

數據的傳送可采用查詢、中斷和DMA方式。不同的方式的電路組成和編程方法不同。

A/D采集的速度取決于：

A/D轉換器的轉換時間T；

將數據存入內存所需要的數據傳輸時間$\tau$。（CSDN的md編輯器打不出來，就是很像t的那個讀作tao的符號）
則采集數據的頻率上限為：
f0=1/(T+$\tau$)
上述幾種方法采集數據的速度是：

查詢中斷DMA

低	中	高

A/D轉換器接口控制程序

查詢方式的數據采集程序框架

• 接口芯片初始化(當采用可編程并行接口芯片時)；
• 選擇數據采集通道號(當采用多通道A/D芯片時)；
• 啟動A/D轉換；
• 查詢轉換結束狀態；
• 讀取采集數據；
• 將數據傳輸到存儲器；
• 在線進行數據處理（顯示、打印、存盤等）；
• 采集未完，繼續啟動下一次轉換；
• 轉換完成，退出。

中斷方式數據采集程序框架

• 接口芯片初始化(當采用可編程并行口芯片時)；
• 可屏蔽中斷初始化，包括中斷向量修改、中斷申請的屏蔽等；
• 選擇數據采集通道號(當采用多通道A/D轉換芯片時)；
• 啟動A/D轉換；
• 開中斷，并等待中斷；
• 轉換結束信號申請中斷；
• 進入中斷服務程序，在服務程序中讀取數據，并將采集數據傳輸到存儲器以及進行在線數據處理；
• 采集數據未完，繼續啟動下一次轉換；
• 采集完成，返回。

A/D轉換器接口設計

A/D轉換器接口設計方案的分析

① ADC的模擬量輸入是否是多通道？
② ADC的分辨率是否大于系統數據總線寬度？
③ ADC芯片內部是否有三態輸出鎖存器？
④ ADC的啟動方式是脈沖觸發還是電平觸發？
⑤ A/D轉換的數據采用哪種傳輸方式？
⑥ A/D轉換的數據進行什么樣的處理？
⑦ ADC接口電路采用什么元器件組成？

A/D轉換器接口設計

例：查詢方式的ADC接口電路設計

要求
利用ADC0804采集100個數據，采集的數據以查詢方式傳輸到內存BUFR區。接口電路采用普通IC芯片組成。

分析
ADC0804是單個模擬量輸入；
ADC0804的分辨率為8位，并具有三態輸出鎖存器；
ADC0804的啟動方式為脈沖啟動；
數據傳輸方式為查詢方式。

STARTP EQU 310H ; 轉換啟動端口 STATEP EQU 311H ; 狀態端口 DATAP EQU 310H ; 數據端口 DATA SEGMENT BUFR DB 100（0） DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS: CODE, DS: DATA BEGIN: MOV SI, OFFSET BUFR ; 緩沖區指針 MOV CX,100 ; 采樣次數 START: MOV DX,STARTP ; 啟動轉換 MOV AL,00H ;（可以是任意值） OUT DX,AL ; 使CS和WR同時有效 WAIT1: MOV DX,STATEP ; 查轉換結束 IN AL,DX AND AL,80H ; 查D7=0（INTR=0？） JNZ WAIT1 ; 未結束，等待 MOV DX,DATAP ; 已結束，讀數據 IN AL,DX MOV［SI］,AL ; 數據傳輸到BUFR區 INC SI ；緩沖區地址加1 DEC CX ; 采樣次數減1 JNZ START ; 未完，繼續啟動 MOV AX,4C00H ; 已完，退出 INT 21H CODE ENDS END BEGIN

例：中斷方式的ADC接口設計

要求
采用ADC0809，從通道7采集100個數據，采集的數據以中斷方式傳輸到內存緩沖區，并將轉換結束信號EOC連到IRQ4上，請求中斷。

分析
要實現上述要求，至少有3個方面的問題需要考慮:
被控對象ADC0809的特性；
接口電路結構形式；
中斷處理。

ADC0809的工作過程

根據時序圖，ADC0809的工作過程如下：

把通道地址送到ADDA~ADDC上，選擇模擬輸入；

在通道地址信號有效期間，ALE上的上升沿該地址鎖存到內部地址鎖存器；

START引腳上的下降沿啟動A/D轉換；

轉換開始后，EOC引腳呈現低電平，EOC重新變為高電平時表示轉換結束；

OE信號打開輸出鎖存器的三態門送出結果。

接口電路結構形式：
采用可編程接口芯片82C55A

中斷處理：
本例題是利用微機系統的中斷資源，故不需做中斷系統的硬件連接和82C59A的初始化。

只需做兩件事：

• 中斷向量的修改（IRQ4）;
• 開放IRQ4的中斷和CPU中斷。

硬件設計
本接口電路應能提供如下信號:

• ADC0809模擬量通道號選擇信號
• 啟動信號
• 讀數據允許信號
  （此前3個由82C55A接口芯片實現）
• EOC的中斷請求:直接連到系統總線的IRQ4上。

82C55A的4個端口地址是:
300H（A口）、301H（B口）、302H（C口）、303H（命令口）。

MOV DX，303H ；82C55初始化,A口輸入MOV AL，90HOUT DX，ALMOV AL，0EH ；置PC7=0，使START和ALE無效OUT DX，ALMOV AL，0CH ；置PC6=0，使OE無效OUT DX，ALMOV AX，350CH ；獲取IRQ4的中斷向量并保存INT 21HMOV OLD-OFF，BXMOV BX，ESMOV OLD-SEG，BXCLIMOV AX，250CH ；置新中斷向量MOV DX，SEG A-DMOV DS，DXMOV DX，OFFSET A-DINT 21HMOV AX，DATA ；恢復數據段MOV DS，AXSTIIN AL，21H ；開放IRQ4AND AL，0EFHOUT 21H，ALMOV CX，100 ；設置采集字節數MOV DI，OFFSET BUFF ；設置內存指針 BEGIN：MOV DX，303H ；82C55初始化,A口輸出MOV AL，80HOUT DX，ALMOV DX，300H ；選擇通道7MOV AL，07HOUT DX，ALMOV DX，303H ；啟動轉換MOV AL，0FH ；START啟動(地址鎖存)OUT DX，ALNOPMOV AL，0EH ；START啟動(啟動轉換)OUT DX，ALSTI ；開中斷HLT ；等待中斷DEC CX ；采樣次數減1JNZ BEGIN ；沒完，繼續CLI ；已完，關中斷MOV AX，250CH ；恢復IRQ4的原中斷向量MOV DX，OLD-SEGMOV DS，DXMOV DX，OLD-OFFINT 21HMOV AX，DATA ；恢復數據段MOV DS，AXSTIIN AL，21HOR AL，10H ；屏蔽IRQ4OUT 21H，ALMOV AX，4C00H ；返回DOSINT 21H A-D PROC FAR ；中斷服務程序PUSH AX ；保護現場PUSH DXCLI ；關中斷MOV DX，303H ；打開三態鎖存器MOV AL，0DHOUT DX，AL ；置PC6=1高MOV DX，303H ；82C55初始化,A口輸入MOV AL，90HOUT DX，ALMOV DX，300HIN AL，DX ；從PA口讀數據MOV AH，ALMOV DX，303HMOV AL，0CHOUT DX，AL ；置PC6=0低MOV [DI]，AH ；存取數據INC DI ；內存地址指針加1MOV AL，20H ；發中斷結束命令OUT 20H，ALPOP DX ；恢復現場POP AXSTI ；開中斷IRET ；中斷返回 A-D ENDP

D/A轉換器

D/A轉換器的主要技術指標

分辨率
指DAC能夠把多少位二進制數轉換成模擬量。

例：DAC0832能夠把8位二進制數轉換成電流，所以DAC0832的分辨率是8位。

轉換時間
從數字量輸入到DAC完成轉換所需要的時間。

D/A轉換器的外部特性

DAC的外部信號線包括：

數字信號輸入線；

模擬信號輸出線

CS信號線和WR（或WR1,WR2）信號線（注意都帶上劃線，即低電平有效），用于形成DAC的啟動轉換信號；

數據輸入鎖存控制線；

模擬量輸出通道地址線。

D/A轉換器與CPU接口的原理和方法

D/A轉換器與CPU的連接

DAC與CPU的接口包括硬件連接和軟件編程。DAC接口電路的結構形式也有下列幾種：

采用中小規模邏輯芯片;

利用可編程并行I/O接口芯片;

采用GAL器件。

D/A轉換器接口的主要任務

D/A與A/D有很多不同之處，表現在：

DAC一般不需要專門的控制信號去觸發，只要CPU把數據送到它的輸入端，就開始轉換。

DAC不提供轉換結束狀態信號。

DAC主要解決的是：

CPU與DAC之間的數據緩沖問題

當D/A轉換器的分辨率大于數據總線的寬度時，CPU必須分兩次傳送和同時選通。

D/A轉換器接口設計方案的分析

① DAC的模擬量輸出是否是多通道？
② DAC的分辨率是否大于系統數據總線的寬度？
③ DAC芯片內部是否有三態輸入鎖存器？
④ DAC的啟動方式，只有脈沖觸發一種。DAC不設專門的轉換啟動信號，是利用CS和IOW共同進行假寫操作，來實現脈沖啟動的。
⑤ DAC的數據傳輸方式，只有無條件傳輸一種。
⑥ DAC接口電路采用什么元器件組成？

D/A轉換器接口電路設計

例：DAC接口電路設計

要求
通過DAC0832產生三角波、鋸齒波、方波等。

分析

• DAC0832是單通道模擬量輸出，不需通道選擇；
• DAC0832有兩級緩沖鎖存器，它有3種工作方式：
  雙緩沖方式、單緩沖方式和直通方式。

引腳功能：

• CS：片選信號，與ILE配合選定芯片
• ILE：輸入鎖存允許
• WR1：寫輸入鎖存器
  上述三個信號用于把數據寫入到輸入鎖存器
• WR2：寫DAC寄存器
• XFER：允許輸入鎖存器的數據傳送到DAC寄存器
  上述二個信號用于啟動轉換
• D7~D0：輸入數據線
• I_OU1、I_OU2：D/A轉換差動電流輸出，接運放的輸入
• R_fb：內部反饋電阻引腳，接運放輸出
• V_REF：參考電壓：-10V~+10V,一般為+5V或+10V
• V_CC: 芯片電源：+5V~+15V，最佳工作狀態：+15V
• AGND、DGND：模擬地和數字地

DAC0832有三種工作方式：

雙緩沖方式（LE1和LE2分別控制）
1:直通。輸出隨輸入變化
0:鎖存

單緩沖方式（其中LE1和LE2有一個直通）

直通方式（LE1和LE2均為直通）

注：在DAC實際連接中，要注意區分“模擬地”和“數字地”的連接，為了避免信號串擾，數字量部分只能連接到數字地，而模擬量部分只能連接到模擬地。

雙緩沖方式（標準方式）
轉換要有兩個步驟：

• 將數據寫入輸入寄存器
  • CS=0、WR1=0、ILE=1 -> WR1=1
• 將輸入寄存器的內容寫入DAC寄存器
  • WR2=0、XFER=0 -> WR2=1

優點：
數據接收與D/A轉換可異步進行；
可實現多個DAC同步轉換輸出。
++分時寫入、同步轉換++

軟件設計：三角波程序

；8255初始化MOV DX，303H ；8255的命令口MOV AL，10000000B ；8255的方式字OUT DX，AL ；指定B口控制DAC的轉換MOV DX，301H ；8255A的B口地址MOV AL，00010000B ；置DAC0832為直通工作方式OUT DX，AL ；生成三角波的循環MOV DX，300H ；8255A的A口地址MOV AL，0H ；輸出數據從0開始 L1：OUT DX，ALINC AL ；輸出數據加1JNZ L1 ；AL是否加滿？未滿繼續MOV AL，0FFH ；已滿，AL置全1 L2：OUT DX，AL DEC AL ；輸出數據減1JNZ L2 ；AL是否減到0？不為0繼續JMP L1 ；為0，AL加1

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【汇编与接口】ADA转换器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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