计算机接口技术及应用第12讲(ADC接口)(2009春)

EOC
START
OE
IN7
模 拟 输 入
IN0
通道 选择 开关
定时和控制
No逐位逼近存放 器(SAR)
比较器
8位锁 D0
存和
D7 ADDA ALE
Image 通道
地址 锁存 及 译码
开关树型 D/A
REF(+) REF(-)
图12.6 ADC0809转换器的内部构造图
No 数/模〔D/A〕和模/数〔A/D〕转换技术主要
用于计算机实时控制和自动丈量系统中。在工业 控制和参数丈量时，经常会遇到如温度、压力、 流量等延续变化的物理量〔通称模拟量〕。用计
Image 算机处置这些模拟量必需先将其转换为电信号，
然后再经A/D转换器将其转换为数字量。对于大 多数的被控对象，计算机加工处置后输出的数字 方一式个控包含制A信/D号和还D/A应转经换D的/A计转算换机变闭环成自模动拟控量制。系才统 干 推如进以执下图行所机示构任务。
Image
图12.5 DAC0832输出的三角波形图
12.3 ADC0809模/数转换器
ADC0809是一种普遍运用且本钱较低的
No CMOS资料A/D转换器。它具有8个模拟量输
入通道，可将模拟量转换为8位二进制数字量。
Image 一、ADC0809的内部构造与引脚图 图12.6 给出了ADC0809的内部构造。 图12.7 给出了ADC0809的引脚图。
本章内容
· 有关D/A、A/D的根本概念 · DAC及其接口 · ADC及其接口 · A/D、D/A运用举例
学习目的
了解微机控制系统的普通组成 了解D/A、A/D的根本原理 了解DAC、ADC的主要性能目的 掌握DAC、ADC与CPU的接口及其

第12章 模拟量的输入/输出接口
4) 建立时间 建立时间是衡量D/A转换速率快慢的一个重要参数，也 是D/A转换器中的输入代码有满度值的变化时，其输出模拟 信号电压(或模拟信号电流)达到满刻度值±(1/2)LSB(或与满 刻度值差百分之多少)时所需要的时间。不同型号的D/A转 换器，其建立时间也不同，一般从几个毫微秒到几个微秒。 若输出形式是电流的，其D/A转换器的建立时间是很短的； 若输出形式是电压的，其D/A转换器的主要建立时间是输出 运算放大器所需要的响应时间。
第12章 模拟量的输入/输出接口
12.1 模拟量的输入/输出通道
模拟量的输入/输出通道是微型计算机与控制对象之间 的重要接口，也是实现工业过程控制的重要组成部分。
在微型计算机的自动监测和控制领域，需要模拟量的输 入/输出通道来完成。模拟量的输入/输出通道结构如图12.1 所示。
第12章 模拟量的输入/输出接口 图12.1 模拟量的输入/输出通道结构图
第12章 模拟量的输入/输出接口
(3) 信号处理(Signal Processing)。信号处理环节主要包 括信号的放大、整形、滤波，去除现场干扰信号等。
(4) 多路转换开关(Multiplexer)。在数据采集系统中，当 需要对多个模拟量进行模/数变换时，由于模/数转换器(A/D 转换器)的价格较贵，通常不是每个模拟量输入通道设置一 个A/D，而是多路输入模拟量共用一个A/D，中间经过多路 转换开关(即模拟量多路转换开关(MPX)切换，用以降低成 本。
(6) A/D变换器(A/D Converter)。A/D交换器的作用是将 输入的模拟信号转换成计算机能够识别的数字信号，方便计 算机的进一步分析和处理，这是模拟转换通道的重要环节。
第12章 模拟量的输入/输出接口

0040:001A BUFF_HEAD ；键盘缓冲区首地址
DW ?
0040:001C BUFF_TAIL ；键盘缓冲区末地址
DW ?
0040:001E KB_BUFFER ；键盘缓冲区
DW 16
0040:003E KB_BUFFR_END LABEL
DUP(?) WORD
2. 键盘I/O程序设计 在IBM-PC机中，BIOS和DOS中断提供了主机与键盘通 讯的中断功能调用。BIOS的INT 16H提供了基本的键盘操作。 DOS的INT 21H也提供了键盘功能调用，它可以读入单个字 符，也可读入字符串。BIOS和DOS提供的键盘功能调用见 表12-1和表12-2。
开始
无键按下
将键盘所有行线置0
有 列 线 为 “0”？
N
Y 行 号 =0
将行号对应的行线置 0， 其 余 行 线 为 1
行号加1 N 所有行均已扫描？Y
N 有 列 线 为 “0”？
Y 对应行号列号形成键值
跳转到相应程序入口
图12.4 行扫描法软件流程图
【例12-1】 根据图12.3的8 × 8键盘的硬件连接，利用行扫描法把
I/O D0
端 口 D1
VCC
…
…
D7
图12.2 线性键盘示意图
2) 矩阵式键盘 通常用的键盘是矩阵式结构，如图12.3所示。如果有一 M × N个键的键盘，若采用简单键盘设计方法，则需要 M × N位端口，而采用矩阵式结构以后，便只要M+N位端 口。图12.3为一个8 × 8键盘，有64个键。只要用两个8位 I/O端口即可。
12.2.2 编码键盘接口 1. IBM-PC微机键盘及接口技术 图12.5为IBM-PC微机键盘及键盘与主机系统接口框图。

单片机原理及应用技术实践
◇ 转换精度 — 衡量A/D转换精确度的性能指标，定义为转换 结果（数字量）与模拟信号实际值（真值）之间的误差；
◇ 转换时间或转换速度 — 衡量ADC速度的性能指标，转换 时间定义为完成一次ADC过程所需时间；转换速度定义为每 秒钟能够完成A/D转换的次数；
◇ 对基准电源的要求 — ADC的精度与分辨度是两个不同的 概念，分辨度仅与数字量位数有关，而影响ADC精度的因素 很多，其中，基准电源(参考电压）的精度和稳定性对ADC精 度的影响最大，要保证ADC的精度，必须提供符合要求的基 准电源。目前，很多ADC芯片内部都含有基准电源。
HERE：SJMP HERE
；等待中断
单片机原理及应用技术实践
中断服务程序：
MOVX A,@DPTR ；读A/D转换结果（ 有效，产生OE信 号）
过程
MOVX @R0,A INC DPTR INC R0 DJNZ R2，DONE
；数据存在对应的存储单元 ；地址指针调整到下一个模拟量通道地址 ；数据指针调整到下一个存储单元
MOV R2,#08H
；设置8路计数初值（依次采集8路模拟信号）
SETB IT1
； 选下降沿请求中断
SETB EA
；允许中断（总中断）
时序
SETB EX1
；允许中断（开放）
MOV DPTR，#7FF8H ；指向0809首地址（ IN0 ）
连接
MOVX @DPTR，A ；启动A/D转换（有效，产生START&ALE信号）
；8个通道全部采集一遍则结束本次巡检
RETI
DONE：MOVX @DPTR,A A/D转换
RETI
；本次采集未完成，启动下一个通道的