[工学]第 12 章 D-A和A-D接口.ppt

第 12 章 数模(D/A)转换与模数(A/D)转换接口 本章讲述： 12.1 D/A转换器接口 12.2 A/D转换器接口 12.1 D/A转换器接口 D/A(Digit to Analog)和A/D(Analog to Digit)转换是计算机与外部世界联系的重要接口。在一个实际的系统中，有两种基本的量——模拟量和数字量。外界的模拟量要输入给计算机，首先要经过A/D转换，才能由计算机进行运算、加工处理等。若计算机的控制对象是模拟量，也必须先把计算机输出的数字量经过D/A转换，才能控制模拟量。 D/A和A/D转换的具体电路已经在数字电路课程中讲述。本章主要介绍如何把D/A和A/D转换的芯片与CPU进行接口以及用CPU控制这些转换的软件编程如何实现。 12.1.1 CPU与8位D/A芯片的接口 D/A转换通常是由输入的二进制数的各位控制一些开关，通过电阻网路，在运算放大器的输入端产生与二进制数各位的权成比例的电流，经过运算放大器相加和转换而成为与二进制数成比例的模拟电压。 若CPU的输出数据要通过D/A转换变为模拟量输出，当然要把CPU数据总线的输出连到D/A的数字输入上。但是，由于CPU要进行各种信息的加工处理，它的数据总线上的数据是不断地改变的，它输出给D/A的数据只在输出指令的几个微秒中出现在数据总线上。所以，必须要有一个锁存器，把CPU输出给D/A转换的数据锁存起来，直至输送新的数据为止。一个最简单的D/A芯片与CPU的接口电路如图12-1所示。 其中，以锁存器74100作为CPU与D/A转换之间的接口。CPU把74100作为一个输出端口，用地址27H来识别，则CPU输给D/A的数据要用一条I/O写(即输出)指令来实现。 图12-1的电路可应用于许多场合，例如： (1) 驱动一个侍服电机； (2) 控制一个电压—频率转换器(用于锁相环路)； (3) 控制一个可编程的电源； (4) 驱动一个模拟电表。 12.1.2 8位CPU与10位（高于8位的）D/A转换器的接口 AD 7527一种10位D/A转换芯片。 1. 基本功能 AD 7527是一种可编程的单片CMOS D/A转换器，它可以直接与8位或16位数据总线相连接。内部寄存器可以左对齐或右对齐，数据可由外部输入(作D/A转换)，也可以作为一个内部计数器。内部有数据补偿电路，使输出为0，或半量程电压或满量程电压作校验用。 2. 功能方框图及引脚 AD 7527的功能方框图如图12-2所示，其引脚如图12-3所示。 其中： RFB(1)——接反馈电阻的引脚。 OUT1(2)——器件的电流输出端，通常接至外部的运算放大器输入端。 AGND(3)——模拟地。 FCE1(4)——强制输入信号1。 FCE2(5)——强制输入信号2。 DOR(6)——数据补偿输入，此信号与FCE1、FCE2一起决定DAC的输入方式，可以产生三个补偿值中的一个，以用于校准或复位。不同组合的真值表如表12-1所示。 数据补偿不影响DAC寄存器的内容，它仍可按正常情况写入或读出。当数据补偿信号一撤除，DAC寄存器的值就输出。 CONT1(7)——控制输入1。 CONT2(8)——控制输入2。 这两个控制信号的组合决定了AD 7527工作于装入方式或者计数方式。在装入方式，AD 7527与数据总线连通，可以从数据总线装入，或把DAC寄存器的内容读出至数据总线。在计数方式，数据总线的数据不能写入AD 7527，WR#和LDAC#信号不起作用，但DAC寄存器的内容仍可读出。在计数方式下，输入寄存器和DAC寄存器由内部增1/减1计数器驱动。以上的不同工作方式的真值表如表12-2所示。 增/减计数速率由CLK输入信号的速率控制。工作方式的改变与时钟输入信号的关系如图12-4所示。 CLK(9)——时钟输入。当AD 7527工作在计数方式时，它控制DAC寄存器增/减的速率。 DB9(10)～DB0(19)——10条数据输入线，DB9是最高有效位，DB0是最低有效位。其中DB1和DB0在8位输入时还具有别的功能。 DB1(LJ/RJ)(18)——此引脚的功能与引脚10/8(引脚21)有关。若引脚21为高(即10位输入情况)，则此引脚是数据位1，即DB1；若引脚21为低，则此引脚规定数据是左侧对齐或右侧对齐(LJ/RJ)。 DB0(LS/MS)(19)——此引脚的功能与引脚10/8有关。若引脚21为高，则此引脚为数据位0，即DB0；若引脚21为低，则它为数据的有效字节的控制输入。 DGND(20)——数字地。 10/8(21)——10/8位控制输入端。