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【汇编与接口】ADA转换器

發(fā)布時(shí)間：2024/3/7 编程问答 39 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了【汇编与接口】ADA转换器小編覺(jué)得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

文章目錄

模擬量接口
A/D轉(zhuǎn)換器
- A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)
- A/D轉(zhuǎn)換器的外部特性
A/D轉(zhuǎn)換器與CPU接口的原理和方法
- A/D轉(zhuǎn)換器與CPU的連接
- A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)傳輸
- A/D轉(zhuǎn)換器接口控制程序
A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)
- A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)方案的分析
- A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)
- - 例：查詢方式的ADC接口電路設(shè)計(jì)
  - 例：中斷方式的ADC接口設(shè)計(jì)
D/A轉(zhuǎn)換器
- D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)
- D/A轉(zhuǎn)換器的外部特性
D/A轉(zhuǎn)換器與CPU接口的原理和方法
- D/A轉(zhuǎn)換器與CPU的連接
- D/A轉(zhuǎn)換器接口的主要任務(wù)
- D/A轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)方案的分析
D/A轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計(jì)
- 例：DAC接口電路設(shè)計(jì)

模擬量接口

在計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，采集對(duì)象往往是連續(xù)變化的物理量，因此需要對(duì)連接變化的物理量進(jìn)行采樣、保持，再把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量交給計(jì)算機(jī)處理。計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量有時(shí)需要轉(zhuǎn)換為模擬量去控制某些執(zhí)行元件。

A/D轉(zhuǎn)換器完成++模擬量->數(shù)字量++的轉(zhuǎn)換
D/A轉(zhuǎn)換器完成++數(shù)字量->模擬量++的轉(zhuǎn)換

A/D轉(zhuǎn)換器

A/D轉(zhuǎn)換器就是把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過(guò)程。
數(shù)字量便于計(jì)算機(jī)的處理，是自動(dòng)控制過(guò)程的重要步驟。
A/D轉(zhuǎn)換的原理很多,常見(jiàn)的有雙積分式、逐次逼近式、計(jì)數(shù)式等。輸出碼制有二進(jìn)制、BCD碼等；輸出數(shù)據(jù)寬度（二進(jìn)制）有8位、12位、16位、20位等。

A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)

分辨率
指A/D轉(zhuǎn)換器能夠把模擬量轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。

例：用1個(gè)10位ADC轉(zhuǎn)換一個(gè)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(wú)反應(yīng)，輸出保持不變。

可見(jiàn)，**ADC的數(shù)字量輸出位數(shù)越多，其分辨率就越高。**當(dāng)分辨率大于微機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線寬度時(shí)，每次轉(zhuǎn)換都需要兩次數(shù)據(jù)的傳輸。

轉(zhuǎn)換時(shí)間
從轉(zhuǎn)換啟動(dòng)開(kāi)始到轉(zhuǎn)換結(jié)束，得到穩(wěn)定的數(shù)字量輸出所需要的時(shí)間。
轉(zhuǎn)換時(shí)間的快慢將會(huì)影響ADC接口與CPU交換數(shù)據(jù)的方式。對(duì)于低中速的ADC一般采用查詢或中斷方式，對(duì)于高速的ADC應(yīng)采用DMA方式。
低速：查詢/中斷
高速：DMA

A/D轉(zhuǎn)換器的外部特性

任何一種A/D轉(zhuǎn)換器一般具有以下信號(hào)線：

模擬信號(hào)輸入線，有單通道與多通道之分。

數(shù)字量輸出線，線的數(shù)目決定了分辨率。

轉(zhuǎn)換啟動(dòng)線（輸入），每次啟動(dòng)只能轉(zhuǎn)換一次數(shù)據(jù)。

轉(zhuǎn)換結(jié)束線（輸出），表示ADC作一次轉(zhuǎn)換結(jié)束的狀態(tài)。

A/D轉(zhuǎn)換器與CPU接口的原理和方法

A/D轉(zhuǎn)換器與CPU的連接

ADC的啟動(dòng)信號(hào)
：有脈沖啟動(dòng) 和電平啟動(dòng)兩種。

ADC的輸入信號(hào)
：有單通道和多通道之分。

ADC的輸出信號(hào)
ADC輸出是否有三態(tài)鎖存；
ADC的分辨率是否與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線一致。

ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)
：作為查詢和中斷的依據(jù)。

A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間T；

將數(shù)據(jù)存入內(nèi)存所需要的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間$\tau$。（CSDN的md編輯器打不出來(lái)，就是很像t的那個(gè)讀作tao的符號(hào)）
則采集數(shù)據(jù)的頻率上限為：
f0=1/(T+$\tau$)
上述幾種方法采集數(shù)據(jù)的速度是：

查詢中斷DMA

低

中

高

A/D轉(zhuǎn)換器接口控制程序

查詢方式的數(shù)據(jù)采集程序框架

接口芯片初始化(當(dāng)采用可編程并行接口芯片時(shí))；
選擇數(shù)據(jù)采集通道號(hào)(當(dāng)采用多通道A/D芯片時(shí))；
啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換；
查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)；
讀取采集數(shù)據(jù)；
將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯?chǔ)器；
在線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理（顯示、打印、存盤(pán)等）；
采集未完，繼續(xù)啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換；
轉(zhuǎn)換完成，退出。

中斷方式數(shù)據(jù)采集程序框架

接口芯片初始化(當(dāng)采用可編程并行口芯片時(shí))；
可屏蔽中斷初始化，包括中斷向量修改、中斷申請(qǐng)的屏蔽等；
選擇數(shù)據(jù)采集通道號(hào)(當(dāng)采用多通道A/D轉(zhuǎn)換芯片時(shí))；
啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換；
開(kāi)中斷，并等待中斷；
轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)申請(qǐng)中斷；
進(jìn)入中斷服務(wù)程序，在服務(wù)程序中讀取數(shù)據(jù)，并將采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯?chǔ)器以及進(jìn)行在線數(shù)據(jù)處理；
采集數(shù)據(jù)未完，繼續(xù)啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換；
采集完成，返回。

A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)

A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)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(tǒng)數(shù)據(jù)總線寬度？
③ ADC芯片內(nèi)部是否有三態(tài)輸出鎖存器？
④ ADC的啟動(dòng)方式是脈沖觸發(fā)還是電平觸發(fā)？
⑤ A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采用哪種傳輸方式？
⑥ A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)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(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)

例：查詢方式的ADC接口電路設(shè)計(jì)

要求
利用ADC0804采集100個(gè)數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)以查詢方式傳輸?shù)絻?nèi)存BUFR區(qū)。接口電路采用普通IC芯片組成。

分析
ADC0804是單個(gè)模擬量輸入；
ADC0804的分辨率為8位，并具有三態(tài)輸出鎖存器；
ADC0804的啟動(dòng)方式為脈沖啟動(dòng)；
數(shù)據(jù)傳輸方式為查詢方式。

STARTP EQU 310H ; 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)端口 STATEP EQU 311H ; 狀態(tài)端口 DATAP EQU 310H ; 數(shù)據(jù)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(qū)指針 MOV CX,100 ; 采樣次數(shù) START: MOV DX,STARTP ; 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 MOV AL,00H ;（可以是任意值） OUT DX,AL ; 使CS和WR同時(shí)有效 WAIT1: MOV DX,STATEP ; 查轉(zhuǎn)換結(jié)束 IN AL,DX AND AL,80H ; 查D7=0（INTR=0？） JNZ WAIT1 ; 未結(jié)束，等待 MOV DX,DATAP ; 已結(jié)束，讀數(shù)據(jù) IN AL,DX MOV［SI］,AL ; 數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹UFR區(qū) INC SI ；緩沖區(qū)地址加1 DEC CX ; 采樣次數(shù)減1 JNZ START ; 未完，繼續(xù)啟動(dòng) MOV AX,4C00H ; 已完，退出 INT 21H CODE ENDS END BEGIN

例：中斷方式的ADC接口設(shè)計(jì)

要求
采用ADC0809，從通道7采集100個(gè)數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)以中斷方式傳輸?shù)絻?nèi)存緩沖區(qū)，并將轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC連到IRQ4上，請(qǐng)求中斷。

分析
要實(shí)現(xiàn)上述要求，至少有3個(gè)方面的問(wèn)題需要考慮:
被控對(duì)象ADC0809的特性；
接口電路結(jié)構(gòu)形式；
中斷處理。

ADC0809的工作過(guò)程

根據(jù)時(shí)序圖，ADC0809的工作過(guò)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(hào)有效期間，ALE上的上升沿該地址鎖存到內(nèi)部地址鎖存器；

START引腳上的下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換；

轉(zhuǎn)換開(kāi)始后，EOC引腳呈現(xiàn)低電平，EOC重新變?yōu)楦唠娖綍r(shí)表示轉(zhuǎn)換結(jié)束；

OE信號(hào)打開(kāi)輸出鎖存器的三態(tài)門(mén)送出結(jié)果。

接口電路結(jié)構(gòu)形式：
采用可編程接口芯片82C55A

中斷處理：
本例題是利用微機(jī)系統(tǒng)的中斷資源，故不需做中斷系統(tǒng)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(kāi)放IRQ4的中斷和CPU中斷。

硬件設(shè)計(jì)
本接口電路應(yīng)能提供如下信號(hào):

ADC0809模擬量通道號(hào)選擇信號(hào)
啟動(dòng)信號(hào)
讀數(shù)據(jù)允許信號(hào)
（此前3個(gè)由82C55A接口芯片實(shí)現(xiàn)）
EOC的中斷請(qǐng)求:直接連到系統(tǒng)總線的IRQ4上。

82C55A的4個(gè)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(wú)效OUT DX，ALMOV AL，0CH ；置PC6=0，使OE無(wú)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(fù)數(shù)據(jù)段MOV DS，AXSTIIN AL，21H ；開(kāi)放IRQ4AND AL，0EFHOUT 21H，ALMOV CX，100 ；設(shè)置采集字節(jié)數(shù)MOV DI，OFFSET BUFF ；設(shè)置內(nèi)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(dòng)轉(zhuǎn)換MOV AL，0FH ；START啟動(dòng)(地址鎖存)OUT DX，ALNOPMOV AL，0EH ；START啟動(dòng)(啟動(dòng)轉(zhuǎn)換)OUT DX，ALSTI ；開(kāi)中斷HLT ；等待中斷DEC CX ；采樣次數(shù)減1JNZ BEGIN ；沒(méi)完，繼續(xù)CLI ；已完，關(guān)中斷MOV AX，250CH ；恢復(fù)IRQ4的原中斷向量MOV DX，OLD-SEGMOV DS，DXMOV DX，OLD-OFFINT 21HMOV AX，DATA ；恢復(fù)數(shù)據(jù)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(wù)程序PUSH AX ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSH DXCLI ；關(guān)中斷MOV DX，303H ；打開(kāi)三態(tài)鎖存器MOV AL，0DHOUT DX，AL ；置PC6=1高M(jìn)OV DX，303H ；82C55初始化,A口輸入MOV AL，90HOUT DX，ALMOV DX，300HIN AL，DX ；從PA口讀數(shù)據(jù)MOV AH，ALMOV DX，303HMOV AL，0CHOUT DX，AL ；置PC6=0低MOV [DI]，AH ；存取數(shù)據(jù)INC DI ；內(nèi)存地址指針加1MOV AL，20H ；發(fā)中斷結(jié)束命令OUT 20H，ALPOP DX ；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)POP AXSTI ；開(kāi)中斷IRET ；中斷返回 A-D ENDP

D/A轉(zhuǎn)換器

D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)

分辨率
指DAC能夠把多少位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成模擬量。

例：DAC0832能夠把8位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成電流，所以DAC0832的分辨率是8位。

轉(zhuǎn)換時(shí)間
從數(shù)字量輸入到DAC完成轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。

D/A轉(zhuǎn)換器的外部特性

DAC的外部信號(hào)線包括：

數(shù)字信號(hào)輸入線；

模擬信號(hào)輸出線

CS信號(hào)線和WR（或WR1,WR2）信號(hào)線（注意都帶上劃線，即低電平有效），用于形成DAC的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)；

數(shù)據(jù)輸入鎖存控制線；

模擬量輸出通道地址線。

D/A轉(zhuǎn)換器與CPU接口的原理和方法

D/A轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)形式也有下列幾種：

采用中小規(guī)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(zhuǎn)換器接口的主要任務(wù)

D/A與A/D有很多不同之處，表現(xiàn)在：

DAC一般不需要專門(mén)的控制信號(hào)去觸發(fā)，只要CPU把數(shù)據(jù)送到它的輸入端，就開(kāi)始轉(zhuǎn)換。

DAC不提供轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)。

DAC主要解決的是：

CPU與DAC之間的數(shù)據(jù)緩沖問(wèn)題

當(dāng)D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率大于數(shù)據(jù)總線的寬度時(shí)，CPU必須分兩次傳送和同時(shí)選通。

D/A轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)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(tǒng)數(shù)據(jù)總線的寬度？
③ DAC芯片內(nèi)部是否有三態(tài)輸入鎖存器？
④ DAC的啟動(dòng)方式，只有脈沖觸發(fā)一種。DAC不設(shè)專門(mén)的轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，是利用CS和IOW共同進(jìn)行假寫(xiě)操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖啟動(dòng)的。
⑤ DAC的數(shù)據(jù)傳輸方式，只有無(wú)條件傳輸一種。
⑥ DAC接口電路采用什么元器件組成？

D/A轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計(jì)

例：DAC接口電路設(shè)計(jì)

要求
通過(guò)DAC0832產(chǎn)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(jí)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(hào)，與ILE配合選定芯片
ILE：輸入鎖存允許
WR1：寫(xiě)輸入鎖存器
上述三個(gè)信號(hào)用于把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到輸入鎖存器
WR2：寫(xiě)DAC寄存器
XFER：允許輸入鎖存器的數(shù)據(jù)傳送到DAC寄存器
上述二個(gè)信號(hào)用于啟動(dòng)轉(zhuǎn)換
D7~D0：輸入數(shù)據(jù)線
I_OU1、I_OU2：D/A轉(zhuǎn)換差動(dòng)電流輸出，接運(yùn)放的輸入
R_fb：內(nèi)部反饋電阻引腳，接運(yùn)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(tài)：+15V
AGND、DGND：模擬地和數(shù)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(gè)直通）

直通方式（LE1和LE2均為直通）

注：在DAC實(shí)際連接中，要注意區(qū)分“模擬地”和“數(shù)字地”的連接，為了避免信號(hào)串?dāng)_，數(shù)字量部分只能連接到數(shù)字地，而模擬量部分只能連接到模擬地。

雙緩沖方式（標(biāo)準(zhǔn)方式）
轉(zhuǎn)換要有兩個(gè)步驟：

將數(shù)據(jù)寫(xiě)入輸入寄存器
- CS=0、WR1=0、ILE=1 -> WR1=1
將輸入寄存器的內(nèi)容寫(xiě)入DAC寄存器
- WR2=0、XFER=0 -> WR2=1

優(yōu)點(diǎn)：
數(shù)據(jù)接收與D/A轉(zhuǎn)換可異步進(jìn)行；
可實(shí)現(xiàn)多個(gè)DAC同步轉(zhuǎn)換輸出。
++分時(shí)寫(xiě)入、同步轉(zhuǎn)換++

軟件設(shè)計(jì)：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(zhuǎn)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(huán)MOV DX，300H ；8255A的A口地址MOV AL，0H ；輸出數(shù)據(jù)從0開(kāi)始 L1：OUT DX，ALINC AL ；輸出數(shù)據(jù)加1JNZ L1 ；AL是否加滿？未滿繼續(xù)MOV AL，0FFH ；已滿，AL置全1 L2：OUT DX，AL DEC AL ；輸出數(shù)據(jù)減1JNZ L2 ；AL是否減到0？不為0繼續(xù)JMP L1 ；為0，AL加1

總結(jié)

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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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