机械系统微机控制9

《机械系统微机控制9》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械系统微机控制9（37页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械系统微机控制,王志刚,机械系机电教研室,Email：,,12/11/2024 1:25 AM,8,A/D,与,D/A,接口,机械系统微机控制,8.1,数模转换,D/A,接口,1.,DAC,工作原理,D/A,转换器,DAC（Digital to Analog C,onverter）,输入信号是数字量，经转换后输出的是模拟量：电压或电流。输出量与输入量成正比。,机械系统微机控制,数模转化（,D/A）,电路形式常采用,T,型电阻解码网络，这种结构的四位二进制数的模数转换电路如图所示：,图：,T,型电阻解码网络

2、,机械系统微机控制,由上式和图得运算放大器的输出电压为：,可以总结为“按权展开，然后相加”,输出电压和二进制位数呈线性关系。调整运算放大器的反馈电阻,R,f,和参考电压,V,Ref,就得到和,n,位二进制数成比例的输出电压范围。,机械系统微机控制,有关,D/A,转换器的技术性能指标,1)分辩率,分辨率是,D/A,转换器对输入量变化敏感程度的描述，与输入数字量的位数有关。如果数字量的位数为,n，,则,D/A,转换器的分辨率为,2,-,n,。,2)建立时间,建立时间是描述,D/A,转换速度快慢的一个参数，指从输入数字量变化到输出达到终值时所需的时间。通常以建立时间来表示转换速度.,转换器的输出形式

3、为电流时，建立时间较短；输出形式为电压时，由于建立时间还要加上运算放大器的延迟时间，因此建立时间要长一点。但总的来说，,D/A,转换速度远高于,A/D,转换速度，快速的,D/A,转换器的建立时间可达1,s。,机械系统微机控制,3)接口形式,D/A,转换器与单片机接口方便与否，主要决定于转换器本身是否带数据锁存器。,有两类,D/A,转换器，一类是不带锁存器的，另一类是带锁存器的。,对于不带锁存器的,D/A,转换器，为了保存来自单片机的转换数据，接口时要另加锁存器，因此这类转换器不能直接接在数据总线上，必须通过并行接口和系统连接；而带锁存器的,D/A,转换器，可以把它看作是一个输出口，因此可直接接

4、在数据总线上，而不需另加锁存器。,机械系统微机控制,2.典型,D/A,转换器,DAC0832,机械系统微机控制,DAC0832,是一个8位,D/A,转换器。单电源供电，从+5,V+15 V,均可正常工作。基准电压的范围为,10,V；,电流建立时间为1,s；CMOS,工艺，低功耗20,mW,。,DAC0832,转换器芯片为20引脚，双列直插式封装，其引脚排列如图所示。,DAC0832,内部结构：,由三个与门电路组成寄存器输出控制逻辑电路，该逻辑电路的功能是进行数据锁存控制，当=0时，输入数据被锁存；当=1时，锁存器的输出跟随输入的数据。,该转换器由输入寄存器和,DAC,寄存器构成两级数据输入锁存

5、。使用时，数据输入可以采用两级锁存（双锁存）形式，或单级锁存（一级锁存，一级直通）形式，或直接输入（两级直通）形式。,机械系统微机控制,引脚信号分为：,（1）,DI,0,DI,7,为数字量输入信号,（2）,I,out1,、I,out2,为模拟量输出信号,（3）,CS,为片选信号,（4）,WR,1,、WR,2,为写入信号,（5）,ILE,为数据锁存允许信号,（6）,XFER,为数据传送控制信号,（7）,R,fb,为反馈信号输入线,（8）,V,CC,为,电源电压线,（9）,V,RFE,为基准电压输入线,（10）,AGND,为模拟地。,（11）,DGND,为数字地。,机械系统微机控制,当,ILE=1

6、,和,WR1=0,时，为输入寄存器直通方式；,当,ILE=1,和,WR1=1,时，为输入寄存器锁存方式。,当,WR2=0,和,XFER=0,时，为,DAC,寄存器直通方式；当,WR2=1,和,XFER=0,时，,为,DAC,寄存器锁存方式。,3.,DAC0832,应用,1）直通方式,机械系统微机控制,输入寄存器和,DAC,寄存器都在直接选通的情况，在直通方式下，,两个寄存器共用一个地址，同时选通输出。,MOV A,#DATA,MOV DPTR，#0EFFH,MOVX DPRT,A,机械系统微机控制,所谓单缓冲方式就是使,DAC 0832,的两个输入寄存器中有一个处于直通方式，而另一个处于受控的

7、锁存方式。在实际应用中，如果只有一路模拟量输出，或虽有几路模拟量但并不要求同步输出时，就可采用单缓冲方式。,2）单缓冲方式,例9-4在图9-37中，该编程输出如图9-38 所示的阶梯波,。,机械系统微机控制,解程序如下：,MAIN,：,MOV A,#00H ；,初值为0,MOV DPTR，#0EFFH,MOV R,0,，#0AH ；10,个台阶,NEXT,：,MOVX DPTR，A,CALL DELAY；1ms,延时,ADD A,#10 ；,台阶增长10,DJNZ R,0,NEXT ；,下一个台阶,SJMP MAIN ；,从头开始,DELAY,：,；1ms,延时程序（略）,机械系统微机控制,3

8、）双缓冲工作方式,机械系统微机控制,所谓双缓冲方式，就是把,DAC0832,的两个锁存器都接成受控锁存方式。为了实现寄存器的可控，应当给寄存器分配一个地址，以便能按地址进行操作。,双缓冲方式应用举例,双缓冲方式用于多路,D/A,转换系统，以实现多路模拟信号同步输出的目的。,例9-5,例如使用单片机控制,X-Y,绘图仪。,X-Y,绘图仪由,X、Y,两个方向的步进电机驱动，其中一个电机控制绘图笔沿,X,方向运动，另一个电机控制绘图笔沿,Y,方向运动，从而绘出图形。因此，对,X-Y,绘图仪的控制有两点基本要求：一是需要两路,D/A,转换器分别给,X,通道和,Y,通道提供模拟信号，二是两路模拟量要同步

9、输出。,机械系统微机控制,机械系统微机控制,设,X,坐标存放在以20,H,为首的20,H,个内存单元中，对应的,Y,坐标存放在40,H,为首的20,H,内存单元中。,解两片,DAC,的输入寄存器地址分别取7,FFFH、0DFFFH,两个,DAC,寄存器的共同地址是0,BFFFH。,程序如下：,START,：,MOV R,0,#20H,MOV R,1,#40H,MOV R,7,#20H,NEXT,：,MOV A,R,0,；,取,X,数值,MOV DPTR,#7FFFH,机械系统微机控制,MOVX DPTR,A,；,输入,X,值给第一片,DAC,的输入寄存器,MOV A,R,1,；,取,Y,值,M

10、OV DPTR,#0BFFFH,MOVX DPTR,A ；,输入,Y,值给第二片,DAC,的输入寄存器,MOV DPTR,#0DFFFH,MOVX DPTR,A,；,同时启动数/模转换,INC R,0,INC R,1,DJNZ R,7,NEXT,SJMP,START,机械系统微机控制,8.2,模,数,转换,A/D,接口,机械系统微机控制,A/D,转换器用于实现模拟量数字量的转换，按转换原理可分为4种，即：计数式,A/D,转换器、双积分式,A/D,转换器、逐次逼近式,A/D,转换器和并行式,A/D,转换器。,目前最常用的是双积分式,A/D,转换器和逐次逼近式,A/D,转换器。双积分式,A/D,转

11、换器的主要优点是转换精度高，抗干扰性能好，价格便宜。其缺点是转换速度较慢，因此，这种转换器主要用于速度要求不高的场合。,另一种常用的,A/D,转换器是逐次逼近式的，逐次逼近式,A/D,转换器是一种速度较快，精度较高的转换器，其转换时间大约在几,s,到几百,s,之间,通常使用的逐次逼近式典型,A/D,转换器芯片有：,(1),ADC0801ADC0805,型8位,MOS,型,A/D,转换器（美国国家半导体公司产品）。,(2),ADC0808/0809,型8位,MOS,型,A/D,转换器。,(3),ADC0816/0817。,这类产品除输入通道数增加至16个以外，其它性能与,ADC0808/0809

12、,型基本相同。,机械系统微机控制,逐次逼近,A/D,转换原理：,这种转化器是以,DA,转化器为基础，加上比较器、逐次逼近寄存器、置数选择逻辑电路以及时钟电路组成。,转换原理，首先置数选择逻辑电路给逐次逼近寄存器最高位置1，然后由比较器给出结果逐次逼近修改，最后逐次逼近寄存器的内容就是转化后的数字量输出。,比较器,逐次逼近寄存器,置数,选择逻辑电路,D/A,转换器,模拟量输入,启动控制信号,时钟,Vref,逐次逼近型结构框图,数字量输出,机械系统微机控制,ADC0809,是典型,的,8位8,通道逐次,逼近式,A/D,转换,器，,CMOS,工艺。,1.典型,A/D,转换器芯片,ADC0809,机械

13、系统微机控制,1,ADC 0809,内部逻辑结构及引脚,机械系统微机控制,1）输入,输入为8个可选通的模拟量,IN,0,IN,7,。,至于,ADC,转换器接收用哪一路输入由地址,A、B、C,控制8路模拟开关实现。,2,）,模/数转换,8位,A/D,转换器可将输入的模拟量转化为8位数字信号。模/数转换开启时刻有,SRART,端控制。,3）输出,A/D,转换器转换的数字量锁存在三态输出锁存器中，当模数转换结束时同时发出,EOC,信号。,机械系统微机控制,3、8,路模拟开关的三位地址选通编码表,ADDA，B，C,8,路模拟开关的三位地址选通输入端，以选择对应的输入通道。,地 址 码,对应的输入通道,

14、C,B,A,0,0,0,0,1,1,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,IN,0,IN,1,IN,2,IN,3,IN,4,IN,5,IN,6,IN,7,机械系统微机控制,（1）,IN,0,IN,7,为8路模拟量输入引脚。,（2）,D,0,D,7,为数据输出线,（3）,A、B、C,为通路选择输入线。,（4）,ALE,为地址锁存信号,（5）,START,为转换启动信号。,（6）,OE,为输出允许信号,（7）,EOC,为转换结束信号,（8）,CLK,为时钟信号,（9）,V,CC,为+5,V,主电源,（10）,GNDO,接地端,（11）,V,RFE（+）,+V,RF

15、E（-）,为参考电压输入线,机械系统微机控制,2编程举例,A/D,转换器的程序设计主要分为下面几步：,1)选通模拟量输入通道；,2)发启动转换信号；,3)用查询、中断或软件延时等方式等待转换结束；,4)读取转换结果；,5)将转换结果存入,RAM，,进行数据处理或执行其他程序。,机械系统微机控制,ADC0808/0809,与8031单片机的硬件接口有三种方式，查询方式、中断方式和等待延时方式。究竟采用何种方式，应视具体情况，按总体要求而选择。,1延时方式,机械系统微机控制,在软件编写时，应令,p27=A,15,=0；A,0,、A,1,、A,2,给出被选择的模拟通道的地址；,执行一条输出指令，启动

16、,A/D,转换；,执行一条输入指令，读取,A/D,转换结果。,通道地址：7,FF8H7FFFH,下面的程序是采用延时的方法，分别对8路模拟信号轮流采样一次，并依次把结果转存到数据存储区的采样转换程序。,机械系统微机控制,START：,MOV R1，50H ；,置数据区首地址,MOV DPTR，7FF8H ；P27=0,且指向通道,0,MOV R7，,08H ；,置通道数,NEXT,：MOVX DPTR，A ；,启动,A/D,转换,MOV R6，0AH ；,软件延时,DLAY：NOP,NOP,NOP,DJNZ R6，,DLAY,MOVX A，,DPTR ；,读取转换结果,MOV R1，,A ；,存储数据,INC DPTR ；,指向下一个通道,INC R1 ；,修改数据区指针,DJNZ R7,NEXT,；8,个通道全采样完了吗？,。,机械系统微机控制,2）查询方式,A/D,转换芯片有表明转换完成的状态信号，例如,ADC0809,的,EOC,端。因此，可以用查询方式，软件测试,EOC,的状态，即可确知转换是否完成，然后进行数据传送。,机械系统微机控制,查询方式编程举例,下面是采用查询方式分别