加，会大大降低CPU的效率。 5）I/O直接接CPU，会使外设硬件结构过于依赖
CPU，对外设本身发展不利。
44
接口的桥梁作用
图1-3 CPU与外部设备的硬件接口
45
2.接口的功能
➢ 主机需要控制转换的启动 ➢ 主机还需要及时获知转换是否结束，并
进行数据输入等处理
33
六、ADC0809与PC总线的接口设计
1.数据输出线与主机的连接 直接相连：用于输出带有三态锁存器的ADC 芯片 通过三态锁存器相连：适用于不带三态锁存 器的ADC芯片，也适用带有三态锁存缓冲器 的芯片
ADC芯片的数字输出位数大于系统数据总线 位数，需把数据分多次读取
V0<Vi ，D0=1 64+32+16+8+2+1=123
29
五、ADC0809的转换过程和时序
START/ALE
程序或外部控制送选址信号A、B、C 稳定后，再送地址允许锁存信号ALE. ALE的上升沿锁存A、B、C
ADDA/B/C
EOC
OE
D0～D7
200ns (最小)
2s+8T (最大)
100s
39
例2、中断方式电路连接
+5V
D0～D7
IOR 220h
A0～A9
译码
IOW IRQ2
Vcc VREF(+) D0～D7
IN0
OE CLOCK
START ADDA ADDB
EOC ADDC ALE
GND VREF(-)
模拟输入 （0～5V）
500KHz
8位ADC与PC接口举例 –软件设计
；主程序段 MOV DX，81H OUT DX，AL WA： STI ；其它处理程序 JMP WA ；中断服务程序段 MOV DX，81H IN AL，DX MOV DATA，AL
采
A
模拟量2
路 模
拟
开
模拟量n
关
样 保 持 电
路
/ D 转 换 器
微 机 系 统
A/D转换器 是完成A/D转换的核心。
5
二、ADC的性能指标
1.相对精度——由相对误差决定。 相对误差指绝对误差与满刻度值之比，常用 LSB来表示。
1LSB=满刻度值*1/2n
如：一个8位ADC，其相对误差为1/2LSB， 则其绝对误差为0.5*5*1/28=9.8mV 相对百分比误差为(0.5*5*1/28)/5=0.195%
1280K
11
ADC0809—8bitA/D转换器
12
ADC0809逻辑结构
13
ADC0809逻辑结构
IN0～IN7： 8个模拟电压输入端
14
ADC0809逻辑结构
ALE的上升沿 用于锁存3个地址输入的 状态，然后由译码器从8 个模拟输入中选择一个 模拟输入端进行A/D转 换
ADDA、ADDB、 ADDC： 3个地址输入线 ALE：地址锁存允许信 号
转换速率与转换时间不一定是倒数关系
第1 次转换
t
第2 次转换
9
ADC的性能指标
4.电源灵敏度
当电源电压发生变化时，ADC的输出会发生 变化。
相当于：ADC的输入量发生了变化——产生 了误差。
电源灵敏度用相0.当05于% 同/ %样变Us化的模拟输入值
的百分数来表示。
如：电源灵敏度为
，表示电源电
压变化为电源电压Us的10 1%时，相当于引入
端，要求正脉冲信号。 Conversion
脉冲的上升沿使所有内 在START之后变低，A/D
部寄存器清0，下降沿启 转换结束后变高。可用来
动A/D转换
申请中断。
17
ADC0809逻辑结构
三态数字量输出端D0～D7 ADC0809内部锁存转换后的 数字量 当输出允许信号OE为高电平时， 将三态锁存缓冲器的数字量从 D0～D7输出
数字 输出量
111 110 101 100 011 010 001 000
1v 2v 3v 4v 5v 6v 7v
输入 输出 -0.5~0.5v 000 0.5~1.5v 001 1.5~2.5v 010
、、、 5.5~6.5v 110 6.5~7.5v 111
模拟输入量
8
ADC的性能指标
3.转换时间和转换速率 转换时间是指完成一次转换所需的时间， 完成一次转换：从接到转换启动信号开始， 到输出端获得稳定的数字信号。 转换速率：每秒钟进行A/D转换的次数
34
六、ADC0809与PC总线的接口设计
2.启动转换信号START的连接 要求一个正脉冲 编程启动 软件上，执行一个输出指令 硬件上，利用输出指令产生ADC启动脉冲，
或产生一个启动有效电平 定时启动 启动信号来自定时器输出
35
六、ADC0809与PC总线的接口设计
3.转换结束信号的处理 不同的处理方式对应程序设计方法不同 ① 查询方式——把结束信号作为状态信号 ② 中断方式——把结束信号作为中断请求信
15
ADC0809逻辑结构
ADDC ADDB ADDA 通道
0
0
0
IN0
0
0
1
IN1
0
1
0
IN2
0
1
1
IN3
1
0
0
IN4
1
0
1
IN5
1
1
0
IN6
1
1
1
IN7
ADDA、ADDB、
ADDC：
3个地址输入线
ALE：地址锁存允许信
号
16
ADC0809逻辑结构
START：
ADC启动控制信号输入 EOC: End Of
22
四、逐次逼近A/D转换原理
4种常用的A/D转换方法 计数器式 逐次逼近式 微机系统中应用较多 双积分式 并行式
23
逐次逼近式A/D转换
• 逐次逼近式A/D转换是用得最多的一种方法。
• 组成：
•
D/A转换器、比较器、控制逻辑，逐次逼近寄存器.
• 工作过程：
• 从最高位开始通过试探值逐次进行测试，
START/ALE
当ADC结束后，EOC变高 此时，由程序或外部送一个允许输出 信号OE（高有效），打开锁存器的 三态门，将转换的结果送到数据总线
ADDA/B/C
EOC
OE
D0～D7
200ns (最小)
2s+8T (最大)
100s
DATA
32
六、ADC0809与PC总线的接口设计
➢ ADC芯片相当于“输入设备”，需要接 口电路提供数据缓冲器
• 直到试探值经D/A转换器输出Vo与Vi相等或达到允许误差
范围为止。则该试探值就为A/D转换所需的数字量。
24
逐次逼近式A/D转换
Vi
-
+ VO
比较器
8位 D/A 转换器
控制电路
逐次逼近 寄存器
缓冲寄存器
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
25
启动信号 CLK 转换信号
D7 D6 .. .. .. .. ... D0
；启动A/D转换 ；开中断
；等待A/D转换结束
；读入转换结果数据 ；存入指定单元
41
结束
42
接口：微处理器与外设的连接部件，它是 CPU与外设进行信息交换的中转站；
接口技术：采用硬件与软件相结合的方法， 研究CPU如何与外部世界进行最佳藕合与匹配。
43
为什么要有接口 1）外部设备的品种繁多，结构各异 2）外部设备输入、输出数据信号的类型不同 3）外部设备的工作速度差异很大 4）若不用接口， I/O直接接CPU，随着外设增
号 ③ 延时方式——不使用转换结束信号 ④ DMA方式——把结束信号作为DMA请求
信号
36
例1、查询方式电路连接
D0～D7 D7
238h～23fh
IOR A3～A9
译码
IOW 220h～227h
DA00
DA11 DA22

+5V
Vcc VREF(+)
D0～D7
EOC
IN0 IN1
IN2
IN3
IN4
OE
DATA
30
五、ADC0809的转换过程和时序
START/ALE ADDA/B/C
EOC
START上升沿使逐次逼近寄存器清 0，下降沿开始逐位比较
自START上升沿开始，经最多8个 时钟周期，EOC自动变低
OE
D0～D7
200ns (最小)
2s+8T (最大)
31
100s
DATA
五、ADC0809的转换过程和时序
三、ADC0809—8bitA/D转换器 •逐次逼近型、8位 •具有转换起停控制端 •最大不可调误差±1LSB •单个＋5V电源供电 •模拟输入电压范围0～＋5V •工作温度范围为-40～＋85摄氏度 •低功耗，约15mW •输出带可控三态缓冲，可与总线直接相连 •带锁存控制的8选1多路开关 •转换速度取决于CLK输入，CLK为10k-
第八章 数模和模数转换接口
模拟量
模拟/数字转换器 ADC
数字量
本章内容
1. 数模和模数转换的概念和必要性 2. 数模转换器的主要性能指标 3. 8位D/A转换器DAC0832及其接口设计 4. D/A转换器应用实例 5. 8位A/D转换器ADC0809及其接口设计 6. A/D转换器应用实例
2
一、A/D接口组成
基准电压负极
20
转换公式示例
N = Vin - VREF(-) 28 VREF(+) - VREF(-)