1、微機模數轉換接口設計微機模數轉換接口設計一、實驗要求 編程用查詢方式采樣電位器輸入電壓，并將采樣到的結果實時地通過8279顯示在數碼管上。（只須顯示一位即可。用0F表示0+5V電壓）。二、實驗目的 1掌握A/D芯片AD0809的轉換性能及編程方法。 2學習A/D芯片與其他芯片（如8279）接口的方法，初步建立系統的概念。三、實驗電路及連線CS79接譯碼處210217這個插孔。A/D的CS插譯碼處20820F這個插孔,0809的IN0接至電位器W1的中心抽頭插孔。注意：電位器W1兩邊的兩個插孔已經分別接好電源+5V和地，請不要再接，以防接錯，出現短路。四、實驗原理1ADC0809A/D轉換器內部

2、結構ADC0809由8路模擬開關，地址鎖存與譯碼器、比較器、256電阻階梯、樹狀開關、逐次逼近式寄存器SAR、控制電路和三態輸出鎖存器等組成,如圖1所示。28路模擬開關及地址鎖存與譯碼器 8路模擬開關用于輸入IN0-IN7上部路模擬電壓, 地址鎖存與譯碼器在ALE信號控制下 可以鎖存ADDAADDB和ADDC上的地址信息。經譯碼后控制IN0-IN7上那一路模擬電壓送入比較器。例如,當ADDAADDB和ADDC上均為低電平0以及ALE為高電平時, 地址鎖存與譯碼器輸出使IN0上模擬電壓送到比較器輸入端VIN。3256電組階梯和樹狀開關為了簡化問題，現從2位電阻階梯和樹狀（如圖2所示）為例加以說明

3、。圖中，4個分壓電阻使A、B、C和D四點分壓成2.5V、1.5V、0.5V和0V。ASR中高位D1控制左邊兩只樹狀電子開關，低位D0控制右邊4只樹狀開關。各開關旁的0和1表示樹狀開關閉合條件，由D0、D0狀態決定。例如D1=1時，則上面開關閉合而下面開關斷開，D1=0時情況正好與此相反。樹狀開關輸出電壓 VST和D1、D0關系列出于表1。表1 VST和D1D0的關系表 D1D0 VST 00 0V 01 0.5V 10 1.5V 11 2.5V2GNDR1.5RD0R1.5V0V0.5V2.5V10101D10ABCD0.5R圖2 二位電阻階梯和樹狀開關 對于8位A/D轉換器，SAR為8位、電

4、阻階梯、樹狀開關和上述情況類似，只要有28=256個分壓電阻，形成256個標準電壓供給樹狀開關使用。VST送給比較器輸入端。4逐次逼近式寄存器和比較器SAR在A/D轉換過程中存放暫態數字量，在A/D轉換完成后存放數字量，并可送到三態輸出鎖存器。A/D轉換前，SAR為全0，A/D轉換開始時，控制電路使SAR最高位為1，并控制樹狀開關的閉合和斷開，由此產生VST送給比較器，比較器對輸入模擬電壓VIN和VST進行比較，若VINVST則比較器輸出使SAR最高位保留1。以后控制電路在保持最高位不變下，依次對次高位，次次高位，依次類推，直至最低位，不斷重復上述過程，就可在SAR中得到A/D轉換完成后的數字

5、量。4三態輸出鎖存器和控制電路三態輸出鎖存器用于鎖存A/D轉換完成后的數字量。CPU使OE引腳變為高電平就可以從三態輸出鎖存器取走A/D轉換后的數字量?？刂齐娐酚糜诳刂艫DC0809的操作過程。本實驗中所用A/D轉換芯片為逐次逼近型，精度為8位每轉換一次約100微鈔，所以程序若為查詢式，則在啟動后要加適應延時。另外，0809芯片提供轉換完成信號（EOC），利用此信號可實現中斷采集。有興趣者可自行編制程序。68279可編程鍵盤/顯示器接口芯片的工作原理8279分為兩個部分：鍵盤部分和顯示部分。鍵盤部分能夠提供64按鍵陣列（可擴展為128）的掃描接口，也可接傳感器陣列。 鍵的按下可以 雙鍵鎖定或N

6、鍵互鎖。鍵盤輸入經過反彈跳電路自動消除前后沿按鍵抖動影響之后，被選通送入一個8字符的FIFO（先進先出棧）存儲器。如果送入的字符多于8個，則溢出狀態置位。按鍵輸入后將中斷輸出線升到高電平向CPU發出中斷申請。顯示部分對LED、白熾燈或其他器件提供顯示接口。8279有一個內部的168顯示RAM，組成一對 164存儲器。顯示RAM可由CPU寫入或讀出。 顯示方式有從右進入的計算器方式和從左進入的電傳打字方式。顯示RAM每次讀寫之后其地址自動加1。8279對用戶來說只有兩個口地址，即命令口地址212H和數據口地址210H。8279共有8條命令，分述如下。（1）鍵盤、顯示器工作模式設置命令 編碼格式為

7、 0 0 0 K0 K1 K2 D1 D0D7D0命令字節的最高3位000是本命令的特征碼（操作碼）。D1D0用于決定顯示方式，K2K1K0用于設置鍵盤的工作方式。 （2）掃描頻率設置命令編碼格式為 0 0 1 P0 P1 P2 P4 P3D7D0命令字節的最高3位001是本命令的特征碼，P4P3P2P1P0取值2到31，它是外接時鐘的分頻系數，經分頻后得到內部時鐘頻率。（3）讀FIFO堆棧的命令 0 1 0 A0 A1 A2 AI D7D0命令字節的最高3位010是本命令的特征碼。在讀FIFO之前，CPU必須輸出這條命令。8279接收到本命令后，CPU執行輸入命令，從FIFO中讀取數據。A2

8、A1A0用于區別16個RAM地址，AI是地址自動加“1”標志。（4）讀顯示RAM命令編碼格式為令字節的最高3位011是本命令的特征碼。在讀顯示RAM之前，CPU必須先輸出這條命令，8279接收到本命令后，CPU才能讀取數據。A2A1A0用于區別16個RAM地址，AI是地址自動加“1”標志。 0 1 1 A0 A1 A2 AI A3D7D0（5） 寫顯示RAM命令編碼格式為命令字節的最高3位100是本命令的特征碼。在將數據寫入RAM之前，CPU必須先輸出這條命令。命令中的地址碼A3A2A1A0決定8279芯片接收來自CPU的數據存放在RAM的哪個單元。AI是地址自動加“1”標志。 1 0 0 A

9、0 A1 A2 AI A3D7D0（6）顯示屏蔽消隱命令編碼格式為命令字節的最高3位101是本命令的特征碼。IWA和IWB分別用于屏蔽A組和B組顯示RAM。BLA和BLB是消隱特征位，要消隱兩組顯示輸出，必須使BLA和BLB同時為“1”，要恢復顯示時使它們同時為“0”。 1 0 1BLBBLAIWB IWAD7D0（7）清除命令編碼格式為命令字節的最高3位101是本命令的特征碼。CD2 CD1 CD0用來設定清除RAM的方式。定義如下：CF=1，清除FIFO狀態標志，FIFO被置成空狀態（無數據），并復位中斷輸出IRQ。 1 1 0 CA CF CD0 CD2 CD1D7D0（8）中斷結束/設

10、置出錯方式命令編碼格式為命令字節的最高3位111是本命令的特征碼。在傳感器工作中，該命令使IRQ輸出線變為低電平（即中斷結束），允許再次對RAM寫入。 1 1 1 E D7D05、8279的內部邏輯結構 下面對個各主要組成模塊的功能作一簡要說明（1 1）I/OI/O控制和數據緩沖控制和數據緩沖I/O控制電路用 、 、 、 線來控制各個內部寄存器和緩沖器與CPU之間的數據流向。 是片選信號，當 = 0 時，允許數據流入或流出8279。由 、 、 配合起來選擇各個寄存器。CS0ARDWRCSCS0ARDWR當 = 0 時，傳送的是數據，由 、 決定數據流方向。當 = 1時，傳送的信號是狀態和命令。

11、數據緩沖器是雙向緩沖器，它將內部總線和外部總線連接起來。當 時，芯片未被選中，器件處于高阻狀態。（2 2）控制與定時寄存器及定時控制）控制與定時寄存器及定時控制控制與定時寄存器用來寄存鍵盤及顯示的工作方式，以及由CPU編程的其它操作方式。 0ARDWR0A1CS設定“方式”的方法是將一適當命令放在數據線上，并使 =1，再送出 信號，命令 在 的上升沿鎖存， 然后將命令譯碼， 并建立適當功能。定時控制包括基本的定時計數器鏈。第一個計數器是除以N的預定標器，通過設定N可以使CPU周期時間和內部定時相匹配。預定標器可軟件編程，其值為2到31之間。若設定值使內部頻率為100kHz，則給出5.1ms鍵盤

12、掃描頻率和顯示掃描時間。0AWRWR（3 3）掃描計數器）掃描計數器掃描計數器有兩種工作方式：一是編碼方式，計數器作二進制計數，在外部必須附加譯碼器來提供鍵盤和顯示器的掃描線；二是譯碼方式，掃描計數器將最低兩位譯碼，提供譯碼的4選1掃描。應當注意，當鍵盤是譯碼掃描方式時，顯示器也是這種方式，即在顯示RAM中只有前4位字符是供顯示的。在編碼方式時，掃描線是高電平輸出。在譯碼方式時，掃描線是低電平輸出。 數據緩沖器I/O控制FIFO傳感器RAM狀態寄存器顯示地址寄存器166顯示RAM控制與定時寄存器顯示寄存器控制與定時掃描計數器返回鍵盤消顫與控制 88FIFO/傳感器RAMCLKRESTDB0-7

13、IRQRL0-7SHIFTCHTL/STBSL0-3OUTA0-3OUTB0-3圖3 8279結構框BDA0返回緩沖器和鍵盤消顫及控制返回緩沖器和鍵盤消顫及控制8跟返回線上的信息存貯于返回緩沖器中。在鍵盤方式下，通過掃描這些線來查找在哪一行有按鍵閉合。如果消顫電路測到有鍵閉合，等待10ms后再檢測此鍵是否仍保持閉合。如果仍然保持閉合，則將矩陣中的開關的地址以及換檔（SHIFT）、控制（CNTL）的狀態一起傳送到先進先出（FIFO）棧。在掃描傳感器方式下，每次掃描時，將返回線的狀態直接送到傳感器RAM的相應行中。在選通輸入方式下，返回線的狀態在CNTL/STB線上脈沖的上升沿傳送到先進先出棧。（

14、5 5）FIFO/FIFO/傳感器傳感器RAMRAM和狀態和狀態它是一個88RAM，具有兩種功能。在鍵盤或選通輸入方式下，它是先進先出棧。每個新登記項寫入相繼的RAM位置，讀出順序與送入次序相同。FIFO狀態記錄著FIFO中的字數，監視它是否已滿或已空。 若讀（或寫）次數過多，則會出錯。令 =1， ， 即可讀出此狀態。當FIFO不空時，狀態邏輯將提供1個IRQ信號。在掃描傳感器矩陣方式下，此存貯器是傳感器RAM。在傳感器矩陣中，一行傳感器狀態將加載到傳感器RAM中相應行。在此方式下，若檢測到一個傳感器有變化，IRQ就升為高電平。0A0CS0RD（6 6）顯示地址寄存器和顯示）顯示地址寄存器和顯

15、示RAMRAM顯示地址寄存器中的地址是CPU正在讀或寫的地址，或者是正在顯示的兩個4位組的地址。讀/寫地址由CPU編程。它也能設定成每次讀或寫后自動增量方式。在設定了正確方式和地址之后，顯示RAM的內容可用CPU直接讀出。A組和B組的地址由8279自動修改，以便與CPU送入或送出數據的操作相匹配。按照CPU所設定的方式，A組和B組可以獨立訪問也可以作為一個字訪問。數據進入顯示器可以設定為從左面進入或從右面進入。五、 實驗程序Z8279 EQU 212H ;8279命令口地址212HD8279 EQU 210H ； 8279數據口地址210HLEDMOD EQU 00 ; 鍵盤、顯示器工作模式設

16、置命令LEDFEQ EQU 38H ;掃描頻率設置命令CODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:codeSTART: push cs pop ds call delayMOV DX,Z8279 ； 8279命令口地址送DX MOV AL,LEDMOD ； 鍵盤、顯示器工作模式設置命令送AL OUT DX,AL ；設置八字符顯示，左端輸入MOV AL,LEDFEQ ；掃描頻率設置命令送ALOUT DX,AL ；設置分頻系數為24 MOV CX,06HXZ: MOV DX,D8279 ； 8279數據口地址送DX寄存器 MOV AL,00H OUT DX,AL LOOP XZ M

17、OV DX,D8279 ；8279數據口地址送DX MOV AL,5eH ；d的段碼送AL寄存器 OUT DX,AL ；AL送數據口 MOV DX,D8279 MOV AL,77H ；A 的段碼送AL寄存器 OUT DX,AL ;以上為寫(AD )NOP bg: mov dx,208h ；ADC0809零通道地址送dxmov al,0 ;零送al out dx,al ;起動A/D轉換 call delay ；調延時子程序 in al,dx ；采樣數據送al mov cl,04h ; 04h送cl ror al,cl ; al循環右移4次 and al,0fh ；al和0fh相與，al低4位清零push ax ；ax進棧 mov dx,z8279 ； 8279命令口地址送DX mov al,83h ；寫顯示命令送al out dx,al ; al送命令口 pop ax ； ax出棧 LEA BX,LED ；段碼表首地址送BX XLAT ；換碼命令MOV DX,D8279 ;將AL中內容寫