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第2章模拟量、数字量输入/输出通道及应用

2.1 项目一：D-A转换器及其在计算机控制系统中的应用

2.1.1 任务1：8位DAC0832芯片的应用

DAC0832是一个8位D-A转换器，电流输出方式，稳定时间为1μs，采用20脚双直立式封装。同系列芯片还有DAC0830和DAC0831，它们可以相互代换。

DAC0832的原理框图及引脚如图2-1所示。DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D-A转换器以及输入控制电路4部分组成。8位输入寄存器用于存放主机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由加以控制；8位DAC寄存器用于存放待转换的数字量，由加以控制；8位D-A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、非与门（或非门）组成的输入控制电路来控制2个寄存器的选通和锁存状态。

图2-1 DAC0832的原理框图及引脚

各引脚功能如下：

DI₀～DI₇：数据输入线，其中，DI₀为最低有效位（LSB），DI₇为最高有效位（MSB）。

：片选信号，输入线，低电平有效。

：写信号1，输入线，低电平有效。

ILE：输入允许锁存信号，输入线，高电平有效。

当ILE、和同时有效时，8位输入寄存器端为高电平“1”，此时寄存器的输出端Q跟随输入端D的电平变化；反之，当端为低电平“0”时，原D端输入数据被锁存于Q端，在此期间D端电平的变化不影响Q端。

：写信号2，输入线，低电平有效。

：传送控制信号，输入线，低电平有效。

当和同时有效时，8位DAC寄存器端为高电平“1”，此时8位DAC寄存器的输出端Q跟随输入端D（也就是8位输入寄存器Q端）的电平变化；反之，当端为低电平“0”时，第一级8位输入寄存器Q端的状态则锁存到第二级8位DAC寄存器中，以便第三级8位D-A转化器进行D-A转换。

一般情况下，为了简化接口电路。可以把和直接接地，使第二级8位DAC寄存器的输入端到输出端通直通。只有第一级8位输入寄存器置成可选通、可锁存的单缓冲输入方式。特殊情况下可采用双缓冲输入方式，即把2个寄存器都分别接成受控方式，例如要求多个D-A转换器同步工作时，首先将要转换的数据依次置入每个8位输入寄存器，然后统一信号（和）再同时打开多个8位DAC寄存器，以便实现多个D-A转换器同步输出。

I_OUT1：DAC电流输出端1，一般作为运算放大器差动输入信号之一。

I_OUT2：DAC电流输出端2，一般作为运算放大器另一个差动输入信号。

R_fb：固化在芯片内的反馈电阻连接端，用于连接运算放大器的输出端。

V_REF：基准电压源端，输入线，-10～10V（DC）。

V_CC：工作电压源端，输入线，5～15V（DC）。

AGND：模拟电路地。

DGND：数字电路地。

AGND和DGND是两种不同的地，但在一般情况下，这两种地最后总有一点连接在一起，以便提高抗干扰能力。

为使主机能向D-A转换器传送数据，必须在两者之间设置接口电路。接口电路的功能是进行地址译码、产生片选信号或写信号。如果D-A转换器芯片内部有输入寄存器，则主机的数据总线与转换器可直接连接，一般只要将数据写入寄存器中变换就开始；如果D-A转换器芯片内部无输入寄存器，则要外加寄存器以缓存主机给出的数据。无论哪种情况，主机对D-A转换器接口的访问就像访问一个I/O端口一样简单。

由于DAC0832内部有输入寄存器，所以它的数据总线可直接与主机的数据总线相连，图2-2为DAC0832与PC总线的单缓冲接口电路，它由DAC0832转换芯片、运算放大器以及74LS138译码器和门电路构成的地址译码电路组成。图中，DAC0832内的8位DAC寄存器控制端的和直接接地，使8位DAC寄存器的输入到输出始终直通；而8位输入寄存器的控制端分别受地址译码信号与输入/输出指令控制，即PC总线的地址线A₉～A₀经74LS138译码器和门电路产生接口地址信号作为DAC0832的片选信号，输入/输出写信号作为DAC0832的写信号。

1）当需要进行D-A转换时，把被转换的数据（如DATA）送入累加器AL，端口地址（如220H）送入DX，然后执行一条OUT输出指令，则和同为低电平，为“1”，此时主机输出的数据写入DAC0832内的8位输入寄存器中，再直通送入8位D-A转换器进行转换；当恢复为高电平时，使为“0”，则要转换的数据锁存在输入寄存器中，使D-A转换的输出保持不变。其接口程序如下：