1
第 8章
输入输出接口
2
主要内容
? 基本输入输出接口的特点
? 简单接口芯片的应用
? 两种可编程数字接口芯片的应用
? 工业闭环控制系统概述
? 模拟量输入输出接口芯片的功能及应用
3
§ 8.1 简单数字接口电路
掌握：
? 接口电路的分类及特点；
? 两类简单接口芯片的应用
4
一、接口电路的基本构成
CPU
数据
状态
控制
外设
I/O接口：
5
接口的基本构成
数据线
控制线
状态线
DB
CB
AB
数据输入寄存器
(or 三态门 )
数据输出寄存器
(锁存器 )
状态寄存器
(or 三态门 )
命令寄存器
译码
电路
控制
逻辑
6
接口的基本构成
? 数据输入 /输出寄存器 —— 暂存输入 /输出
的数据
? 命令寄存器 —— 存放控制命令，用来设定
接口功能、工作参数和工作方式。
? 状态寄存器 —— 保存外设当前状态，以供
CPU读取。
7
外设接口
输入接口
输出接口
并行接口
串行接口
数字接口
模拟接口
8
输入输出接口的特点
输入接口：
? 要求对数据具有控制能力（常用三态门实现）
输出接口：
? 要求对数据具有锁存能力（常用锁存器实现）
9
二、基本输入接口
三态门接口：高电平、低电平,高阻态
10
三态门的工作波形：
A0~A15
IOR
译码输出
D0~D7 开关状态
地址有效
11
74LS244接口
? 含 8个三态门的集成电路芯片
? 不具备数据的保存能力
? 在外设具有数据保持能力时用来输入接口
P341图
12
三态门接口应用例
? 利用三态门作为输入接口（ 接口地址 380H）
接到 地址范围为 70000H----71FFFH的
EEPROM芯片的 READY/BUSY端，当三态门
输出高电平时，可向 98C64A写入一个字节数
据，输出低电平时则不能写入。试画芯片与系
统的连接图
13
三态门接口应用例
D0~D7
A0
A12
??
?
WE
OE
READY/BUSY
??
?
A0
A12
MEMW
MEMR
高位地
址信号
D0~D7
D0
380H
CE译码
IOR
A0~ A12 译码
14
锁存器接口
? 通常由 D触发器构成；
? 特点：
具有对数据的锁存能力；
不具备对数据的控制能力
15
常用锁存器芯片
? 74LS273
8D触发器，不具备数据的控制能力
? 74LS374
含有 8个带有三态输出的 8D触发器，具
有对数据的控制能力
P343图
例
16
锁存器芯片 74LS374
D0~D7
Q0
Q7
..
.
OE
CP译码器
D0~D7
Q0
Q7
..
.
OE
CP
译码器
做输出口, 做输入口,
外
设
自外设
17
简单 I/O接口综合应用例
? 根据开关状态在 7段数码管上显示数字或
符号
? 设输出接口的地址为 F0H
? 设输入接口地址为 F1H
? 当开关的状态分别为 0000～ 1111时，
在 7段数码管上对应显示 ’0’～ ’F’
18
O1 I1
O2 I2
O3 I3
O4 I4
E1
K0～ K3
+5V
G
G2A
G2B
C
B
A
≥1
74LS244
D0 Q0
| Q1
D7 Q2
Q3
Q4
CP Q5
Q6
Q7
a
b
c
d
e
f
g
DP
7406
反相器
74LS273 Rx8
≥1
74LS138
D0～ D7
IOW#
IOR#
Y0
Y1
F0H = 0000 0000 1111 0000
F1H = 0000 0000 1111 0001
&
≥ 1
A7～ A4
A15～ A8
A3
A2
A1
A0
D0
D1
D2
D3
译码器
19
符号 形状 7段码.gfedcba 符号 形状 7段码.gfedcba
’0’ 00111111 ’8’ 01111111
’1’ 00000110 ’9’ 01100111
’2’ 01011011 ’A’ 01110111
’3’ 01001111 ’B’ 01111100
’4’ 01100110 ’C’ 00111001
’5’ 01101101 ’D’ 01011110
’6’ 01111101 ’E’ 01111001
’7’ 00000111 ’F’ 01110001
20
简单 I/O接口综合应用例
……
Seg7 DB 3FH,06H,
5BH,4FH,66H,6DH,
7DH,07H,7FH,67H,77H,
7CH,39H,5EH,79H,71H
……
LEA BX,Seg7
MOV AH,0
GO,IN AL,0F1H
AND AL,0FH
MOV SI,AX
MOV AL,［ BX+SI］
OUT 0F0H,AL
JMP GO
21
§ 8.2 可编程数字接口芯片
掌握,
? 芯片的引线及内部结构
? 工作方式及工作时序
? 芯片的应用,
芯片与系统的连接
芯片的初始化编程
22
一、可编程定时器 8253
? 16位硬件减法计数器
? 含三个独立定时 /计数器
? 最大计数初值为 0
内部结构框图
23
主要引线功能
连接系统端的主要引线：
? D0----D7
? CS
? RD
? WR
? A0,A1
A1 A0
0 0 CNT0
0 1 CNT1
1 0 CNT2
1 1 控制寄存器
24
主要引线功能
连接外设端的主要引线：
? CLK ----------- 时钟脉冲输入
? GATE ---------- 门控信号输入
? OUT ------------ 定时输出
25
结构特点
? 计数器
? 控制寄存器
? 控制逻辑
16位初值寄存器
16位计数寄存器
存放 8位控制命令字
26
计数启动方式
软件启动
硬件启动
GATE端为高电平
置入计数初值后的第 2个
CLK脉冲的下降沿启动
GATE端有一个上升沿
对应 CLK脉冲的下降沿 启动
27
工作方式
方式 0
方式 1
软件启动，不自动重复计数。
装入初值后输出端变低电平，
计数结束输出高电平
硬件启动，不自动重复计数
装入初值后输出端变高电平，
计数开始输出低电平，结束后又变高
28
工作方式
方式 2
方式 3
软、硬件启动，自动重复计数
装入初值后输出端变高电平，
计数到最后一个脉冲时输出低电平
软、硬件启动，自动重复计数
装入初值后输出端变高电平，
输出对称方波
29
工作方式
方式 4
方式 5
软件启动，不自动重复计数。
装入初值后输出端变高电平，
计数结束输出一个 CLK宽度的低电平
硬件启动，不自动重复计数
波形与方式 4相同
30
控制字
? 用于确定各计数器的工作方式
格 式
31
8253的应用
? 与系统的连接
? 芯片初始化
? 置计数初值
编
程
32
与系统的连接示意
CLK
GATE
OUT
D0~D7
WR
RD
A1
A0
CS
DB
IOW
IOR
A1
A0
译码器
高
位
地
址
外
部
电
路
8253
33
初始化程序流程
写控制字
写计数值低 8位
写计数值高 8位
写入顺序：
可以计数器为
单位，也可先
写所有计数器
控制字，再写
入初值
34
8253应用例
? 采用 8253作定时 /计数器，其接口地址为
0120H~0123H。
? 要求计数器 0每 10ms输出一个 CLK脉冲宽的
负脉冲；用计数器 1产生 10KHz的连续方波信
号，计数器 2在定时 5ms后产生输出高电平。
输入 8253的时钟频率为 2MH。
? 画线路连接图，并编写初始化程序。
35
8253应用例
? 计算计数初值：
CNT0,10ms/0.5us=20000
CNT1,2 MHz/10KHz=200
CNT2,5ms/0.5us=10000
? 确定控制字：
CNT0,方式 2,16位计数值
CNT1,方式 3，低 8位计数值
CNT2,方式 0,16位计数值
36
8253应用例
CLK0
GATE0
OUT1
D0~D7
WR
RD
A1
A0
CS
DB
IOW
IOR
A1
A0
译码器
8253
CLK2
GATE1
GATE2
+5V
CLK1
2MHz
OUT0
OUT2
？
37
8253应用例 初始化程序
CNT0：
MOV DX,0123H
MOV AL,34H
OUT DX,AL
MOV DX,0120H
MOV AX,20000
OUT DX,AL
MOV AL,AH
OUT DX,AL
CNT1：
……
CNT2：
……
38
二、并行接口 8255
特点：
? 含 3个独立的 8位并行输入 /输出端口，各
端口均具有数据的控制和锁存能力
? 可通过编程，设置各端口工作在某一确定
状态下。
39
引线
连接系统端的主要引线：
? D0----D7
? CS
? RD
? WR
? A0,A1
? REAST
A1 A0
0 0 A端口
0 1 B端口
1 0 C端口
1 1 控制寄存器
40
引线
连接外设端的引脚：
? PA0 —— PA7
? PB0 —— PB7
? PC0 —— PC7
分别对应
A,B,C
三个端口
41
结构
A组
B组
端口 A
端口 C的高 4位
端口 B
端口 C的低 4位
42
8255与系统的连接示意图
D0~D7
WR
RD
A1
A0
CS
DB
IOW
IOR
A1
A0
译码器
8255
A口
B口
C口
D0~D7
外 设
43
工作方式
基本输入 /输出方式（方式 0）
选通工作方式（方式 1）
双向传送方式（方式 2）
44
方式 0：
? 相当于三个独立的 8位简单接口
? 各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，
但不能同时实现输入及输出
? C端口可以是一个 8位的简单接口，也可以分为
两个独立的 4位端口
? 常用于连接简单外设（适于无条件或查询方式）
45
方式 0的应用,
? 常使 A端口和 B端口作为 8位数据的输入或输
出口，使 C口的某些位作状态输入
46
方式 1
? 利用一组选通控制信号控制 A端口和 B端口
的数据输入输出
? A口,B口作输入或输出口,C口的部分位用
作选通控制信号
? A口,B口在作为 输入 和 输出 时的选通信号
不同
输入 输出
47
方式 1的应用
? 方式 1主要用于中断控制方式下的输入输出
? C口的 8位除用作选通信号外，其余位可工
作于方式 0下，作为输入或输出口
48
方式 2
? 双向输入输出方式 -------可以既作为输入口，
又作为输出口
? 只有 A端口可工作在方式 2下
49
方式 2的应用
? 可使 A端口作为双向端口所有
? 用于中断控制方式
? 当 A口工作于方式 2时,B口可工作于方式 1
（此时 C口的所有位都用作选通控制信号的
输入输出），也可工作于方式 0（此时 C口
的剩余位也可工作于方式 0）
50
方式控制字及状态字
? 利用软件编程确定 3个端口工作于何种方
式下；
? C端口可以按位操作。 当其工作于方式 0下
且作为输出口时，需要对输出线设置初始
状态（即初始化）。
51
方式控制字与状态字格式
? 控制字 --------确定 3个端口的工作方式
? 状态字 --------确定 C口某一位的初始状态
52
8255芯片的应用
芯片与系统的连接
芯片的初始化
相应的控制程序
例 7-3
53
8255应用例 2：
? 利用 8255实现开关检测和继电器控制电路；
? 当开关 K闭合时，使 8个继电器通电动作；
? 系统每隔 100ms检测一次开关状态，实现相
应的控制；
? 初始状态下继电器都不动作。
54
题目分析
? 采用中断控制方式（每 100ms中断一次）
? 使 8255的 A端口和 B端口均工作于方式 0
? 8253计数器 0和计数器 1均工作于方式 3，利用 OUT0
的输出作为计数器 1的时钟信号，使 OUT0输出频率为
2KHz,OUT1输出频率为 10Hz。用 OUT1信号作为
中断源。
? 8253两个计数器的计数初值分别为：
CNT0,2MHz/2KHz =1000
CNT1,100ms/0.5ms=200
55
CS
A0
A1
WR
RD
DB PA0
PA7
??
?
PB0
PB7
??
?
+5V
Vcc
K
继电器 × 8
384H~387H
388H~38BH CS
A0
A1
OUT1
CLK1
2MHz时钟脉冲CLK0
OUT0
??
?
INTR(每秒 10次 )
8255
8253
D0-D7
IOR#
IOW#
A1
A0
R
Q
R
56
8255的初始化程序
MOV DX,387H
MOV AL,82H ; 1 0000 010
OUT DX,AL
XOR AL,AL ; 所有继电器均断电
MOV DX,384H
OUT DX,AL
57
8253的初始化程序
初始化命令字：
MOV DX,38BH
MOV AL,36H
OUT DX,AL
MOV AL,56H
OUT DX,AL
置计数初值：
MOV DX,388H
MOV AX,2000
OUT DX,AL
MOV AL,AH
OUT DX,AL
MOV DX,389H
MOV AL,200
OUT DX,AL
58
8255的中断服务程序
(主程序及中断初始化部分略 )
… …
MOV DX,385H ; PB口输入开关状态
WAIT0,IN AL,DX
AND AL,1 ; K闭合否？
JNZ WAIT0
MOV DX,384H ; PA口控制继电器
MOV AL,0FFH ; 所有继电器动作
OUT DX,AL
… …
59
数字接口电路部分作业：
? 8.1
? 8.3
? 8.5
? 8.7
? 8.10
? 8.11 *
60
§ 8.3 模拟量输入输出接口
主要内容：
? 模拟量输入输出通道的组成
? D/A转换器的工作原理、连接及编程
? A/D转换器的工作原理、连接及编程
61
一、模拟量输入输出通道
? 模拟量的输入通道：
将工业现场的模拟信号或非电的物理信号转换为
计算机的标准输入信号 —— 数据采集
? 模拟量的输出通道
将计算机输出的数字信号转换为模拟量以驱动生
产现场的执行器件 —— 过程控制
62
模拟量 I/O通道的组成：
模拟接口电路的任务模拟电路的任务
00101101
10101100工
业
生
产
过
程
传
感
器
放大
滤波
多路转换
&
采样保持
A/D
转换
放大
驱动
D/A
转换
输出
接口
微
型
计
算
机
执行
机构
输入
接口
物理量
变换
信号
处理
信号
变换
I/O
接口
输入通道
输出通道
63
模拟量 I/O接口
模拟量
D/A传感器 执行元件A/D
数字量 数字量 模拟量
模拟量输入
(数据采集 )
模拟量输出
(过程控制 )
计算机
64
二、数 /模 （ D/A） 变换器
掌握：
? D/A变换器的工作原理
? D/A变换器的主要技术指标
? DAC0832的三种工作模式
? DAC0832的应用
65
1,D/A变换器的基本构成
模拟开关
电阻网络
运算放大器
权电阻网络
R-2R梯形电阻网络
Vref
Rf
模拟开关
电阻网络
VO
数字量 ∑
66
2,基本变换原理
? 运放的放大倍数足够大时，输出电压 VO与输入
电压 Vin的关系为：
Vi
Rf
VO
∑
R
f
O in
RV = - V
R
67
基本变换原理
? 若输入端有 n个支路,则输出电压 VO与输入电
压 Vi的关系为：
?
n
0 f in
i = 1 i
1V = -R V
R Vi
Rf
VO
∑
R1
Rn
…
68
基本变换原理
? 令每个支路的输入电阻为 2iR，并令基准电压
Vref =（ Rf/Ri） Vi，则有
??
nn
0 f r e f r e fii
i = 1 i = 1f
11V = - R V = - V
2 R 2
69
基本变换原理
? 如果每个支路由一个开关 Si控制,Si=1
表示 Si合上,Si=0表示 Si断开，则上式
变换为
?
n
0 i r e fi
i = 1
1
V = - S V
2
若 Si=1,该项对 VO有贡献；若 Si=0,该项对 VO无贡献
70
权电阻网络：
2R
4R
8R
16R
32R
64R
128R
256R
Vref
Rf
VO
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
这里，上式中的 n=8
71
基本变换原理
? 如果用 8位二进制代码来控制图中的 S1 ——S8
(Di=1时 Si闭合； Di=0时 Si断开 ),则不同的二进制
代码就对应不同输出电压 VO；
? 当代码在 0～ FFH之间变化时,VO相应地在 0～
-(255/256)Vref之间变化；
? 为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际的
D/A转换器采用 R-2R梯形电阻网络，它只用两
种阻值的电阻 (R和 2R)。
72
3,主要技术指标
? 分辨率（ Resolution）
输入的二进制数每 ± 1个最低有效位 (LSB)
使输出变化的程度。
? 可用输入数字量的位数来表示，如 8位,10
位等；也可用一个 LSB 使输出变化的程度来
表示。
? LSB —— Least Significant Bit
73
分辩率
? 一个满量程为 5V的 10位 D/A变换器，± 1
LSB的变化将使输出变化
5/(210-1) = 5/1023
= 0.04888V
= 48.88mV
74
转换精度 （ 误差 ）
实际输出值与理论值之间的最大偏差
? 可用最小量化阶 ⊿ 来度量：
⊿ =± 1/2 LSB
? 也可用满量程的百分比来度量：
如 0.05% FSR
(FSR-Full Scale Range)
75
转换时间
? 从开始转换到与满量程值相差 ± 1/2 LSB所对
应的模拟量所需要的时间。
t
V
1/2 LSB
tC
VFULL
76
4,DAC0832
特点：
? 8位电流输出型 D/A转换器
? T型电阻网络
? 差动输出
77
DAC0832的内部结构,
输 入 D0
4--7
13--16
19
1
2
18
17
XFER
WR2
WR1
CS
ILE
＆
≥ 1 ≥ 1 LE1 LE2 Rfb
8 位
输 入
寄 存
器
8 位
DAC
寄 存
器
8 位
D/A
转 换
器
V
REF
IOUT2
IOUT1
Rfb
AGND(模 拟 地 )
VCC(+5V或 +15V）
20
10
3
9
11
12
8
DAC0832框 图
DGND（ 数 字 地 ）
数 据 D7
78
主要引线功能
输入寄存器控制信号：
? D7～ D0：输入数据线
? ILE：输入锁存允许
? CS：片选信号
? WR1：写输入锁存器
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
2 0
1 9
1 8
1 7
1 6
1 5
1 4
1 3
1 2
1 1
V C C
I L E
W R 2
X F E R
D 4
D 5
D 6
D 7
L O U T 2
L O U T 1
C S
W R 1
A G N D
D 3
D 2
D 1
D 0
V R E F
R f b
D G N D
D A C 0 8 3 2
79
主要引线功能
用于 DAC寄存器的控制信号：
? WR2：写 DAC寄存器
? XFER：允许输入锁存器的数据传送到 DAC
寄存器
80
主要引线功能
其它引线：
? VREF：参考电压。
-10V～ +10V，一般为 +5V或 +10V
? IOUT1,IOUT2,D/A转换差动电流输出。
用于连接运算放大器的输入
? Rfb,内部反馈电阻引脚，接运放输出
? AGND,DGND,模拟地和数字地
81
工作时序
D 0 - - D 7
C S
W R 1
I L E
（ 高 电 平 ）
W R 2
X F E R
（ 模 拟 输 出 电 流 变 化 ）
写输入
寄存器
写 DAC
寄存器
82
工作模式
? 单缓冲模式
? 双缓冲模式
? 无缓冲模式
83
单缓冲模式
? 使输入锁存器或 DAC寄存器二者之一处于直通，
即芯片只占用一个端口地址。
? CPU只需一次写入即开始转换。写入数据的程
序为：
MOV DX,PORT
MOV AL,DATA
OUT DX,AL
84
双缓冲模式 （ 标准模式 ）
? 对输入寄存器和 DAC寄存器均需控制；
? 当输入寄存器控制信号有效时，数据写入输入寄存
器中；再在 DAC寄存器控制信号有效时，数据才写
入 DAC寄存器，并启动变换；
? 此时芯片占用两个端口地址；
? 优点：数据接收与 D/A转换可异步进行；
可实现多个 DAC同步转换输出
? 特点,分时写入、同步转换
85
双缓冲模式同步转换例
86
双缓冲模式的数据写入程序
MOV AL,data
MOV DX,port1 0832-1的输入寄存器地址
OUT DX,AL
MOV DX,port2 0832-2的输入寄存器地址
OUT DX,AL
MOV DX,port3 DAC寄存器地址
OUT DX,AL
HLT
87
无缓冲器模式
? 使内部的两个寄存器都处于直通状态。模拟
输出始终跟随输入变化。
? 不能直接与数据总线连接，需外加并行接口
(如 74LS373,8255等 )。
88
5,D/A转换器的应用
信号发生器
用于闭环控制系统
向 D/A转换器写入某种按规
律变化的数据，即可在输出
端获得相应的各种波形
89
三、模 /数 （ A/D） 转换器
主要内容：
? A/D转换器的一般工作原理；
? A/D转换器的主要技术指标；
? A/D转换器的应用
与系统的连接
数据采集程序的编写
90
1,A/D转换器用途
? 用于将连续变化的模拟信号转换为数字信
号的装置，简称 ADC,是模拟系统与计算
机之间的接口部件。
91
2,A/D转换器类型
? 计数型 A/D转换器
—— 速度慢、价格低，适用于慢速系统
? 双积分型 A/D转换器
—— 分辩率高、抗干扰性好、转换速度慢，适用于中速系统
? 逐位反馈型 A/D转换器
—— 转换精度高、速度快、抗干扰性差
92
逐位反馈型 A/D转换器
D/A
+
-
V i
比较器
逐次变换
寄存器S A R
┇
┇ } 数字量输出时序及控制逻辑
…
…
V C
原理：类似天平称重量时的尝试法，逐步用砝码的累积重量去逼近被称物
93
3,主要技术指标
? 转换精度
量化误差
非线性误差
其它误差
? 总误差 =各误差的均方根
影响精度的误差
94
量化间隔
? 一个最低有效位对应的模拟量，即
△ =Vmax /（ 2n-1）
? 例：某 8位 ADC的满量程电压为 5V，则其分
辨率为：
5V/255=19.6mV
95
量化误差
? 绝对量化误差 =1/2 △
? 相对量化误差 =（ 1/2） х 1LSB х 100%
96
量化误差
? 例：
设满量程电压 =10V，
A/D变换器位数 =10位，则：
绝对量化误差 ≈ 10/211 = 4.88mV
相对量化误差 ≈ 1/211 *100% = 0.049%
97
转换时间
? 实现一次转换需要的时间
? 精度越高（字长越长），转换速度越慢。
98
输入动态范围
? 允许转换的电压的范围
如 0～ 5V,0～ 10V等。
99
4,ADC0809
? 8通道（ 8路）输入
? 8位字长
? 逐位逼近型
? 转换时间 100μs
? 内置三态输出缓冲器
100
主要引脚功能
? D7～ D0：输出数据线（三态）
? IN0～ IN7,8通道（路）模拟输入
? ADDA,ADDB,ADDC：通道地址
? ALE：通道地址锁存
? START：启动转换
? EOC：转换结束状态输出
? OE：输出允许（打开输出三态门）
? CLK：时钟输入（ 10KHz～ 1.2MHz）
101
START EOC CLK OE
D7
D0
VREF(+) VREF(-)
ADDC
ADDB
ADDA
ALE
IN0
IN7
比较器
8路模
拟开
关 逐位逼近寄存器 SAR
树状开关
电阻网络
三态
输出
锁存
器
时序与控制
地址
锁存
及
译码
D/A
8
个
模
拟
输
入
通
道
8选 1
内部结构：
102
工作时序
启动
地址
锁存
ADDA--ADDC
ALE/START
EOC
OE
D 0-- D 7
转换时间
103
ADC0809工作过程
? 送通道地址，以选择要转换的模拟输入；
? 锁存通道地址到内部地址锁存器；
? 启动 A/D变换；
? 判断转换是否结束；
? 读转换结果
104
ADC0809的应用
? 芯片与系统的连接
? 编写相应的数据采集程序
105
芯片与系统的连接
模拟输入端 Ini,
单路输入时
ADDC
ADDB
ADDA
IN4
ADC0809
输入
多路输入时
ADDC
ADDB
ADDA
IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
ADC0809
输入 0
输入 1
输入 2
输入 3
输入 4
CPU指定
通道号
+5V
106
通道地址线的连接
? 多路输入时，地址线不能接死，要通过一个接口芯
片与数据总线连接。
? 接口芯片可以选用：
简单接口芯片 74LS273,74LS373等 （ 占用一个 I/O地址 ）
可编程并行接口 8255（ 占用四个 I/O地址 ）
107
通道地址线的连接
ADDC
ADDB
ADDA
IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
ADC0809
输
入
DB
74LS273
Q2
Q1
Q0CP
来自 I/O
译码
D0-D7
ADDC
ADDB
ADDA
IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
ADC0809
DB
8255
PB2
PB1
PB0CS#
来自 I/O
译码
D0-D7
A1
A0
A1
A0
108
数据输出线的连接
? 可直接连到 DB上，或通过另外一个输入接口与 DB
相连；
? 两种方法均需占用一个 I/O地址
D0-D7
ADC0809
DB
OE来自 I/O译码
D0-D7
ADC0809
DB
OE
来自 I/O
译码
直接连 DB 通过输入接口连 DB
74LS244
+5V
DIDO
E1#
E2#
109
ALE和 START端的连接
? 独立连接,用两个信号分别进行控制，需占用两个 I/O端口
或两个 I/O线；
? 统一连接,用一个脉冲信号的上升沿进行地址锁存，下降沿
实现启动转换，只需占用一个 I/O端口或一个 I/O线。
ADC0809
ALE
START
独立连接
来自 I/O
译码器 1
来自 I/O
译码器 2
ADC0809
ALE
START
统一连接
来自 I/O
译码器
110
判断转换结束的方法
? 软件延时等待；
? 软件查询 EOC状态；
? 把 EOC作为中断申请信号接到中断控制器的
中断请求输入端，在中断服务程序中读入转
换结果。
111
软件查询方法判断 EOC状态
? 将 EOC信号通过一个三态门连接到数据总
线；
? 三态门占用一个 I/O端口地址；
? CPU通过不断读取该三态门端口的输入数
据，来确定是否转换结束。
112
ADC0809与系统的连接例
D0
IN0
A15—— A0
IOR
IOW
D7—— D0 D7-D0
EOC
OE
START
ALE
ADDC
ADDB
ADDA
译
码
器
ADC0809
113
初始化
送通道地址
送 ALE信号
送 START信号
读 EOC状态
送读允许 OE信号
EOC=1？
读转换结果
采集结束否？
N
Y
结 束
Y
送下一路通道地址 （ 1）
（ 1）
N
114
§ 8.3 作业：
? 8.14
? 8.15
? 8.16
? 8.17
? 8.19
? 8.20
第 8章
输入输出接口
2
主要内容
? 基本输入输出接口的特点
? 简单接口芯片的应用
? 两种可编程数字接口芯片的应用
? 工业闭环控制系统概述
? 模拟量输入输出接口芯片的功能及应用
3
§ 8.1 简单数字接口电路
掌握：
? 接口电路的分类及特点；
? 两类简单接口芯片的应用
4
一、接口电路的基本构成
CPU
数据
状态
控制
外设
I/O接口：
5
接口的基本构成
数据线
控制线
状态线
DB
CB
AB
数据输入寄存器
(or 三态门 )
数据输出寄存器
(锁存器 )
状态寄存器
(or 三态门 )
命令寄存器
译码
电路
控制
逻辑
6
接口的基本构成
? 数据输入 /输出寄存器 —— 暂存输入 /输出
的数据
? 命令寄存器 —— 存放控制命令，用来设定
接口功能、工作参数和工作方式。
? 状态寄存器 —— 保存外设当前状态，以供
CPU读取。
7
外设接口
输入接口
输出接口
并行接口
串行接口
数字接口
模拟接口
8
输入输出接口的特点
输入接口：
? 要求对数据具有控制能力（常用三态门实现）
输出接口：
? 要求对数据具有锁存能力（常用锁存器实现）
9
二、基本输入接口
三态门接口：高电平、低电平,高阻态
10
三态门的工作波形：
A0~A15
IOR
译码输出
D0~D7 开关状态
地址有效
11
74LS244接口
? 含 8个三态门的集成电路芯片
? 不具备数据的保存能力
? 在外设具有数据保持能力时用来输入接口
P341图
12
三态门接口应用例
? 利用三态门作为输入接口（ 接口地址 380H）
接到 地址范围为 70000H----71FFFH的
EEPROM芯片的 READY/BUSY端，当三态门
输出高电平时，可向 98C64A写入一个字节数
据，输出低电平时则不能写入。试画芯片与系
统的连接图
13
三态门接口应用例
D0~D7
A0
A12
??
?
WE
OE
READY/BUSY
??
?
A0
A12
MEMW
MEMR
高位地
址信号
D0~D7
D0
380H
CE译码
IOR
A0~ A12 译码
14
锁存器接口
? 通常由 D触发器构成；
? 特点：
具有对数据的锁存能力；
不具备对数据的控制能力
15
常用锁存器芯片
? 74LS273
8D触发器，不具备数据的控制能力
? 74LS374
含有 8个带有三态输出的 8D触发器，具
有对数据的控制能力
P343图
例
16
锁存器芯片 74LS374
D0~D7
Q0
Q7
..
.
OE
CP译码器
D0~D7
Q0
Q7
..
.
OE
CP
译码器
做输出口, 做输入口,
外
设
自外设
17
简单 I/O接口综合应用例
? 根据开关状态在 7段数码管上显示数字或
符号
? 设输出接口的地址为 F0H
? 设输入接口地址为 F1H
? 当开关的状态分别为 0000～ 1111时，
在 7段数码管上对应显示 ’0’～ ’F’
18
O1 I1
O2 I2
O3 I3
O4 I4
E1
K0～ K3
+5V
G
G2A
G2B
C
B
A
≥1
74LS244
D0 Q0
| Q1
D7 Q2
Q3
Q4
CP Q5
Q6
Q7
a
b
c
d
e
f
g
DP
7406
反相器
74LS273 Rx8
≥1
74LS138
D0～ D7
IOW#
IOR#
Y0
Y1
F0H = 0000 0000 1111 0000
F1H = 0000 0000 1111 0001
&
≥ 1
A7～ A4
A15～ A8
A3
A2
A1
A0
D0
D1
D2
D3
译码器
19
符号 形状 7段码.gfedcba 符号 形状 7段码.gfedcba
’0’ 00111111 ’8’ 01111111
’1’ 00000110 ’9’ 01100111
’2’ 01011011 ’A’ 01110111
’3’ 01001111 ’B’ 01111100
’4’ 01100110 ’C’ 00111001
’5’ 01101101 ’D’ 01011110
’6’ 01111101 ’E’ 01111001
’7’ 00000111 ’F’ 01110001
20
简单 I/O接口综合应用例
……
Seg7 DB 3FH,06H,
5BH,4FH,66H,6DH,
7DH,07H,7FH,67H,77H,
7CH,39H,5EH,79H,71H
……
LEA BX,Seg7
MOV AH,0
GO,IN AL,0F1H
AND AL,0FH
MOV SI,AX
MOV AL,［ BX+SI］
OUT 0F0H,AL
JMP GO
21
§ 8.2 可编程数字接口芯片
掌握,
? 芯片的引线及内部结构
? 工作方式及工作时序
? 芯片的应用,
芯片与系统的连接
芯片的初始化编程
22
一、可编程定时器 8253
? 16位硬件减法计数器
? 含三个独立定时 /计数器
? 最大计数初值为 0
内部结构框图
23
主要引线功能
连接系统端的主要引线：
? D0----D7
? CS
? RD
? WR
? A0,A1
A1 A0
0 0 CNT0
0 1 CNT1
1 0 CNT2
1 1 控制寄存器
24
主要引线功能
连接外设端的主要引线：
? CLK ----------- 时钟脉冲输入
? GATE ---------- 门控信号输入
? OUT ------------ 定时输出
25
结构特点
? 计数器
? 控制寄存器
? 控制逻辑
16位初值寄存器
16位计数寄存器
存放 8位控制命令字
26
计数启动方式
软件启动
硬件启动
GATE端为高电平
置入计数初值后的第 2个
CLK脉冲的下降沿启动
GATE端有一个上升沿
对应 CLK脉冲的下降沿 启动
27
工作方式
方式 0
方式 1
软件启动，不自动重复计数。
装入初值后输出端变低电平，
计数结束输出高电平
硬件启动，不自动重复计数
装入初值后输出端变高电平，
计数开始输出低电平，结束后又变高
28
工作方式
方式 2
方式 3
软、硬件启动，自动重复计数
装入初值后输出端变高电平，
计数到最后一个脉冲时输出低电平
软、硬件启动，自动重复计数
装入初值后输出端变高电平，
输出对称方波
29
工作方式
方式 4
方式 5
软件启动，不自动重复计数。
装入初值后输出端变高电平，
计数结束输出一个 CLK宽度的低电平
硬件启动，不自动重复计数
波形与方式 4相同
30
控制字
? 用于确定各计数器的工作方式
格 式
31
8253的应用
? 与系统的连接
? 芯片初始化
? 置计数初值
编
程
32
与系统的连接示意
CLK
GATE
OUT
D0~D7
WR
RD
A1
A0
CS
DB
IOW
IOR
A1
A0
译码器
高
位
地
址
外
部
电
路
8253
33
初始化程序流程
写控制字
写计数值低 8位
写计数值高 8位
写入顺序：
可以计数器为
单位，也可先
写所有计数器
控制字，再写
入初值
34
8253应用例
? 采用 8253作定时 /计数器，其接口地址为
0120H~0123H。
? 要求计数器 0每 10ms输出一个 CLK脉冲宽的
负脉冲；用计数器 1产生 10KHz的连续方波信
号，计数器 2在定时 5ms后产生输出高电平。
输入 8253的时钟频率为 2MH。
? 画线路连接图，并编写初始化程序。
35
8253应用例
? 计算计数初值：
CNT0,10ms/0.5us=20000
CNT1,2 MHz/10KHz=200
CNT2,5ms/0.5us=10000
? 确定控制字：
CNT0,方式 2,16位计数值
CNT1,方式 3，低 8位计数值
CNT2,方式 0,16位计数值
36
8253应用例
CLK0
GATE0
OUT1
D0~D7
WR
RD
A1
A0
CS
DB
IOW
IOR
A1
A0
译码器
8253
CLK2
GATE1
GATE2
+5V
CLK1
2MHz
OUT0
OUT2
？
37
8253应用例 初始化程序
CNT0：
MOV DX,0123H
MOV AL,34H
OUT DX,AL
MOV DX,0120H
MOV AX,20000
OUT DX,AL
MOV AL,AH
OUT DX,AL
CNT1：
……
CNT2：
……
38
二、并行接口 8255
特点：
? 含 3个独立的 8位并行输入 /输出端口，各
端口均具有数据的控制和锁存能力
? 可通过编程，设置各端口工作在某一确定
状态下。
39
引线
连接系统端的主要引线：
? D0----D7
? CS
? RD
? WR
? A0,A1
? REAST
A1 A0
0 0 A端口
0 1 B端口
1 0 C端口
1 1 控制寄存器
40
引线
连接外设端的引脚：
? PA0 —— PA7
? PB0 —— PB7
? PC0 —— PC7
分别对应
A,B,C
三个端口
41
结构
A组
B组
端口 A
端口 C的高 4位
端口 B
端口 C的低 4位
42
8255与系统的连接示意图
D0~D7
WR
RD
A1
A0
CS
DB
IOW
IOR
A1
A0
译码器
8255
A口
B口
C口
D0~D7
外 设
43
工作方式
基本输入 /输出方式（方式 0）
选通工作方式（方式 1）
双向传送方式（方式 2）
44
方式 0：
? 相当于三个独立的 8位简单接口
? 各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，
但不能同时实现输入及输出
? C端口可以是一个 8位的简单接口，也可以分为
两个独立的 4位端口
? 常用于连接简单外设（适于无条件或查询方式）
45
方式 0的应用,
? 常使 A端口和 B端口作为 8位数据的输入或输
出口，使 C口的某些位作状态输入
46
方式 1
? 利用一组选通控制信号控制 A端口和 B端口
的数据输入输出
? A口,B口作输入或输出口,C口的部分位用
作选通控制信号
? A口,B口在作为 输入 和 输出 时的选通信号
不同
输入 输出
47
方式 1的应用
? 方式 1主要用于中断控制方式下的输入输出
? C口的 8位除用作选通信号外，其余位可工
作于方式 0下，作为输入或输出口
48
方式 2
? 双向输入输出方式 -------可以既作为输入口，
又作为输出口
? 只有 A端口可工作在方式 2下
49
方式 2的应用
? 可使 A端口作为双向端口所有
? 用于中断控制方式
? 当 A口工作于方式 2时,B口可工作于方式 1
（此时 C口的所有位都用作选通控制信号的
输入输出），也可工作于方式 0（此时 C口
的剩余位也可工作于方式 0）
50
方式控制字及状态字
? 利用软件编程确定 3个端口工作于何种方
式下；
? C端口可以按位操作。 当其工作于方式 0下
且作为输出口时，需要对输出线设置初始
状态（即初始化）。
51
方式控制字与状态字格式
? 控制字 --------确定 3个端口的工作方式
? 状态字 --------确定 C口某一位的初始状态
52
8255芯片的应用
芯片与系统的连接
芯片的初始化
相应的控制程序
例 7-3
53
8255应用例 2：
? 利用 8255实现开关检测和继电器控制电路；
? 当开关 K闭合时，使 8个继电器通电动作；
? 系统每隔 100ms检测一次开关状态，实现相
应的控制；
? 初始状态下继电器都不动作。
54
题目分析
? 采用中断控制方式（每 100ms中断一次）
? 使 8255的 A端口和 B端口均工作于方式 0
? 8253计数器 0和计数器 1均工作于方式 3，利用 OUT0
的输出作为计数器 1的时钟信号，使 OUT0输出频率为
2KHz,OUT1输出频率为 10Hz。用 OUT1信号作为
中断源。
? 8253两个计数器的计数初值分别为：
CNT0,2MHz/2KHz =1000
CNT1,100ms/0.5ms=200
55
CS
A0
A1
WR
RD
DB PA0
PA7
??
?
PB0
PB7
??
?
+5V
Vcc
K
继电器 × 8
384H~387H
388H~38BH CS
A0
A1
OUT1
CLK1
2MHz时钟脉冲CLK0
OUT0
??
?
INTR(每秒 10次 )
8255
8253
D0-D7
IOR#
IOW#
A1
A0
R
Q
R
56
8255的初始化程序
MOV DX,387H
MOV AL,82H ; 1 0000 010
OUT DX,AL
XOR AL,AL ; 所有继电器均断电
MOV DX,384H
OUT DX,AL
57
8253的初始化程序
初始化命令字：
MOV DX,38BH
MOV AL,36H
OUT DX,AL
MOV AL,56H
OUT DX,AL
置计数初值：
MOV DX,388H
MOV AX,2000
OUT DX,AL
MOV AL,AH
OUT DX,AL
MOV DX,389H
MOV AL,200
OUT DX,AL
58
8255的中断服务程序
(主程序及中断初始化部分略 )
… …
MOV DX,385H ; PB口输入开关状态
WAIT0,IN AL,DX
AND AL,1 ; K闭合否？
JNZ WAIT0
MOV DX,384H ; PA口控制继电器
MOV AL,0FFH ; 所有继电器动作
OUT DX,AL
… …
59
数字接口电路部分作业：
? 8.1
? 8.3
? 8.5
? 8.7
? 8.10
? 8.11 *
60
§ 8.3 模拟量输入输出接口
主要内容：
? 模拟量输入输出通道的组成
? D/A转换器的工作原理、连接及编程
? A/D转换器的工作原理、连接及编程
61
一、模拟量输入输出通道
? 模拟量的输入通道：
将工业现场的模拟信号或非电的物理信号转换为
计算机的标准输入信号 —— 数据采集
? 模拟量的输出通道
将计算机输出的数字信号转换为模拟量以驱动生
产现场的执行器件 —— 过程控制
62
模拟量 I/O通道的组成：
模拟接口电路的任务模拟电路的任务
00101101
10101100工
业
生
产
过
程
传
感
器
放大
滤波
多路转换
&
采样保持
A/D
转换
放大
驱动
D/A
转换
输出
接口
微
型
计
算
机
执行
机构
输入
接口
物理量
变换
信号
处理
信号
变换
I/O
接口
输入通道
输出通道
63
模拟量 I/O接口
模拟量
D/A传感器 执行元件A/D
数字量 数字量 模拟量
模拟量输入
(数据采集 )
模拟量输出
(过程控制 )
计算机
64
二、数 /模 （ D/A） 变换器
掌握：
? D/A变换器的工作原理
? D/A变换器的主要技术指标
? DAC0832的三种工作模式
? DAC0832的应用
65
1,D/A变换器的基本构成
模拟开关
电阻网络
运算放大器
权电阻网络
R-2R梯形电阻网络
Vref
Rf
模拟开关
电阻网络
VO
数字量 ∑
66
2,基本变换原理
? 运放的放大倍数足够大时，输出电压 VO与输入
电压 Vin的关系为：
Vi
Rf
VO
∑
R
f
O in
RV = - V
R
67
基本变换原理
? 若输入端有 n个支路,则输出电压 VO与输入电
压 Vi的关系为：
?
n
0 f in
i = 1 i
1V = -R V
R Vi
Rf
VO
∑
R1
Rn
…
68
基本变换原理
? 令每个支路的输入电阻为 2iR，并令基准电压
Vref =（ Rf/Ri） Vi，则有
??
nn
0 f r e f r e fii
i = 1 i = 1f
11V = - R V = - V
2 R 2
69
基本变换原理
? 如果每个支路由一个开关 Si控制,Si=1
表示 Si合上,Si=0表示 Si断开，则上式
变换为
?
n
0 i r e fi
i = 1
1
V = - S V
2
若 Si=1,该项对 VO有贡献；若 Si=0,该项对 VO无贡献
70
权电阻网络：
2R
4R
8R
16R
32R
64R
128R
256R
Vref
Rf
VO
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
这里，上式中的 n=8
71
基本变换原理
? 如果用 8位二进制代码来控制图中的 S1 ——S8
(Di=1时 Si闭合； Di=0时 Si断开 ),则不同的二进制
代码就对应不同输出电压 VO；
? 当代码在 0～ FFH之间变化时,VO相应地在 0～
-(255/256)Vref之间变化；
? 为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际的
D/A转换器采用 R-2R梯形电阻网络，它只用两
种阻值的电阻 (R和 2R)。
72
3,主要技术指标
? 分辨率（ Resolution）
输入的二进制数每 ± 1个最低有效位 (LSB)
使输出变化的程度。
? 可用输入数字量的位数来表示，如 8位,10
位等；也可用一个 LSB 使输出变化的程度来
表示。
? LSB —— Least Significant Bit
73
分辩率
? 一个满量程为 5V的 10位 D/A变换器，± 1
LSB的变化将使输出变化
5/(210-1) = 5/1023
= 0.04888V
= 48.88mV
74
转换精度 （ 误差 ）
实际输出值与理论值之间的最大偏差
? 可用最小量化阶 ⊿ 来度量：
⊿ =± 1/2 LSB
? 也可用满量程的百分比来度量：
如 0.05% FSR
(FSR-Full Scale Range)
75
转换时间
? 从开始转换到与满量程值相差 ± 1/2 LSB所对
应的模拟量所需要的时间。
t
V
1/2 LSB
tC
VFULL
76
4,DAC0832
特点：
? 8位电流输出型 D/A转换器
? T型电阻网络
? 差动输出
77
DAC0832的内部结构,
输 入 D0
4--7
13--16
19
1
2
18
17
XFER
WR2
WR1
CS
ILE
＆
≥ 1 ≥ 1 LE1 LE2 Rfb
8 位
输 入
寄 存
器
8 位
DAC
寄 存
器
8 位
D/A
转 换
器
V
REF
IOUT2
IOUT1
Rfb
AGND(模 拟 地 )
VCC(+5V或 +15V）
20
10
3
9
11
12
8
DAC0832框 图
DGND（ 数 字 地 ）
数 据 D7
78
主要引线功能
输入寄存器控制信号：
? D7～ D0：输入数据线
? ILE：输入锁存允许
? CS：片选信号
? WR1：写输入锁存器
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
2 0
1 9
1 8
1 7
1 6
1 5
1 4
1 3
1 2
1 1
V C C
I L E
W R 2
X F E R
D 4
D 5
D 6
D 7
L O U T 2
L O U T 1
C S
W R 1
A G N D
D 3
D 2
D 1
D 0
V R E F
R f b
D G N D
D A C 0 8 3 2
79
主要引线功能
用于 DAC寄存器的控制信号：
? WR2：写 DAC寄存器
? XFER：允许输入锁存器的数据传送到 DAC
寄存器
80
主要引线功能
其它引线：
? VREF：参考电压。
-10V～ +10V，一般为 +5V或 +10V
? IOUT1,IOUT2,D/A转换差动电流输出。
用于连接运算放大器的输入
? Rfb,内部反馈电阻引脚，接运放输出
? AGND,DGND,模拟地和数字地
81
工作时序
D 0 - - D 7
C S
W R 1
I L E
（ 高 电 平 ）
W R 2
X F E R
（ 模 拟 输 出 电 流 变 化 ）
写输入
寄存器
写 DAC
寄存器
82
工作模式
? 单缓冲模式
? 双缓冲模式
? 无缓冲模式
83
单缓冲模式
? 使输入锁存器或 DAC寄存器二者之一处于直通，
即芯片只占用一个端口地址。
? CPU只需一次写入即开始转换。写入数据的程
序为：
MOV DX,PORT
MOV AL,DATA
OUT DX,AL
84
双缓冲模式 （ 标准模式 ）
? 对输入寄存器和 DAC寄存器均需控制；
? 当输入寄存器控制信号有效时，数据写入输入寄存
器中；再在 DAC寄存器控制信号有效时，数据才写
入 DAC寄存器，并启动变换；
? 此时芯片占用两个端口地址；
? 优点：数据接收与 D/A转换可异步进行；
可实现多个 DAC同步转换输出
? 特点,分时写入、同步转换
85
双缓冲模式同步转换例
86
双缓冲模式的数据写入程序
MOV AL,data
MOV DX,port1 0832-1的输入寄存器地址
OUT DX,AL
MOV DX,port2 0832-2的输入寄存器地址
OUT DX,AL
MOV DX,port3 DAC寄存器地址
OUT DX,AL
HLT
87
无缓冲器模式
? 使内部的两个寄存器都处于直通状态。模拟
输出始终跟随输入变化。
? 不能直接与数据总线连接，需外加并行接口
(如 74LS373,8255等 )。
88
5,D/A转换器的应用
信号发生器
用于闭环控制系统
向 D/A转换器写入某种按规
律变化的数据，即可在输出
端获得相应的各种波形
89
三、模 /数 （ A/D） 转换器
主要内容：
? A/D转换器的一般工作原理；
? A/D转换器的主要技术指标；
? A/D转换器的应用
与系统的连接
数据采集程序的编写
90
1,A/D转换器用途
? 用于将连续变化的模拟信号转换为数字信
号的装置，简称 ADC,是模拟系统与计算
机之间的接口部件。
91
2,A/D转换器类型
? 计数型 A/D转换器
—— 速度慢、价格低，适用于慢速系统
? 双积分型 A/D转换器
—— 分辩率高、抗干扰性好、转换速度慢，适用于中速系统
? 逐位反馈型 A/D转换器
—— 转换精度高、速度快、抗干扰性差
92
逐位反馈型 A/D转换器
D/A
+
-
V i
比较器
逐次变换
寄存器S A R
┇
┇ } 数字量输出时序及控制逻辑
…
…
V C
原理：类似天平称重量时的尝试法，逐步用砝码的累积重量去逼近被称物
93
3,主要技术指标
? 转换精度
量化误差
非线性误差
其它误差
? 总误差 =各误差的均方根
影响精度的误差
94
量化间隔
? 一个最低有效位对应的模拟量，即
△ =Vmax /（ 2n-1）
? 例：某 8位 ADC的满量程电压为 5V，则其分
辨率为：
5V/255=19.6mV
95
量化误差
? 绝对量化误差 =1/2 △
? 相对量化误差 =（ 1/2） х 1LSB х 100%
96
量化误差
? 例：
设满量程电压 =10V，
A/D变换器位数 =10位，则：
绝对量化误差 ≈ 10/211 = 4.88mV
相对量化误差 ≈ 1/211 *100% = 0.049%
97
转换时间
? 实现一次转换需要的时间
? 精度越高（字长越长），转换速度越慢。
98
输入动态范围
? 允许转换的电压的范围
如 0～ 5V,0～ 10V等。
99
4,ADC0809
? 8通道（ 8路）输入
? 8位字长
? 逐位逼近型
? 转换时间 100μs
? 内置三态输出缓冲器
100
主要引脚功能
? D7～ D0：输出数据线（三态）
? IN0～ IN7,8通道（路）模拟输入
? ADDA,ADDB,ADDC：通道地址
? ALE：通道地址锁存
? START：启动转换
? EOC：转换结束状态输出
? OE：输出允许（打开输出三态门）
? CLK：时钟输入（ 10KHz～ 1.2MHz）
101
START EOC CLK OE
D7
D0
VREF(+) VREF(-)
ADDC
ADDB
ADDA
ALE
IN0
IN7
比较器
8路模
拟开
关 逐位逼近寄存器 SAR
树状开关
电阻网络
三态
输出
锁存
器
时序与控制
地址
锁存
及
译码
D/A
8
个
模
拟
输
入
通
道
8选 1
内部结构：
102
工作时序
启动
地址
锁存
ADDA--ADDC
ALE/START
EOC
OE
D 0-- D 7
转换时间
103
ADC0809工作过程
? 送通道地址，以选择要转换的模拟输入；
? 锁存通道地址到内部地址锁存器；
? 启动 A/D变换；
? 判断转换是否结束；
? 读转换结果
104
ADC0809的应用
? 芯片与系统的连接
? 编写相应的数据采集程序
105
芯片与系统的连接
模拟输入端 Ini,
单路输入时
ADDC
ADDB
ADDA
IN4
ADC0809
输入
多路输入时
ADDC
ADDB
ADDA
IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
ADC0809
输入 0
输入 1
输入 2
输入 3
输入 4
CPU指定
通道号
+5V
106
通道地址线的连接
? 多路输入时，地址线不能接死，要通过一个接口芯
片与数据总线连接。
? 接口芯片可以选用：
简单接口芯片 74LS273,74LS373等 （ 占用一个 I/O地址 ）
可编程并行接口 8255（ 占用四个 I/O地址 ）
107
通道地址线的连接
ADDC
ADDB
ADDA
IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
ADC0809
输
入
DB
74LS273
Q2
Q1
Q0CP
来自 I/O
译码
D0-D7
ADDC
ADDB
ADDA
IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
ADC0809
DB
8255
PB2
PB1
PB0CS#
来自 I/O
译码
D0-D7
A1
A0
A1
A0
108
数据输出线的连接
? 可直接连到 DB上，或通过另外一个输入接口与 DB
相连；
? 两种方法均需占用一个 I/O地址
D0-D7
ADC0809
DB
OE来自 I/O译码
D0-D7
ADC0809
DB
OE
来自 I/O
译码
直接连 DB 通过输入接口连 DB
74LS244
+5V
DIDO
E1#
E2#
109
ALE和 START端的连接
? 独立连接,用两个信号分别进行控制，需占用两个 I/O端口
或两个 I/O线；
? 统一连接,用一个脉冲信号的上升沿进行地址锁存，下降沿
实现启动转换，只需占用一个 I/O端口或一个 I/O线。
ADC0809
ALE
START
独立连接
来自 I/O
译码器 1
来自 I/O
译码器 2
ADC0809
ALE
START
统一连接
来自 I/O
译码器
110
判断转换结束的方法
? 软件延时等待；
? 软件查询 EOC状态；
? 把 EOC作为中断申请信号接到中断控制器的
中断请求输入端，在中断服务程序中读入转
换结果。
111
软件查询方法判断 EOC状态
? 将 EOC信号通过一个三态门连接到数据总
线；
? 三态门占用一个 I/O端口地址；
? CPU通过不断读取该三态门端口的输入数
据，来确定是否转换结束。
112
ADC0809与系统的连接例
D0
IN0
A15—— A0
IOR
IOW
D7—— D0 D7-D0
EOC
OE
START
ALE
ADDC
ADDB
ADDA
译
码
器
ADC0809
113
初始化
送通道地址
送 ALE信号
送 START信号
读 EOC状态
送读允许 OE信号
EOC=1？
读转换结果
采集结束否？
N
Y
结 束
Y
送下一路通道地址 （ 1）
（ 1）
N
114
§ 8.3 作业：
? 8.14
? 8.15
? 8.16
? 8.17
? 8.19
? 8.20
