【笔记】微机原理及接口技术4 -- ADC/DAC

模数数模转换器


控制系统中的模拟接口

A/D 转换器 把模拟信号转成数字信号,供微处理器使用;
D/A 转换器 输出模拟信号,供外部控制装置使用;


D/A 原理

D/A 转换器的主要部件是电阻开关网络
通常是由输入的二进制数的各位控制一些开关,通过电阻网络,在运算放大器的输入端产生与二进制数各位的权成比例的电流,经过运算放大器相加和转换而成为与二进制数成比例的模拟电压

电压型D/A 可看做电压源,需接较大负载电阻;
电流型D/A 可看最电流源,不可接过大负载电阻(常用);


D/A 技术指标

分辨率:是 D/A 对于微小输入量变化的敏感程度描述;
对一个分辨率为 n 位的转换器,能够分辨满量程的 2-n 输入信号

精度:包括绝对精度和相对精度

建立时间也称稳定时间:指在 D/A 的数字输入端加上满量程的变化(如从全“0”变为全“1”)以后,其模拟输出稳定到最终值时所需的时间

输出电平:
电压型的 D/A 转换器,其输出电压为 0 ~ 5V 或 0 ~ 10V;
而电流型的 D/A 转换器,其输出电流为几毫安至几安


常用 D/A 芯片:DAC0832

  • 一款 8 位 D/A 芯片
  • 可处于三种不同工作方式:直通方式、单缓冲方式、双缓冲方式

另一个常见的高性能芯片:DAC1210


A/D 原理

最常用的 A/D 转换器:逐次逼近型的 A/D 转换器

逐次逼近型 A/D 组成:逐次逼近寄存器(SAR)、D/A 转换器、比较器、时序和控制逻辑等部分

转换原理:逐次把设定的 SAR 中的数字量经 D/A 转换后得到电压 VC,与待转换的模拟电压 VX 进行比较


分辨率:举个栗子:当输入电压的满量程为 VFS=10 V 时,则 10 位 A/D 转换器的分辨率为 10V/1024≈0.01V


总线概述


总线概念

微机一般有以下三个总线

  • 内部总线:是微型计算机内部各外部芯片与处理器之间的总线
  • 系统总线:是微型计算机中各插件板与系统板之间的总线
  • 外部总线:是微型计算机和外部设备之间的总线

单总线结构

  • 当 I/O 设备与主存交换信息时,原则上不影响 CPU 的工作
  • 因为只有一组总线,当某一时刻各部件都要占用时会出现争夺总线使用权的现象

双总线结构

  • 其为存储总线与 I/O 总线分开的结构

多总线结构

  • 采用 DMA 控制器可形成三总线结构
    主存总线用于 CPU 与主存之间的信息传输
    I/O 总线供 CPU 与各类 I/O 设备之间的信息传递
    DMA 总线用于高速外设(如磁盘等)与主存之间直接交换信息
  • 四总线结构实现了处理器链接 Cache

总线指标

总线宽度:指可同时传送的二进制数据的位数
数据传输率:又称总线带宽,是指在单位时间内总线上可传送的数据总量
总线频率:总线通常都有一个基本时钟,总线上其他信号都以这个时钟为基准
总线复用通常地址总线与数据总线在物理上是分开的两种总线

总线传输四个阶段:总线请求和仲裁、寻址、数据传输、结束

总线传输有同步和异步两个方式


PCI 总线

PCI 总线链接图

在这里插入图片描述


人机交换接口


键盘接口

目前微机主要用到的两类键盘:

  • PC/XT 机采用的 83 个键的标准键盘和 AT 机使用的 84 个键的键盘
  • 增强型的 10l/103/104/105/108/109 个键的扩展键盘

键盘通过电缆与主机链接,每次按下或者放开键盘都会发出对应的扫描码
PC/XT 扫描码发射格式起始位为高电平;而 PC/AT 起始位则为低电平;


PC 键盘对应的三种接口

在这里插入图片描述


鼠标接口

鼠标有机械鼠标、光电鼠标和光电机械鼠标三类

  • 机械鼠标通过轨迹球运动带动齿轮产生信号
  • 光电鼠标通过红外光收发装置检测信号

显示器接口

视频显示标准

  1. MDA 标准:单色字符显示接口
  2. CGA 标准:彩色显示适配器
  3. EGA 标准:增强型显示适配器
  4. VGA 标准:阵列彩色显示接口,颜色 256 色
  5. SVGA 标准:超级 VGA,分辨率大幅度提高
  6. TVGA 标准:全功能视频图形阵列显示接口,它兼容 VGA 全部显示标准,并扩展了若干字符显示和图形显示的新标准

CRT 显示器

  • 老式的电视和计算机显示器,它使用阴极射线管技术产生图像
  • 通过控制电子枪的位置和强度,可以在荧光屏幕上生成各种颜色和形状的图像
  • CRT 可以实现高刷和优质的饱和度,但是容易烧屏且体积过大

LCD 显示器

  • 只有有源阵列 LCD 可在 30 ~ 50ms 范围内,无源阵列 LCD 无法满足实时视频的要求
  • LCD 采用背光点亮
  • 由于背光特性,故其显示视角远小于 CRT 显示

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