Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

1 

Cel ćwiczenia 

Celem ćwiczenia jest poznanie zasad działania przetworników: 
­ analogowo­cyfrowych A/C (ang.

 ADC – Analog to Digital Converter

), 

­ cyfrowo­analogowych C/A (ang.

 DAC – Digital to Analog Converter

). 

A)  Część eksperymentalna 

W ćwiczeniu do kontroli i sterowania urządzeń zewnętrznych (przetworników) 

przy pomocy komputera i programu LabView będzie wykorzystywany port równoległy 
komputera LPT. 

Port  równoległy  LPT  (ang.

  Parallel  Port

)  jest  jednym  z  portów 

komunikacyjnych  komputera.  Umożliwia  on  równoległy  przesył  ,,n”  bitów.  Widok 
portu przedstawiono na rys. 1. 

Rys. 1. Port równoległy LPT 

Podczas ćwiczenia będzie wykorzystywany adres bazowy portu LPT1, którego 

wartość w kodzie heksadecymalnym wynosi: 378 

H

. 

1. Układ programowalnego interfejsu równoległego 8255 

Układ  8255  (rys.  2)  zawiera  trzy  8­bitowe  porty  A,  B  i  C,  które  pracują  jako 

wejścia  lub  wyjścia.  Opis  wyprowadzeń  przedstawiono  w  tabeli  1.  W  tabeli  2 
przedstawiono podstawowe operacje realizowane przez układ.

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

2 

Rys. 2. Układ 8255 

Tab. 1. 

Nazwa 

Numer 

wyprowadzenia 

Wejście (I) 

Wyjście (O) 

Funkcja 

D0 – D7 

27 – 34 

I/O 

Dwukierunkowa  8­bitowa  magistrala 
danych. 

RESET 

35 

I 

Zerowanie układu. 

CS 

6 

I 

Wybór  układu.  Jeśli 

1 

CS =  ,  to  układ 

jest odłączony od magistrali danych. 

RD 

5 

I 

Sygnał odczytu. 

WR 

36 

I 

Sygnał zapisu. 

A0 , A1 

9 , 8 

I 

wejścia  adresowe  wybierające  jeden 
z portów lub rejestr sterujący. 

PA0 – PA7 

1 – 4, 37 – 40 

I/O 

Port A. 

PB0 – PB7 

18 – 25 

I/O 

Port B. 

PC0 – PC7 

10 – 14 

I/O 

Port C. 

Tab. 2. 

A1 

A0 

RD 

WR 

CS 

Funkcja 

0 

0 

0 

1 

0 

Odczyt danych z portu A. 

0 

1 

0 

1 

0 

Odczyt danych z portu B. 

1 

0 

0 

1 

0 

Odczyt danych z portu C. 

0 

0 

1 

0 

0 

Zapis danych poprzez portu A. 

0 

1 

1 

0 

0 

Zapis danych poprzez portu B. 

1 

0 

1 

0 

0 

Zapis danych poprzez portu C. 

1 

1 

1 

0 

0 

Zapis słowa sterującego do rejestru sterującego 

X 

X 

X 

X 

1 

Magistrala  danych  D0  –  D7    w  stanie  wysokiej 
impedancji. 

1 

1 

0 

1 

0 

Niedozwolona  (zawartość  rejestru  sterującego 
nie podlega odczytowi). 

X 

X 

1 

1 

0 

Magistrala  danych  D0  –  D7    w  stanie  wysokiej 
impedancji.

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

3 

Charakterystyki trybu pracy układu 8255: 

­

  tryb 0: wszystkie bramy pracują jako proste porty wejścia­wyjścia, 

­

  tryb 1: porty A i B działają jako wejście­wyjście, część portu C wspomaga port 

A,  a  druga  część  portu  C  wspomaga  port  B,  (port  C  służy  do  przesyłania 
sygnałów sterujących), 

­

  tryb  2:  pracuje  tylko  brama  A  (dwukierunkowa)  wspomagana  przez  bramę  C 

(sygnały sterujące). 

Słowo sterujące: 

Układ 8255 wymaga czterech komórek przestrzeni adresowej: 

­

  00

H 

– port A, 

­

  01

H 

– port B, 

­

  02

H 

– port C, 

­

  03

H 

– rejestr sterujący.

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

4 

Rys.  3.  Schemat  połączeń  pomiędzy  portem  równoległym  a  układem  8255  na 

stanowisku laboratoryjnym LV­100 

Układ  74373  przedstawiony  na  rys.  3  jest  rejestrem,  który  zawiera 

8 

przerzutników  typu  D  (z  wyjściem  3  stanowym).  Wszystkie  są  sterowane  poprzez 
wejście zezwolenia wyjść  OE  (aktywne – poziom niski) oraz wejście LE (podłączone 
do  linii  oznaczonej  symbolem  ALE).  Jeśli  na  wejściu  LE  jest  stan  wysoki  ­ 
przerzutniki  przewodzą,  natomiast  jeśli  podamy  stan  niski  informacje  z  wejść  są 
zatrzaskiwane  w  przerzutnikach.  W  tabeli  3  przedstawiono  podstawowe  operacje 
realizowane przez układ. 

Tab. 3. 

OE 

LE 

Wyjście 

przerzutnika Q

t 

Wyjście 

przerzutnika Q

t+1 

L 

H 

H 

H 

L 

H 

L 

L 

L 

L 

X 

Q

t 

H 

X 

X 

Z

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

5 

W dalszej części ćwiczenia będą wykorzystywany podprogram: 

­

  8255_output.vi (zapis danych). 

Podprogram ,,8255_output.vi” skład się z : 

­

  okna  panelu  frontowego,  w  którym  znajdują  się  dwa  pola  umożliwiające 

podanie adresu portu układu 8255 oraz danych przeznaczonych do zapisu. 

­

  okna  schematu  blokowego,  w  którym  umieszczono  strukturę  sekwencji 

składającą się z ośmiu stron („ramek filmu”): 

o

  na  pierwszej  podano  stan  niski  na  wejście  ALE  oraz  stan  wysoki  na 

wejścia  RD  i  WR  układu 8255, 

o

  na drugiej następuje wybranie portu lub rejestru sterującego,

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

6 

o

  na trzecim podano stan wysoki na wejście ALE, 

o

  na czwartym podano stan niski na wejście ALE, 

o

  na piątym następuje przesłanie danych do wcześniej wybranego portu, 

o

  na szóstym podano stan niski na wejście  WR  układu 8255, 

o

  na siódmym umieszczono oczekiwanie = 1 ms,

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

7 

o

  na ósmym podano stan wysoki na wejście  WR  układu 8255. 

2. Przetwornik analogowo­cyfrowy ADC0804 

Przetwornik  analogowo­cyfrowy  przetwarza  napięcie  wejściowe  na  wartość 

cyfrową  binarną,  zależną  od  wartości  napięcia  wejściowego.  Zastosowany  w 
stanowisku  laboratoryjnym  przetwornik  ADC0804  (rys.  4)  charakteryzuje  się 
następującymi parametrami: 

­ rozdzielczość: 8 bitów (0 ­ 255), 
­ czas przetwarzania: 100 µs. 

Opis wyprowadzeń przetwornika ADC0804 przedstawiono w tabeli 4.

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

8 

Rys. 4. Układ ADC0804 

Tab. 4. 

Nazwa 

Numer 

wyprowadzenia 

Wejście (I) 

Wyjście (O) 

Funkcja 

DB7 – DB0 

11 – 18 

O 

Wyjście danych. 

CS 

1 

I 

Wejście  sygnału  umożliwiającego 
pracę (stan niski). 

RD 

2 

I 

Odczytywanie danych wyjściowych. 

WR 

3 

I 

Start przetwarzania napięcia wej. 

INTR 

5 

O 

Zakończenie przetwarzania. 

V

CC 

20 

I 

Zasilanie + 5 V. 

D GND 

10 

I 

Masa ,,cyfrowa”. 

A GND 

8 

I 

Masa ,,analogowa”. 

V

REF 

9 

I 

Wejściowe  napięcie  odniesienia. 
(powinno  być  ustawione  na  połowę 
wartości 

ograniczenia 

górnego 

napięcia wejściowego). 

V

IN 

(+) ,V

IN 

(­) 

6 , 7 

I 

Różnicowe 

wejście 

napięcia 

analogowego. 

CLK IN 

4 

I 

Wejście  impulsów  zegarowych  w 
zakresie 100 – 1460 kHz. 

CLK R 

19 

O 

Wyjście 

impulsów 

zegarowych 

(sprzężenie 

zwrotne 

generatora 

zegarowego).

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

9 

Proces przetwarzania napięcia wejściowego na wartość binarną pokazano na rys. 5 
(start przetwarzania) i rys. 6 (odczyt danych wyjściowych). 

Rys. 5. Proces przetwarzania (start przetwarzania) 

Rys. 6. Proces przetwarzania (odczyt danych wyjściowych) 

Połączenia pomiędzy przetwornikiem ADC0804 a układem 8255 przedstawia rys. 7. 
Rys. 8 przedstawia widok połączonego stanowiska laboratoryjnego.

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

10 

Rys. 7. Schemat połączeń przetwornika A/C 0804 

Rys. 8. Widok połączonego stanowiska laboratoryjnego

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

11 

Przebieg ćwiczenia: 

W  ćwiczeniu  napięcie  wejściowe  podane  na  przetwornik  ADC0804  zostanie 

przetworzone  na  wartość  binarną  (8  bitów).  Sterowanie  przetwornikiem  ADC0804 
odbywa się za pośrednictwem układu 8255  poprzez port równoległy LPT programem 
LabView. 

1.  Uruchom  program  LabView,  a  następnie  otwórz  plik  o  nazwie  ,,10_1.vi” 

z katalogu  C:/przykłady/.  W  oknie  schematu  blokowego  przeanalizuj  działanie 
układu. 

2.  W oknie panelu frontowego umieszczono przycisk „Koniec odczytu”. 

3.  W  oknie  schematu  blokowego  umieszczono  strukturę  sekwencji,  która  składała 

się  z  dwóch  stron  („ramek  filmu”).  Na  pierwszej  z  nich  umieszczono  kolejną 
strukturę sekwencji, która składa się także z dwóch stron: 
­  na  pierwszej  z  nich  podano  stan  niski  na  wejście  ALE  oraz  stan  wysoki  na 
wejścia  RD  i  WR  układu 8255,

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

12 

­ na drugiej umieszczono dane układu 8255: 

­ port B zdefiniowany jest jako wejście, 
­ port C7 – C4 zdefiniowany jest jako wejście (wyjście  INTR  w ADC0804), 
­ port C3 – C0 zdefiniowany jest jako wyjście (wejścia  RD ,  WR  w ADC0804). 

8A 

H 

= 10001010 

B 

4.  Na  drugiej  stronie  struktury  sekwencji  (zewnętrznej)  umieszczono  strukturę  pętli

 

while

, gdzie na wejście „Warunek” podano  wartość logiczną TRUE. Wewnątrz tej 

pętli umieszczono strukturę sekwencji, która składa się z sześciu (0 ­ 5) stron: 
­ na pierwszej podano stan niski na wejście  WR  w ADC0804,

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

13 

­ na drugiej podano stan wysoki na wejście  WR  w ADC0804, 

­  na trzeciej umieszczono oczekiwanie = 10 ms,

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

14 

­ na czwartej podano stan niski na wejście RD  w ADC0804, 

­  na  piątej  umieszczono  strukturę  pętli

  while

,  gdzie  na  wejście  „Warunek” 

doprowadzono  sygnał  z  przycisku  „Koniec  odczytu”  umieszczonego  na  panelu 
frontowym,

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

15 

­ na siódmej podano stan wysoki na wejście RD  w ADC0804. 

5.  Uruchom  symulację,  zaobserwuj  działanie  układu.  W  tym  celu  zmieniaj  poziom 

napięcia  wejściowego  (potencjometrem  SVR1)  podawanego  na  wejście 
przetwornika ADC0804  w zakresie 0 – 5 V. 

6.  Opisz  w  sprawozdaniu  zasadę  działania  i  polecenia  odczytu/zapisu  w 

przetworniku ADC0804. 

3. Przetwornik cyfrowo­analogowy DAC0800 

Przetwornik  cyfrowo­analogowy  przetwarza  wartość  cyfrową  binarną  na 

napięcie  wyjściowe,  zależne  od  wartości  binarnej.  Zastosowany  w  stanowisku 
laboratoryjnym przetwornik ADC0800 (rys. 9 i 10) jest 8­bitowym przetwornikiem D/A.

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

16 

Rys. 9. Układ DAC0800 

Rys. 10. Schemat układu DAC0800 

Opis wyprowadzeń przetwornika DAC0800 przedstawiono w tabeli 5. 

Tab. 5. 

Nazwa 

Numer 

wyprowadzenia 

Wejście (I) 

Wyjście (O) 

Funkcja 

B1 – B8 

5 – 12 

I 

Wejście danych cyfrowych. 

V + 

13 

I 

Dodatnie wejście napięciowe: 

18V 

V 

4,5V 

£ 

+ 

£ 

V ­ 

3 

I 

Ujemne wejście napięciowe: 

V 

5 

, 

4 

V­ 

1,8V 

­ 

- 

£ 

£ 

COMP 

16 

I 

Kompensacja.

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

17 

V

LC 

1 

I 

Logiczne 

napięcie 

progowe, 

wykorzystywane 

do 

połączenia 

różnych  wyjść  napięciowych  do 
wejść napięciowych DAC0800. Jeśli 
źródło  sygnału  DAC0800  pochodzi 
z  wyjść  TTL,  to  na  to  wejście  musi 
być  podany  stan  logiczny  niski 
(masa). 

V

REF + 

, V

REF ­ 

14 , 15 

I 

Wejściowe 

napięcie 

odniesienia 

wykorzystywane 

do 

określenia 

zakresu zmian prądu. 

out 

I 

, 

out 

I 

4 , 2 

O 

Wyjścia przetwornika DAC. 

Najistotniejszą  cechą  przetwornika  DAC0800  jest  fakt,  iż  należy  jedynie  podać  8­ 
bitowy  sygnał  wejściowy,  aby  otrzymać  na  wyjściu  sygnał  w  postaci  prądowej.  Taki 
sygnał  musi  być  jednak  przekonwertowany  przez  wzmacniacz  operacyjny  (np. 
LM1458), by zamienić go z postaci prądowej na napięciową, która ostatecznie może 
przyjąć postać analogowego sygnału napięciowego. 

Połączenia  na  stanowisku  laboratoryjnym  przedstawione  są  na  rys.  11.  Rys.  12 
przedstawia widok połączonego stanowiska laboratoryjnego. 

Rys. 11. Schemat połączeń na stanowisku laboratoryjnym

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

18 

Rys. 12. Widok połączonego stanowiska laboratoryjnego 

Przebieg ćwiczenia: 

W  ćwiczeniu  wartość  binarna  wejściowa  określana  przez  użytkownika  w 

programie  LabView  podawana  jest  na  przetwornik  DAC0800.  Bity  te  są  przesłane 
poprzez port równoległy LPT za pośrednictwem układu 8255 . 

Wykorzystując  miernik  ustaw  przy  pomocy  potencjometrów  SVR2  i  SVR3 

napięcie między punktami T3 i T4 = 5 V

DC

. 

1.  Uruchom  program  LabView,  a  następnie  otwórz  plik  o  nazwie  ,,11_1.vi” 

z katalogu C:/przykłady/. W oknie schematu blokowego przeanalizuj działanie 
układu. 

2.  W  oknie  panelu  frontowego  umieszczono  miernik,  który  będzie  przedstawiał 

wartość  binarną  podawaną  na  wejścia  przetwornika  A/C.  Zakres  miernika 
ustawiono na wartości 0 – 5 V.

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

19 

3.  W  oknie  schematu  blokowego  umieszczono  strukturę  sekwencji,  która 

składała się z trzech stron („ramek filmu”): 

­ na pierwszej podano stan niski na wejście ALE oraz stan wysoki na wejścia 

RD  i  WR  układu 8255, 

­  na  drugiej  umieszczono  dane  układu  8255  (port  B  zdefiniowano  jako 

wyjście),

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

20 

80 

H 

= 10000000 

B 

­  na  trzeciej  umieszczono  strukturę  pętli

  for

,  w  której  zawarto  elementy 

odpowiadające za: 
­ wysłanie poprzez portu B układu 8255 danych do przetwornika DAC0800 

(danymi są kolejne iteracje pętli), 

­  wysyłana  wartość  jest  dzielona  przez  51  (ponieważ  255/51  =  5),  a 

następnie  przedstawiania  na  mierniku  umieszczonym  na  panelu 
frontowym, 

­  w  celu  uniknięcia  zbyt  szybkich  zmian  wskazań  mierników  dodano 

opóźnienie 10 ms. 

4.  Uruchom symulację, zaobserwuj działanie układu oraz wskazania multimetru. 
5.  Opisz w sprawozdaniu zasadę działania przetwornika DAC0800. 

4. Program wg poleceń prowadzącego ćwiczenie 

Przy wykorzystaniu przedstawionych powyżej programów stwórz program zgodnie z 
poleceniem prowadzącego ćwiczenie.

Opracowali: dr inż. Marek Stawowy, mgr inż. Adam Rosiński, tech. Andrzej Szmigiel 
Wydział Transportu PW. Warszawa 2005­09­01. 

21 

Uwaga: 
Tworzony  program  trzeba  zapisać  pod  nową  nazwą:  nazwa  grupy_nazwisko_data 
(np. TWT_Kowalski_20051014) w katalogu C:/przykłady/ 

B)  Przygotowanie do ćwiczenia 

Należy przygotować się z zakresu wiedzy technicznej obejmującej takie zagadnienia 
jak:  układy  kombinacyjne,  układy  sekwencyjne,  a  w  szczególności,  należy 
przygotować odpowiedzi na poniższe pytania i polecenia: 
1.  Wymień  zalety  i  wady  wykorzystania  wspomagania  komputerowego  (na 

przykładzie programu LabView) jako narzędzia kontrolno­sterującego. 

2.  Opisz struktury sterujące w LabView. 
3.  Rodzaje wejść w LabView. 
4.  Opisz funkcje czasowe w LabView. 
5.  Wymień i opisz zależności arytmetyczne w LabView. 
6.  Wymień i opisz zależności logiczne w LabView. 
7.  Wymień i opisz zależności porównawcze w LabView. 
8.  Zapis liczb w różnych kodach liczbowych. 
9.  Wymień bramki logiczne. 
10.  Opisz rodzaje i parametry przetworników A/C i C/A. 

C)  Wyposażenie 

Komputer ............................................................................................................. szt. 1 
Stanowisko LV­100 .............................................................................................. szt. 1 
Kabel szeregowy.................................................................................................. szt. 1 
Kabel równoległy.................................................................................................. szt. 1 
Zasilacz stanowiska LV­100................................................................................. szt. 1 
Multimetr .............................................................................................................. szt. 1 

D)  Literatura 

1.  Misiurewicz P.: ,,Podstawy techniki cyfrowej”. WNT, 1983 
2.  Pieńkoś  Jan,  Turczyński  Janusz.:  ,,Układy  TTL  w  systemach  cyfrowych”. 

WKiŁ,1986 

3.  Rosiński Adam: ,,Podstawy użytkowania programu LabView”. Warszawa, 2004 
4.  Tietze, Schenk: ,,Układy półprzewodnikowe”. Wydaw. Nauk. –Techn., 1996 
5.  Wawrzyński  Wojciech:  ,,Podstawy  współczesnej  elektroniki”.  Oficyna  Wydaw. 

Politechniki Warszawskiej, 2003