第9章80C51单片机的模拟量接口
80C51单片机的外围接口
7.1.2 式
单片机对非编码键盘的控制方
1. 查询方式 这种方式是指在单片机完成其它 工作后的空余时间,调用键盘扫描子程 序,来响应键盘输入的要求,在执行键 功能程序时,CPU不再响应键输入要求。
[例7.1] 用查询法按图7-1读取行列键 盘键码,并将键码存入内部RAM 32H单 元。 图 中 P1.4 ~ P1.7 用 于 控 制 行 线 , P1.0~P1.3用于控制列线。行、列线通 过上拉电阻接+5 V,没有键按下时,被 钳在高电平状态。通过发送扫描字确定 键码,具体方法如下: (1) 由列线输出0,然后读入P1口的值存 入内部RAM 30H单元。
行列式非编码键盘的工作原理
行列式键盘又叫矩阵键盘,如图7-1所示, 按键设置在行列的交叉点上,如用2×2的 行列结构可构成四个键的键盘,4×4的行 列结构可构成16个键的键盘。在按键数量 较多时,矩阵键盘可节省I/O口线。
+5 V 5.1 k × 4 P1.7 P1.6 AT89C51 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 5.1 k × 4 +5 V
键值处理程序(略) 其它主程序(略) WZD0:PUSH PSW ;保护现场 PUSH A CLR EX0 ;关中断INT0 LCALL DELAY ;调延时程序去抖动 JNB P3.2,WZD01 ;再次确认是 INT0中断吗
80C51单片机引脚功能图解
80C51单片机引脚功能图解80C51属于51单片机系列,改进了8048的缺点并增加了一些新的运算技术。
其性能能够满意产品对于系统数据采集以准时间精度的需求。
本文将为大家介绍80C51单片机的引脚基础功能,感爱好的伴侣快来看一看吧。
MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片,引脚排列请参见图1。
图1P0.0 ~P0.7:P0口8位双向口线。
P1.0 ~P1.7:P1口8位双向口线。
P2.0 ~P2.7:P2口8位双向口线。
P3.0 ~P3.7:P3口8位双向口线。
ALE:地址锁存掌握信号。
在系统扩展时,ALE用于掌握把P0口输出的低8位地址锁存起来,以实现低位地址和数据的隔离。
此外,由于ALE是以晶振1/6的固定频率输出的正脉冲,因此可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。
PSEN:外部程序存储器读选通信号。
在读外部ROM时,PSEN有效(低电平),以实现外部ROM单元的读操作。
EA:访问程序存储掌握信号。
当信号为低电平常,对ROM的读操作限定在外部程序存储器;当信号为高电平常,对ROM的读操作是从内部程序存储器开头,并可延至外部程序存储器。
RST:复位信号。
当输入的复位信号连续两个机器周期以上的高电平常即为有效,用以完成单片机的复位初始化操作。
XTAL1和XTAL2:外接晶体引线端。
当使用芯片内部时钟时,此二引线端用于外接石英晶体和微调电容;当使用外部时钟时,用于接外部时钟脉冲信号。
VSS:地线。
VCC:+5 V电源。
以上是MCS-51单片机芯片40条引脚的定义及简洁功能说明,读者可以对比实训电路找到相应引脚,在电路中查看每个引脚的连接使用。
P3口线的其次功能。
P3的8条口线都定义有其次功能。
80C51单片机引脚图及引脚功能介绍
80C51单片机引脚图及引脚功能介绍首先我们来介绍一下单片机的引脚图及引脚功能(如下图所示),引脚的具体功能将在下面详细介绍单片机的40个引脚大致可分为4类:电源、时钟、控制和I/O引脚。
⒈ 电源:⑴ VCC - 芯片电源,接+5V;⑵ VSS - 接地端;⒉ 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。
⒊ 控制线:控制线共有4根,⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲① ALE功能:用来锁存P0口送出的低8位地址② PROG功能:片内有EPROM的芯片,在EPROM 编程期间,此引脚输入编程脉冲。
⑵ PSEN:外ROM读选通信号。
⑶ RST/VPD:复位/备用电源。
① RST(Reset)功能:复位信号输入端。
② VPD功能:在Vcc掉电情况下,接备用电源。
⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。
① EA功能:内外ROM选择端。
② Vpp功能:片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,施加编程电源Vpp。
⒋ I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口:P0、P1、P2、P3口,共32个引脚。
P3口还具有第二功能,用于特殊信号输入输出和控制信号(属控制总线)。
拿到一块单片机,想要使用它,首先必须要知道怎样去连线,我们用的一块89C51的芯片为例,我们就看一下如何给它连线。
1、电源:这当然是必不可少的了。
单片机使用的是5V电源,其中正极接40管脚,负极(地)接20管脚。
2、振蒎电路:单片机是一种时序电路,必须供给脉冲信号才能正常工作,在单片机内部已集成了振荡器,使用晶体振荡器,接18、19脚。
只要买来晶体震荡器,电容,连上就能了,按图1接上即可。
3、复位管脚:按图1中画法连好,至于复位是何含义及为何需要复要复位,在单片机功能中介绍。
4、 EA管脚:EA管脚接到正电源端。
至此,一个单片机就接好,通上电,单片机就开始工作了。
我们的第一个任务是要用单片机点亮一只发光二极管LED,显然,这个LED必须要和单片机的某个管脚相连,不然单片机就没法控制它了,那么和哪个管脚相连呢?单片机上除了刚才用掉的5个管脚,还有35个,我们将这个LED和1脚相连。
第9章 80C51单片机模拟量接口
Iout1:DAC电流输出1端。
Iout2:DAC电流输出2端。 Iout1 + Iout2 =DAC满输出电流。
Rfb:内部反馈电阻引脚。
Vref:参考电压输入端,可在-10V~+10V范 围内选择,参考电压直接影响D/A转换的精 度,需要外部提供稳定的电压,在精度要求 高的场合需要外接高精度稳压器件,要求不 高时,可以直接与到电源引脚连接。
VCC:电源,可在+5~+15V间选择。
GND:地信号。
输入数据值
Vout Iout1 R fb Vref
256
(2)DAC0832工作方式 ➢直通方式
➢单缓冲方式
使用DAC0832内部的锁存器或寄存器中任意一个
工作在锁存方式。
➢双缓冲方式
__
将ILE接高电平,将地址译码后控制CS引脚和
NOP
NOP
NOP
CJNE R1,#102,DOWN
MOV R1,#0
SJMP UP
2)双缓冲方式的应用举例 例: 有一种绘图仪,输入两个模拟量x,y则可以 在仪器上根据输入模拟量的变化绘制出x,y的关 系曲线图。 有20组x,y值分别存在地址30H,50H开始的数 据存储器中,编程绘制此组数据的关系曲线图。
MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#DATA MOVX @DPTR,A CJNE Rn,#DATA,REL
;2个机器周期,执行时间为2µs ;1个机器周期,执行时间为1µs ;2个机器周期,执行时间为1µs ;2个机器周期,执行时间为2µs
则以上程序的执行时间共为7个机器周期,即7µs, 需要三角波的周期为1kHz,则其周期为1ms,上升 时间为500µs。峰峰值为4V,则DAC0832的最大值 为4V,最小值为0V,参考电压为5V,4V对应的数字 量是4×256/5≈205。如果设置DAC0832每次更新输 出的间隔为10µs,从零开始,则每次增加4,则增加 50次后,数字量为200,对应输出为3.9V,然后再递 减到0,如此重复即可近似符合要求。MOV RΒιβλιοθήκη ,#30H;设置x数据指针
单片机原理及接口技术第9章80C51的模拟量接口
从20VIN输入时: 1LSB=20/4096=49(mV)
双极性接法
数字量输出: D=2048(1+2VIN/VFS)
D是12位偏移二进制码。把D的最高位求反便得到补码
AD574A与单片机的接口
(程序略)
9.2.3 串行A/D转换器TLC0831及其与单片机的接口
9.2 A/D转换器及其与单片机的接口
9.2.1 ADC0809芯片及其与单片机的接口
ADC0809A/D转换器主要性能
分辨率为8位; 精度:ADC0809小于±1LSB; 单+5V供电,模拟输入电压范围为0~+5V; 具有锁存控制的8路输入模拟开关; 可锁存三态输出,输出与TTL电平兼容; 功耗为15mW; 不必进行零点和满度调整; 转换时间约为100µS(时钟频率640KHz时)。
DO: SPI串行数据输出端 CLK:SPI时钟输入端
TLC0831的转换时序
80C51单片机内部没有硬件SPI接口,需要利用软件模拟SPI的时序。(程序略)
串行输出A/D转换器TLC0831主要性能
分辨率为8位; 单通道输入,串行输出; +5V供电时输入电压范围为0~+5V; 输出电平与TTL电平兼容; 转换速度:转换时间32μS(频率250KHz时)。
TLC0831的引脚定义
IN+:差分+输入端 IN-:差分-输入端(接地) REF:参考电压输入端
DAC0832的内部结构及引脚
单缓冲方式
MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#data MOVX @DPTR,A
9.1.2 DAC0832与单片机的接口
单片机原理与接口技术 80C51 单片机的硬件结构
(2)控制器电路 控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令
寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、 缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制 工作,协调单片机各部分正常工作。
2. 存储器 80C51单片机的存储器包括数据存储器和程序存储
任一时刻,cpu只能使用其中的一组寄存器,称为当 前工作寄存器组,由程序状态字寄存器PSW中的RS1, RS0位的组合来决定。没有选中的单元也可作为一般的 数寄据存缓器存:使用。系统上电复位时,默认选中第0组寄存器。 1、可用8位地址寻址; 2、在指令中既可用名称表示,也可以使用单元地址表示。
docin/sundae_meng
串行通信接口,可以同时发送和接收数据。
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6. 中断控制系统
80C51共有5个中断源,即外中断2个,定时/计数中断2个, 串行中断1个。
7. 时钟电路
80C51芯片内部有时钟电路,但晶体振荡器和微调电容 必须外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列,振荡器的 频率范围为1.2MHz~33MHz,典型取值为6MHz。
器装备、飞机导航系统。 (6)计算机外部设备及电器方面:打印机、硬盘驱动器、
彩色与黑白复印机、磁带机等。 (7)多机分布式系统:可用单片机构成分布式测控系统,
它使单片机应用进入了一个全新的阶段。 (测控系统,智能仪表,智能玩具,计算机外设)
docin/sundae_meng
4.典型单片机产品简介 (1) MCS-51单片机系列
2、位寻址区 在工作寄存器后的16个数据单元(20H~2FH),它
们既可以作为一般的数据单元使用,又可以按位对每个单 元进行操作,因此这16个数据单元又称作位寻址区。位寻 址区共计128位,其位地址为00H~7FH。
单片机及应用_第九章_80C51单片机与数模和模数转换器的接口
9.1.2 模拟输入通道 2. 放大器
运算放大器:专用的、通用的。
3. 采样/保持电路
9.1.2 模拟输入通道 4. 滤波器
模拟滤波:通过电子元器件搭建的滤波电路 进行滤波。
1. 2.
无源滤波器:由电感、电容和电阻构成; 有源滤波器:由放大器和电容、电阻构成。
数字滤波:通过程序对采样信号进行平滑加 工,消除或拟制干扰信号。
9.3 D/A转换器
9.3.1 DAC0832 2. 连接方式 直通连接方式 单缓冲连接方式 双缓冲连接方式
9.3 D/A转换器
9.3.2 DAC0832直通连接方式
9.3 D/A转换器 9.3.2 DAC0832直通连接方式 例2 试使用DAC0832设计一锯齿波发生器。 (一起设计硬件电路和编写汇编语言程 序。)
9.3 D/A转换器
9.3.3 DAC0832单缓冲连接方式
9.3 D/A转换器 9.3.4 DAC0832双缓冲连接方式
9.3 D/A转换器 9.3.4 DAC0832双缓冲连接方式
例3 XY绘图仪由X、Y两个方向的步进电机驱动,其 中一个电机控制绘笔沿X轴方向运动,另一个电机控制绘 笔沿Y轴方向运动。因此,对XY绘图仪的控制就有两点 基本要求: 一是需要两路D/A转换器分别给X通道和Y通 道提供驱动信号,驱动绘图笔沿XY轴作平面运动;二是 两路模拟信号要保证同步输出,以使绘制出的曲线光滑 (如下图a)。否则,绘制出的曲线就会呈台阶状(如下 图b或c)。试设计控制电路和编写控制子程序。
第9章 单片机A/D及D/A转换接口
主要内容 9.1 单片机测控系统与模拟输入通道 9.2 A/D转换器 9.3 D/A转换器
9.1 单片机测控系统与模拟输入通道
第9章 80C51单片机系统扩展技术
15
9.2.2 地址锁存器芯片
1. 锁存器74LS373
74LS373的结构及引脚
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2. 锁存器8282
功能及内部结构与74LS373完全一样,只是其引脚的排列与 74LS373不同 ,8282的引脚如下图。
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引脚的排列为绘制印刷 电路板时的布线提供了方便。
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地址总线(AB): 由P2口提供高8位地址线, 此口具有输出锁存 的功能, 能保留地址信息。 由P0口提供低8位地址线。
数据总线(DB): 由P0口提供。 此口是双向、 输入三态控制的 8位通道口。
控制总线(CB): 扩展系统时常用的控制信号为:
ALE——地址锁存信号, 用以实现对低8位地址的锁存。
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9.2.1 数据存储器芯片
典型型号有:6116、6264、62128、62256。+5V电源供电, 双列直插,6116为24引脚封装,6264、62128、62256为28 引脚封装。
6116:2KB 6264:8KB 62128:16KB 62256:32KB
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3. 锁存器74LS573
输入的D端和输出的Q端也是依次排在芯片的两侧,与锁存 器8282一样,为绘制印刷电路板时的布线提供了方便。
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9.2.3 数据存储器的扩展电路
需要考虑与80C51相连的存储芯片引脚:
80C51 CPU
存储芯片
(1)地址总线P0.0-P0.7 74LS373 (2)地址总线P2.0-P2.n-9 (3)数据总线的P0.0-P0.7
单片机及应用_第九章_80C51单片机与数模和模数转换器的接口解读
2.
3. 4. 5. 6.
程序判断滤波程序 中值滤波程序 算术平均滤波程序 加权平均滤波程序 一阶滞后滤波程序 复合滤波程序。
9.1.2 模拟输入通道
5. 多路转换开关
模拟开关
9.2 A/D转换器
9.2.1 8位A/D转换芯片 1. ADC0809
Resistor Ladder and Switch Tree
9.2.1 8位A/D转换芯片
2. ADC0809与80C51接口
9.2.1 8位A/D转换芯片
2. ADC0809与80C51接口 例1 试根据上页图的接口电路设 计一个8路巡回检测系统,其采样数据 依次存放在外部RAM A0H~A7H单元 中。
(一起编写程序。)
*9.2.2 12位A/D转换芯片 *9.2.3 A/D转换芯片应用说明 (自学)
3-Bit A/D Transfer Curve
Timming Diagram
9.2.1 8位A/D转换芯片
ADC0809引脚功能定义 IN7~IN0: 模拟量输入通道; A、B、C: 地址线; ALE: 地址锁存允许信号; START: 转换启动信号; D7~D0: 数据输出线; OE: 输出允许信号; CLK: 外部时钟信号引入端; EOC: 转换结束信号; VREF: 参考电源。
9.3 D/A转换器
9.3.1 DAC0832 2. 连接方式 直通连接方式 单缓冲连接方式 双缓冲连接方式
9.3 D/A转换器
9.3.2 DAC0832直通连接方式
9.3 D/A转换器 9.3.2 DAC0832直通连接方式 例2 试使用DAC0832设计一锯齿波发生器。 (一起设计硬件电路和编写汇编语言程 序。)
模拟量输入输出接口技术 (2)优秀PPT
第9章 模拟量输入输出接口技术
9.1.1模拟量输入接口技术
(3)其它传感器 除了温度和压力传感器外,
在工业测量中还有红外,湿 度,振动等传感器。 1)热释电型红外传感器 热释电型红外传感器在接收 到红外光线时,会随红外光 的功率大小而输出电压信号, 用于人体,火焰的检测,传 感器的外形及电路如图9.6所 示:
20-50 45-70
45-90
24-26
38.541.5
38.541.5
灵敏度 mV/RPa 3.5 5.5 86mV/Kpa
2.5
0.8
0.4
零 位 电 压 备注 偏差(mV)
20-35
无补偿
20-35 1 1
无补偿 温度补偿 温度补偿
2
温度补偿
它们都是四端式器件:1-接地,2-+Vout,3-Vs,4--Uout
9.1.1模拟量输入接口技术
热敏电阻是一种利用一些金属氧化物按比例混合烧结成的电阻值随温度而变化 的传感器。热敏电阻灵敏度高,体积小,反应快,使用寿命长。它适用的测量范围 为-50ºC-+300ºC。热敏电阻有正温度系数热敏电阻(PTC),负温度系数热敏电阻 (NTC)和临界温度系数热敏电阻(CTR)三种类型。正温度系数热敏电阻常用于 温度补偿电路中,其测量精度较差,为±3-5ºC,临界系数热敏电阻在某个临界点 的电阻值发生急剧变化,用于温度测量的主要是负温度系数热敏电阻,它的电阻值 与温度T(K)的关系如下式:
等。我们对常用的传感器作一详细的介绍。 (1)温度传感器 温度是表示物体冷热程度的参数。是单片机应用中最基本的测
量参数。 热电偶温度传感器 热电偶温度传感器是以热电效应为基础的,将任意两种不同的
导体A-B组成一个闭合回路,只要它们的两个接点t1,t2的 温度不同,在回路里就会产生热电动势,如图9.1所示:
第9章 MCS-51单片机与DA、AD转换器的接口
DI0~DI7(DI0为最低位):8位数字量输入端。 VCC ILE:数据允许控制输入线,高电平有效。 ILE WR2 XFER CS :片选信号。 D14 WR1 :写信号1。 D15 D16 WR2 :写信号线2。 D17 XFER :数据传送控制信号输入线,低电平有效。 Iout1 Iout2 R :片内反馈电阻引出线
VREF In-1= n 2 R
第9章 MCS-51单片机与D/A、 A/D转换器的接口
流向运算放大器的反向端的总电流I为分代码为1的各支 路电流之和,即: n 1 n 1 VREF diVREF I=I0+ I1+ I2+… + In-2+ In-1= di I i = ni =D n 2 R 2 R i 0 i 0 经运算放大器转换成输出电压VO,即 VR RF VO = - IRF = -D n 2 R 取RF=R,则
+5V
U3:B
4
LM324
-5V
-5V
双缓冲方式的连接
第9章 MCS-51单片机与D/A、 A/D转换器的接口
2.DAC0832的应用 D/A转换器在实际中经常作为波形发生器使用,通过 它可以产生各种各样的波形。D/A转换器产生波形的原理如 下:利用D/A转换器输出模拟量与输入数字量成正比这一特
点,通过程序控制CPU向D/A转换器送出随时间呈一定规律
第9章 MCS-51单片机与D/A、 A/D转换器的接口
方波: ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H MAIN:MOV DPTR,#7FFFH LOOP:MOV A,#00H MOVX @DPTR,A ACALL DELAY MOV A,#0FFH MOVX @DPTR,A ACALL DELAY SJMP LOOP DELAY:MOV R7,#0FFH DJNZ R7,$ RET END
MCS51-模拟量接口
基本概念 模拟量输入/输出通道的组成 D/A转换及其接口 A/D转换及其接口
基本概念
A/D转换器 模拟信号转换成数字量的器件
D/A转换器 数字信号转换成模拟量的器件
基本概念
为什么需要使用A/D转换器
计算机只能对二进制数字形式表示的信息进 行运算和处理
A/D转换方法
双积分法
双积分法A/D转换器由电子开关、积分器、比 较器和控制逻辑等部件组成。在进行一次A/D 转换时,开关先把VX采样输入到积分器,积分 器从零开始进行固定时间T的正向积分,时间T 到后,开关将与VX极性相反的基准电压VREF输 入到积分器进行反相积分,到输出为零伏时停 止反相积分。计数器在反相积分时间内所计的 数值就是与输入电压VX在时间T内的平均值对 应的数字量
DAC0832主要性能参数
分辨率8位; 转换时间1μs; 参考电压±10V; 单电源+5V~+15V; 功耗20mW。
DAC0832的内部结构
DI7~DI0
ILE
CS WR1 WR2 XFER
8位 输入 寄存器
LE1
8位 DAC 寄存器
LE2
8位 D/A 转换器
DAC0832逻辑结构框图
DAC0832的工作方式
单缓冲方式。
此方式是使两个寄存器中任一个处于直通状态,另一个工作 于受控锁存器状态或两个寄存器同步受控
双缓冲方式。
双缓冲方式的一大用途是数据接收和启动转换可以异步进行, 即在对某数据转换的同时,能进行下一数据的接收,以提高 转换速率
DAC0832与单片机的接口
电压频率转换法(VFC)
由计数器、控制门及一个具有恒定时间的时钟 门控制信号组成。当电压Vi加至VFC的输入端 后,便产生频率f与Vi成正比的脉冲。该脉冲 通过由时钟控制的门,在单位时间T内由计数 器计数。计数器在每次计数开始时,原来的计 数值被清零。这样,每个单位时间内,计数器 的计数值就正比于输入电压Vi,从而完成A/D 变换
《80C51单片机实用教程》PPT 第9章 A-D转换和D-A转换
UA = D×UREF / 2N (其中:D=D0×20+D1×21+… +DN-1×2N-1)
D为N位二进制数字量,UA为电压模拟量,UREF为参考电压。
⒈ A-D转换器的主要性能指标:
① 分辨率。分辨率 = UREF / 2N ② 量化误差。③ 转换时间。
⒉ A-D转换器分类
【例9-1】 按图9-3所示电路,fOSC=6MHz,对8路输入信号A-D转换,并依次输出,循环显示。 第1位显示A-D通道号,加小数点以示分隔区别;后3位为A-D转换值,单位(V),试编制程序。
本例Keil C51调试和Proteus仿真见实验29
9.2 D-A转换接口电路
将数字量转换成模拟量的过程称为D-A转换。
⑵ 线性度
⑶ 转换精度
⑷ 建立时间
⑸ 温度系数
图9-8 D-A转换器输出的模拟量曲线示意图
9.2.2 DAC 0832及其接口电路
DAC 0832是8位D-A芯片,是目前国内应用较广的8位D-A芯片。
图9-9 DAC 0832引脚图
图9-10 DAC 0832逻辑框图
⑴ 8位数据输入端: DI0~DI7
—基于Keil C和Proteus
双解汇编和C51两种程序 每条指令/语句均给出注释 编入36例Proteus仿真实验 免费下载配套仿真实验文件 习题和复习思考题都有解答 最大特点是便于理解和自学
高等教育出版社同名教材配套电子教案
张志良主编 Email:
第9章 A-D转换和D-A转换
《80C51单片机实用教程——基于Keil C和Proteus》
配套Proteus虚拟仿真36例目录(免费下载)
第9单元 单片机模拟量接口
(5)温度系数
在满刻度输出的条件下,温度每升高一度,输出变化 的百分比。该项指标说明了温度变化对D/A转换精度的影响。 需要注意,精度和分辨率有一定的联系,但概念不同。 分辨率取决于D/A转换器的位数,精度取决于D/A转换器的 各部件的制作误差。DAC的位数多时,分辨率会提高,对 应于影响精度的量化误差会减小。但其它误差(如VREF的 电压波动,电阻网络中的电阻值偏差,运算放大器温度漂移 和增益误差等)的影响仍会使DAC的精度变差。
2.DAC0832的工作过程
●CPU执行输出指令,输出8位数据给DAC0832; ●在CPU执行输出指令的同时,使ILE、 三个控制信号端都有效,8位数据锁存在8位输入寄存器中; ●当 二个控制信号端都有效时,8位数据再次被锁 存到8位DAC寄存器,这时8位D/A转换器开始工作,8位数 据转换为相对应的模拟电流,从IOUT1和IOUT2输出。
+5V P2.6 CS XFER D0 P0 D7 WR WR1 WR2 VSS DGND VCC ILE P89C51 Rfb 1kΩ 1MΩ DAC0832 IOUT1 IOUT2 + VOUT
图9-4 DAC0832与单片机单缓冲方式输出单极性电压的接口电路 执行下面几条指令就能完成一次D/A转换(DAC0832地址为BFFFH)。 MOV DPTR , #0BFFFH ; 指向DAC0832口地址(P2.6为0) MOV A , #data ; MOVX @DPTR , A ;启动D/A转换
(2)线性度
线性度(也称非线性误差)是指实际转换特性曲线 与理想直线特性之间的最大偏差,常以相对于满量程 的百分数表示。如 1% 是指实际输出值与理论值之差 在满刻度的 1%以内。
(3)转换精度
MCS-51单片机的模拟量输入输出
MCS-51单片机的模拟量输入输出
15
ADC0809功能特点为:
– 分辨率为8位 – ADC0809最大不可调误差1LSB – 模拟输入电压范围为0~5V,单电源供电 – 锁存控制的8路模拟开关 – 转换速度取决于芯片的时钟频率,其范围
10~1280kHz,当频率为500kHz时,转换速度为 128us
;暂存采样值于R1
ANL A,#0FH
;取采样值低4位MOV @R0,A源自;保存采样值低4位于30H
INC R0
;保存地址指向31H
MOV A,R1 SWAP A
; A的高4位与低4位交换
ANL A,#0FH
;取采样值高4位
MOV @R0,A
;保存采样值高4位于31H
LCALL SHOW
;调用显示子程序
MCS-51单片机的模拟量输入输出
28
DAC的基本原理及性能指标
1. 概述
输入:数字量,输出:模拟量。 转换过程:送到DAC的各位二进制数按其权的大小转换为相 应的模拟分量,再把各模拟分量叠加,其和就是D/A转换的结果。
使用D/A转换器时,要注意区分:
* D/A转换器的输出形式;
* 内部是否带有锁存器。
;保存转换结果
INC DPTR
;指向下一个转换通道
INC R1
;指向下一个存储空间
DJNZ R7,LOOP
;判断8个通道采样是否完成?
…
MCS-51单片机的模拟量输入输出
24
例2:ADC0809与8031接口
• AD接口设计 • 转换时钟的提供
转换完成判断 模拟通道的选择
MCS-51单片机的模拟量输入输出
MCS-51单片机的模拟量输入输出
80C51单片机原理
80C51单片机原理RAM地址寄存器 RAM 128B 程序地址寄存器P0驱动器 P2锁存器 P2驱动器P1锁存器 暂存器2 B 寄存器 4KB ROM暂存器1ACC SP P0锁存器 PC PC 增1 缓冲器 P3锁存器 OSC中断、串行口及定时器PSW ALU DPTRP1驱动器 P3驱动器XTAL1XTAL2 P0.0~P0.7 P2.0~P2.7 P3.0~P3.7 P1.0~P1.7 RST ALEV CCV SS定时控制 指令译码器 指令寄存器 PSEN EA表2-1 P3口各引脚与第二功能表PSW 的各位定义见表80C51 P0~P3接口功能简见大多数口线都有双重功能,介绍如下: 1、P0口具有双重功能:(1) 作为通用I/O ,外接I/O 设备。
(2) 作为地址/数据总线。
在有片外扩展存储器的系统 中,低8位地址和数据由P0口分时传送。
PSW 位地址 PS W.7PSW .6PSW .5 PSW .4 PSW .3 PSW .2 PSW .1 PSW .0 位标志CY ACF0RS1RS0OVF1P2、P1口是唯一的单功能口:作为输入/输出口,P1口的每一位都可作为输入/输出口。
3、P2口具有双重功能:(1)作为输入/输出口。
(2)作为高8位地址总线。
在有片外扩展存储器的系统中,高8位地址由P2口传送。
4、P3口具有双重功能:(1)作第一功能使用时,其功能为输入/输出口。
(2)作第二功能使用时,每一位功能定义如表2.1所示。
80C51单片机的4个I/O口都是8位双向口,这些口在结构和特性上是基本相同的,但又各具特点,以下将分别介绍之。
图2-9 P0口某位的结构图2-10 P1口某位的结构1D CPQQ MUX& T1T2锁存器地址/数据控制信号C V CC内部总线写锁存器读锁存器读引脚P0.X引脚12DCPQQ T锁存器V CC内部总线写锁存器读锁存器读引脚P1.X引脚12图2-11 P2口某位的结构图2-12 P3口某位的结构P0~P3口使用时应注意事项1、如果80C51单片机内部程序存贮器ROM 够用,不需要扩展外部存贮器和I/O接口,80C51的四个口均可作I/O 口使用。
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2R 1 Rfb IO1 IO2
2R
0
+
VO
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
2013-3-6
2
9.1 D/A转换器及其与单片机的接 口
输出电压 的大小与数字量具有对应的关系。
二、D/A转换器的主要性能指标
1、分辨率 分辨率是指输入数字量的最低有效位(LSB)发生变化时, 所对应的输出模拟量(常为电压)的变化量。它反映了输 出模拟量的最小变化值。 分辨率与输入数字量的位数有确定的关系,可以表示成FS / 2n 。FS表示满量程输入值,n为二进制位数。对于5V 的满量程,采用8位的DAC时,分辨率为5V/256=19.5mV; 当采用12位的DAC时,分辨率则为5V/4096=1.22mV。显然, 位数越多分辨率就越高。 2、线性度 线性度(也称非线性误差)是实际转换特性曲线与理想 直线特性之间的最大偏差。常以相对于满量程的百分数 表示。如±1%是指实际输出值与理论值之差在满刻度 的±1%以内。
REFIN REFOUT BIPOFF R1 R2 100kΩ 100Ω
+15V
100kΩ
数字量输出: D=4096 VIN/VFS 从10VIN输入时: 1LSB=10/4096=24(mV) 从20VIN输入时: 1LSB=20/4096=49(mV)
AD574
10VIN 20VIN DG AG
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锁 存 缓 存 器
12
9.2 A/D转换器及其与单片机的接口
9.2.1 A/D转换器的原理及主要技术指标
一、逐次逼近式ADC的转换原理
特点:转换速度较高,功率较低
VIN VN D/A转换器 VREF D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OE
13
START 控制 逻辑 EOC N位寄存器
2013-3-6
锁 存 缓 存 器
13
9.2 A/D转换器及其与单片机的接口
9.2.1 ADC0809芯片及其与单片机的接口
ADC0809A/D转换器主要性能
分辨率为8位; 精度:ADC0809小于±1LSB; 单+5V供电,模拟输入电压范围为0~+5V; 具有锁存控制的8路输入模拟开关; 可锁存三态输出,输出与TTL电平兼容; 功耗为15mW; 不必进行零点和满度调整; 转换时间约为100µS(时钟频率640KHz时)。
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ADC0809
8位 A/D 转换 器
IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START EOC D3 OE CLK VCC VR(+) GND D1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
IN-:差分-输入端(接地)
REF:参考电压输入端
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23
TLC0831的转换时序
1 CLK
转换时间 CS
2
3
4
5
6
7
8
9
10
DO
高阻
高阻
MSB LSB
7
6
5
4
3
2
1
0
80C51单片机内部没有硬件SPI接口,需要利用软件 模拟SPI的时序。(程序略)
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24
IN7
≥1 ≥1
START ALE OE EOC
IN0
1
查询方式 中断方式
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(程序略)
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9.2.2
AD574A芯片及其与单片机的接口
12位,转换时间25µS,转换精度≤0.05%。
主要性能
可工作于12位,也可工作于8位 ; 可12位一次读出或8位4位两次读出 ; 三态输出缓冲器,TTL电平 ; 最大转换时间为25µS; 输入信号可是单极性,也可是双极性 单极性输入时输出原码。双极性输入时输出偏移码; 典型功耗为390mW; 非线性误差:AD574AK为±1/2LSB。
相对精度与绝对精度表示同一含义,用最大误差相
对于满刻度的百分比表示。
2013-3-6
4、建立时间 建立时间是指输入的数字量发生满刻度变化时,输 出模拟信号达到满刻度值的±1/2LSB所需的时间。 是描述D/A转换速率的一个动态指标。 电流输出型DAC的建立时间短。电压输出型DAC的建 立时间主要决定于运算放大器的响应时间。根据建立 时间的长短,可以将DAC分成超高速(<1μS)、高速 (10~1μS)、中速(100~10μS)、低速(≥100μS) 几档。 应当注意,精度和分辨率具有一定的联系,但 概念不同。DAC的位数多时,分辨率会提高,对应 于影响精度的量化误差会减小。但其它误差(如温 度漂移、线性不良等)的影响仍会使DAC的精度变 差。
DAC0832
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9.2 A/D转换器及其与单片机的接口
9.2.1 A/D转换器的原理及主要技术指标
一、逐次逼近式ADC的转换原理
特点:转换速度较高,功率较低
VIN VN D/A转换器 VREF D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OE
12
START 控制 逻辑 EOC N位寄存器
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
STS DB11 DB10 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DG
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AD574
单极性输入接法
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4
3、绝对精度和相对精度 绝对精度(简称精度)是指在整个刻度范围内,任 一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之 间的最大误差。绝对精度是由DAC的增益误差(当输 入数码为全1时,实际输出值与理想输出值之差)、 零点误差(数码输入为全0时,DAC的非零输出值)、 非线性误差和噪声等引起的。绝对精度(即最大误 差)应小于1个LSB。
VCC
WR
WR1 WR2
80C51
P2.6
CS XFER DI0 DI7 WR1 WR2
DAC0832(1)
ILE
+5V
DAC0832(2)
VCC ILE
MOV DPTR,#0DFFFH MOV A,#data1 MOVX @DPTR,A MOV DPTR,#0BFFFH MOV A,#data2 MOVX @DPTR,A MOV DPTR,#7FFFH MOVX @DPTR,A
第9章 80C51单片机的模拟量接口
9.1
D/A转换器及其与单片机的接口
9.2
A/D转换器及其与单片机的接口
2013-3-6
1
9.1 D/A转换器及其与单片机的接 口
9.1.1 D/A转换器的原理及主要技术指标 一、D/A转换器的基本原理及分类 T型电阻网络D/A转换器 :
I VREF
I7 I7 R I6 2R 1 0 I6 R I5 2R 1 0 I5 R I4 2R 1 0 I4 R I3 2R 1 0 I3 R I2 2R 1 0 I2 R I1 2R 1 0 I1 R I0 2R 1 0 I0
IN2 IN1 IN0 A B C ALE D7 D6 D5 D4 D0 VR(-) D2
ADC080E Q7 : : Q0
CK Q D Q CK Q D Q
CLK
P0
80C51
EA WR P2.7 RD P3.3
74LS373
ADC 0809
C B A D0~D7
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22
TLC0831的引脚定义
TLC0831
CS IN+ INGND
IN+ IN-
+5V
TLC0831
VCC CLK DO REF
模拟 输入
REF
VCC CS CLK DO 串行输出
80C51
P1.3 P1.4 P1.5
GND
IN+:差分+输入端
DO: SPI串行数据输出端 CLK:SPI时钟输入端
VCC ILE Rfb IOUT1 IOUT2 VREF -5V +5V 1kΩ 1MΩ
单缓冲方式
P2.7
CS XFER DI0 DI7 WR WR1
80C51
P0
DAC0832
VSS
WR2 DGND
+
1/4LM324
VO
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9
双缓冲方式
P2.5 P2.7 P0
DI7 CS XFER DI0
2013-3-6
17
引脚定义
12/8:数据模式选择
A0:字节选择控制 R/C:读/转换选择 CE:芯片启动 STS:状态信号
REFIN:基准电压输入
BIP OFF:双极性补偿
VLOG 12/8 CS A0 R/C CE VCC REFOUT AG REFIN VEE BIPOFF 10VIN 20VIN
100Ω 0~10V 0~20V
-15V
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双极性接法
REFIN REFOUT BIPOFF 100Ω R2 R1 100Ω
数字量输出: D=2048(1+2VIN/VFS) D是12位偏移二进制码。 把D的最高位求反便得 到补码
AD574
10VIN DG 20VIN AG -5V~+5V -10V~+10V
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10
直通方式
ILE接+5V,CS、WR1、WR2、XFER均接地。