单片机与数模及模数转换器接口
AT89S51单片机与ADC0809模数转换器的三种典型连接
AT89S51单片机与ADC0809模数转换器的三种典型连接Ξ元增民(长沙大学机电工程系,湖南长沙410003)摘 要:根据模数转换器定位为单片机的外部RAM单元的概念,介绍了AT89S51单片机与ADC0809模数转换器三种典型连接电路及程序编制.分析了三种电路硬件和软件特点.并且给出了一种能用于中断、串行口和模数转换等项目的综合训练的短小精悍的可执行程序.关键词:单片机;模数转换;连接硬件;控制软件;AT89S51;AT89C51;ADC0809中图分类号:TP368.1 文献标识码:A 文章编号:1008-4681(2005)05-0069-04Three Typical Connections B etw een AT89S51Single Chip Computer andADC0809Analog to Digital ConverterY UAN Z engmin(Mechanical and E lectrical Engineering Department,Changsha University,Changsha,Hunan410003) Abstract:According to the concept that analog to digital converters are defined as external RAM of single chip com puter,three typical connections between AT89S51single chip com puter and ADC0809analog to digital converter are introduced.The characteristic of hardware and s oftware of the three circuits are analyzed.A short program which may be used in the integrated training of interrupting,series port and analog to digital converting is given.K ey w ords:single chip com puter;analog to digit converting;connecting hardware;controlling s oftware; AT89S51;AT89C51;ADC0809 MCS51系列单片机是美国英特尔公司于1980年开始生产的.MCS51系列单片机以功能强大的指令系统、并行口串行口兼有以及灵活的SFR模式等优点,在20世纪80～90年代曾经风行我国.上世纪末国际著名电子器件生产厂家,如飞力浦(Philips)公司,西门子(Siemens),都在MCS51系列单片机的框架下设计新型单片机产品.其中美国爱特美(AT ME L)公司采用MCS51系列单片机的指令系统和硬件框架,将MCS51系列单片机内置ROM、EPROM及外挂EPROM等模式改为内置FPEROM (Flash Programmable and Erasable Read Only Mem o2 ry),设计了与MCS51系列单片机兼容的AT ME L51系列单片机,包括内置4kB FPEROM的标准40脚AT89C51、内置2kB FPEROM的20脚AT89C2051以及内置1kB FPEROM的20脚AT89C1051.正是这些后起的51系列单片机赋予MCS51系列单片机以新的生命力.建议把英特尔公司MCS51系列单片机和后来世界各大公司在其框架下生产的各种51系列单片机统称为51系列单片机,简称为51单片机.51系列单片机至今在8位机控制领域还是一只独秀.就连一些32位处理器也在致力8位应用[1].讨论51系列单片机的一些基本应用问题非常有价值.尽管大家都知道模拟数字转换(Analog to Digit C onvert,ADC)数字模拟转换(Digit to Analog C onvert, DAC)接口技术在控制领域非常重要,而且很多教科书,如单片机、电子技术、计算机控制技术、都有关于ADC和DAC的内容,但是实际上在很多学校的教学中ADC和DAC都是一个薄弱环节,或者说是一个交叉点.谁都应当管,结果往往谁都不管.在一定程度上影响了教学效果.目前8路8位逐位比较式模数转换芯片ADC0809无论在工程设计还是教学过程中还是作为首选品种.讨论51系列单片机与ADC0809的硬件连接与软件编程,是一项有价值的工作.概念非常重要.要了解ADC0809与51单片机连接原理,首先要明确ADC0809在整个51单片机第19卷 第5期2005年9月 长 沙 大 学 学 报J OURNA L OF CH AN GSH A UNI VERSITYVol.19 No.5Sep.2005Ξ收稿日期:2005-06-09;修回日期:2005-09-09作者简介:元增民(1957-),男,河北沙河人,长沙大学教授,硕士,主要从事电子学研究和教学.系统中的定位.大体上说,ADC0809在整个51单片机系统中是作为外部RAM 的1个单元定位的.具体到某一个连接方式,ADC0809在整个51单片机系统中的定位又有一些差别.目前,性能非常好的AT 89C51的价格大约在10元左右,已经完全取代MCS51而稳占市场.考虑AT 89C51已经在2004年停产,代之而起的是性能价格比更好的AT 89S51.本文介绍ADC0809与51系列单片机的连接时将以AT 89S51作为例子,不过完全适合于AT 89C51和更早的MCS51系列单片机中的8031,8051和8751.本文介绍ADC0809与AT 89S51(51系列单片机)的3种典型连接方式.1 ADC0809与51单片机的第一种连接方式这是一种数据线对数据线、地址线对地址线的标准连接方式,如图1.但是由于51单片机没有现成的低8位地址总线,所以采用这种标准连接方式需要用74LS373或类似芯片产生低8位地址总线.早期的MCS51系列单片机的应用品种很多是没有内置程序存贮器的8031芯片,本身就需要外挂74LS373等芯片产生低8位地址总线来外接E 2PROM 等程序存贮器,连接ADC0809时不需要专门外挂74LS373.因此早期的MCS51系列单片机,如8031,采用这种方式连接ADC0809还是比较可行的.图1中的P2.7/A15线作为整个ADC0809芯片的片选线.当P2.7/A15=0时,或非门敞开,允许写信号通过,将单片机负的写脉冲转换为ADC0809所需要的正脉冲,以选中ADC0809某一通道并启动转换.图1 ADC0809与51单片机的第一种连接方式这是一种不完全地址译码方式.如果增加地址译码器,将P2.7/A15线改为高位地址译码器的输出线,就可以形成完全译码.在图1连接方式中,ADC0809的转换结果寄存器在概念上定位为单片机外部RAM 单元的一个只读寄存器,与通道号无关.因此读取转换结果时不必关心DPTR 中的通道号如何.编程概要:MOV DPTR ,#7FF8H ;DPTR 指向0809通道0MOVX @DPTR ,A ;锁定通道0并启动转换…………………………MOVX A ,@DPTR ;读取转换结果要求在程序第一条指令中把决定是否能选中整个ADC0809芯片和通道的数据送到数据指针DPTR.在本电路中,只要送到DPTR 的最高位数据为0,就能选中ADC0809,而通道地址由DPTR 的最低3位数字决定.这里累加器A 的内容对于ADC 没有任何意义.因此事先不用操心累加器A 内容如何.这是本程序的一大特点.2 ADC0809与51单片机的第二种连接方式通常芯片的地址线只能进不能出自不必说,ADC0809的数据线有一特点:只能出不能进.就是说,就像往S BUF 写入时写到发送缓冲寄存器,从S BUF 读出时实际是读取接收缓冲寄存器的数据一样,往ADC0809写入时,把数据总线上的数据写到地址寄存器,从ADC0809读出时实际是读取转换结果数据.图2 ADC0809与51单片机的第二种连接方式因此可以在把51单片机的8位数据线接到ADC0809的8位数据线的同时,又把其中的3位直接接到ADC0809的3根地址线以确定通道号.通常把51单片机的8位数据线中的低3位D2,D1,D0直接接到ADC0809的3根地址线A2,A1,A0以确定通道号,如图2.采用这种连接方式明显可以省去一片74LS373.在图2连接方式中,ADC0809的转换结果寄存07长沙大学学报 2005年9月器在概念上定位为单片机外部RAM 单元的只读寄存器,而通道号锁存器在概念上定位为单片机同一个外部RAM 单元的只写寄存器.同一个外部RAM 单元的只读寄存器与只写寄存器使用同一个地址,就像51系列单片机的串行发送缓冲器与串行接收缓冲器使用同一个地址99H 一样,不会发生混乱.图2连接方式有一个特点,那就是单片机要把最低3位二进制数据通过数据总线写入ADC0809的地址锁存器,然后作为通道地址使用.编程概要:MOV A ,#0F8H ;ADC0809通道0地址送到A MOV DPTR ,#7FFFH ;DPTR 指向ADC0809MOVX @DPTR ,A ;锁定通道0并启动转换…………………………MOVX A ,@DPTR ;读取转换结果要求在程序第一条指令中把决定是否能选中整个ADC0809芯片的数据送到数据指针DPTR.在本电路中,只要送到DPTR 的最高位数据为0,就能选中ADC0809,而通道地址由累加器A 的最低3位数字决定.除了最高位以外,DPTR 的其余15位数据对于ADC 没有任何意义.除了较低3位以外,累加器A 的其余5位数据对于ADC 也没有任何意义.这是本程序的一大特点.3 ADC0809与51单片机的第三种连接方式在很多应用场合,AT 89S51内部的硬件资源,例如4kB 闪存,128B 内部RAM ,一个串行口和4个8位并行口等,已经够用.就是说,在很多应用场合,不需要外扩RAM 或I/O 口.图3 ADC0809与51单片机的第三种连接方式当51单片机没有外扩RAM 和I/O 口时,ADC0809就可以在概念上作为一个特殊的唯一的外扩RAM 单元.因为它是唯一的,就没有地址编号,也就不需要任何地址线或者地址译码线.只要单片机往外部RAM 写入,就是写到ADC0809的地址寄存器中.只要单片机从外部RAM 读取数据,就是读取ADC0809的转换结果.基于这种外部RAM 的唯一单元概念设计的AT 89S51与ADC0809的连接电路如图3.相应的启动程序和读数程序都非常简单.编程概要:MOV A ,#0F8H ;ADC0809通道0地址送到A MOVX @R0,A ;锁定通道0并启动转换………………MOVX A ,@R0;读取转换结果只要程序中使用MOVX @R0,A 指令或者MOVX @DPTR ,A 指令,就能启动ADC0809.比较MOVX @R0,A 指令和MOVX @DPTR ,A 指令,当然是MOVX @R0,A 占优势,所以这里使用MOVX @R0,A 指令.其中间址寄存器R0中的数据无论在启动ADC0809还是在读取转换结果时都没有任何意义,因此事先不必考虑往R0中送入什么数据.这是本程序的一大特点.4 三种连接方式的综合比较第一种和第二种连接方式允许多片ADC0809与单片机连接,第三种连接方式只能连接一片.通常1片8通道ADC0809就能满足控制工程需要.因此在单片机没有外扩RAM 和I/O 接口时,第三种连接方式是一种优选方案.需要2片或更多ADC0809时,第二种连接方式是一种优选方案.第一种连接方式需要一片74LS373做地址锁存器.如果单片机系统已经有一片74LS373地址锁存器,那么第一种连接方式也不失为一种可以考虑的连接方式.5 同时进行模数转换和显示的典型程序单片机教学中除了ADC 和DAC 是难点之外,中断和串行口也是难点.下面介绍一个典型的程序.这个程序虽然短小精悍,但是能利用中断和串行口功能同时完成多项任务,有利于学员掌握中断、串行口及ADC0809的编程应用.执行本程序时,需要在图3基础上再增加一片串入并出芯片74LS164及一只共阳数码管,并通过P1口和7406或74LS240控制8只LE D. ORG 0000H LJMP MAI N ORG 0003H ;0号外中断服务子程序 PUSH ACC ;ACC 入栈保护 MOVX A ,@R0 ;读ADC 转换结果 MOV P1,A ;送P1口显示17总第67期 元增民 AT 89S51单片机与ADC0809模数转换器的三种典型连接 C LR A ;ACC指向ADC0809的0通道 MOVX@R0,A ;再次启动ADC0809 POP ACC ;ACC出栈 RETI ;中断返回MAI N:MOV IE,#10000001B;开0号外中断 C LR A ;ACC指向ADC0809的0通道 MOVX@R0,A ;首次启动ADC0809 MOV DPTR,#ST AB ;DPTR指向段码表ST ART:MOV R0,A ;秒数送R0保存 MOVC A,@A+DPTR ;查表取来秒数段码 M O V S BUF,A ;秒数的段码送串行口输出 AC A LL DE LAY ;延时1秒 ADD A,#1 ;加1秒 DA A ;十进制调整 AN L A,#0FH ;屏蔽掉十位 S JMP ST ART ;循环计时DE LAY:……………… ;1秒延时子程序 E ND执行本程序,首先在主程序中启动ADC0809,然后单片机运行一位秒表程序.在秒表运行过程中,当模数转换完成时,ADC0809发出一个正脉冲E OC(End O f C onvert),反相为负脉冲后给单片机的端子,单片机响应中断,执行完当前指令后即进入中断服务子程序,读取转换结果并送显示,然后再次启动ADC0809后返回主程序.ADC0809完成1次转换需用64个时钟脉冲.如果ADC0809时钟信号是640kH z,那么1次转换需要时间为0.1ms,1秒钟之内就能完成1万次转换,就是说,1秒钟之内要产生1万次中断,理论上对秒表运行肯定有影响,但是实际上作为演示实验,人们根本觉察不到中断对秒表的影响.所以我们把这个实验命名为“秒表运行中进行ADC”,其特征是秒表一边运行,一边连续进行ADC,因此实验成功的标志是代表转换结果的LE D显示数字能与为ADC0809提供模拟电压的电位器实现随动,即拧动电位器时LE D显示数字跟着闪烁.参考文献:[1]R obert Crav otta.32位微处理器致力于8位应用[J].电子设计技术,2005(12):5,56-57.[2]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.(上接第23页)A=100.11 0.190.1 10.13解:显然矩阵A为对角占优矩阵,且两圆盘R1与R2相交.∵S=1+0.1-0.2=0.9>0,Δ=0.92-4×1.1×0.1=0.37>0,∴R1与R2是可以被分离的.取a=S2P i ≈0.4,令D=0.4 1 1,作变换B=DAD-1=100.040.4 0.2590.1 2.50.13这时R1与R2就已经被分离.三个圆盘都被分离开来了.由G erschg orin圆盘定理可得三个特征值的范围分别为:9.56≤λ1≤10.44,8.65≤λ2≤9.35,2.5≤λ3≤3.5.小结:上面所讲述的方法对于对角占优矩阵是非常行之有效的.但是它还有一定的局限性。
单片机中的数字信号处理与接口技术
单片机中的数字信号处理与接口技术数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）是将连续时间变化的模拟信号转换为离散时间的数字信号的过程。
在单片机中，数字信号处理与接口技术是非常重要的一部分，它涉及到信号的采集、处理和输出等方面，对于实现各种功能和应用起着至关重要的作用。
首先，数字信号处理在单片机中的应用非常广泛。
通过AD（模数转换）和DA（数模转换）模块，可以将模拟信号转换为数字信号，再对数字信号进行各种算法处理，例如滤波、傅里叶变换、微分和积分等操作，最后再将处理后的数字信号转换为模拟信号输出。
这样可以实现对各种传感器信号的采集和处理，满足各种控制系统的需求。
其次，接口技术也是单片机中必不可少的一部分。
单片机通过各种接口与外部设备进行通信，包括串口、并口、SPI（串行外设接口）、I2C（串行总线接口）等。
这些接口技术可以实现单片机与各种外设的数据交换和通信，比如与PC机通信传输数据，与传感器模块进行数据采集等。
在数字信号处理和接口技术的结合中，单片机可以实现各种复杂的功能和应用，比如音频处理、图像处理、通信系统、控制系统等。
其中，音频处理是单片机数字信号处理的典型应用之一，通过对音频信号的采集、数字滤波和编解码等处理，可以实现音频的实时处理和变换，例如降噪、均衡、混响等效果。
另外，数字信号处理和接口技术在控制系统中也有着广泛的应用。
单片机可以通过采集各种传感器信号，如温度、湿度、光照等，进行实时处理和控制，控制各种执行器的运动，实现自动化控制系统。
这种数字信号处理和接口技术的应用，大大提高了控制系统的精度和可靠性。
总的来说，数字信号处理与接口技术是单片机应用中的核心技术之一，它使得单片机可以实现各种复杂的功能和应用。
通过对数字信号的处理和接口的应用，单片机可以实现音频处理、图像处理、通信系统、控制系统等多种功能，为现代电子产品的发展和应用提供了强大的技术支持。
单片机接口技术简介
单片机接口技术简介单片机是一种集成了处理器、存储器和各种输入/输出（I/O）接口功能的微型计算机系统。
单片机常用于嵌入式系统中，广泛应用于家电、汽车、医疗设备、通信设备等领域。
而单片机的接口技术则是连接单片机与外部设备之间的桥梁，它是实现单片机与外部环境交互的关键。
单片机接口技术主要包括数字接口和模拟接口两种类型。
数字接口用于数字信号的输入输出，而模拟接口用于模拟信号的输入输出。
下面将依次介绍这两种接口技术。
数字接口技术是单片机与数字设备之间进行数据交换的一种方式。
常见的数字接口技术有并行接口、串行接口和通用串行总线（USB）接口。
1. 并行接口是将数据以并行方式传输的接口技术。
它通过多条数据线同时传输数据，传输速度较快，适用于要求高速数据传输的场景。
常见的并行接口有通用并行接口（GPIO）、外部存储器接口（EMI）等。
2. 串行接口是一种将数据逐位按顺序传输的接口技术。
与并行接口相比，串行接口需要较少的数据线，占用的引脚较少，适用于对引脚数量有限的场景。
常见的串行接口有串行外设接口（SPI）、I2C接口、异步串行通信接口（UART）等。
3. 通用串行总线（USB）接口是一种广泛应用于计算机和外部设备之间的接口技术。
USB接口具有热插拔、高速传输、兼容性好等特点，广泛应用于各种外部设备，如键盘、鼠标、打印机等。
模拟接口技术是单片机与模拟设备之间进行数据交换的一种方式。
常见的模拟接口技术有通用模拟接口（ADC/DAC接口）和PWM（脉宽调制）接口。
1. 通用模拟接口（ADC/DAC接口）用于将模拟信号转换为数字信号（ADC）或将数字信号转换为模拟信号（DAC）。
ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理，而DAC（数模转换器）则将数字信号转换为模拟信号，以便控制外部模拟设备。
2. PWM（脉宽调制）接口是一种通过调节脉冲信号的高电平时间来控制模拟设备的接口技术。
PWM接口广泛应用于电机控制领域，通过改变脉冲的占空比可以控制电机的转速和转向。
51单片机(AD及DA转换器)
时，LE 1 …=0
则数据被锁存
当 WR2 和 XFER 均为低电平时，LE2=1，此时允许D/A转换，否则 LE2
=0，将数20据21锁/3/1存1 于DAC寄存器中
9
DAC 0832 常 见 的 几 种 用 法
(a): DAC寄存器直通方式 (b): 输入寄存器直通方式
(c)2:021/两3/11个寄存器同时选通及锁存方式
2021/3/11
DAC0832
CS
WR1 AGND
D3 D2 D1
D0 Vref Rfb DGND
VCC
ILE WR2 XFER D4 D5
D6 D7 Iout2 Iout1
20 PIN DIP封装
5
DAC0832 内部结构框图
D0—D7：8位数字量输入端 /CS： 片选端，低有效 ILE： 数据锁存允许,高有效 /WR1： 写控制信号1,低有效 /WR2： 写控制信号2,低有效 /XFER： 数据传送控制信号 Iout1： 电流输出端1 LE Iout2： 电流输出端2 Rfb： 内置反馈电阻端 Vref: 参考电压源,-10~+10V DGND：数字量地 AGND：模拟量地 Vcc: +5~+15V单电源供电端
10
DAC0832 常见的几种用法
D7
输 入
寄
存
D0
器
ILE 1 &
LE1 1
CE 0
1
WR1 0 ≥1
WR2 0
1
XFER 0 ≥1
Vref
DAC
D/A Iout2
寄 存
转 换
Iout1
器
器
Rfb LE2
LE=1，Q 跟随 D LE=0，Q 锁存 D
单片机中的模拟输入输出接口设计与应用
单片机中的模拟输入输出接口设计与应用概述单片机是一种集成了处理器、存储器和各种外设功能的集成电路，广泛应用于嵌入式系统中。
在实际应用中，模拟输入输出（Analog Input/Output，简称为AI/AO）是单片机常用的功能之一。
模拟输入输出接口用于将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换为模拟信号，从而实现单片机与外部模拟设备的互联。
本文将介绍单片机中的模拟输入输出接口的设计与应用。
一、模拟输入输出的作用与特点1. 作用：模拟输入输出接口可将模拟量与单片机进行连接，实现模拟量信号的输入和输出，为系统提供更精确的数据。
2. 特点：- 模拟输入输出接口可以实现模拟信号与数字信号之间的转换。
- 模拟输入输出接口通常采用模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）实现模拟信号的采样和重构。
- 模拟输入输出接口的精度和分辨率直接影响系统的测量和控制精度。
二、模拟输入与数字输出接口的设计与应用1. 模拟输入接口设计与应用模拟输入接口常使用模数转换器（ADC）实现。
ADC将外部模拟信号转换为相应的数字信号，单片机可以通过读取数字信号来获取模拟输入量的值。
以下是模拟输入接口的设计与应用步骤：（1）选择合适的ADC型号：根据系统需求，选择合适的ADC型号。
选型时要考虑采样率、分辨率、电平范围和功耗等因素。
（2）接线：将模拟信号与ADC输入引脚相连。
通常，需要使用模拟信号调理电路（如信号调理电路和滤波器）来满足输入要求。
（3）配置寄存器：根据单片机的技术手册，配置ADC寄存器，设置采样频率、参考电压、输入通道等参数。
（4）采样和转换：通过编程，触发ADC进行采样和转换。
读取ADC结果寄存器，获取模拟输入量的数值。
（5）数据处理与应用：根据需要，对获取的模拟输入量进行进一步处理，如信号滤波、数据补偿等。
可以将模拟输入量用于系统的测量、控制、报警等功能。
2. 数字输入与模拟输出接口的设计与应用数字输入与模拟输出接口通常使用数模转换器（DAC）来实现。
单片机与数模及模数转换器的接口
ADC地址有效时通过读写信号控制 START和OE。
程序举例：
ORG 0013H AJMP BINT1 MAIN：MOV R1，#30H MOV R4，#8 MOV R2，#0 SETB EA SETB EX1 SETB IT1 MOV R0，#0F0H MOV A，R2 MOVX R0，A SJMP $
中断服务子程序： BINT1：MOV R0，#0F0H
MOVX A，R0 MOV R1，A INC R1 INC R2 MOV A，R2 MOVX R0，A DJNZ R4，LOOP CLR EX1 LOOP：RETI
作业：
P265：9.3 9.6
THANK YOU VERY MUCH ！
本章到此结束， 谢谢您的光临！
MOV R0,#20H UP: MOVX R0,A
INC A JNZ UP MOV A,#254 DOWN:MOVX R0,A DEC A JNZ DOWN SJMP UP
9.4 A/D转换器ADC0809
ADC0809是CMOS工艺的逐次比较型8位A/D转换 器。
ADC0809的工作特点和控制
3、双缓冲方式：
DAC0832看成两个RAM，分别给予一定的地 址。
用于8031和多片DAC的接口。如两片时，可同 时输出两个模拟量。占用三个RAM的地址单元。 两个输入寄存器各占一个地址单元，而两个DAC 寄存器则占用同一个地址单元。
8031和多片DAC0832的接口
2、三角波的产生
实际上是输出线性增长和线性减小的台阶小的阶梯波。应 尽量避免转折处台阶变宽的问题。 START: CLR A
特点：8路A/D，用三个通道地址选择 DB7-DB0三态锁存输出 控制：START：启动信号，正脉冲有效
单片机与数模及模数转换接口
单缓冲方式的接口（1）
——一个处于直通方式，另一个处于受控的锁存方式
译码器输出
6
单缓冲方式的接口（2）
——两个输入寄存器同时受控的方式
“同时”做何解释?
7
单缓冲方式的应用
——产生锯齿波
假定采用接口（1）方式，即输入寄存器受控，而DAC寄存器直通， 输入寄存器地址为E000H，产生锯齿波。
源程序清单如下： ORG 0200
21
3. 当单片机启动 ADC0809 进行模 / 数转换时，应采用（ ）指令。 A. MOV A ， 20H B. MOVX A ， @DPTR C. MOVC A ， @A+DPTR D. MOVX @DPTR ， A 4. A/D转换通常采用（ ）方式。 A. 中断方式 B. 查询方式 C. 延时等待方式 D. 中断、查询和延时等待
典型芯片—ADC0809介绍
ADC0809是一个8位8通道的AD转换器。
14
ADC0809功能分析
转换有以下几步：
1. ALE信号上升沿有 效，锁存地址并 选中相应通道。 2. ST信号有效，开 始转换。A/D转换 期间ST为低电平。 3. EOC信号输出高电 平，表示转换结 束。 4. OE信号有效，允 许输出转换结果。 CLK：时钟信号，可由单片机ALE信号分 频得到。 15
D/A转换
控制对象
D/A转换器的主要指标
转换速度：一般几十微秒到几百微秒，快速的可达1微秒。
转换精度（分辨率）：决定于输入数字量的位数，位数越多， 精度越高。 3
典型芯片-DAC0832介绍
DAC0832是一个八位D/A转换器，转换时间1微秒，结构如下： 可输 转出 换为 为模 电拟 压电 。流 ， LE1或LE2=1，当前寄存器的输出跟随输入 LE1或LE2=0，锁存数据
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
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。
9.1.2 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 1. 结构框图
9.3 D/A转换器
9.3.1 DAC0832 2. 引脚
DI7～DI0： 转换数据输入 ； CS： 片选信号； ILE： 数据锁存允许信号； WR1： 第1写信号； XFER：数据传送控制信号； WR2： 第2写信号； IOUT1： 电流输出1； IOUT2： 电流输出2； RFB： 反馈电阻端； VREF： 基准电压。
9.1 单片机测控系统与模拟输入通道
9.1.2 模拟输入通道
9.1.2 模拟输入通道
1. 传感器
主要功能：采集信号、信号转换功能。
① 温度传感器 ② 光电传感器 ③ 湿度传感器 ④ 流量传感器 ⑤ 压力传感器 ⑥ 机械量（如拉力、压力、位移、速度、加 速度、扭矩及荷重等）传感器 ⑦ 成分分析传感器 ⑧ pH值传感器
单片机中常见的接口类型及其功能介绍
单片机中常见的接口类型及其功能介绍单片机（microcontroller）是一种集成了中央处理器、内存和各种外围接口的微型计算机系统。
它通常用于嵌入式系统中，用于控制和监控各种设备。
接口是单片机与外部设备之间进行数据和信号传输的通道。
本文就单片机中常见的接口类型及其功能进行介绍。
一、串行接口1. 串行通信口（USART）：USART是单片机与外部设备之间进行串行数据通信的接口。
它可以实现异步或同步传输，常用于与计算机、模块、传感器等设备进行数据交换。
2. SPI（串行外围接口）：SPI接口是一种全双工、同步的串行数据接口，通常用于连接单片机与存储器、传感器以及其他外围设备。
SPI接口具有较高的传输速度和灵活性，可以实现多主多从的数据通信。
3. I2C（Inter-Integrated Circuit）：I2C接口是一种面向外部设备的串行通信总线，用于连接不同的芯片或模块。
I2C接口通过两条双向线路进行数据传输，可以实现多主多从的通信方式，并且占用的引脚较少。
二、并行接口1. GPIO（通用输入/输出）：GPIO接口是单片机中最常见的接口之一，用于连接与单片机进行输入输出的外围设备。
通过设置相应的寄存器和引脚状态，可以实现单片机对外部设备进行控制和监测。
2. ADC（模数转换器）：ADC接口用于将模拟信号转换为数字信号，常用于单片机中对模拟信号的采集和处理。
通过ADC接口，单片机可以将外部传感器等模拟信号转化为数字信号，便于处理和分析。
3. DAC（数模转换器）：DAC接口用于将数字信号转换为模拟信号。
通过DAC接口，单片机可以控制外部设备的模拟量输出，如音频输出、电压控制等。
三、特殊接口1. PWM（脉冲宽度调制）：PWM接口用于产生特定占空比的脉冲信号。
通过调节脉冲的宽度和周期，可以控制外部设备的电平、亮度、速度等。
PWM接口常用于控制电机、LED灯、舵机等设备。
2. I2S（串行音频接口）：I2S接口用于在单片机和音频设备之间进行数字音频数据传输。
单片机与DAC数字模拟转换接口原理解析
单片机与DAC数字模拟转换接口原理解析在现代电子设备中，数字模拟转换器（Digital-to-Analog Converter，DAC）起着至关重要的作用。
它可以将数字信号转换成模拟信号，供电路系统进行进一步的处理。
而单片机与DAC之间的数字模拟转换接口是实现这一转换过程的关键。
一、DAC的工作原理DAC是一种电子器件，它可以将数字信号转换为相应的模拟信号。
在DAC内部，数字信号以二进制形式存在，并通过一系列的操作被转换为模拟信号。
典型的DAC是采用分立逐级结构的，其中每个级别对应一个比特位。
在数字信号转换为模拟信号的过程中，每个比特位选择并设置一个精确的电压级别，最终将这些电压级别叠加得到模拟输出信号。
二、单片机与DAC的连接为了实现单片机与DAC之间的数字模拟转换，需要通过连接将它们联结在一起。
连接的方式通常是通过I2C总线、SPI总线或并行接口来实现。
这些接口不仅能够传输数字信号，还可以提供时钟和控制信号。
1. I2C总线：I2C总线是一种串行通信协议，通过两根线（SDA和SCL）实现设备之间的通信。
单片机通过I2C总线向DAC发送数字信号，并提供时钟信号使得DAC能够将数字信号转换为模拟信号。
2. SPI总线：SPI总线也是一种串行通信协议，相比I2C总线，SPI总线具有更高的传输速率。
在单片机与DAC之间，SPI总线通过四根线（SCK、MISO、MOSI和SS）实现通信。
单片机通过这四根线向DAC发送数字信号，并提供时钟信号以控制数据传输。
3. 并行接口：并行接口是一种多线传输方式，其中每一根线对应一个比特位。
在单片机与DAC之间，通过这些并行线路传输数字信号，以及相应的控制信号和时钟信号。
三、单片机与DAC的控制除了连接方式之外，单片机还需要提供相应的控制信号来使得DAC能够正确执行数字模拟转换的过程。
1. 地址选择信号：在使用多个DAC时，单片机需要向特定的DAC发送数字信号，以选择该DAC进行数字模拟转换。
单片机应用技术8数模和模数转换器接口
1. DAC0832芯片介绍 1) DAC0832的特性 美国国家半导体公司的DAC0832芯片是具有两个输入数据寄存器的8位
DAC,它能直接与MCS-51单片机连接，主要特性如下: (1)分辨率为8位 (2)电流输出，建立时间为1μs (3)可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入。 (4)单一电源供电(5~15V) 。1 8. 1 概述 2 8. 2 MCS -51单片机与DAC的接口 3 8. 3MCS -51单片机与ADC的接口
返回
8. 1概述
在单片机测控系统中，被测量的温度、压力、流量、速度等非电物理量， 需经传感器先转换模拟电信号，再转换成数字量后才能在单片机中用软 件进行处理。模拟量转换成数字量的器件为A/D转换器(ADC)。单片机 处理完毕的数字量，有时需转换为模拟信号输出，转换所用器件称为 D/A转换器(DAC)。
输出的变化，通常定义为输出满刻度值与2n之比(n为D/A转换器的二进 制位数)。习惯上用输入数字量的二进制位数表示。位数越多，分辨率越 高，即D/A转换器对输入量变化的敏感程度越高。
上一页 下一页 返回
8. 2MCS-51单片机与DAC的接口
同理: 10位D/A转换:1 LSB =9. 77tnV=0. 1%满量程; 12位D/A转换:1 LSB =2. 44 mV =0. 024%满量程; 16位D/A转换:1 LSB =0. 076tnV=0. 00076%满量程 使用时，应根据对D/A转换器分辨率的需要来选定D/A转换器的位数。 2)建立时间 建立时间是描述D/A转换器转换快慢的一个参数，用于表明转换时间或
A/D转换器把模拟量转换成数字量，以便于单片机进行数据处理。 随着超大规模集成电路技术的飞速发展，A/D转换器的新设计思想和制
单片机C语言教程-模数和数模转换器电路接口设计
拓展知识
1.AD7810芯片各引脚功能 2.AD7810芯片的工作模式
1）高速模式 2）自动低功耗模式 3.AD7810芯片的典型应用
复习思考
1.本项目提及的D/A和A/D转换器各有哪几种工作方式? 分别叙述其工作原理。
2.请为8031单片机设计一个两路D/A接口，使该接口能 在示波器上显示一个字母“Y”的图像。试画出该接口的 硬件连接图并进行程序设计。
一、D/A转换器电路接口设计
1.主要技术指标 2.集成D/A转换器——DAC0832芯片
1）主要特性 2）内部结构及外部引脚 3.DAC0832芯片和MCS-51系列单片机的接口电路 1）单缓冲器方式 2）双缓冲器工作方式
Байду номын сангаас
二、A/D转换器电路接口设计
1.技术指标 2.集成A/D转换器——ADC0809芯片 3.ADC0809芯片和MCS-51系列单片机的接口电路
知识目标
掌握DAC0832芯片各引脚功能及其主要特性 掌握ADC0809芯片各引脚功能及其组成
技能目标
掌握D/A和A/D扩展电路的设计方法 掌握D/A和A/D接口的编程方法
项目描述
在计算机应用领域中，特别是在实时控制系统中，常常 需要把外界连续变化的物理量，如温度、压力、流量、速度 等，变成数字量送入计算机内进行加工、处理，这种由模拟 量到数字量的转换称为模/数（A/D）转换，实现这种转换的 器件称为A/D转换器。反之，将计算机计算结果的数字量转 换为连续变化的模拟量，用以控制、调节一些执行机构，实 现对被控对象的控制，若输入是非电的模拟信号，还需要通 过传感器转换成电信号，这种由数字量到模拟量的转换称为 数/模（D/A）转换，实现这种转换的器件称为D/A转换器。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
·转换精度(Coｎversion Accuｒaｃy)。
A／D转换器转换精度反映了一个实际Ａ/Ｄ转换器在量化值上与一个理想A/D转换器进行模／数转换的差值，由模拟误差和数字误差组成。
在科学研究和生产过程中,测控系统的被测参数可以是温度、压力、速度等非电量，也可以是电流、电压、功率和开关量等电量。这些参数信号需通过各类传感器和变送器变换成相应的模拟电量，然后经多路开关汇集送给Ａ/D转换器，转换成相应的数字量送给单片机。经过单片机处理过的数字量,送给D/A转换器,变换成相应的模拟量对被控系统实施控制和调整,使之处于最佳工作状态，如图８-１所示。
模拟误差是比较器、解码网络中电阻值以及基准电压波动等引起的误差；
数字误差主要包括丢失码误差和量化误差，丢失码误差属于非固定误差,由器件质量决定。
·转换时间与转换速率。
A/D转换器完成一次转换所需要的时间为Ａ/D转换时间,是指从启动A／D转换器开始到获得相应数据所需时间（包括稳定时间）。通常,转换速率是转换时间的倒数，即每秒转换的次数。
模拟量输入通道一般由传感器、放大器、多路模拟开关、采样保持器和A/D转换器组成,其结构形式取决于被测对象的环境、输出信号的类型、数量和大小等,见表8-1。
说明:根据传感器输出信号的大小和类型，选择前向输入通道结构。
大信号模拟电压,能直接满足A／D转换输入要求，则可直接送入A/D转换器,经过A/D转换后再送入单片机。也可通过Ｖ／Ｆ转换成频率信号送入单片机。但由于频率测量响应速度慢，多用于一些非快速过程参量的测量，这种通道结构的优点是抗干扰能力强,便于远距离传输。
·开关量
开关量是输入信号为具有ＴTＬ电平的状态信号,如继电器的吸合与断开、光电门的导通与截止、限位开关、按钮、转换开关、接触器等电器的触点通断,其信号电平只有高、低两种电平。
图8-2所示是一种开关量检测电路。开关量信号经过了光电隔离,适当选择电阻值，使A点电平符合TＴL电平的要求,可以将Ａ点接到单片机I/O接口或经三态门接到单片机数据总线,实现开关量信号输入。
二、A／D转换接口技术
Ａ/,实现与单片机的正确连接以及编制转换程序。
A／D转换器(Analｏg-DigitaｌCｏnverter）是一种能把输入模拟电压或电流变成与其成正比的数字量的电路芯片，即能把被控对象的各种模拟信息变成计算机可以识别的数字信息。
并行Ａ／Ｄ转换器的转换速度最快，但因结构复杂而造价较高，故只用于那些转换速度极高的场合。
1、概述
1）A/D转换器的技术指标：
·量化误差(Quantizing Error)与分辨率(Resｏｌution)。
Ａ/Ｄ转换器的分辨率表示输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量,习惯上以输出二进制位数或满量程与2n之比(其中ｎ为ADC的位数）表示。
单片机与数模及模数转换器接口
————————————————————————————————作者:
———————————————————————————————— 日期：
ﻩ
第九章单片机与数模及模数转换器接口
当以单片机为核心组成实时测控系统时,通常需要对被控对象的状态进行测试和对控制条件进行监测,因此需要通过前向输入通道将被测信号输入单片机系统中。
小信号模拟电压，则首先应将该信号电压放大,放大到能满足A/D转换、V/F转换要求的输入电压。
以电流为输出信号的传感器或传感仪表则首先应通过I/V转换，将电流信号转换成电压信号。最简单的Ｉ／V转换器就是一个精密电阻,当信号电流流过精密电阻时，其电压降与流过的电流大小成正比，从精密电阻两端取出的电压就是I/Ｖ变换后的电压信号。
例如Ａ/D转换器AＤ５7４Ａ的分辨率为1２位,即该转换器的输出数据可以用212个二进制数进行量化，其分辨率为1LＳＢ （１LＳB=ＶＦS／2１２)。如果用百分数来表示分辨率时,其分辨率为
１／2n×１０0%＝１/２12×100％=0.０244%
一个满量程VFS=1０V的１2位ＡＤC能够分辨输入电压变化的最小值为2.４ｍV。
1．数字量输入
数字量包括Ｎ位并行数字量、开关量和频率信号。
·N位并行数字量
可以直接送入单片机的I/O接口。若N位数字量并行输入,当N=8时,正好利用一个８位I／O接口输入单片机内；当N<8时，可利用一个8位I/Ｏ接口输入ＣPU，然后将其他位屏蔽即可得到N位数据；当N＞8时，输入方式有两种:一种是利用多个８位I/O接口,另一种是利用一个I/O接口多次选通输入。
分类：计数器式A／D转换器、双积分式A/D转换器、逐次逼近式A/D转换器和并行Ａ/D转换器。
计数器式A/D转换器结构很简单，但转换速度也很慢，所以很少采用。
双积分式A／D转换器抗干扰能力强,转换精度很高，但速度不够理想,常用于数字式测量仪表中。
逐次逼近式A／D转换器结构不太复杂,转换速度也高。计算机中广泛采用其作为接口电路。
2）A/D转换器选择要点
·确定A/D转换器精度及分辨率。
用户提出的测控精度要求是综合精度要求，它包括了传感器精度、信号调节电路精度和Ａ/D转换精度及输出电路、伺服机构精度,而且还包括测控软件的精度。应将综合精度在各个环节上进行分配,以确定对A/D转换器的精度要求,据此确定A/Ｄ转换器的位数。通常A／D转换器的位数至少要比综合精度要求的最低分辨率高一位，而且应与其他环节所能达到的精度相适应。
·频率信号
经放大、整形和隔离等处理,即可得到较为理想的矩形波，这种矩形波可直接送入单片机系统，如图8-3所示。
2.模拟量输入
所谓模拟量，就是一些连续变化的物理量,如温度、速度、电压、电流和压力等。这些被测参数，单片机无法直接处理，需要把这些模拟量通过各类传感器和变送器变换成相应的模拟电量,然后经多路开关汇集送给A/Ｄ转换器,转换成相应的数字量送给单片机。
知识要点:
输入输出通道的基本知识，
数字量输入输出通道和模拟量输入输出通道的结构
A/D转换器工作原理和ＭCS-５１系列单片机的连接以及程序设计方法。
D/A转换器工作原理和MCS－５1系列单片机的连接以及程序设计方法。
第一节MCＳ－５1单片机与DA转换器的接口和应用
一、概述
被测信号分为数字量和模拟量两种。