51单片机AD,DA模块寄存器及原理介绍

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51单片机ad转换代码及仿真

一、前言

51单片机是一种广泛应用于嵌入式系统领域的微控制器，其具有低功耗、高性能、易学易用等特点。其中，AD转换模块是其重要的功能之一，可以实现模拟信号到数字信号的转换。本文将介绍51单片机AD 转换的相关知识和代码实现，并通过仿真验证其正确性。

二、51单片机AD转换原理

1. AD转换概述

AD转换（Analog-to-Digital Conversion）是指将模拟信号（如声音、图像等）转化为数字信号的过程。在嵌入式系统中，AD转换通常用于采集外部传感器等模拟量信号，并将其转化为数字量进行处理。

2. 51单片机AD转换模块

51单片机内置了一个8位AD转换模块，可以对0~5V范围内的模拟信号进行采样和转换。该模块包含以下主要部分：

（1）输入端：可接受外部0~5V范围内的模拟信号。

（2）采样保持电路：在采样期间对输入信号进行保持，以避免采样过程中信号波动。

（3）比较器：将输入信号与参考电压进行比较，并输出比较结果。

（4）计数器：对比较结果进行计数，得到AD转换的结果。

（5）控制逻辑：控制采样、保持、比较和计数等过程。

3. AD转换精度

AD转换精度是指数字信号与模拟信号之间的误差，通常用位数来表示。例如，8位AD转换器可以将模拟信号分成256个等级，即精度为

1/256。因此，AD转换精度越高，数字信号与模拟信号之间的误差越小。

4. AD转换速率

AD转换速率是指单位时间内进行的AD转换次数。在51单片机中，AD转换速率受到时钟频率和采样时间的限制。因此，在实际应用中需要根据具体情况选择合适的时钟频率和采样时间以满足要求的转换速

MCS-51单片机的基本结构及工作原理

ROM
只读存储器，不可擦写
EEPROM
可擦写存储器，数据可更改
RAM
随机存储器，临时存储数据
MCS-51的CPU架构
1
寄存器
2
存储数据和指令
3
ALU
算术逻辑单元
控制单元
控制指令流程
CPU指令集和操作码的介绍
指令集
具体的指令和操作
操作码
指令的二进制表示
丰富的指令集
满足不同需求
程序计数器和堆栈指针的作用
MCS-51单片机的基本结构及工作原理
MCS-51单片机是一种高度集成的微型计算机，具有强大的功能和灵活的应用范围。本演示将介绍MCS-51单片机的基本结构、特点和工作原理。
单片机的基本结构和分类
核心部件
CPU、存储器和外设接口等
分类
根据体系结构和性能划分
常见类型
MCS-51、AVR、ARM等
MCS-51单片机的特点和优势
1 高度集成
包含多个功能单元的集成电路
3 易编程
简单的指令集和开发环境
2 低功耗
优化设计以降低能耗
4 广泛应用
在各个领域都有广泛应用
存储器体系结构概述
1
数据存储器
2
存储数据和变量
3
程序存储器
存储程序和指令
特殊功能寄Hale Waihona Puke Baidu器

第19讲 AD和DA

字节数据发送函数
函数原型: void I2C_SendByte(UCHAR c);
功能: 将数据c发送出去,可以是地址,也可以是数据,发完后等待应答,并对
此状态位进行操作.(不应答或非应答都使ack=0)
发送数据正常，ack=1; ack=0表示被控器无应答或损坏。
********************************************************************/
在起始信号后必须传送一个从机的地址（7位），第8位是数据的传送方向位（R/T），用“0”表示主机发送数据（T），“1”表示主机接收数据（R）。每次数据传送总是由主机产生的终止信号结束。但是，若主机希望继续占用总线进行新的数据传送，则可以不产生终止信号，马上再次发出起始信号对另一从机进行寻址。
unsigned char I2C_RcvByte()
{
unsigned char retc=0,i;
sda=1;
/*置数据线为输入方式*/
for(i=0;i<8;i++)
{
_nop_();
scl=0;
/*置时钟线为低，准备接收数据位*/
_nop_();
/*时钟低电平周期大于4.7μs*/
_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();

MCS-51与DA、AD转换器的接口相关知识讲解

➢ 位数相同，分辨率则相同 ➢ 但相同位数的不同转换器精度会有所不同。
§11.1 MCS-51与DAC的接口
2. MCS-51与8位DAC0832的接口
1) DAC0832芯片介绍 (1) DAC0832的特性
具有两个输入数据寄存器的8位DAC，能直接与 MCS-51单片机相连。主要特性如下：
* 分辨率为8位； * 电流输出，稳定时间为1s； * 可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入； * 单一电源供电（+5～+15V）；
缓冲和锁存输入数字量
存放待转换的数字量
由T型电阻网络和电子开关组成，T型电阻网络输出和数字量成正比的模拟电流。
LE1或LE2=1，当前寄存器的输出跟随输入
LE1或LE2=0，锁存数据
三种工作形式：直通、单缓冲、双缓冲
§11.1 MCS-51与DAC的接口
2) DAC的应用接口与DAC的具体应用有关。
（1）输出电流稳定时间：1s；（2）基准电压：VREF= -10~ +10V；（3）单工作电源：+5~ +15V；（4）低功耗：20mW。
2) 接口电路设计及软件编程 (1) 接口电路设计
I/V转换
双极性电压输出 (-10V~ +10V)
采用双缓冲方式
先送高8位数据
高8位输入寄存器端口地址：4001H; 低4位寄存器端口地址： 4000H;

51单片机结构原理

51单片机是一种典型的微控制器，具有由英特尔公司(Intel)设

计和生产的基于哈佛结构的原理。

51单片机的基本结构包括中央处理器部分(CPU)、存储器部分、输入/输出(I/O)部分以及定时/计数器(Timer/Counter)等功能模块。

在中央处理器部分，51单片机采用了8位位宽的数据总线和

16位位宽的地址总线。它具有一组通用寄存器，可以用于存

储中间数据和运算结果。另外，还有一个累加器，用于存储加法操作的结果。CPU还包括一套指令系统，用于控制程序的

执行。

存储器部分包括程序存储器ROM(Read-Only Memory)和数据

存储器RAM(Random Access Memory)。ROM用于存储程序代码，RAM用于存储数据和程序的临时变量。51单片机使用Harvard结构，将程序存储器和数据存储器分开，可以同时访

问两个存储器，提高了执行效率。

输入/输出(I/O)部分包括多个通用I/O端口，可以用于连接外

部设备。这些I/O端口可以通过外部扩展器进行扩展，以满足

不同应用的需求。此外，51单片机还提供了串行通信接口、

定时器/计数器等特殊功能引脚。

定时/计数器模块是51单片机的重要功能之一。它可以生成精

确的定时信号，并可以用来计数外部事件的频率。定时/计数

器模块可以通过寄存器配置，实现不同的定时和计数功能。

总之，51单片机结构的核心是中央处理器部分、存储器部分、输入/输出部分和定时/计数器模块。通过这些功能模块的协同

工作，51单片机可以实现各种应用需求，如控制、计算、通

DAC和ADC应用电路设计

MCS-51单片机的系统扩展技术（五）

5 数——模转换接口

在工作控制和智能化仪表中，通常由微型计算机进行实时控制及实时数据处理。计算机所加工的信息总是数字量，而被控制或测量对象的有关参量往往是连续变化的模拟量，如温度、速度、压力等等，与此对应的电信号是模拟电信号。计算机要处理这种信号，首先必须将模拟量转换成数字量，这一转换过程就是“模——数转换（A/D）”。

由计算机运算处理的结果（数字量）往往也需要转换为模拟量，以便控制对象，这一过程即为“数模转换”（D/A）。

A/D、D/A转换技术发展极为迅速，目前常用的A/D或D/A芯片种类也非常多，本教程介绍的是比较经典的一些芯片的用法，目的在于帮助读教掌握这类芯片接口的一般方法，以及进一步理解数字系统和模拟系统的区别。当然，这些芯片本身也有一定的实用价值。

一、DAC电路原理

D/A转换是将数字量信号转换成模拟量信号的过程。D/A转换的方法比较多，这里仅举一种权电阻D/A转换法的方法，说明D/A转换的过程。

权电阻D/A转换电路实质上是一只反相求和放大器，图22是4位二进制D/A转换的示意图。电路由权电阻、位切换开关、反馈电阻和运算放大器组成。

图22 D/A转换的原理

权电阻的阻值按8：4：2：1的比例配置，按照运放的“虚地”原理，当开关D3-D0合上时，流经各权电阻的电流分别是V R/8R、V R/4R、V R/2R和V R/R。其中V R为基准电压。而这些电流是否存在则取决于开关的闭合状态。输出电压则是：

VO=-（D3/R+D2/2R+D1/4R+D0/8R）×V R×R F

单片机： AD、DA转换接口技术

任务分析及方案的制定
信号的产生可以通过D/A转换器DAC0832来实现，通过单片机向DAC0832 发送不同的数据，就可以使DAC0832输出相对应的模拟量信号，从而得到期望得到的波形。方波信号的产生锯齿波的产生三角波的产生
Single-Chip microcomputer
A/D、D/A转换接口技术
Single-Chip microcomputer
A/D、D/A转换接口技术
void main() { unsigned char i; // 初始化 k = 0; // 启动时，自动进入锯齿波状态 EX0=1; // 外部中断INT0允许 IT0 = 1; // 中断信号触发方式为下降沿有效 EA=1; // 总中断允许 P3_0= 0; // DAC0832片选信号有效 while(1) { if( k= =0) // 发送锯齿波 { P1= 0x01; // 锯齿波状态指示灯量 t++; // 发送数据加1 P3_6 = 1; // 写信号变高，数据可以打入DAC0832的数据输入寄存器中
A/D、D/A转换接口技术
A/D转换
目前使用较多的有逐次逼近式A/D转换器和双积分式A/D转换器两类。逐次逼近式A/D转换器优点是转换速度比较快；双积分式A/D转换器的优点是精度高、抗干扰性好。由于A/D转换只能是间断性地进行，因此输出的数字量在时间上就是断续的，称为离散量。每一次选取要转换的模拟量就称为信号采样，相邻两次采样的间隔时间称为采样周期，为了保证输出量能充分反映输入量的变化情况，采样周期要根据输入信号的周期来确定，一次A/D转换所需要的时间应该小于采样周期。将模拟量表示成相对应的数字量称之为量化，由于模拟量在幅值大小上是连续变化的，而数字量则是离散的，所以在转换过程中，不可能对于每一个任意大小的模拟量都会有一个数字量与之相对应，这就会有误差，称为 Single-Chip microcomputer 量化误差。

51单片机中断系统工作原理

51单片机中断系统是处理器与外部设备之间通信的一种机制，它允许外设在需要时中断CPU的正常程序执行，从而执行一些高优先级的任务。本文将从以下几个方面介绍51单片机中断系统的工作原理：

1. 中断源和中断向量表

51单片机中断系统的中断源可以是内部或外部的。内部中断源包括定时器、串口、ADC等模块，而外部中断源则可以是外部中断引脚、外部数据存储器等。中断向量表则是一个存储各中断服务程序入口地址的表格，它可以在CPU执行中断时快速定位相应的中断服务程序。

2. 中断控制器和优先级

中断控制器是一个用于控制中断的硬件模块，它可以根据中断源的优先级来决定哪个中断请求会被响应。优先级高的中断请求会被优先响应，而低优先级的则会被忽略。在中断控制器中还有一个中断允许寄存器，它用于允许或禁止特定的中断源。

3. 中断服务程序的编写

中断服务程序是一段特殊的程序，它用于响应中断请求并执行相应的操作。在编写中断服务程序时，需要注意以下几点：首先，中断服务程序必须尽快完成，以便让CPU恢复正常的程序执行；其次，中断服务程序需要保存现场，即保存一些特定的寄存器值，以便后续程序恢复时可以正确地执行；最后，中断服务程序需要执行IRET指令，

以便将中断返回地址出栈并返回到原来的程序执行点。

通过深入了解51单片机中断系统的工作原理，我们可以更好地理解中断系统的原理和应用，并在实际应用中更好地使用它。

51单片机的数字电压表设计

随着科技的快速发展，单片机在许多领域得到了广泛应用。51单片机作为一种常见的单片机，具有功能强大、易于编程等优点，因此在数字电压表设计中具有独特优势。本文将介绍如何利用51单片机设计数字电压表。

数字电压表的电源电路通常采用直流电源，可以通过变压器将交流电转换为直流电，再经过滤波和稳压电路，将电压稳定在单片机所需的电压范围内。

数字电压表的信号采集电路可以采用电阻分压的方式，将待测电压分压后送入单片机进行测量。为了提高测量精度，可以采用差分放大器对信号进行放大和差分输出。

51单片机内置ADC模块，可以将模拟信号转换为数字信号。在数字电压表中，可以使用ADC模块对放大后的模拟信号进行转换，得到数字信号后进行处理和显示。

数字电压表的显示电路可以采用液晶显示屏或LED数码管，将测量结果以数字形式显示出来。液晶显示屏具有显示清晰、亮度高、视角广等优点，但价格较高；LED数码管价格便宜、亮度高、寿命长，但显

示内容有限。

数字电压表的主程序主要完成电压的采集、A/D转换和显示等功能。主程序首先进行系统初始化，包括设置ADC模块参数、初始化显示等；然后不断循环采集电压信号，将采集到的模拟信号转换为数字信号后进行处理和显示。

51单片机的ADC模块可以通过特殊功能寄存器进行配置和控制。在数字电压表的软件设计中，需要编写ADC模块驱动程序，以控制ADC 模块完成模拟信号到数字信号的转换。具体实现可以参考51单片机的ADC模块寄存器定义和操作指南。

数字电压表的显示程序需要根据显示硬件选择合适的显示库或驱动

基于51单片机用PCF8591进行AD,DA转换用1602LCD显示的电流采样

基于51单片机用PCF8591进行AD,DA转换用1602LCD显示

的电流采样

福州大学至诚学院

本科生课程设计

题目: 可编程序控制器实训姓名: 学号:

系别:

专业:

年级: 指导教师:

1、PCF8591概

述 .....................................................3 2、芯片介绍.........................................................3 3、PCF8591的A/D 转换...............................................4 4、A/D转换程序设计流程 .............................................5 5、1602LCD主要技术参数 .............................................7 6、Proteus仿真原理图 . (10)

7、程序代码........................................................108、结语............................................................17 9、参考文献.. (17)

1、PCF8591 概述

PCF8591 是一种具有 I2C 总线接口的 8 位 A/D D/A 转换芯片，在与 CPU的信息传输过程中仅靠时钟线 SCL 和数据线 SDA 就可以实现。 I2C 总线是

第七章 IO接口_AD_DA技术详解

1）主要特性 8155A为Intel公司的另一种可编程并行I/O接口芯片。它具有二个8位和一个6位I/O口，以及256个字节静态RAM、一个 14位计数器。它与单片机的接口简单，在单片机系统中应用广泛。 2）内部结构 8155A的内部结构如图6-21所示。见下页
图6-21 8155A的结构框图
图 6-12 8155方式4的逻辑结构图
图6-24 8155A状态标志寄存器格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
×
TIMER
INTB
BFB
INTRB
INTEA
BFA
INTRA
5）内部定时器（8155A定时器的格式如下）
D7 04H T7 D6 T6 D5 T5 D4 T4 D3 T3 D2 T2 D1 T1 D0 T0
输出程序段：
MOV A,#data
；数据→A
；WR*为低，数据经74LS273口输出
MOV DPTR,#0FEFFH；I/O地址→DPTR MOVX @DPTR,A
输入程序段： MOV DPTR,#0FEFFH ；I/O地址→DPTR MOVX A,@DPTR ；RD*为低，74LS244口；数据读入内部RAM
图6-26 8155A定时器输出方式
6）8031与8155A的接口电路由于8155A内部设有地址锁存器，因此，它与8031的接口电路非常简单，不需任何附加电路。图6-27（见下页）是8031与 8155A的一种接口电路，其RAM和I/O口的地址分配如下：

第11章 51单片机与DA、AD 转换器的接口解读

14
（2）建立时间
描述D/A转换器转换快慢的参数，用于表明转换速度。其值为从输入数字量到输出达到终值误差 (1/2)LSB时所需的时间。电流输出的转换时间较短；电压输出的转换器，由于要加上完成 I-V 转换的运算放大器的延迟时间，转换时间要长一些。
快速D/A转换器的转换时间可控制在1s以下。
P2口用作系统的高8位地址线，再加上地址锁存器提供的低
8位地址，便形成了系统完整的16位地址总线。
6
单片机系统的片外扩展寻址范围达64KB。
图11-2
AT89C51单片机扩展的片外三总线
7
3．控制信号线
除地址线和数据线外，还要有系统的控制总线。这些信号有的就是单片机引脚的第一功能信号，有的则是P3口第二功能信号。包括：（1） PSEN作为外扩程序存储器的读选通控制信号。（2）RD 和 WR为外扩数据存储器和I/O的读、写选通控制信号。（3）ALE作为P0口发出的低8位地址锁存控制信号。
2
51单片机片外并行扩展（接口）结构
AT89S51单片机采用总线结构，扩展片外 ROM RAM I/O设备.
图11-1 AT89S51单片机的片外并行系统扩展结构
3
并行系统扩展主要包括存储器扩展和I/O接口部件扩展。
（1）程序存储器扩展、数据存储器扩展独立编址：
AT89S51单片机采用程序存储器空间和数据存储器空间分

51单片机问题与解答

本问题与解答仅用于结合郭天祥51单片机学习板理解和应用方便，实际有些说法总结不一定正确或准确。

1、Int取值范围？（一句话16位，65536）

单片机是8位机还是16位机？

STC学习板单片机是8位的，一般单片机是几位的，他的字节也就是几位的，所以STC的字节应该是8位。

而字符一般是占用字节最少的数据类型，所以字符类型是8位，int类型一般是字符类型的2倍-16位，浮点数类型是4倍字符-32位，最长的是双精度的8倍字符，也就是64位。

总之，单片机是N位的，则单片机字符类型也是N位的，整型是2N位，浮点数是4N位。其他围绕着三种类型来展开。

2、数码管显示锁存器的使用？（一句话存完数据再关闭即可）

DULA WELA

打开段选，打开位选，段选选哪个管，位选选单管数据。

应用流程：打开锁存，送入数据，关闭锁存。举例：dula=1;P0=0xff;dula=0;（也可以送入数据后再打开锁存，打开后再关闭P0=0xff; dula=1;dula=0）

备注：

1、段选可以先送入P0=0XFF，这个是先关闭数码管显示，防止有乱码，也可以消影。

2、延时问题，通常0.1秒才可以开始分清数码管的数据。动态显示时，通常是1ms左右延时。再长可能会闪烁。

3、流水灯控制的两种方法？

总线法、位操作法

总线法：直接对P1口整体赋值。比如P1=0x5f；

位操作法：首先对P1口位定义，然后再赋值0或者1。LED1=P1^0;LED1=1；

4、11.0592晶振2种软件延时方法的时间精度问题？（一句话110为1毫秒）

第一种：while(a--);这个a=1，就认为延时了0.01毫秒。

51单片机的工作原理

首先，我们来介绍51单片机的内部结构。51单片机包括CPU、存储器、输入输出端口、定时器/计数器、串行通信接口等部分。其中，CPU是单片机的核心部分，负责执行指令和控制整个系统的运行。存储器用于存储程序和数据，输入输出端口用于与外部设备进行数据交换，定时器/计数器用于定时和计数，串行通信接口用于与其他设备进行数据通信。这些部分共同组成了51单片机的内部结构，实现了对外部设备的控制和数据处理。

其次，我们来介绍51单片机的工作过程。在51单片机工作时，首先需要加载程序到存储器中，然后CPU按照程序的指令逐步执行，控制各个部分的工作。当需要与外部设备进行数据交换时，CPU通过输入输出端口与外部设备进行通信，实现数据的输入和输出。同时，定时器/计数器可以提供精确的定时和计数功能，串行通信接口可以实现与其他设备的数据通信。通过这些部分的协同工作，51单片机可以实现对外部设备的精确控制和数据处理。

最后，我们来介绍51单片机的应用场景。由于其小巧、低功耗、功能强大等特点，51单片机被广泛应用于各种电子设备中，如家电控制、工业自动化、汽车电子、通信设备等领域。在这些应用场景中，51单片机可以实现对各种外部设备的精确控制和数据处理，发挥着重要的作用。

综上所述，51单片机是一种常见的微控制器，其工作原理是通过内部的逻辑电路和控制器实现对外部设备的控制和数据处理。通过对其内部结构、工作过程和应用场景的介绍，我们可以更加深入地了解51单片机的工作原理，为其在实际应用中的使用提供更多的参考和指导。

第9章--MCS51与AD、DA的接口

8 位转换器的接口方法
D/A
D/A转换器的输出方式
8 位转换器的接口方法
D/A
控制端XFER接在一起用一个地址控制，当XFER有效时，
完成将输入寄存器中内容锁存到DAC寄存器，使这两个 D/A转换器能同时进行转换并输出电压。
DAC0832按双缓冲方式与8051的连接图
8 位转换器的接口方法
D/A
例9-7：要使图形显示器的光点更新位置，可执行下面的程序： ORG 2000H MOV DPTR，#00FEH MOV A，#datax ；datax写入1#0832输入寄存器 MOVX @DPTR，A MOV DPTR，#00FDH MOV A，#datay ；datay写入2#0832输入寄存器 MOVX @DPTR，A MOV DPTR，#00FBH MOVX @DPTR，A ；1#和2#输入寄存器的内容同时送到DAC寄存器中。
8 位转换器的接口方法
D/A
DOWN：LCALL LP3：MOVX DEC SUBB JC ADD SJMP
DEL @DPTR，A A A，#dataL LP1 A，#dataL LP3
；调上限延时程序
；与下限比较
8 位转换器的接口方法
D/A
双缓冲型接口方法

51单片机ad、da转换器

若输出形式是电压，DAC的建立时间主要是输出运算放大器所需要的响应时间。
二、DAC及其接口
（一）DAC介绍：数模转换，将一个二进制数字信号转换成与此值成正比的模拟信号。
1．DAC结构：DAC芯片上集成有D/A转换电路和辅助电路。 2．DAC的参数：描述D／A转换器性能的参数很多，主要有以
下几个：（1）分辨率(Resolution) （2）偏移误差(OffsetError) （3）精度(Accuracy) （4）转换速度(convert温in度g s灵p敏ee度d)是指输入不变的情况下，（5）温度灵敏度(Tem输p出er模atu拟r信eS号en随si温tiv度it的y) 变化。一般D／
有效。控制数据从输入寄存器到DAC寄存器的传送。
WR2：写信号2，低电平有效，控
③ 参考电压VREF接外部的标准电源，VREF 制DAC寄存器的写人。
一般可在+10V到—10V范围内选用。
Rfb
DI0 DI1
8位
DI2 输入
DI3 DI4
寄
DI5 DI6
存
DI7
器
ILE CS
WR1+
XFER
WR2 +
DI0 DI1
8位
DI2 输入
DI3 DI4
寄
DI5 DI6
存
DI7
器