MCS51-模拟量接口
51单片机的外围电路
数码管（二）
共阴与共阳的内部电路如下图所示：
数码管（三）
由图可以看出，共阳和共阴结构的LED 显 示器各笔划段名的安排位置是相同的，当 二极管导通时，相应的笔划段就发亮，由 发亮的笔划段组合而显示出各种字符(a～g 是7个笔段电极，DP为小数点) 需要注意的是：对于同一个字符的编码， 共阴和共阳接法对应的编码是不一样的， 两者互为反码。
MCS-51单片机的系统扩展及应用
通过地址总线、数据总线和控制总线实现系统 的扩展 介绍外围电路的扩展
3.1：程序存储器的扩展 3.2：数据存储器的扩展 3.3：指示小灯 3.4：按键扩展 3.5：数码管应用 3.6：A/D转换器接口 3.7：温度传感器接口 3.8：IIC电路扩展 3.9：液晶电路
静态LED数码显示电路（共阳极）
Vcc
七段译码器 七段译码器 七段译码器 七段译码器 七段译码器
BCD码 0000
0001
0010
0011
0100
返回
数码管（五）
由于静态显示占用的I/O 口线较多，CPU 的开销很大，所以为了节省单片机的I/O 口线，常采用动态扫描方式来作为LED 数 码管的接口电路。 动态显示的接口电路是把所有LED的8 个笔 划段a~g，dp 同名端连在一起，而每一个 显示器的公共极COM 端与各自独立的I/O 口连接。当CPU 向字段输出口送出字形码 时，所有显示器接收到相同的字形码，但 究竟是那个显示器亮，则取决于COM 端， 而这一端是由I/O 口控制的，所以我们就 可以自行决定何时显示哪一位了。
最小系统板
外扩
AD转换
数码管显示
程序存储器 温度传感器 51单片机 IIC总线
MCS51单片机的输入输出通道接口
传感器的发展方向：
传感器已经成为现代信息技术系统三大支柱之一，在工 业、农业、航空航天、军事国防等领域得到了日益广泛的应 用。其发展方向主要有以下几个方面： （1）利用新的物理现象、化学反应、生物效应设计传感器。 （2）引入数据融合技术。 （3）使用新型材料，向微功耗、集成化及无源化发展。 （4）采用新的加工技术。 （5）向微型化发展。 （6）向高可靠性、宽温度范围发展等。 ( 7）器件自身是数字化的，不需要再经过数/模、模/数变换。
5.2.1 D/A转换器的性能指标
（1）分辨率：指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量，即相 邻两个二进制码对应的输出电压之差称为D/A转换器的分辨率。 可用最低位（LSB）表示。如，n位D/A转换器的分辨率为 1/2n。
（2）精度：精度是指D/A转换器的实际输出与理论值之间的误 差，它是以满量程VFS的百分数或最低有效位（LSB）的分 数形式表示。
NOP
MOV A,R1
;从R1中取出低8位到A寄存器
MOV R3,#08H ;循环初值 8次
AA: RLC , A ;最低位送入C寄存器
MOV P1.1,C ;位数据送上DIN
NOP
SETB P1.2 NOP NOP CLR P1.2 DJNZ R3,AA NOV R3,#08H MOV A,R2 BB: RLC A MOV P1.1,C NOP NOP SETB P1.2 NOP NOP CLR P1.2 DJNZ R3,BB SETB P1.3 CLR P1.2 是 CLR P1.1
（5）偏移量误差：偏移量误差是指输入数字量为零时，输出模
拟量对零的偏移值。
5.2.2 D/A转换器的分类
51单片机20个实验-代码详细
第一章单片机系统板说明一、概述单片机实验开发系统是一种多功能、高配置、高品质的MCS-51单片机教学与开发设备。
适用于大学本科单片机教学、课程设计和毕业设计以及电子设计比赛。
该系统采用模块化设计思想，减小了系统面积，同时增加了可靠性，使得单片机实验开发系统能满足从简单的数字电路实验到复杂的数字系统设计实验，并能一直延伸到综合电子设计等创新性实验项目。
该系统采用集成稳压电源供电，使电源系统的稳定性大大提高，同时又具备完备的保护措施。
为适应市场上多种单片机器件的应用，该系统采用“单片机板+外围扩展板”结构，通过更换不同外围扩展板，可实验不同的单片机功能，适应了各院校不同的教学需求。
二、单片机板简介本实验系统因为自带了MCS-51单片机系统，因此没有配置其他单片机板，但可以根据教学需要随时配置。
以单片机板为母板，并且有I/O接口引出，可以很方便的完成所有实验。
因此构成单片机实验系统。
1、主要技术参数（1）MSC-51单片机板板上配有ATMEL公司的STC89C51芯片。
STC89C51资源：32个I/O口；封装DIP40。
STC89C51开发软件：KEIL C51。
2、MSC-51单片机结构（1）单片机板中央放置一块可插拔的DIP封装的STC89C51芯片。
（2）单片机板左上侧有一个串口，用于下载程序。
（3）单片机板的四周是所有I／O引脚的插孔，旁边标有I／0引脚的脚引。
（4）单片机板与各个模块配合使用时，可形成—个完整的实验系统。
三、母板简介主要技术参数（1）实验系统电源实验系统置了集成稳压电源，使整个电源具有短路保护、过流保护功能，提高了实验的稳定性。
主板的右上角为电源总开关，当把220V交流电源线插入主板后，打开电源开关，主板得电工作。
为适用多种需要，配置了+5V，+12V，—5V电压供主板和外设需要，通过右上角的插针排和插孔输出到外设。
此外，还设有螺旋保险插孔保护实验箱。
（2）RS232接口RS232接口通过MAX232芯片实现与计算机的串行通讯，通过接口引出信号。
浅谈ADC0809在MCS-51单片机中的作用
浅谈ADC0809在MCS-51单片机中的作用[摘要] 由于在MCS-51单片机中大部分不带A/D转换器，所以模拟量的采集就必须靠A/D来实现。
因此我们有必要掌握用来采集模拟量的扩展芯片，以及我们要解决MCS-51单片机与这些扩展芯片的接口问题，在这里以ADC0809芯片为例，进行阐述说明。
[关键词] ADC0809 MCS-51 模拟量接口MCS-51系列单片机目前在工业控制以及仪器仪表中的应用越来越广泛，但在应用过程中，避免不了的是要与外围芯片进行对接，这就引出了新的问题，MCS-51单片机如何与外围的芯片有机的结合起来，以扩展其功能。
下面就以ADC0809芯片为例，进行说明。
一、ADC0809概述ADC0809模数转换器，ADC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A/D转换芯片，片内有模拟量通道选择开关及相应的通道锁存、译码电路，A/D转换后的数据由三态锁存器输出，由于片内没有时钟需外接时钟信号。
图（1）为该芯片的引脚图。
各引脚功能如下：IN0～IN7：八路模拟信号输入端。
ADD-A、ADD-B、ADD-C：三位地址码输入端。
八路模拟信号转换选择由这三个端口控制。
CLOCK：外部时钟输入端（小于1MHz）。
D0～D7：数字量输出端。
OE：A/D转换结果输出允许控制端。
当OE为高电平时，允许A/D转换结果从D0～D7端输出。
ALE：地址锁存允许信号输入端。
八路模拟通道地址由A、B、C输入，在ALE信号有效时将该八路地址锁存。
START：启动A/D转换信号输入端。
当START端输入一个正脉冲时，将进行A/D转换。
EOC：A/D转换结束信号输出端。
当A/D转换结束后，EOC输出高电平。
Vref(+)、Vref(-)：正负基准电压输入端。
基准正电压的典型值为+5V。
VCC和GND：芯片的电源端和地端。
二、ADC0809的逻辑结构ADC0809 是8位逐次逼近型A/D转换器。
它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成，ADC0809内部逻辑结构如图（2）所示。
MCS-51单片机IO口详解
单片机IO口结构及上拉电阻MCS-51有4组8位I/O口：P0、P1、P2和P3口，P1、P2和P3为准双向口，P0口则为双向三态输入输出口，下面我们分别介绍这几个口线。
一、P0口和P2口图1和图2为P0口和P2口其中一位的电路图。
由图可见，电路中包含一个数据输出锁存器（D触发器）和两个三态数据输入缓冲器，另外还有一个数据输出的驱动（T1和T2）和控制电路。
这两组口线用来作为CPU与外部数据存储器、外部程序存储器和I/O扩展口，而不能象P1、P3直接用作输出口。
它们一起可以作为外部地址总线，P0口身兼两职，既可作为地址总线，也可作为数据总线。
图1 单片机P0口内部一位结构图图2 单片机P0口内部一位结构图P2口作为外部数据存储器或程序存储器的地址总线的高8位输出口AB8-AB15，P0口由ALE选通作为地址总线的低8位输出口AB0-AB7。
外部的程序存储器由PSEN信号选通，数据存储器则由WR和RD读写信号选通，因为2^16=64k，所以MCS-51最大可外接64kB的程序存储器和数据存储器。
二、P1口图3为P1口其中一位的电路图，P1口为8位准双向口，每一位均可单独定义为输入或输出口，当作为输入口时，1写入锁存器，Q(非)=0，T2截止，内上拉电阻将电位拉至"1"，此时该口输出为1，当0写入锁存器，Q(非)=1,T2导通，输出则为0。
图3 单片机P2口内部一位结构图作为输入口时，锁存器置1，Q(非)=0，T2截止，此时该位既可以把外部电路拉成低电平，也可由内部上拉电阻拉成高电平，正因为这个原因，所以P1口常称为准双向口。
需要说明的是，作为输入口使用时，有两种情况:1.首先是读锁存器的内容，进行处理后再写到锁存器中，这种操作即读—修改—写操作，象JBC(逻辑判断)、CPL(取反)、INC(递增)、DEC(递减)、ANL(与逻辑)和ORL(逻辑或)指令均属于这类操作。
2.读P1口线状态时，打开三态门G2,将外部状态读入CPU。
微机原理 单片机 第9章 80C51单片机的模拟量接口
一、0832内部结构及引脚信号 DAC0832是20引脚双列直插式芯片，内部结构和 引脚信号如图所示。
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。
二、DAC0832与80C51单片机的接口 １、单缓冲工作方式
此方式适用于只有一路模拟量输出，或有几路模 拟量输出但并不要求同步的系统。
P2.7
CS XFER DI0 DI7
DAC0832
80C51
P0 WR VSS
VCC ILE Rfb IOUT1 IOUT2
+5V 1kΩ 1MΩ
WR1 WR2 DGND
DAC0832内部结构及引脚
DI7～DI0 VREF
输入 锁存器 DAC 寄存器 D/A 转换器
IOUT2 IOUT1
ILE & CS & WR1
LE1 &
LE2 Rfb
AGND
《智能仪器》复习题及答案
《智能仪器》复习参考题及答案一、填空题1.在电子设备的抗干扰设计中，接地技术是一个重要环节，高频电路应选择（多）点接地，低频电路应选择（单）点接地。
2.智能仪器的键盘常采用非编码式键盘结构，有独立式键盘和（矩阵）式键盘，若系统需要4个按键，应采用（独立式）键盘结构。
大于8个时采用矩阵式键盘3.智能仪器的显示器件常用（LED ）数码管或液晶显示器，其中（LED数码管）更适合用于电池供电的便携式智能仪器。
4.智能仪器的模拟量输入通道一般由多路模拟开关、（放大器）、滤波器、（采样保持器）和A/D转换器等几个主要部分所组成。
5.对电子设备形成干扰，必须具备三个条件，即( 干扰源)、（传输或耦合的通道）和对干扰敏感的接收电路。
6.干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为：（传导）耦合、公共阻抗耦合、静电耦合和（电磁）耦合。
7.RS-232C标准串行接口总线的电气特性规定，驱动器的输出电平逻辑“0”为（+5 ～+15 ）V, 逻辑“1”为（-5 ～-15 ）V。
8.智能仪器的随机误差越小，表明测量的（精确）度越高；系统误差越小，表明测量的（准确）度越高。
9.智能仪器的故障自检方式主要有（开机）自检、（周期性）自检和键控自检三种方式。
10.双积分型A/D转换器的技术特点是：转换速度（较慢），抗干扰能力（强）。
11.智能仪器修正系统误差最常用的方法有3种：即利用（误差模型）、（校正数据表）或通过曲线拟合来修正系统误差。
12.为防止从电源系统引入干扰，在智能仪器的供电系统中可设置交流稳压器、（隔离变压器）、（低通滤波器）和高性能直流稳压电源。
13.为减小随机误差对测量结果的影响，软件上常采用（算数平均）滤波法，当系统要求测量速度较高时，可采用（递推平均）滤波法。
14.随着现代科技和智能仪器技术的不断发展，出现了以个人计算机为核心构成的（个人）仪器和（虚拟）仪器等新型智能仪器。
15.智能仪器的开机自检内容通常包括对存储器、（显示器和键盘）、（模拟量I/O通道）、总线和接插件等的检查。
接口技术第11章DA
T型解码网络的结构图
VREF I7
R
R
2R I6 2R ...
R I1 2R I0 2R
0 10 1
0 10 1
T型电阻解 码网络
2R
If Rfb
D7
D6
(27) (26)
模拟电子 开关
…
D1
(21)
IOUT1 +
VO
D0
(20)
求和放大器
T型解码网络的结构图
...
I7= VREF/2R=27(VREF/28R)=27(VREF/256R) I6= VREF/2/2R = 1/2*I7=26(VREF/256R)
3. MCS-51与DAC0832的接口电路 (1)单缓冲方式
DAC0832内部的两个数据缓冲器有一个处于直通方式， 另一个处于受控的锁存方式。
在实际应用中，如果只有一路模拟量输出，或虽是 多路模拟量输出但并不要求多路输出同步的情况下， 可采用单缓冲方式。
单缓冲方式的接口如图11-5:
由图，WR2*和XFER*接地，故DAC0832的“8位DAC
例如，若满量程为10V，根据定义则分辨率为 10V/2n。设8位D/A转换，即n=8，分辨率为10V/2n
=39.1mV，该值占满量程的0.391%，用符号1LSB表示。
同理：10位 D/A：1 LSB=9.77mV=0.1% 满量程
12位 D/A：1 LSB=2.44mV=0.024% 满量程
根据对DAC分辨率的需要,来选定DAC的位数。
(2)建立时间
描述DAC转换快慢的参数,表明转换速度。
定义：为从输入数字量到输出达到终值误差(1/2)LSB
(最低有效位)时所需的时间。电流输出时间较短，电 压输出的，加上完成I-V转换的时间，因此建立时间 要长一些。快速DAC可达1s以下。
MCS51单片机的输入输出通道接口与中断
• 要由编程控制发光二极管发光，ULN2019必须 输出低电平，而ULN2019的输入必须接89S51的P1 口，才能通过软件编程控制二极管发光，所以应借
助短路环将J2中的（1、2）、（4、5）、（7、8）、 （10、11）、（19、20）短接。 • 将J15中的（1、2）、（4、5）用短路环短接。 • 硬件电路检测。线路接好后，用万用表电阻档检 测89S51的P10、P11、P12、P13、P14、P15、P16
13
I/O接口与I/O设备
15
简单的输入接口举例
接口电路图如下：
74LS244
I0 K0
D0-D7
~
DO0
I1
K1
DO7
I2
K2
译码器
I3 K3
IOR
I4
A2
K4
A3 A4
系 统 总
A5 A6
＆
A7
A8
≥1
I5 E1
E2
I6
K5 K6
线
A9
信
A15
83FCH
I7 K7
号
A10
～83FFH
A11
保存外设给CPU和CPU发往外设的数据
⑵ 状态寄存器（端口地址）
保存外设或接口电路的状态
⑶ 控制寄存器（端口地址）
保存CPU给外设或接口电路的命令
(4)接口电路可含有多个端口地址
39
CPU侧引脚信号： 地址信号：选择I/O接口中的不同寄存器；
数据信号：命令或数据写入到相应寄存器，或者从相 关寄存器读取数据或状态；
A12
≥1
A13 A14
+5V 16
简单的输出接口举例
➢ 锁存器：由D触发器构成
基于MCS-51温度控制器的设计
变 化速率 ，自动进行 ｎＤ参数 自整 定和运 算 ，并输 出 ０ — １ｍ ０ Ａ控制电流 。 配以主回路 实现温度 的控制 。数据处理 分 为预处理 、 功能性处理 、 抗干扰等子功能 。输 出控制部分主 要是数码管显示控制。
以 从 通 道 ０上 输 入 的 Ｏ 一，Ｖ 范 围 的模 拟 电 压 经 ＡＤ 转 换 Ｖ－ － ５ ／
２６ ７ ４是 ８ Ｅ Ｒ Ｍ 型器件 。８ ３ ＫＰＯ ０ １的 Ｐ Ｅ ｓ Ｎ和 ２ ６ ７ ４的
Ｏ 相 连 ，２ 和 Ｃ Ｅ Ｐ． ５ Ｅ相 连 ， 所 以 ２６ ７ ４的 地 址 为 ０ ０ Ｈ— ００ Ｉ Ｆ Ｈ。Ａ Ｃ ８ ９的 ０通 道 和温 度 传 感 器 的 输 出 端 相 连 。 ＦＦ Ｄ ００ 所
域 。 产品小型化、 使 智能化。
２ ＭＣ 一 １ 片 机 用 于温 度 控 制 的设 计 Ｓ５ 单
２１ 温 度 控 制 系统 的 功 能设 计 ．
口 ８５ ， １５ 程序 存储器 Ｅ Ｒ Ｍ２ ６ ， Ｐ Ｏ ７ ４ 模数转换器 Ａ Ｃ ８ ９等 Ｄ ０ｏ
芯片。
８５ １ ５用作键 盘， Ｉ Ｄ显 示器接 口电路 。８５ １５中键 盘有 ３ ０个按键 ， 分成六 行五列 ， 只要按下某键 ， 应的行线 和列 相 线才会 接通 。为了减少硬件开销 ． 提高系统可靠性和降低成
从 Ａ Ｃ ８ ９接 收 Ａ Ｄ转换后的数字量。 Ｄ ００ ／
因 此 ，０ １ 行 如 下 程 序 可 以启 动 Ａ Ｃ ８ ９工 作 。 ８３ 执 Ｄ ００
ＭＯＶ ＤＰ Ｒ． ３ ８ Ｔ 棚 Ｆ Ｈ
ＭＯＶＸ ＠Ｄ Ｒ Ａ ｒ ．
反之 ，０ １ ８３ 执行 以下程序则可从 Ａ Ｃ ８９输入 Ａ Ｄ转 Ｄ ００ ，
AD与DA接口讲解学习
⑴ DAC0832引脚（续）
电源端:4个(Vcc,Vref,AGND,DGND）
VCC为电源输入线，可在+5V－+15V范围内； VREF为参考电压，一般在-10V－+10V范围内，由稳压电源提 供； DGND为数字量地线； AGND为模拟量地线，通常两条地线接在一起。
反馈电阻:1个,Rf
放大倍数：
2 5 62 5 6 A ~ 25~61
1 255
Page27
③作控制放大器输出
I2NB 5V6R RE F NB2V5oR 6
I Rfb
Vin R fb
IRfbI 0
Vin
IRfb I
Vo
VO
Vin NB
R Rfb
2
56
2R
d0
S0 2R I0
R
d1
···
···
S1
d7
RF IIRRfbfb
②片内带有电压输出放大器。 ③具有双缓冲输入寄存器 ④能完全与微处理器兼容。
Page14
8.串行DAC（MAX517、518、5198）
主要特点：
8位DAC 串行2线接口 满摆幅输出， 多种参考电压 低功耗
Page15
四、MCS51-和D/A的接口
1.概述 D/A转换器与单片机接口具有硬、软件相
LE2 1
：数据直通。
(CS＝WR1＝0时 ） Page21
8位倒T型电阻网络DA转换原理
d0
d1
···
d7
RF Rf
···
I∑ P
Io1－
uo
S0
S1
+
Io2
S7
2R
MCS-51单片机IO口详解
MCS-51单片机IO口详解单片机I O口结构及上拉电阻MCS-51有4组8位I/O口：P0、P1、P2和P3口，P1、P2和P3为准双向口，P0口则为双向三态输入输出口，下面我们分别介绍这几个口线。
一、P0口和P2口图1和图2为P0口和P2口其中一位的电路图。
由图可见，电路中包含一个数据输出锁存器（D触发器）和两个三态数据输入缓冲器，另外还有一个数据输出的驱动（T1和T2）和控制电路。
这两组口线用来作为CPU与外部数据存储器、外部程序存储器和I/O扩展口，而不能象P1、P3直接用作输出口。
它们一起可以作为外部地址总线，P0口身兼两职，既可作为地址总线，也可作为数据总线。
图1单片机P0口内部一位结构图图2 单片机P0口内部一位结构图P2口作为外部数据存储器或程序存储器的地址总线的高8位输出口AB8-AB15，P0口由ALE 选通作为地址总线的低8位输出口AB0-AB7。
外部的程序存储器由PSEN信号选通，数据存储器则由WR和RD 读写信号选通，因为2^16=64k，所以MCS-51最大可外接64kB的程序存储器和数据存储器。
二、P1口图3为P1口其中一位的电路图，P1口为8位准双向口，每一位均可单独定义为输入或输出口，当作为输入口时，1写入锁存器，Q(非)=0，T2截止，内上拉电阻将电位拉至"1"，此时该口输出为1，当0写入锁存器，Q(非)=1,T2导通，输出则为0。
Newbuff图3 单片机P2口内部一位结构图作为输入口时，锁存器置1，Q(非)=0，T2截止，此时该位既可以把外部电路拉成低电平，也可由内部上拉电阻拉成高电平，正因为这个原因，所以P1口常称为准双向口。
需要说明的是，作为输入口使用时，有两种情况:1.首先是读锁存器的内容，进行处理后再写到锁存器中，这种操作即读—修改—写操作，象JBC(逻辑判断)、CPL(取反)、INC(递增)、DEC(递减)、ANL(与逻辑)和ORL(逻辑或)指令均属于这类操作。
51单片机各引脚及端口详解
51单片机各引脚及端口详解51单片机引脚功能：MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片,引脚分布请参照----单片机引脚图：l ~ P0口8位双向口线（在引脚的39~32号端子）。
l ~ P1口8位双向口线（在引脚的1~8号端子）。
l ~ P2口8位双向口线（在引脚的21~28号端子）。
l ~ P2口8位双向口线（在引脚的10~17号端子）。
这4个I/O口具有不完全相同的功能,大家可得学好了,其它书本里虽然有,但写的太深,对于初学者来说很难理解的,我这里都是按我自已的表达方式来写的,相信你也能够理解的。
P0口有三个功能：1、外部扩展存储器时,当做数据总线（如图1中的D0~D7为数据总线接口）2、外部扩展存储器时,当作地址总线（如图1中的A0~A7为地址总线接口）3、不扩展时,可做一般的I/O使用,但内部无上拉电阻,作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。
P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。
P2口有两个功能：1、扩展外部存储器时,当作地址总线使用2、做一般I/O口使用,其内部有上拉电阻;P3口有两个功能：除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻）,还有一些特殊功能,由特殊寄存器来设置,具体功能请参考我们后面的引脚说明。
有内部EPROM的单片机芯片（例如8751）,为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源,这些信号也是由信号引脚的形式提供的,即：编程脉冲：30脚（ALE/PROG）编程电压（25V）：31脚（EA/Vpp）接触过工业设备的兄弟可能会看到有些印刷线路板上会有一个电池,这个电池是干什么用的呢这就是单片机的备用电源,当外接电源下降到下限值时,备用电源就会经第二功能的方式由第9脚（即RST/VPD）引入,以保护内部RAM中的信息不会丢失。
在介绍这四个I/O口时提到了一个“上拉电阻”那么上拉电阻又是一个什么东东呢他起什么作用呢都说了是电阻那当然就是一个电阻啦,当作为输入时,上拉电阻将其电位拉高,若输入为低电平则可提供电流源;所以如果P0口如果作为输入时,处在高阻抗状态,只有外接一个上拉电阻才能有效。
单片机的模拟量输入输出
温度控制
根据设定的温度值和当前温度值， 单片机通过模拟量输出调节加热 元件的功率，实现温度的控制。
温度报警
当温度超过设定的安全范围时， 单片机通过模拟量输出驱动报警 器，发出报警信号。
案例三：智能家居系统
01
灯光亮度调节
通过模拟量输入，单片机可以接收来自用户控制面板的亮度设定值，通
过模拟量输出调节灯光驱动器的输入电压或电流，实现灯光亮度的调节。
流量控制
通过模拟量输入输出，单片机可以检测流量传感器的流量信号，并根据设定的流量值调节泵或阀门的开度，实现流量 的控制。
液位控制
通过模拟量输入输出，单片机可以检测液位传感器的液位信号，并根据设定的液位值调节进出水阀门的 开度，实现液位的控制。
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掌握模拟量输入输出原理 了解模拟量输入输出的基本原理， 包括AD转换、DA转换等，是实 现模拟量输入输出编程的基础。
合理使用中断 单片机的中断功能可以实现实时 处理和多任务并发执行，合理使 用中断可以提高程序的效率和响 应速度。
编程实例解析
模拟量输入实例
以ADC（模数转换器）为例，可以通过编写程序将模拟信号转换为数字信号，实现模拟量的输入。具体实现方法 包括选择合适的ADC通道、配置相关寄存器、编写AD转换函数等。
模拟量输入输出在单片机中的应用
传感器数据采集
单片机通过模拟量输入接口采集各种传感器的输出信号，如温度 传感器、压力传感器等。
控制系统
单片机通过模拟量输出接口控制外部设备的运行，如电机、灯光等。
信号调理
单片机在模拟量输入输出过程中，可能需要进行信号的放大、滤波、 线性化等调理操作，以确保信号的准确性和稳定性。
常用芯片引脚图
您的数字ID 是：463099您的密码是：1.8667附录三常用芯片引脚图一、 单片机类1、MCS-51芯片介绍：MCS-51系列单片机是美国Intel 公司开发的8位单片机，又可以分为多个子系列。
MCS-51系列单片机共有40条引脚，包括32条I/O 接口引脚、4条控制引脚、2条电源引脚、2条时钟引脚。
引脚说明： P0.0～P0.7：P0口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为存储器扩展时的地址/数据复用口。
P1.0～P1.7：P1口8位口线，通用I/O 接口无第二功能。
P2.0～P2.7：P2口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为存储器扩展时传送高8位地址。
P3.0～P3.7：P3口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为为单片机的控制信号。
ALE/ PROG ：地址锁存允许/编程脉冲输入信号线（输出信号）PSEN ：片外程序存储器开发信号引脚（输出信号）EA/Vpp ：片外程序存储器使用信号引脚/编程电源输入引脚RST/VPD ：复位/备用电源引脚2、MCS-96芯片介绍：MCS-96系列单片机是美国Intel 公司继MCS-51系列单片机之后推出的16位单片机系列。
它含有比较丰富的软、硬件资源，适用于要求较高的实时控制场合。
它分为48引脚和68引脚两种，以48引脚居多。
引脚说明：RXD/P2.1 TXD/P2.0：串行数据传出分发送和接受引脚，同时也作为P2口的两条口线HS1.0～HS1.3：高速输入器的输入端HS0.0～HS0.5：高速输出器的输出端（有两个和HS1共用）Vcc ：主电源引脚（＋5V ）Vss ：数字电路地引脚（0V ）Vpd ：内部RAM 备用电源引脚（＋5V ）V REF ：A/D 转换器基准电源引脚（＋5V ）AGND ：A/D 转换器参考地引脚XTAL1、XTAL2：内部振荡器反相器输12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST RXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1V SS V CC P0.0/AD 0P0.1/AD 1P0.2/AD 2P0.3/AD 3P0.4/AD 4P0.5/AD 5P0.6/AD 6P0.7/AD 7EA/V PP ALE/PROG PSENP2.7/A 15P2.6/A 14P2.5/A 13P2.4/A 12P2.3/A 11P2.2/A 10P2.1/A 9P2.0/A 8803180518751入、输出端，常外接晶振。
MCS-51单片机的模拟量输入输出
2.主要技术指标
(1)分辨率 输入给DAC的单位数字量变化引起的模拟量输出的变化，通 常定义为输出满刻度时的模拟量值与2n之比。显然，二进制位 数越多，分辨率越高。 例如，若满量程为10V，根据定义则分辨率为10V/2n。 设8位D/A转换，即n=8，分辨率为10V/2n =39.1mV，该 值占满量程的0.391%，用1LSB表示。
11
（2）A/D转换器转换速率的确定 从启动转换到转换结束，输出稳定的数字量，需要一 定的时间，这就是A/D转换器的转换时间。 低速：转换时间从几ms到几十ms 。 中速：逐次比较型的A/D转换器的转换时间可从几s~ 100s左右。 高速：转换时间仅20~100ns。适用于雷达、数字通讯、 实时光谱分析、实时瞬态纪录、视频数字转换 系统等。
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ADC0809
逐次逼 近式8路模 拟输入、8 位输出的 A/D转换器。
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共28脚，双列直插式封装。主要引脚功能如下： (1)IN0~IN7：8路模拟信号输入端。 (2) D0~D7：8位数字量输出端。 (3) C 、B 、A：控制8路模拟通道的切换，C、B、A= 000~111分别对应IN0~IN7通道，ALE是其锁存信号。 (4) OE、START、CLK：控制信号端，OE为输出允许端， START为启动信号输入端，CLK为时钟信号输入端。 (5)VR(+)和VR(-)：参考电压输入端。
9
3. A/D转换器的选择
按输出代码的有效位数分:8位、10位、12位等。 按转换速度分为超高速（≤1ns）、高速（≤1s）
中速（≤1ms）、低速（≤1s）等。
A/D转换器的发展趋势：为适应系统集成需要，将 多路转换开关、时钟电路、基准电压源、二/十进制 译码器和转换电路集成在一个芯片内，为用户提供方 便。
51单片机常用芯片引脚图
常用芯片引脚图一、 单片机类1、MCS-51芯片介绍：MCS-51系列单片机是美国Intel 公司开发的8位单片机，又可以分为多个子系列。
MCS-51系列单片机共有40条引脚，包括32条I/O 接口引脚、4条控制引脚、2条电源引脚、2条时钟引脚。
引脚说明： P0.0～P0.7：P0口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为存储器扩展时的地址/数据复用口。
P1.0～P1.7：P1口8位口线，通用I/O 接口无第二功能。
P2.0～P2.7：P2口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为存储器扩展时传送高8位地址。
P3.0～P3.7：P3口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为为单片机的控制信号。
ALE/ PROG ：地址锁存允许/编程脉冲输入信号线（输出信号）PSEN ：片外程序存储器开发信号引脚（输出信号）EA/Vpp ：片外程序存储器使用信号引脚/编程电源输入引脚RST/VPD ：复位/备用电源引脚2、MCS-96芯片介绍：MCS-96系列单片机是美国Intel 公司继MCS-51系列单片机之后推出的16位单片机系列。
它含有比较丰富的软、硬件资源，适用于要求较高的实时控制场合。
它分为48引脚和68引脚两种，以48引脚居多。
引脚说明：RXD/P2.1 TXD/P2.0：串行数据传出分发送和接受引脚，同时也作为P2口的两条口线HS1.0～HS1.3：高速输入器的输入端HS0.0～HS0.5：高速输出器的输出端（有两个和HS1共用）Vcc ：主电源引脚（＋5V ）Vss ：数字电路地引脚（0V ）Vpd ：内部RAM 备用电源引脚（＋5V ）V REF ：A/D 转换器基准电源引脚（＋5V ）AGND ：A/D 转换器参考地引脚12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST RXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1V SS V CC P0.0/AD 0P0.1/AD 1P0.2/AD 2P0.3/AD 3P0.4/AD 4P0.5/AD 5P0.6/AD 6P0.7/AD 7EA/V PP ALE/PROG PSENP2.7/A 15P2.6/A 14P2.5/A 13P2.4/A 12P2.3/A 11P2.2/A 10P2.1/A 9P2.0/A 8803180518751XTAL1、XTAL2：内部振荡器反相器输入、输出端，常外接晶振。
单片机常用芯片资料
附录三常用芯片引脚图一、 单片机类1、MCS-51芯片介绍：MCS-51系列单片机是美国Intel 公司开发的8位单片机，又可以分为多个子系列。
MCS-51系列单片机共有40条引脚，包括32条I/O 接口引脚、4条控制引脚、2条电源引脚、2条时钟引脚。
引脚说明： P0.0～P0.7：P0口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为存储器扩展时的地址/数据复用口。
P1.0～P1.7：P1口8位口线，通用I/O 接口无第二功能。
P2.0～P2.7：P2口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为存储器扩展时传送高8位地址。
P3.0～P3.7：P3口8位口线，第一功能作为通用I/O 接口，第二功能作为为单片机的控制信号。
ALE/ PROG ：地址锁存允许/编程脉冲输入信号线（输出信号）PSEN ：片外程序存储器开发信号引脚（输出信号）EA/Vpp ：片外程序存储器使用信号引脚/编程电源输入引脚RST/VPD ：复位/备用电源引脚2、MCS-96芯片介绍：MCS-96系列单片机是美国Intel 公司继MCS-51系列单片机之后推出的16位单片机系列。
它含有比较丰富的软、硬件资源，适用于要求较高的实时控制场合。
它分为48引脚和68引脚两种，以48引脚居多。
引脚说明：RXD/P2.1 TXD/P2.0：串行数据传出分发送和接受引脚，同时也作为P2口的两条口线HS1.0～HS1.3：高速输入器的输入端HS0.0～HS0.5：高速输出器的输出端（有两个和HS1共用）Vcc ：主电源引脚（＋5V ）Vss ：数字电路地引脚（0V ）Vpd ：内部RAM 备用电源引脚（＋5V ）V REF ：A/D 转换器基准电源引脚（＋5V ）12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST RXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1V SS V CC P0.0/AD 0P0.1/AD 1P0.2/AD 2P0.3/AD 3P0.4/AD 4P0.5/AD 5P0.6/AD 6P0.7/AD 7EA/V PP ALE/PROG PSENP2.7/A 15P2.6/A 14P2.5/A 13P2.4/A 12P2.3/A 11P2.2/A 10P2.1/A 9P2.0/A 8803180518751AGND：A/D转换器参考地引脚XTAL1、XTAL2：内部振荡器反相器输入、输出端，常外接晶振。
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
ADC0809管脚图
20
ADC0809操作时序
MCS-51单片机的模拟量输入输出
21
ADC0809操作时序图
ADC0809编程要点
• 选通模拟量输入通道 • 发出启动信号 • 用查询或中断方法等待转换结束 • 初学建议采用延时方法等待转换结束 • 读取转换结果
MCS-51单片机的模拟量输入输出
4
1.A/D转换器的分类
根据转换原理可将A/D转换器分成两大类 （1）直接型A/D转换器（2）间接型A/D转换器。
MCS-51单片机的模拟量输入输出
5
常见的A/D转换器工作原理
• 逐次逼近式A/D转换器
– 将输入模拟信号与推测信号比较，调节推测信号 逼近输入信号，直至两者相等
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
8
量化过程引起的误差为量化误差，是由于有限位数字对模拟 量进行量化而引起的误差。量化误差理论上规定为1个单位分辨 率，提高分辨率可减少量化误差。
（3）转换精度 定义为一个实际ADC与一个理想ADC在量化值上的差。可用
绝对误差或相对误差表示。
绝对精度 在转换器中，任何数码所对应的实际模拟电压与
其理想电压值之差的最大值称为绝对精度 相对精度
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为什么需要使用D/A转换器
计算机运算和处理的结果是数字量 现场的执行部件的控制信号一般为模拟量
模拟量输入/输出通道的组成
传感器
1
信号处理 信号处理
控
制
传感器
2
多 路 开 关
传感器
对 象
n
信号处理
采 样 保 持
A/D 转 换 器
微 型 计 算 机
执行 部件
放 大 驱 动
D/A 转 换 器
采样/保持器（S/H）
需要采样/保持的原因
A/D转换需要时间，如果转换过程中，模拟量变化。 将影响转换精度 多路模拟输入共享一个A/D，并需要同时测量的场 合
采样/保持器的工作方式
采样方式：采样/保持器的输出跟踪模拟输入 保持方式；采样/保持器的输出将保持在命令发出 时刻的模拟量输入值，直到再次接到采样命令
80C51单片机的模拟量接口
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 现场有大量的模拟量
OUT1的关系是：I
OUT1＋I OUT2＝常数
Rfb：内部反馈电阻引脚，该电阻在芯片内 VREF：参考电压输入端，可接正负电压，范围为-10～+10V。 VCC：芯片电源，+5～+15V，典型值为+15V。 AGND：模拟地，芯片模拟信号接地点。 DGND：数字地，芯片数字信号接地点。
DAC0832的工作方式
分辨率 分辨率是指最小输出电压（对应于输入数字量最低位增1所引 起的输出电压增量）和最大输出电压（对应于输入数字量所 有有效位全为 1 时的输出电压）之比，即表示 DAC 所能分辨的 最小模拟信号的能力。 转换精度 绝对转换精度是指满刻度数字量输入时，模拟量输出接近理 论值的程度
相对转换精度一般用绝对转换精度相对于满量程输出的百分 数来表示，有时也用数字量的最小有效值（LSB）的几分之一 来表示
A/D转换方法
A/D转换方法
VFC特点
VFC输出频率为f的脉冲信号，只需要两根传 输线就可进行传送。便于远距离传输和信号 隔离，抗干扰能力强 由于VFC的工作过程具有积分特性，对噪声 具有良好的滤波作用
多路开关
多路开关的主要用途是把多个模拟量分时地送到A/D转 换器，即完成多到一的转换，或把D/A转换器的输出按 一定的次序输出到不同的控制回路，即完成一到多的 转换。
I/O 接 口
微型计算机控制系统的结构框图
模拟量输入通道
传感器
信号处理环节 多路转换开关 采样保持电路 A/D转换器
模拟量输出通道
D/A转换器
锁存器
放大驱动电路
D/A转换及其接口
D/A转换的基本原理
D/A转换器的性能参数
8位D/A转换器DAC0832及其接口
输出缓冲寄存器 D7 D1 D0
逐次逼近式A/D转换原理
A/D转换器的性能参数
分辨率 转换精度 转换时间 电源灵敏度 量程 输出逻辑电平 工作温度范围
A/D转换器的性能参数
分辨率
分辨率表示转换器对微小输入量变化的敏感 程度，通常用转换器输出数字量的位数来表 示。例如，对8位A/D转换器，其数字输出量 的变化范围为0～255，当输入电压满刻度为 5V时，转换电路对输入模拟电压的分辨能力 为5V/255≈19.6mV
80C51
P0
DAC0832
VCC ILE Rfb IOUT1 IOUT2 VREF -5V
+5V 1kΩ 1MΩ
MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#data MOVX @DPTR,A
VSS
WR2 DGND
+
1/4LM324
VO
DAC0832与单片机的接口
P2.5 P2.7 P0 WR
CS XFER DI0 DI7 WR1 WR2
目前，采样/保持器一般集成在A/D中
A/D转换器工作原理
量化
量化就是用基本的量化电平q的个数来表示采 样—保持电路得到的模拟电压值。这一过程实 质上是把时间上离散而数字上连续的模拟量以 一定的准确度变为时间上、数字上都离散的、 量级化的等效数字值。量级化的方法通常有两 种：只舍不入法和有舍有入法(四舍五入法)。
A/D转换方法
A/D转换方法
逐次逼近法
逐次逼近法A/D转换是一个具有反馈回路的闭 路系统。其主要原理为：将一个待转换的模拟 输入信号VIN与一个“推测”信号V1相比较，根 据推测信号是大于还是小于输入信号来决定减 小还是增大该推测信号，以便向模拟输入信号 逼近
A/D转换方法
A/D转换方法
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
2n-3R
In-1
Dn-1
2R
权电阻D/A转换原理
T型电阻网络式D/A转换器
Rf
B0
A0 I0 2R 0 D0 I 1 2R R 1
B1
A1
B2
A2 D1 I 2
B3
A3 D3 2R Vref _ + A V0 D2 I 3 2R R((
2R R 2
3
T型电阻网络式D/A转换器
D/A转换器的性能参数
CS: 片选输入信号，低电平有效。
WR1：数据写入信号1，低电平有效。 ILE：输入寄存器的允许信号，高电平有效。 XFER：传送控制信号，低电平有效。
WR2：数据写入信号2，低电平有效
I OUT1：电流输出1，当DAC寄存器中全为“1”时，输出电流最大 I
OUT2：电流输出2，它与I
D/A转换的基本原理
权电阻式D/A转换器 T型电阻网络式D/A转换器
电流 模 拟 转 换 基 ∑Ii 准电压 模拟 电压
基准电压
运算放大器
数字量 输入
数字接口
数字开关 控制
D/A转换器的基本部件
权电阻式D/A转换器
Vref
Rf
I0
I1 I2
D0
D1 D2
2n-1R
2n-2R
_ A + V0
IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7
IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 OUT
CD4051
A B C INH
OUT
CD4051
A B C INH
IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 OUT
CD4051
A B C INH
模拟量输入通道结构
A/D转换器工作原理
A/D转换器工作原理
量化误差
由于量化而产生的误差，称之为量化误差，它 直接影响了转换器的转换精度。量化误差是由 于量化电平的有限性造成的，所以它是原理性 误差，只能减小，而无法消除。为减小量化误 差，根本的办法是取小的量化电平
A/D转换器工作原理
编码
编码就是把已经量化的模拟数值(它一定是量 化电平的整数倍)用二进制数码、BCD码或其他 码来表示
A/D转换器的性能参数
精度
A/D转换器的精度是指与数字输出量所对应的模拟 输入量的实际值与理论值之间的差值。 A/D转换电 路中与每个数字量对应的模拟输入量并非是单一的 数值，而是一个范围Δ， Δ的大小，在理论上取 决于电路的分辨率。例如，对满刻度输入电压为5V 的12位A/D转换器，Δ为1.22mV。定义Δ为数字量 的最小有效位LSB。精度通常用最小有效位LSB的分 数值来表示
8位D/A转换器DAC0832及其接口
DAC0832主要性能参数
DAC0832的内部结构 DAC0832的引脚特性 DAC0832的工作方式 DAC0832与CPU的接口
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。
D/A转换器的性能参数
非线性误差
D/A转换器的非线性误差定义为实际转换特性曲线与理想特性 曲线之间的最大偏差，并以该偏差相对于满量程的百分数度 量
转换速率/建立时间
转换速率实际是由建立时间来反映的 建立时间是指数字量为满刻度值（各位全为 1 ）时， DAC 的模 拟输出电压达到某个规定值（比如， 90 ％满量程或±1/2LSB 满量程）时所需要的时间
ADC0809的内部结构
ADC0809的引脚特性
IN7～IN0：8通道模拟量输入信号。 ADDC、ADDB、ADDA：通道号选择信号 ALE：通道号锁存控制端。
分时采样、分时转换 同时采样、分时转换
控制逻辑
通道1 通道2 多 路 开 关
控制逻辑
通道1 通道2
S/H S/H 多 路 开 关
通道n
S/H
A/D
通道n
S/H 同时采样、分时转换
A/D
分时采样、分时转换
8位A/D转换器ADC0809及其接口
ADC0809的内部结构
ADC0809的引脚特性 ADC0809与CPU的接口
单缓冲方式。