第8章 MCS-51与DA、AD的接口
第8章 MCS-51与DA和AD的接口
单片机原理及其应用
1
主要内容
• 8.1 MCS-51单片机与ADC的接口
• 8.2 MCS-51单片机与DAC的接口
8.1 MCS-51单片机与ADC的接口
各 种 现 场 被 测 量
传感器1 传感器2 放大器1 放大器2 放大器3 多 路 模 拟 开 关 A / D 转 换 器
DI0~DI7
ILE CS WR1 WR2
与 DAC0832 与
VCC
DGND
XFER
8.2 MCS-51单片机与DAC的接口
二．DAC0832的引脚
DAC0832有20引脚，采用双列直插式封装，如图所示。
CS WR1 AGND DI3 DI2 DI2 DI0 VREF RFB DGND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 VCC ILE WR2 XFER DI4 DI5 DI6 DI7 IOUT1 IOUT2
IN0:0000H IN1:0001H IN2:0002H
分 频 器
IN3:0003H IN4:0004H
+5V
0 1 0 0 0
+
GND
0 1 0
1 1 1
+
IN5:0005H IN6:0006H IN7:0007H
8.1 MCS-51单片机与ADC的接口
• 设接口电路用于一个8路模拟量输入的巡回检测系统，使用中断方式 采样数据，把采样转换所得的数字量按序存于片内RAM的30H~37H 单元中。采样完一遍后停止采集。 • 汇编语言编程： • ORG 0000H • LJMP MAIN • ORG 0003H • LJMP INT0 • ORG 0100H ；主程序 • MAIN: MOV R0，#30H ；设立数据存储区指针 • MOV R2，#08H ；设置8路采样计数值 • SETB IT0 ；设置外部中断0为边沿触发方式 • SETB EA ；CPU开放中断 • SETB EX0 ；允许外部中断0中断 • MOV DPTR，#0000H ；送入口地址并指向IN0
单片机第8章—AD与DA转换接口技术2
三积分式ADC的工作原理
为了提高双分积式ADC的分辨率，出现了多积分式ADC。下面 简单介绍三重积分式ADC的工作原理。它的特点是比较期由两段 斜坡组成，当积分器输出电压接近0点时，突然换接数值较小的 基准电压，从而降低了积分器输出电压的斜率，延长积分器回0 的时间，使比较周期延长以获得更多的计数值，从而提高了分辨
并以RD信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送
上数据总线，供单片机接受。
不管使用上述那种方式，只要一旦确认转换结
束，便可通过指令进行数据传送。所用的指令为：
MOV
DPTR , #7FFFH
MOVX
A , @DPTR
该指令在送出有效口地址的同时，发出有效信号
RD，使0809的输出允许信号OE有效，从而打开三态
3.比较期：从t2时刻开始，开关S1、S2、S4断开，S3闭合，将
与被测模拟电压极性相反的标准电压-Er接到积分器的输入端
(若被测模拟电压为-Vi，则S1、S3、S4断开，S2闭合，将+Er接
到积分器的输入端)，使积分器进行反向积分。当积分器的输出
回到0时，比较器的输出发生跳变。设在t3时刻积分器回0，此
1.准备期：开关S1、S2、S3断开，S4接通，积分电容C被短路， 输出为0。
2.采样期：开关S2、S3、S4断开，S1闭合，积分器对输入模拟电
压+Vi进行积分，积分时间固定为T1，在采样期结束的t2时刻，
积式分中器V输i 出T11电tt12 V压idt为为：V被c 测 模R1拟C t电t12 Vi压dt在 T1RT时C1 V间i 内的平均值。
MCS-51单片机与DA转换器的接口和应用
A/D和D/A转换接口技术难点•DAC0832工作方式•ADC0809工作方式要求掌握：•MCS-51单片机与D/A转换器的接口连接•MCS-51单片机与A/D转换器的接口连接•初始化编程及应用了解：•典型D/A转换器芯片DAC0832的管脚功能•典型A/D转换器芯片ADC0809的管脚功能3.1 MCS-51单片机与D/A转换器的接口和应用3.1.1典型D/A转换器芯片DAC0832DAC0832是一个8位D/A转换器芯片，单电源供电，从+5V～+15V均可正常工作，基准电压的范围为±10V，电流建立时间为1μs，CMOS工艺，低功耗20mW。
其内部结构如图9.1所示，它由1个8位输入寄存器、1个8位DAC寄存器和1个8位D/A转换器组成和引脚排列如图1所示。
图1 DAC0832引脚功能该D/A转换器为20引脚双列直插式封装，各引脚含义如下：(1)D7～D0——转换数据输入。
(2)——片选信号（输入），低电平有效。
(3)ILE——数据锁存允许信号（输入），高电平有效。
(4)——第一信号（输入），低电平有效。
该信号与ILE 信号共同控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式：当ILE=1和=0时，为输入寄存器直通方式；当ILE=1和=1时，为输入寄存器锁存方式。
(5)——第2写信号(输入),低电平有效.该信号与信号合在一起控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式:当=0和=0时,为DAC寄存器直通方式; 当=1和=0时,为DAC寄存器锁存方式。
(6)——数据传送控制信号(输入),低电平有效 。
(7)Iout2——电流输出“1”。
当数据为全“1”时，输出电流最大；为全“0”时输出电流最小。
(8)Iout2——电流输出“2”。
DAC转换器的特性之一是：Iout1 +Iout2=常数。
(9)R fb——反馈电阻端既运算放大器的反馈电阻端，电阻（15KΩ）已固化在芯片中。
因为DAC0832是电流输出型D/A转换器，为得到电压的转换输出，使用时需在两个电流输出端接运算放大器，R fb 即为运算放大器的反馈电阻，运算放大器的接法如图2所示。
第8章 单片机与DA和AD接口
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
DAC0832功能分析
DI0-DI7：转换数据输入
CS：片选信号
因此，DAC0832可以 有三种工作形式：直通、 单级锁存、两级锁存。
；开中断
；允许中断
MOV DPTR，#0007H ；指向0809 IN7通道地址
MOVX @DPTR,A SJMP $ INT1: MOVX A,@DPTR
；启动A/D转换 ；等待中断 ；读A/D转换结果
MOV B,A
RETI
；存数
；返回
查询方式： ORG 0000H
；主程序入口地址
AJMP MAIN
；指向输入寄存器地址
；转换初值 ；WR1有效，启动D/A转换
；延时
产生的锯齿波的过程
255/28 254/28
3/28 2/28
1/28 0
D/A转换产生的锯齿波
用同样的方法也可以产生三角波、矩 形波、梯形波。
若将A的初值改为 FF INC改为DEC?
ORG 0200 MOV DPTR，#0E000H MOV A，#0FFH WW: MOVX @DPTR，A INC A DEC NOP NOP AJMP WW ；延时 ；指向输入寄存器地址 ；转换初值 ；WR1有效，启动D/A转换
ORG 1000H MAIN：
；跳转主程序
；中断入口地址
MOV DPTR，#0007H ；指向0809 IN7通道地址 MOVX @DPTR,A
；启动A/D转换
第八章(2)MCS-51对AD和DA的接口
模拟量I/O接口的作用： 接口的作用： 模拟量 接口的作用 • 实际工业生产环境 实际工业生产环境——连续变化的模拟量 连续变化的模拟量 例如：电压、电流、压力、温度、位移、 例如：电压、电流、压力、温度、位移、流量 • 计算机内部 计算机内部——离散的数字量： 二进制数 离散的数字量： 离散的数字量 工业生产过程的闭环控制
8.1.1 D/A转换原理--倒T型电阻网络D/A转换电路原理
IOUT1 IOUT2 R
+
F
VOUT
D0 R R 2R I0 节点0 R
D1 2R I1 节点1 R
D2 2R I2 节点2 R
D3 2R I3 节点3 I VRE
F
图8-2（a） 倒T型电阻网络D/A转换原理图
图中 D3 D2 D1 D0是4位二进制数字量输入，当D3 D2 D1 D0中的 某一位状态为1时，图中开关打向右方，为0 时，开关打向左方。
CS WR1 AGND DI3 DI2 DI1 DI0 VREF RFR DGND
DAC 0832
Vcc ILE WR2 XFER DI4 DI5 DI6 DI7 IOUT2 IOUT1
图 8-4 DAC0832的引脚分布图
RF
R
IOUT1
DI7~DI0
输入 寄存器
DAC 寄存器
D/A 转换器 IOUT2 VREF
VREF为基准电压输入， Vout是电压模拟量输出。 由运算放大器概念可知：
Vout=-RF•Iout1
Iout1 是开关打向右端的各支路电流Ii 之和，实ห้องสมุดไป่ตู้上
（其中 Di就是数字量D3 D2 D1 D0的某一位）
D0 R R 2R I0 节点0 R
MCS-51与DA、AD转换器的接口相关知识讲解
INC R1 SETB RS0
； 修改addr1指针0区R1 ； 转1区。
MOV R0，#0FEH ；1区R0指向2#DAC0832数字量 ；控制端口
MOV A，@R1 ；addr2中数据送A
MOVX @R0，A ；addr2中数据送2#DAC0832
INC R1
；修改addr2指针1区R1
INC R0
MCS-51与D/A、A/D转换器的接口相关知识讲解
内容提要 §11.1 MCS-51与DAC的接口 §11.2 MCS-51与ADC的接口
第十一章 MCS-51与D/A、A/D转换器的接口
➢ 非电物理量（温度、压力、流量、速度等），须经 传感器转换成模拟电信号（电压或电流），必须转 换成数字量，才能在单片机中处理。
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。
(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。
(3）精度 理想情况，精度与分辨率基本一致，位数越多精度越高。 但由于电源电压、参考电压、电阻等各种因素存在着误差， 精度与分辨率并不完全一致。
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:
第8章 MCS-51与DA、AD的接口
8.1.2
ADC0809与MCS-51的接口 与 的接口
一．ADC0809芯片 芯片
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近型 是 单片型逐次逼近型A/D转换器，具有 转换器， 单片型逐次逼近型 转换器 8路模拟量输入通道，有转换起停控制，模拟输入电压范畴 路模拟量输入通道， 路模拟量输入通道 有转换起停控制， 为0~+5V，转换时间为 ，转换时间为100µs，它的内部结构如下图所示。 ，它的内部结构如下图所示。
AT89C51
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 LED
行程开关1 行程开关 行程开关2 行程开关 行程开关3 行程开关 行程开关4 行程开关 手动开按钮 手动关按钮
BISS0001 BISS0001
RC2 RC1
ADC 0809
A/D转换 / 转换
红外线传感器集成芯片BISS0001特点 特点 红外线传感器集成芯片
逐次逼近A/D转换原理： 转换原理： 逐次逼近 转换原理
N位寄存器用来存放N位二进制数码。 位寄存器用来存放N位二进制数码。 则保留D 当VX≥VN，则保留 N-1=1，否则清 。 ，否则清0。 其余类推。 其余类推。
3、双重积分型A/D转换器 、双重积分型 转换器
双重积分型A/D转换器将输入电压先变换成与其平均值成 转换器将输入电压 双重积分型 转换器将输入电压先变换成与其平均值成 正比的时间间隔，然后再把此时间间隔转换成数字量，它属于 正比的时间间隔，然后再把此时间间隔转换成数字量， 时间间隔 数字量 间接型转换器。它的转换过程分为采样和比较两个过程。 间接型转换器。它的转换过程分为采样和比较两个过程。采样 即用积分器对输入模拟电压进行固定时间的积分， 即用积分器对输入模拟电压进行固定时间的积分，输入模拟电 压值越大，采样值越大， 压值越大，采样值越大，比较就是用基准电压对积分器进行反 向积分，直至积分器的值为0，由于基准电压值固定， 向积分，直至积分器的值为 ，由于基准电压值固定，所以采 样值越大，反向积分时积分时间越长， 样值越大，反向积分时积分时间越长，积分时间与输入电压值 成正比，最后把积分时间转换成数字量， 成正比，最后把积分时间转换成数字量，则该数字量就为输入 模拟量对应的数字量。由于在转换过程中进行了两次积分 在转换过程中进行了两次积分， 模拟量对应的数字量。由于在转换过程中进行了两次积分，因 此称为双重积分型。双重积分型A/D转换器转换精度高，稳定 转换器转换精度高， 此称为双重积分型。双重积分型 转换器转换精度高 平均值， 性好，测量的是输入电压在一段时间的平均值 性好，测量的是输入电压在一段时间的平均值，而不是输入电 压的瞬间值，因此它的抗干扰能力强，但是转换速度慢 速度慢， 压的瞬间值，因此它的抗干扰能力强，但是转换速度慢，双重 积分型A/D转换器在工业上应用也比较广泛。 转换器在工业上应用也比较广泛。 积分型 转换器在工业上应用也比较广泛
4 MCS51与DA和AD转换器的接口.pps
4 MCS-51与D/A及A/D转换器接口4.1 概述4.2 D/A转换器及其接口4.3 A/D转换器及其接口4.1 概述典型计算机控制系统示意图如图4－1所示。
4.2 D/A转换器及其接口4.2.1 D/A转换器工作原理4.2.2 D/A转换器性能指标4.2.3 DAC0832及其接口设计4.2.1D/A转换器工作原理D/A转换器的原理：D/A转换器的作用是把二进制数字量转换成相应的模拟量。
基本要求：输出电压Vout应该与输入数字量成正比既：Vout =B×VRV R：参考电压；B为数字量，常为一个二进制数。
B=bn-1×2n-1+bn-2×2n-2+…+b1×21+b0×20式中，bn-1为B的最高位；b0为B的最低位。
原理：“按权展开，然后相加”数字量的权：20、21、22 、……..常用T型电阻网络型D/A转换器如图4－2 所示。
把输入数字量中每位都按其权值分别转换成模拟量，并通过运算放大器求和相加。
根据克希荷夫定律，如下关系成立：=－B×V REF／2nVout4.2.2 D/A转换器性能指标l分辨率（Resolution）辨率是指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量，取决于输入数字量的二进制位数。
l转换精度（Conversion Accuracy）指满量程时DAC的实际模拟输出值和理论值的接近程度。
l偏移量误差（Offset Error）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。
l线性度（Linearity）线性度是指DAC的实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏移差。
4.2.3 DAC0832及其接口设计1.DAC0832内部结构及引脚功能(1)内部结构DAC0832内部由三部分电路组成（如图4－3所示）。
“8位输入寄存器”、“8位DAC寄存器”、“8位D/A转换电路”由8位T型电阻网络和电子开关组成，(2)引脚功能DAC0832共有20条引脚，双列直插式封装。
MCS-51单片机与A-D转换器的接口和应用
见图9.8。 对ADC0809主要信号引脚的功能说明如下：
• IN7～IN0——模拟量输入通道 • A、B、C——地址线。 通道端口选择线，A为低地址， C为 高地址，引脚图中为ADDA，ADDB和ADDC。其地址状态 与通道对应关系见表9-1。 • ALE——地址锁存允许信号。对应ALE上跳沿，A、B、 C地址状态送入地址锁存器中。
• CLK ——时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路，所 需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。通常使用频 率为500KHz的时钟信号。
• EOC——转换结束信号。EOC=0,正在进行转换；EOC=1, 转换结束。使用中该状态信号即可作为查询的状态 标 志，又可作为中断请求信号使用。
• Vcc—— +5V电源。
A0
A1
A3
P2.0
WR
A B C
ALE START
图9.11 ADC0809的部分信号连接
WR
地址锁存 ALE
START 寄存器清“0”
A/D启动
图9.12 信号的时间配合
从图中可以看到，把ALE信号与START信号接在一起 了，这样连接使得在信号的前沿写入（锁存）通道地址， 紧接着在其后沿就启动转换。图9.19是有关信号的时间 配合示意图。
表9-1 通道选择表
C B A 被选择的通道
000
IN0
001
IN1
010
IIN4
101
IN5
110
IN6
111
IN7
ALE 地址AD 模拟量 输入 IN
【程序】MCS-51与串行DA转换器的接口设计
【程序】MCS－51与串行DA转换器的接口设计摘要：AD7543是串行D/A转换芯片，本文介绍了该芯片的电路原理、应用特性以及和MCS－51单片机连接的两种方法，并给出了接口电路和驱动程序。
1. 概述在微机控制的电气设备中，常常需要把数字信号变成模拟信号，以驱动电气设备的运行，在这个过程中，D/A转换是一个十分重要的环节，亦是微机控制系统重要的组成部分。
一般的D/A转化芯片都是并行接口，如8位系列0830/0831/0832、10位系列7520/7530/7533和12位系列1208/1209/1210等均为并行接口，14位、16位系列也全部为并行接口。
只有AD7543是12位串行D/A转换芯片，它是美国模拟器件公司(Analog Devices)的产品，属于特殊用途D/A转换器，和并行接口芯片有很大不同，使用该芯片构成的系统具有接线简单、使用方便、控制灵活的特点，具有较好的应用前景和开发价值。
2. AD7543内部框图和特性AD7543为16引脚双列直插式封装，内部框图和引脚符号如图1所示。
AD7543的逻辑电路由12位串行输入并行输出移位寄存器(A)和12位DAC输入寄存器(B)以及12位DAC单元组成。
在选通输入信号的前沿或后沿(由用户选择)定时地把RSI引脚上的串行数据装入寄存器A，一旦寄存器A装满，在加载脉冲的控制下，寄存器A的数据便装入寄存器B。
并进行D/A转换。
AD7543的引脚功能见表1。
出现在AD7543的SRI引脚上的串行数据在STB1、STB2和STB4的上升沿或STB3的下降沿作用下，定时的移到移位寄存器A中，寄存器A和B 控制输入端所要求的各种信号的逻辑关系如表2所列。
AD7543的主要特性如下：●分辨率为12位。
●非线性为±1/2LSB。
●接正或负选通进行串行加载。
●用非同步清除输入使其初始化。
●低功耗、最大为40mW。
3. AD7543和8031单片机的接口设计实现AD7543与单片机的连接有两种方法，其一是基于字节操作，利用串行通讯接口实现，其二是基于位操作，利用普通输入输出口线实现，两种实现方法对A/D转化芯片的转换速度、工作以及数据传输的波特率等技术指示的要求各不相同。
max1241--MCS51与AD、DA的接口
教学目的和要求
本章主要介绍A/D和D/A转换的原理， 本章主要介绍A/D和D/A转换的原理， A/D 转换的原理 几种典型的A/D D/A电路以及MCS－51单片 A/D和 电路以及MCS 几种典型的A/D和D/A电路以及MCS－51单片 机的接口方法， 机的接口方法，包括硬件电路和硬件应用 实例。重点掌握A/D D/A的转换原理及与 A/D和 实例。重点掌握A/D和D/A的转换原理及与 MCS－51系列单片机接口的设计 系列单片机接口的设计。 MCS－51系列单片机接口的设计。
A/D 转 换 器 的 接 口 技 术
目前常用单片A/D转换器的输出形式大致可分为 转换器的输出形式大致可分为 目前常用单片 并行、串并行和串行输出三种。 并行、串并行和串行输出三种。 并行输出A/D转换器接口 转换器接口 并行输出
并行输出A/D转换器是以位并行的形式输出。它通过I/O口 转换器是以位并行的形式输出。它通过 口 并行输出 转换器是以位并行的形式输出 与微机连接，其接口包括三态缓冲器、 与微机连接，其接口包括三态缓冲器、状态应答和地址选 择等部分，这些部分可以集成于A/D转换器之内，也可以 择等部分，这些部分可以集成于 转换器之内， 转换器之内 包含在由CPU、I/O端口及内存等组成的单片机内。其接 包含在由 、 端口及内存等组成的单片机内。 端口及内存等组成的单片机内 口的一般形式可用图9-2来表示。 口的一般形式可用图 来表示。 来表示
高于8位 高于 位ADC接口的一般形式 接口的一般形式
第8章AD和DA接口转换的接口技术
……
；其他操作
8.1.2 ADC0809及其与MCS-51 单片机接口技术
中断服务程序
ORG 0100H
INT1：MOVX A， DPTR ；读转换结果
MOV R1， A ；转存转换结果
INC DPTR ；指向下一通道
INC R1 ；修改数据区指针，指向下一结果单元
MOVX DPTR，A
RETI
；中断返回
(3)控制信号：通过R D 、W R和 P2.7的组合实现对ADC0809控制， 显然只有当P2.7为低电平时才能对ADC0809进行操作。转 换结束信号EOC通过非门与8031的连接，用来发出中断请 求或供CPU查询转换状态。
8.1.2 ADC0809及其与MCS-51单片机接口技术 各个通道的地址
000
IN0
001
IN1
010
IN2
011
IN3
100
IN4
101
IN5
110
IN6
1 1 1 IN7
设无关地址位为“1”，则模 拟通道IN0～IN7的地址依次 为7FF8H～7FFFH
8.1.2 ADC0809及其与MCS-51单片机接口技术
5．程序设计
单片机的A/D转换编程有两条基本原则：一方面要满足 所选A/D转换器的转换时序要求，另一方面要根据具体的 接口电路编写具体的转换程序——即应用软件要和硬件 协调、统一。
（4）内含有采样保持器
对于ADC0809而言，其控制程序的主要任务是如何判 断一次A/D转换何时结束，只有以此为前提才能保证取回 的转换结果的正确性。
8.1.2 ADC0809及其与MCS-51单片机接口技术
(1) 软件延时等待方式
第8章 MCS-51对A／D和D／A的接口
第8章MCS-51对A／D和D／A的接口图8-1单片机和被控实体间的接口示意图8.1 D／A 转换器图8-2最简单D／A转换器框图8.1.1 D／A转换器的原理图8-3 T型电阻网络型D／A转换器2电子商务基础教程(第二版) 8.1.2 D／A转换器的性能指标1. 分辨率(resolution)2. 转换精度(conversion accuracy)3. 偏移量误差(offset error)4. 线性度(linearity)8.1.3 DAC08321. DAC0832内部结构2. 引脚功能图8-4 DAC0832原理框图网络工程技术与实验教程 3 8.2 MCS-51对D／A的接口8.2.1 DAC的应用1. DAC用作单极性电压输出图8-5双极性DAC的接法2. DAC用作双极性电压输出图8-6双极性DAC的另一种接法4电子商务基础教程(第二版)3. DAC用作控制放大器图8-7控制放大器8.2.2MCS-51对8位DAC的接口1. 直通方式2. 单缓冲方式图8-8单缓冲方式下的DAC0832网络工程技术与实验教程 5图8-9例8.1所产生的波形3. 双缓冲方式图8-10 8031与两片DAC0832的接口(双缓冲方式)6电子商务基础教程(第二版) 8.2.3 MCS-51对12位DAC的接口1. DAC1208的内部结构和原理图8-11 DAC1208内部框图2. MCS-51对DAC1208的连接图8-12 8031和DAC1208的连接网络工程技术与实验教程7 8.3 A／D转换器8.3.1逐次逼近式A／D转换原理图8-13逐次逼近式A／D转换器示意框图8.3.2并行A／D转换原理图8-143位并行A／D转换电路8电子商务基础教程(第二版) 8.3.3 A／D转换器的性能指标1. 转换速度(Conversion Rate)2. 转换精度(Conversion Accuracy)8.3.4 ADC08091. 内部结构图8-15 ADC0809逻辑框图图8-16二位电阻阶梯和树状开关网络工程技术与实验教程92. 引脚功能10电子商务基础教程(第二版) 8.4 MCS-51对A／D的接口8.4.1 MCS-51对ADC0809的接口图8-17 8031和ADC0809的接口8.4.2 MCS-51对AD574A的接口1. AD574A的结构特点和引脚功能图8-18 AD574A引脚配置2. 8031对AD574A的接口图8-19 8031和AD574A的接口图8-20单极性电压输入时的BIP OFF接线习题与思考题8.1 D／A转换器的作用是什么?A／D转换器的作用是什么?各在什么场合下使用?8.2根据图8-3简述D／A转换原理。
MCS-51与DA、AD的接口-杭电
• • • •
//TI 10位DAC TLC5615的示例程序 #define SPI_CLK P3_1 #define SPI_DATA P3_2 #define CS_DA P3_0
• void da5615(unsigned int dat) • { • unsigned char i; • dat<<=6;//D/A数据最高位移到dat最高位，低6位补零 • CS_DA=0; • SPI_CLK=0; • for(i=0;i<12;i++) • { • SPI_DATA=(bit)(dat&0x8000); • SPI_CLK=1; • dat<<=1; • SPI_CLK=0; • } • CS_DA=1; • SPI_CLK=0; • for (i=0;i<100;i++); • }
•
1.权电阻型DAC 权电阻型DAC核心思想在于用等比例的电阻在 参考电压的作用下产生和权重对应的权电流，权电 流在数字开关的作用下进行合成模拟信号。
RF R / 2
I
－
O O
R3
I3
2R
S3
0
2R
S2
1
R2
I2
2R
S1
2
R1
I1
3
R0
I0
2R
S0
＋ ＋
VO
参考电压源、 模拟开关、 比例电阻、
8.4 A/D转换器的接口与应用
• A/D转换器（Analog to Digital Converter） 是将模拟量转换成数字量的器件，通常也 用ADC表示，它可以将模拟量比例地转换 成数字量，是模拟量测量的基本器件。 • 8.4.1 ADC的转换原理及分类 • 8.4.2 并行接口ADC(ADC0809) • 8.4.3 串行接口ADC(TLC549)
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第八章MCS-51与D/A、A/D的接口8.1 MCS-51单片机与ADC的接口8.1.1 A/D转换器概述一．A/D转换器的类型及原理A/D转换器（ADC）的作用是把模拟量转换成数字量，以便于计算机进行处理。
随着超大规模集成电路技术的飞速发展，现在有很多类型的A/D转换器芯片，不同的芯片，它们的内部结构不一样，转换原理也不同，各种A/D转换芯片根据转换原理可分为计数型A/D转换器、逐次比较式、双重积分型和并行式A/D转换器等；按转换方法可分为直接A/D转换器和间接A/D转换器；按其分辨率可分为4~16位的A/D转换器芯片。
1．计数型A/D转换器计数型A/D转换器由D/A转换器、计数器和比较器组成，工作时，计数器由零开始计数，每计一次数后，计数值送往D/A转换器进行转换，并将生成的模拟信号与输入的模拟信号在比较器内进行比较，若前者小于后者，则计数值加1，重复D/A转换及比较过程，依此类推，直到当D/A转换后的模拟信号与输入的模拟信号相同，则停止计数，这时，计数器中的当前值就为输入模拟量对应的数字量。
这种A/D转换器结构简单、原理清楚，但它的转换速度与精度之间存在矛盾，当提高精度时，转换的速度就慢，当提高速度时，转换的精度就低，所以在实际中很少使用。
2．逐次逼近型A/D转换器逐次逼近型A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、寄存器及控制电路组成部分。
与计数型相同，也要进行比较以得到转换的数字量，但逐次逼近型是用一个寄存器从高位到低位依次开始逐位试探比较。
转换过程如下：开始时寄存器各位清0，转换时，先将最高位置1，送D/A转换器转换，转换结果与输入的模拟量比较，如果转换的模拟量比输入的模拟量小，则1保留，如果转换的模拟量比输入模拟量大，则1不保留，然后从第二位依次重复上述过程直至最低位，最后寄存器中的内容就是输入模拟量对应的数字量。
一个n位的逐次逼近型A/D转换器转换只须要比较n次，转换时间只取决于位数和时钟周期。
逐次逼近型A/D转换器转换速度快，在实际中广泛使用。
双重积分型A/D 转换器将输入电压先变换成与其平均值成正比的时间间隔，然后再把此时间间隔转换成数字量，它属于间接型转换器。
它的转换过程分为采样和比较两个过程。
采样即用积分器对输入模拟电压进行固定时间的积分，输入模拟电压值越大，采样值越大，比较就是用基准电压对积分器进行反向积分，直至积分器的值为0，由于基准电压值固定，所以采样值越大，反向积分时积分时间越长，积分时间与输入电压值成正比，最后把积分时间转换成数字量，则该数字量就为输入模拟量对应的数字量。
由于在转换过程3．双重积分型A/D转换器中进行了两次积分，因此称为双重积分型。
双重积分型A/D 转换器转换精度高，稳定性好，测量的是输入电压在一段时间的平均值，而不是输入电压的瞬间值，因此它的抗干扰能力强，但是转换速度慢，双重积分型A/D 转换器在工业上应用也比较广泛。
二．A/D 转换器的主要性能指标1．分辨率2．转换时间3．量程4．转换精度8.1.2 ADC0809与MCS-51的接口一．ADC0809芯片ADC0809是CMOS 单片型逐次逼近型A/D 转换器，具有8路模拟量输入通道，有转换起停控制，模拟输入电压范畴为0~+5V ，转换时间为100 s ，它的内部结构如图所示。
IN0定时和控CLOCKSTARTIN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ADDA ADDB ADDC ALE通道选择开关地址锁存和译码制逐次逼近寄存器SAR8 位三态锁存缓冲器D A COEEOC VCCGNDVREF+VREF-ADC0809D0D1D2D3D4D5D6D7二．ADC0809的引脚ADC0809芯片有28个引脚，采用双列直插式封装，如图。
其中：IN0~IN7：8路模拟量输入端。
D0~D7：8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选择8路模拟通道中的一路，选择情况见表。
ADDC ADDB ADDA选择通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
START：A/D转换启动信号，输入，高电平有效。
EOC ：A/D 转换结束信号，输出。
当启动转换时，该引脚为低电平，当A/D 转换结束时，该线脚输出高电平。
OE ：数据输出允许信号，输入，高电平有效。
当转换结束后，如果从该引脚输入高电平，则打开输出三态门，输出锁存器的数据从D0~D7送出。
CLK ：时钟脉冲输入端。
要求时钟频率不高于640KHZ.REF+、REF-：基准电压输入端。
Vcc ：电源，接+5V 电源。
GND：地。
ADC0809的工作流程如图所示：1．输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中，经地址译码器译码从8路模拟通道中选通一路模拟量送到比较器。
2．送START 一高脉冲，START 的上升沿使逐次逼近寄存器复位，下降沿启动A/D 转换，并使EOC 信号为低电平。
3．当转换结束时，转换的结果送入到输出三态锁存器，并使EOC 信号回到高电平，通知CPU 已转换结束。
4．当CPU 执行一读数据指令，使OE 为高电平，则从输出端D0~D1读出数据。
四．ADC0809与MCS-51单片机的接口下图是一个ADC0809与8051的一个接口电路图。
1．硬件连接P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7ALE +5V D0D1D2D3D4D5D6D7ADDA ADDBADDC IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7VREF+8051分频器WR P2.7RD INTO++GNDCLK ALE START OEEOC VREF-ADC08092．软件编程设接口电路用于一个8路模拟量输入的巡回检测系统，使用中断方式采样数据，把采样转换所得的数字量按序存于片内RAM 的30H~37H 单元中。
采样完一遍后停止采集。
第八章MCS-51与D/A、A/D的接口汇编语言编程：ORG 0003HLJMP INT0ORG 0100H ；主程序MOV R0，#30H ；设立数据存储区指针MOV R2，#08H ；设置8路采样计数值SETB IT0 ；设置外部中断0为边沿触发方式SETB EA ；CPU开放中断SETB EX0 ；允许外部中断0中断MOV DPTR，#0000H ；送入口地址并指向IN0LOOP：MOVX @DPTR，A ；启动A/D转换，A的值无意义HERE：SJMP HERE ；等待中断ORG 0200H ；中断服务程序INT0：MOVX A，@DPTR ；读取转换后的数字量MOV @R0，A ；存入片内RAM单元INC DPTR ；指向下一模拟通道INC R0 ；指向下一个数据存储单元DJNZ R2，NEXT ；8路未转换完，则继续CLR EA ；已转换完，则关中断CLR EX0 ；禁止外部中断0中断RETI ；中断返回NEXT：MOVX @DPTR，A ；再次启动A/D转换RETI ；中断返回C语言编程：#include <reg51.h>#include <absacc.h> //定义绝对地址访问#define uchar unsigned char#define IN0 XBYTE[0x0000] //定义IN0为通道0的地址static uchar data x[8]; //定义8个单元的数组，存放结果uchar xdata *ad_adr; //定义指向通道的指针uchar i=0;void main(void){IT0=1; //初始化EX0=1;EA=1;i=0;ad_adr=&IN0; //指针指向通道0*ad_adr=i; //启动通道0转换for (;;) {;} //等待中断}void int_adc(void) interrupt 0 //中断函数{x[i]=*ad_adr; //接收当前通道转换结果i++;ad_adr++; //指向下一个通道if (i<8){*ad_adr=i; //8个通道未转换完，启动下一个通道返回}else{EA=0;EX0=0; //8个通道转换完，关中断返回}}8.2 MCS-51单片机与DAC的接口8.2.1 D/A转换器概述一．D/A转换器的性能指标1．分辨率。
2．精度3．线性度4．温度灵敏度5．建立时间二．D/A转换的分类D/A转换器的品种繁多、性能各异。
按输入数字量的位数分：8位、10位、12位和16位等；按输入的数码分：二进制方式和BCD码方式；按传送数字量的方式分：并行方式和串行方式；按输出形式分：电流输出型和电压输出型，电压输出型又有单极性和双极性；按与单片机的接口分：带输入锁存的和不带输入锁存的。
下面介绍几种常用的D/A转换芯片。
三．D/A转换器与单处机的连接1．数据线的连接D/A转换器与单片机的数据线的连接主要考虑两个问题：一是位数，当高于8位的D/A转换器与8位数据总线的MCS-51单片机接口时，MCS-51单片机的数据必须分时输出，这时必须考虑数据分时传送的格式和输出电压的“毛刺”问题；二是D/A转换器有无输入锁存器的问题，当D/A转换器内部没有输入锁存器时，必须在单片机与D/A转换器之间增设锁存器或I/O接口。
2．地址线的连接一般的D/A转换器只有片选信号，而没有地址线。
这时单片机的地址线采用全译码或部分译码，经译码器输出来控制D/A转换器的片选信号，也可由某一位I/O线来控制D/A转换器的片选信号。
3．控制线的连接D/A转换器主要有片选信号、写信号及启动转换信号等，一般由单片机的有关引脚或译码器提供。
8.2.2 MCS-51与8位DAC0832的接口一．DAC0832芯片DAC0832是一种电流型D/A 转换器，数字输入端具有双重缓冲功能，可以双缓冲、单缓冲或直通方式输入，它的内部结构如图。
DI0~DI7输入寄DAC 寄D/A 转VREF Rfb 与与与ILE C S WR1WR2XFE R存器存器换器LE1LE2IOUT1IOUT2AGNDVCC DGNDDAC0832二．DAC0832的引脚DAC0832有20引脚，采用双列直插式封装，如图所示。
CS WR1AGND DI3DI2DI2DI0VCC ILE XFER DI4DI5DI6123456720191817161514VREF RFB DGNDDI7IOUT 1IOUT 28910131211其中：DI0～DI7（DI0为最低位）：8位数字量输入端。
ILE ：数据允许控制输入线，高电平有效。
：片选信号。
：写信号线1。
WR1 CS：写信号线2。
WR2：数据传送控制信号输入线，低电平有效。