PIC单片机模拟量输入与输出
单片机模拟输入输出技术解析

单片机模拟输入输出技术解析引言:在嵌入式系统设计中,单片机是一种非常重要的器件。
为了满足实际应用中对于模拟量的输入和输出需求,单片机需要具备模拟输入输出功能。
本文将对单片机模拟输入输出技术进行详细解析,包括模拟输入的工作原理、模拟输出的实现方式和常见的应用案例。
一、模拟输入的工作原理模拟输入是将外部模拟量信号转化为数字量信号的过程。
通常采用的模拟输入方式有比例缩放法和积分法。
1. 比例缩放法比例缩放法是通过将外部模拟信号与参考电压进行比较,获得对应的数字量信号。
一般使用模数转换器(ADC)来实现这个过程。
ADC将模拟信号按照一定的精度(即分辨率)进行量化,并输出相应的数字量。
ADC一般由采样模块、量化模块和输出模块组成。
采样模块将外部模拟信号进行采样,采样频率要满足奈奎斯特定理。
量化模块将采样得到的模拟信号按照设定的分辨率进行量化。
输出模块将量化后的数字信号输出到单片机内部进行进一步处理。
2. 积分法积分法是通过使用模拟运算电路来实现模拟输入。
典型的积分电路包括积分放大器和积分器。
积分放大器能够将输入电压进行放大,并且输出的电压与输入电压成正比。
积分器则是通过对输入电压进行积分,并输出积分后的电压。
二、模拟输出的实现方式模拟输出是将单片机内部的数字量信号转化为模拟量信号的过程。
常用的模拟输出方式包括PWM输出和DAC输出。
1. PWM输出PWM(脉冲宽度调制)输出是将数字量信号转化为模拟量信号的一种常见方式。
PWM输出原理是通过调节脉冲的占空比来改变输出电压的平均值。
PWM输出一般由定时器/计数器和比较器组成。
定时器/计数器用来产生一个固定频率的脉冲信号。
比较器将单片机内部的数字量信号与定时器/计数器产生的脉冲信号进行比较,根据比较结果来调节脉冲的占空比。
最终通过滤波电路将PWM信号变为平滑的模拟量输出。
2. DAC输出DAC(数模转换器)输出是一种将数字量信号转化为模拟量信号的常用方式。
DAC输出原理是通过一系列的加权电阻网络将数字信号转化为相应的模拟电压。
PIC16F72单片机引脚功能介绍
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PIC16F72单片机引脚功能介绍PIC16F72该单片机有28个引脚,去掉电源、复位、振荡器等,共有22个可复用的IO口,其中第13脚是CCP1输出口,可输出最大分辨率达10BIT的可调PWM信号,另有AN0-AN4共5路AD模数转换输入口,可提供检测外部电路的电压,一个外部中断输入脚,可处理突发事件。
各引脚应用如下:1:MCLR复位/烧写高压输入两用口2:模拟量输入口:放大后的电流信号输入口,单片机将此信号进行A-D转换后经过运算来控制PWM的输出,使电流不致过大而烧毁功率管。
正常运转时电压应在0-1.5V左右3:模拟量输入口:电源电压经分压后的输入口,单片机将此信号进行A-D转换后判断电池电压是否过低,如果低则切断输出以保护电池,避免电池因过放电而损坏。
正常时电压应在3V 以上4:模拟量输入口:线性霍尔组成的手柄调速电压输入口,单片机根据此电压高低来控制输出给电机的总功率,从而达到调整速度的目的。
5:模拟/数字量输入口:刹车信号电压输入口。
可以使用AD转换器判断,或根据电平高低判断,平时该脚为高电平,当有刹车信号输入时,该脚变成低电平,单片机收到该信号后切断给电机的供电,以减少不必要的损耗。
6:数字量输入口:1+1助力脉冲信号输入口,当骑行者踏动踏板使车前行时,该口会收到齿轮传感器发出的脉冲信号,该信号被单片机接收到后会给电机输出一定功率以帮助骑行者更轻松地往前走。
7:模拟/数字量输入口:由于电机的位置传感器排列方法不同,该口的电平高低决定适合于哪种电机,目前市场上常见的有所谓120°和60°排列的电机。
有的控制器还可以根据该口的电压高低来控制起动时电流的大小,以适合不同的力度需求。
8:单片机电源地。
9:单片机外接振荡器输入脚。
10:单片机外接振荡器反馈输出脚。
11:数字输入口:功能开关112:数字输入口:功能开关213:数字输出口:PWM调制信号输出脚,速度或电流由其输出的脉冲占空比宽度控制。
模拟量输入、输出通道
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医疗设备
在医疗设备中,模拟量输入/输出通道用于监测患者 的生理参数和实现设备的控制,如监护仪、呼吸机 等。
模拟量输入/输出通道的重要性
80%
提高设备的控制精度
模拟量输入/输出通道能够实时、 准确地反映输入信号的变化,从 而提高设备的控制精度和稳定性 。
模拟量输入通道的参数与性能指标
01
02
03
04
分辨率
分辨率是指模拟量输入通道能 够识别的最小电压或电流值, 通常以位数或比特数表示。高 分辨率的模拟量输入通道能够 提供更精确的测量结果。
线性度
线性度是指模拟量输入通道的 输入与输出之间的线性关系。 理想的线性度应该是100%,但 实际中的线性度可能会受到多 种因素的影响而有所偏差。
根据接口类型,正确连接信号线,避免信号干扰或数据传输不稳定。
接地处理
为了减少电磁干扰和保护设备,应确保良好的接地措施。
接口保护
在接口电路中加入适当的保护元件,如瞬态抑制二极管、滤波电容等, 以防止过压、过流等异常情况对接口造成损坏。
05
模拟量输入/输出通道的调试与校准
调试步骤与注意事项
检查硬件连接
采样速率
精度
采样速率是指模拟量输入通道 每秒钟能够采样的次数,通常 以赫兹(Hz)或千赫兹(kHz) 表示。高采样速率的模拟量输 入通道能够提供更准确的实时 响应。
精度是指模拟量输入通道的实 际输出值与理论输出值之间的 最大偏差。精度越高,表示模 拟量输入通道的误差越小,测 量结果越准确。
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模拟量输出通道
精度
单片机实训 模拟量输入输出设计与实现
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项目六 模拟量输入输出设计与实现
工程系
单片机实训
• 数码管的编码规则
项目六 模拟量输入输出设计与实现
工程系
单片机实训
项目六 模拟量输入输出设计与实现
工程系
单片机实训
数字电压表程序设计
数码管显示电压值实现分析
模数转换采用的是8位的ADC0808,因此其分辨力为 5*1/2^8 V,即19.6mV。为了得到各位待显示的数字的 大小,采取了除法和取余相结合的方式:
第三种方法直接省略了结构体名,一般不提倡。
项目六 模拟量输入输出设计与实现
工程系
单片机实训
结构体变量的引用
定义了一个结构体变量之后,就可以对它进行引 用,既可以进行赋值、存取和运算。 结构体变量的引用是通过对其成员的引用来实现 的。
引用结构体变量中的成员 格式为:结构体变量名.成员名
结构体数组与以前介绍过的数值型数组不同之处 在于每个数组元素都是一个结构体类型的数据, 它们都分别包括各个成员项。
项目六 模拟量输入输出设计与实现
算 信号 处理 信号 变换 I/O 接口
机
输出通道
执行 机构 放大 驱动 D/A 转换 输出 接口 00101101
程
模拟电路的任务
模拟接口电路的任务
项目六 模拟量输入输出设计与实现
工程系
单片机实训
ADC0809模数转换器
ADC0809是8通道8位的,以逐次逼近原理进行模—数转换 的器件; 内部有一个8通道模拟多路开关,它可以根据地址码锁存 译码后的信号,只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D 转换; A/D转换后的数据由 三态锁存器输出; 片内没有时钟,需 外接时钟信号。
单片机指令的模拟输入和输出控制
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单片机指令的模拟输入和输出控制单片机作为一种常见的微型计算机芯片,广泛应用于各个领域,具有高性能、低功耗、易于编程等特点。
其中,模拟输入和输出控制是单片机系统中重要的功能之一。
本文将详细介绍单片机中模拟输入和输出控制的原理、应用以及相关技术。
一、模拟输入控制的原理与应用模拟输入指的是将外部模拟信号转换为数字信号,以便单片机进行数据处理。
常见的模拟输入控制方式有模数转换(ADC)和传感器信号采集。
1.1 模数转换模数转换是将连续的模拟信号转换为数字信号的过程,常用的模数转换方式有逐次逼近型(SAR)和积分型。
逐次逼近型是指单片机逐一比较模拟输入信号与参考电压之间的大小关系,并根据比较结果逼近模拟信号的大小,最终得到数字信号。
这种转换方式具有较高的精度和速度。
积分型模数转换是通过将模拟输入信号与一个可调节的参考电压进行积分运算,当积分结果等于零时停止积分,取积分时间作为数字信号的表示。
这种方式适用于采集低频信号或需要高分辨率的应用。
1.2 传感器信号采集传感器信号采集是指通过传感器将外部环境的物理量转换为模拟信号,然后通过单片机进行数字化处理。
常见的传感器有温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
例如,温度传感器通过测量热敏电阻的电阻值变化来获取温度信息,压力传感器通过测量应变电阻的电阻值变化来获取压力信息。
单片机可以通过模拟输入控制,将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号进行处理和分析。
二、模拟输出控制的原理与应用模拟输出指的是将单片机处理后的数字信号转换为与之对应的模拟信号,以控制外部设备的运行。
常见的模拟输出控制方式有数字模拟转换(DAC)和脉宽调制(PWM)。
2.1 数字模拟转换数字模拟转换是将单片机处理后的数字信号转换为模拟信号的过程,常用的数字模拟转换方式有R-2R网络、串行型和并行型。
R-2R网络是一种常见的数字模拟转换电路,通过调节电阻网络的电阻值,来实现数字信号到模拟信号的转换。
串行型和并行型数字模拟转换器具有高速、高精度等特点,适用于需要高性能转换的应用场景。
单片机中的模拟输入输出接口技术解析
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单片机中的模拟输入输出接口技术解析单片机是一种集成电路,通常用于控制和执行各种任务。
在许多应用中,单片机需要与外部模拟设备进行通信,这就需要设计和实现模拟输入输出(I/O)接口。
本文将对单片机中的模拟I/O接口技术进行解析,包括模拟输入和模拟输出的基本原理、实现方式以及在实际应用中的一些常见问题和解决方法。
首先,我们来了解模拟输入接口的基本原理。
模拟输入接口的主要作用是将外部模拟信号转换为数字信号,以便单片机能够处理和分析。
常见的模拟输入接口有模拟到数字转换器(ADC)和运算放大器(Op-Amp)等。
ADC是一种能够将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的电路。
它通过采样和量化的方式将模拟信号转换为数字信号,并将其传输给单片机进行处理。
运算放大器则是一种能够放大和稳定输入信号的模拟电路,通常用于放大和处理模拟信号。
在实际应用中,常用的模拟输入接口是通过ADC实现的。
ADC可以将模拟信号转换为数字信号,并通过SPI(串行外设接口)或I2C(串行通信接口)等通信协议将数据传输给单片机。
在选择ADC时,需要考虑信号的精度、采样速率、输入范围、接口类型等因素。
同时还需要注意保持输入信号的稳定性和抗干扰能力,以确保转换结果的准确性。
接下来,我们来了解模拟输出接口的基本原理。
模拟输出接口的主要作用是将数字信号转换为模拟信号,并输出到外部模拟设备进行控制或驱动。
常见的模拟输出接口有数字到模拟转换器(DAC)和PWM(脉宽调制)输出等。
DAC是一种能够将数字信号转换为连续变化的模拟信号的电路。
它通过将数字信号解码并转换为模拟信号,输出给外部模拟设备进行控制。
PWM输出则是一种通过改变占空比实现模拟信号输出的方式,通常用于控制电机、LED等外部设备。
在实际应用中,常用的模拟输出接口是通过DAC实现的。
DAC可以将数字信号转换为模拟信号,并通过模拟输出管脚输出给外部设备。
在选择DAC时,需要考虑输出精度、更新速率、输出范围、接口类型等因素。
PIC单片机模拟量输入与输出
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第6章模拟量输入与输出6.1 A/D转换的应用例6.1 A/D转换初始化程序//A/D转换初始化子程序void adinitial( ){ADCON0 = 0x51;//选择A/D通道为RA2,打开A/D转换器//在工作状态,且使AD转换时钟为8t osc ADCON1 = 0X80;//转换结果右移,及ADRESH寄存器的高6位为"0"//且把RA2口设置为模拟量输入方式PIE1 = 0X00;PIE2 = 0X00;ADIE = 1;//A/D转换中断允许PEIE = 1;//外围中断允许TRISA2=1;//设置RA2为输入方式}6.1.2 程序清单下面给出一个调试通过的例程,可作为读者编制程序的参考。
该程序中用共用体的方式把A/D转换的10位结果组合在一起。
有关共用体的详细资料请参考本书相关章节。
# include <pic.h>union adres{int y1;unsigned char adre[2];}adresult;//定义一个共用体,用于存放A/D转换的结果unsigned char i;unsigned int j;//系统各I/O口初始化子程序void initial(){TRISD=0X00;//D口为输出i=0x00;}//A/D转化初始化子程序void adinitial(){ADCON0=0x51;//选择A/D通道为RA2,打开A/D转换器//在工作状态,且使A/D转换时钟为8t osc117ADCON1=0X80;//转换结果右移,及ADRESH寄存器的高6位为"0"//且把RA2口设置为模拟量输入方式PIE1=0X00;PIE2=0X00;ADIE=1;//A/D转换中断允许PEIE=1;//外围中断允许TRISA2=1;//设置RA2为输入方式}//延时子程序void delay(){for(j=5535;--j;) continue;}//报警子程序void alarm(){i=i^0xFF;//通过异或方式每次把i的各位值取反PORTD=i;//D口输出i的值}//中断服务程序void interrupt adint(void){ADIF=0;//清除中断标志adresult.adre[0]=ADRESL;adresult.adre[1]=ADRESH; //读取并存储A/D转换结果,A/D转换的结果通过共//用体的形式放入了变量y1中if(adresult.y1>0x200){alarm();//如果输入的模拟量大于2.5V(对应数字量//0X200h),则调用报警子程序delay();//调用延时子程序,使电压检测不要过于频繁}else PORTD=0XF0 ;//如果输入的模拟量小于2.5V,则与D口相连的//8个发光二极管的低4个发亮,表示系统正常ADGO=1;//启动下一次A/D转换}//主程序main(){adinitial();//A/D转换初始化118initial();//系统各I/O口初始化ei();//总中断允许ADGO=1;//启动A/D转换while(1){;} //等待中断,在中断中循环检测外部电压}6.2.2 I2C总线工作方式相关子程序1.C语言编写的I2C总线工作方式的初始化子程序//I2C初始化子程序void i2cint(){SSPCON = 0X08;//初始化SSPCON寄存器TRISC3 =1;//设置SCL为输入口TRISC4 =1;//设置SDA为输入口TRISA4 = 0;SSPSTAT=0X80;//初始化SSPSTAT寄存器SSPADD=0X02;//设定I2C时钟频率SSPCON2=0X00;//初始化SSPCON2寄存器di();//关闭总中断SSPIF=0;//清SSP中断标志RA4=0;//关掉74HC165的移位时钟使能,以免74HC165移位//数据输出与I2C总线的数据线发生冲突(此操作与该//实验板的特殊结构有关,不是通用的)SSPEN=1;//SSP模块使能}2.C语言编写的I2C总线工作方式传输数据子程序需要发送的数据在寄存器j中。
单片机中的模拟输入与输出处理方法研究
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单片机中的模拟输入与输出处理方法研究在现代的电子设备中,单片机是一种非常常见且重要的电子元件。
单片机能够通过编程控制各种输入和输出,其中模拟输入与输出是单片机应用中的重点之一。
本文将研究单片机中的模拟输入与输出处理方法,以帮助读者更好地理解和应用单片机技术。
模拟输入是指连续变化的电气信号,常见的模拟输入包括温度、压力、光强等。
而模拟输出则是指通过单片机产生的波形信号,根据控制算法将数字量转换为连续的模拟量输出。
在单片机中,模拟输入与输出处理的方法有很多,下面将介绍几种常见的方法。
一、模拟输入处理方法1. ADC(模数转换器)转换方法:ADC是一种将模拟信号转换为数字信号的重要技术。
在单片机中,ADC模块能够将模拟输入信号转换为数字量,以供后续的处理和判断。
通过采样和量化的方法,ADC能够将模拟输入信号离散化为一系列数字值,从而实现模拟输入信号的数字化处理。
2. 传感器接口方法:在一些应用中,单片机需要与各种传感器进行连接,以实时获取模拟输入信息。
为了方便单片机对传感器进行数据采集和信号处理,传感器接口模块就显得尤为重要。
通过传感器接口模块,可以实现模拟输入信号的直接采集和处理,减少了外部电路的复杂性。
3. 数据滤波方法:模拟输入往往伴随着一些噪声。
为了提高单片机对模拟输入信号的处理精度,常常需要采用滤波方法对信号进行处理。
滤波可以通过滤除噪声或调整信号频谱来提高信号质量。
常见的滤波方法包括低通滤波、高通滤波、带通滤波等,根据实际需求选择合适的滤波方法对模拟输入信号进行处理。
二、模拟输出处理方法1. DAC(数模转换器)转换方法:DAC是一种将数字信号转换为模拟信号的技术。
在单片机中,DAC模块能够将数字量转换为一系列模拟输出信号。
通过选择合适的DAC分辨率和参考电压,单片机可以将数字量精确地转换为相应的模拟量输出,在各种应用中发挥关键作用。
2. PWM(脉宽调制)方法:脉宽调制是一种通过调整高电平和低电平的持续时间比例来实现模拟输出的技术。
单片机的模拟量输入输出
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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。
单片机指令的模拟输入输出控制
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单片机指令的模拟输入输出控制单片机指令的模拟输入输出控制是指通过模拟输入输出口对外部设备进行控制和数据交互的一种方法。
在单片机应用领域中,模拟输入输出控制是非常重要的,它能够实现单片机与环境的相互作用和信息交流。
本文将对单片机指令的模拟输入输出控制进行详细介绍。
一、模拟输入输出口概述模拟输入输出口是单片机用于与外部设备进行模拟信号交互的接口。
在单片机中,一般采用GPIO(General Purpose Input/Output)引脚作为模拟输入输出口。
通过控制这些引脚的输入输出状态,可以实现单片机与外部设备之间的数据传输和控制。
二、模拟输入输出控制的原理模拟输入输出控制的原理是通过控制模拟输入输出口的高低电平状态,来实现对外部设备的控制和数据交互。
对于模拟输入,单片机通过读取外部设备输出信号的电平状态来获取模拟数据;对于模拟输出,单片机通过改变输出引脚的电平状态来向外部设备发送模拟数据。
三、模拟输入输出控制的编程在单片机的程序设计中,可以通过编程来实现对模拟输入输出口的控制。
具体的编程方法因不同单片机型号而异,下面以STC89C52为例进行说明。
1. 模拟输入控制的编程在STC89C52中,可以通过P1^0引脚实现模拟输入控制。
首先,需要将P1口0位设置为输入模式,即将P1M1^0和P1M0^0两个位设置为0。
然后,在程序中使用以下语句来读取模拟输入信号的电平态势:```cbit AnalogInput;AnalogInput = P1^0;```例程中,将读取到的模拟输入信号保存在AnalogInput变量中,以供后续程序使用。
2. 模拟输出控制的编程在STC89C52中,可以通过P2^0引脚实现模拟输出控制。
首先,需要将P2口0位设置为输出模式,即将P2M1^0和P2M0^0两个位设置为0。
然后,在程序中使用以下语句来控制模拟输出信号的电平状态:```cbit AnalogOutput;AnalogOutput = 1; // 高电平输出P2^0 = AnalogOutput;```例程中,将将AnalogOutput设置为1,即输出高电平信号,然后使用P2^0 = AnalogOutput将该信号输出到P2.0引脚上。
单片机实训模拟量输入输出设计与实现
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单片机可以通过编程实现各种数字和模拟信号 的处理和控制,具有灵活性和可编程性。
单片机的应用领域
智能仪表
01
单片机可以用于实现各种仪表的智能化,如温度计、压力计、
流量计等。
工业自动化
02
单片机可以用于控制各种工业设备的运行,如电机、阀门、灯
光等。
智能家居
03
单片机可以用于实现家居智能化,如智能照明、智能安防、智
能家电等。
单片机的发展历程
单片机的起源
单片机的发展可以追溯到20世纪70年代,当时出现了一 些简单的集成电路芯片,集成了少量的逻辑门电路,可以 用于简单的控制和计算。
8位单片机的普及
8位单片机是目前应用最广泛的单片机类型,它们具有丰 富的外设接口和强大的计算能力,可以满足各种应用需求 。
02 03
单片机
对数字信号进行处理和控制。
显示模块
将液位值实时显示出来,并设定液位 上下限,当液位超过或低于设定值时, 触发报警。
05
04
执行机构
根据单片机输出的控制信号,驱动电 动阀或水泵等执行机构,调节液位高 度。
06 总结与展望
单片机在模拟量输入输出方面的优势与局限性
低成本
单片机价格相对较低,适合于需要大量使用模拟量输入输出 功能的项目。
根据单片机型号和需求,设计合适的输出驱动电 路,包括功率放大、信号调制等部分。
数字模拟转换
利用DAC(数模转换器)将数字信号转换为模拟 信号,满足输出信号的精度和稳定性要求。
输出控制与调节
将转换后的模拟信号进行控制和调节,实现与外 部设备的通信和控制。
单片机模拟输入输出

单片机模拟输入输出单片机(Microcontroller,简称MCU)是一种集成了微处理器、存储器和外设接口等核心部件的微型计算机系统。
在现代电子设备中,单片机起着至关重要的作用。
其中,单片机的输入输出功能是其最为基础和常用的功能之一。
单片机的模拟输入输出功能是指通过模拟输入与外部环境进行信息的交互,以及通过模拟输出实现对外部设备的控制。
本文将就单片机模拟输入输出的原理、应用和调试等方面展开论述。
一、单片机模拟输入输出原理单片机的模拟输入输出原理主要通过使用模拟信号与数字信号之间进行转换来实现。
模拟信号是指在连续时间内,其幅值和相位都可以取任意值的信号;而数字信号是指离散的、只能取有限个值的信号。
单片机能够通过模拟输入输出来进行模拟信号的采集、处理和输出,从而实现对外部环境的感知和控制。
单片机的模拟输入主要通过模拟转换器(ADC)来实现。
模拟转换器将连续变化的模拟信号转换成对应的数字信号,以便单片机可以对其进行处理。
单片机的模拟输入引脚连接到模拟转换器的输入端,通过采样和量化的过程,将模拟信号转换为数字信号,然后传递给单片机进行处理。
单片机的模拟输出主要通过数模转换器(DAC)来实现。
数模转换器将数字信号转换成相应的模拟信号,以便单片机可以通过模拟信号来控制外部设备。
单片机的数字输出引脚连接到数模转换器的输入端,通过数字信号的控制,将特定的数值转换为模拟信号,并输出到外部设备中。
二、单片机模拟输入输出的应用1. 传感器数据采集与处理:单片机通过模拟输入接口连接各种传感器,如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等,获取外部环境的模拟信号,并通过模拟转换器转换为数字信号进行处理。
通过单片机的处理,可以实现对传感器数据的分析、判断和控制。
2. 模拟量控制:单片机通过模拟输出接口连接各种执行器,如电机、灯光等,通过数模转换器将数字信号转换为模拟信号,并输出到执行器中。
通过控制模拟信号的大小和变化来实现对执行器的精确控制。
第5章 PIC中档单片机基本输入输出端口

5.3 I/O端口在应用中的问题
5.3.4 PORTD和PORTE应用中的问题
PIC 中档单片机的 PORTD 是一个 8 位的双向 I/O 端 口,共有 8 个 I/O引脚。 PORTD 端口除具有基本 I/O功能外,其复用的第二功能用于并行从动端口 (PSP )的输入/输出。 PORTE 是 3 位的双向 I/O端口,共有 3 个 I/O引脚。 PORTE 端口除具有基本I/O功能外,还复用为并行 从动端口的握手信号,即写入控制、读出控制和从动 片选信号以及模拟输入 AN5 ~ AN7 。
5.3 I/O端口在应用中的问题
5.3.2 PORTB应用中的问题
PIC中档单片机的PORTB是一个8位宽、双向可编程 端口。具有四个功能:通用I/O功能、外部中断输入 功能、端口电平变化中断功能和在线编程功能。 该端口的低 4 位(RB3~RB0)和高 4 位(RB7 ~RB4)的功能略有不同,主要差别是:其一,高 4 位引脚电平变换可引起中断,而低 4 位无此功能; 其二, RB0可作为外部中断( INT0 )信号的输入端 使用。另外,为了方便连接键盘, PORTB 的所有 引脚还具有弱上拉的功能。
;选择存储体0
;南北方向的红 ;灯亮 ;东西方向的绿 ;灯亮
;东西方向的绿 ;灯灭 ;东西方向的黄 ;灯闪烁
5.3 I/O端口在应用中的问题
2 . RA4 / TOCKI 的输出电路仅由一个漏极开路的 NMOS 管组成,当要从该引脚输出高电平时,必 须在该引脚外接上拉电阻,上拉电阻的阻值大小 依据该引脚为高电平时提供给负载的电流大小来 确定,阻值小则驱动电流大(但在输出低电平时 将浪费较多的电流),反之则驱动电流小。通常 该上电阻在 1 kΩ ~ 10 kΩ 间选取。
PIC单片机基本输入输出

1602能够显示16*2个字符的显示器。 需初始化1602,并遵从说明书步骤写入数据(见实验说明书P35及文档 《1602中文资料》)
变状态
} } }
端口为数字I/O,模拟量输入禁止。
端口RD设置为输出。 端口RC设置为输入 判断端口是否为1(即高电平)
ADCON1=0X06; TRISD=0B00000000; TRISC=0B11111111;
//所有IO均为数字口,模拟量输入禁止 //RD设置为输出 //RC设置为输入
3.矩形按键 当按键数量多时,每一个按键接入一个引脚非常浪费资源,可采用按键 阵列的方式减少资源的占用 4*4按键占用8个端口 使用了lOk的电阻将开关断开时的输出上拉至逻辑1
2.寄存器配置 端口为数字I/O,模拟量输入禁止。 相应端口设置为输出。 相应引脚置为0或1
ADCON1=0X06; TRISD=0B00000000; PORTD=0B00000001; V1-V7
//所有IO均为数字口,模拟量输入禁止 //RD设置为输出
//RD.0=1,RD.1-RD.7=0,只点亮VO,灭掉
ADCON1=0X06; TRISB=0B11111000; TRISD=0B00000000;
//所有IO均为数字口,模拟量输入禁止 //RB0-3设置为输出 //RD设置为输出
4.3独立按键及矩形按键输入
1.独立按键 将开关或按钮与微控制器连接,在输出连接处产生逻辑0或逻辑1
每一个按键接入一个引脚。 使用了lOk的电阻将开关断开时的输出上拉至逻辑1(也可用1k,电流较 大)
//第1行写为0,是为了扫描第1行是否有键按下 //第2行写为1 //第3行写为1 //第4行写为1
if(keyI1==0) //判断列
单片机模拟输入输出与电压转换方法分析

单片机模拟输入输出与电压转换方法分析单片机(Microcontroller Unit, MCU)是一种集成了处理器、存储器和外设功能的微型计算机系统。
它广泛应用于控制系统中,实现各种输入输出(I/O)功能。
在实际应用中,常常需要通过模拟输入输出(Analog Input/Output, AI/AO)实现与外界的交互。
本文将深入探讨单片机模拟输入输出和电压转换的方法。
一、单片机模拟输入输出简介1. 模拟输入(Analog Input, AI)模拟输入是指将连续的模拟量转换成数字信号输入到单片机中。
在很多实际控制系统中,我们经常需要采集或接收来自传感器或模拟信号源的模拟量,并将其通过适当的方法转换成单片机可以处理的数字信号。
常见的模拟输入信号包括温度、光强、电压等。
2. 模拟输出(Analog Output, AO)模拟输出是指通过单片机将数字信号转换成连续的模拟量输出到外部设备中。
在实际应用中,我们通常需要给驱动器、显示器、电机等外设提供合适且连续变化的电压或电流信号。
因此,将数字信号转换成模拟量输出具有重要意义。
二、单片机模拟输入方法1. 脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)脉冲宽度调制是一种常用的模拟输入技术。
在PWM技术中,单片机通过改变输出脉冲的占空比来控制输出电平。
通过控制脉冲的高电平时间和低电平时间比例,可以模拟出不同的电压或电流值。
PWM技术广泛应用于电机控制、音频处理等领域。
2. 模数转换器(Analog-to-Digital Converter, ADC)ADC是将模拟量信号转换为数字量信号的装置。
单片机通常内置了ADC模块,可以通过相应的程序配置和读取ADC的数值。
通过适当选择ADC的参考电压和转换分辨率,可以实现较高精度的模拟输入。
例如,应用于温度测量的NTC电阻可以通过ADC转换为相应的数字数值。
三、单片机模拟输出方法1. 数字模拟转换器(Digital-to-Analog Converter, DAC)DAC是将数字量信号转换为模拟量信号的装置。
单片机模拟输入输出技术原理及实现策略
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单片机模拟输入输出技术原理及实现策略随着物联网和嵌入式系统的快速发展,单片机已成为各种电子设备中不可或缺的核心部件。
单片机的模拟输入输出技术是其功能强大的基础之一。
本文将详细介绍单片机模拟输入输出技术的原理及实现策略。
一、单片机模拟输入输出技术原理单片机模拟输入输出技术是指通过单片机的模拟输入输出引脚来与外部模拟电路进行数据传输。
单片机的模拟输入输出技术以模拟电信号作为输入和输出接口,与外设电路进行数据的传递。
它的原理基于单片机模拟输入输出引脚可以模拟电压信号的特性。
单片机的模拟输入输出技术主要涉及模拟输入和模拟输出两部分。
1. 模拟输入模拟输入是指将外部模拟电压信号传递给单片机的模拟输入引脚,以便单片机能够根据所传递的信号进行相应的处理。
在单片机的模拟输入过程中,通常采用模拟转换器(ADC)将模拟电压信号转换为数字信号,以便单片机能够进行数字化的处理。
模拟转换器通常采用采样和保持电路来对模拟信号进行采样,并通过一系列的运算放大器、比较器、计数器和触发器等电路将模拟信号转换为数字信号。
2. 模拟输出模拟输出是指将单片机处理后的数字信号转换为模拟电压信号,并传递给外部模拟电路进行相应的控制或驱动。
在单片机的模拟输出过程中,通常采用数字模拟转换器(DAC)将数字信号转换为模拟电压信号。
数字模拟转换器通常由一个参考电压源、计数器、比较器和恢复电路等组成。
其中,计数器负责将数字信号按照一定的精度划分,经过比较器和恢复电路的处理后,输出为对应的模拟电压信号。
二、单片机模拟输入输出技术实现策略实现单片机模拟输入输出技术需要以下几个关键步骤:1. 硬件设计在硬件设计方面,需要确定模拟输入输出引脚的数量和对应的模拟输入输出电路的设计。
选择合适的模拟转换器和数字模拟转换器,并合理设计模拟输入输出电路,以满足系统的需求。
2. 软件编程在软件编程方面,需要通过单片机的编程语言(如C语言)实现模拟输入和模拟输出的功能。
PIC16F72单片机引脚功能介绍
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PIC16F72单片机引脚功能介绍PIC16F72该单片机有28个引脚,去掉电源、复位、振荡器等,共有22个可复用的IO口,其中第13脚是CCP1输出口,可输出最大分辨率达10BIT的可调PWM信号,另有AN0-AN4共5路AD模数转换输入口,可提供检测外部电路的电压,一个外部中断输入脚,可处理突发事件。
各引脚应用如下:1:MCLR复位/烧写高压输入两用口2:模拟量输入口:放大后的电流信号输入口,单片机将此信号进行A-D转换后经过运算来控制PWM的输出,使电流不致过大而烧毁功率管。
正常运转时电压应在0-1.5V左右3:模拟量输入口:电源电压经分压后的输入口,单片机将此信号进行A-D转换后判断电池电压是否过低,如果低则切断输出以保护电池,避免电池因过放电而损坏。
正常时电压应在3V 以上4:模拟量输入口:线性霍尔组成的手柄调速电压输入口,单片机根据此电压高低来控制输出给电机的总功率,从而达到调整速度的目的。
5:模拟/数字量输入口:刹车信号电压输入口。
可以使用AD转换器判断,或根据电平高低判断,平时该脚为高电平,当有刹车信号输入时,该脚变成低电平,单片机收到该信号后切断给电机的供电,以减少不必要的损耗。
6:数字量输入口:1+1助力脉冲信号输入口,当骑行者踏动踏板使车前行时,该口会收到齿轮传感器发出的脉冲信号,该信号被单片机接收到后会给电机输出一定功率以帮助骑行者更轻松地往前走。
7:模拟/数字量输入口:由于电机的位置传感器排列方法不同,该口的电平高低决定适合于哪种电机,目前市场上常见的有所谓120°和60°排列的电机。
有的控制器还可以根据该口的电压高低来控制起动时电流的大小,以适合不同的力度需求。
8:单片机电源地。
9:单片机外接振荡器输入脚。
10:单片机外接振荡器反馈输出脚。
11:数字输入口:功能开关112:数字输入口:功能开关213:数字输出口:PWM调制信号输出脚,速度或电流由其输出的脉冲占空比宽度控制。
第4章PIC单片机基本输入输出

第4章PIC单片机基本输入输出第4章基本输入输出?本章主要内容:?LEDLED灯的控制灯的控制?7段数码管及段数码管及44位数码管控制?独立按键独立按键及矩形按键输入及矩形按键输入?LEDLED阵列控制阵列控制?16021602液晶驱动与显示液晶驱动与显示4.1LEDLED灯的控制灯的控制1.LED驱动1.LED驱动??发光二极管发光二极管( Light Emitting Diode, LED)( Light Emitting Diode, LED)最早出现在最早出现在2020世纪世纪6060年代年代中期,中期,价格低廉和使用寿命长价格低廉和使用寿命长,,能耗低、发热量低。
??标准的红、绿、黄LED标准的红、绿、黄LED二极管需要二极管需要1 0mA1 0mA电流和电流和1. 65V1. 65V电压完全点亮。
电压完全点亮。
??PIC18F452PIC18F452最大拉电流为最大拉电流为25mA25mA,可加分压电阻后驱动,可加分压电阻后驱动LEDLED。
??输入电压为输入电压为5V5V,分压电阻为,分压电阻为330330欧欧(为什么?)??还可采用如下驱动方式(最大灌电流要大于输入电流)??置引脚为低电平,可点亮LED2.寄存器配置2.寄存器配置??端口为数字端口为数字I/OI/O,模拟量输入禁止。
,模拟量输入禁止。
??相应端口设置为输出。
??相应引脚置为相应引脚置为00或1ADCON1=0X06; //ADCON1=0X06; //所有TRISD=0B00000000;PORTD=0B00000001; //RD.0=1,RD.1-PORTD=0B00000001; //RD.0=1,RD.1V1-V1-V7所有IOIO均为数字口,模拟量输入禁止均为数字口,模拟量输入禁止//RD设置为输出//RD设置为输出-RD.7=0,RD.7=0,只点亮只点亮VOVO,灭掉,灭掉4.27段数码管及段数码管及44位数码管控制1.LED驱动1.LED驱动??电流与电压要求与标准电流与电压要求与标准LEDLED相同。
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第6章模拟量输入与输出6.1 A/D转换的应用例6.1 A/D转换初始化程序//A/D转换初始化子程序void adinitial( ){ADCON0 = 0x51;//选择A/D通道为RA2,打开A/D转换器//在工作状态,且使AD转换时钟为8t osc ADCON1 = 0X80;//转换结果右移,及ADRESH寄存器的高6位为"0"//且把RA2口设置为模拟量输入方式PIE1 = 0X00;PIE2 = 0X00;ADIE = 1;//A/D转换中断允许PEIE = 1;//外围中断允许TRISA2=1;//设置RA2为输入方式}6.1.2 程序清单下面给出一个调试通过的例程,可作为读者编制程序的参考。
117该程序中用共用体的方式把A/D转换的10位结果组合在一起。
有关共用体的详细资料请参考本书相关章节。
# include <pic.h>union adres{int y1;unsigned char adre[2];}adresult;//定义一个共用体,用于存放A/D转换的结果unsigned char i;unsigned int j;//系统各I/O口初始化子程序void initial(){TRISD=0X00;//D口为输出i=0x00;}//A/D转化初始化子程序void adinitial(){ADCON0=0x51;//选择A/D通道为RA2,打开A/D转换118//在工作状态,且使A/D转换时钟为8t osc ADCON1=0X80;//转换结果右移,及ADRESH寄存器的高6位为"0"//且把RA2口设置为模拟量输入方式PIE1=0X00;PIE2=0X00;ADIE=1;//A/D转换中断允许PEIE=1;//外围中断允许TRISA2=1;//设置RA2为输入方式}//延时子程序void delay(){for(j=5535;--j;) continue;}//报警子程序void alarm(){i=i^0xFF;//通过异或方式每次把i的各位值取119PORTD=i;//D口输出i的值}//中断服务程序void interrupt adint(void){ADIF=0;//清除中断标志adresult.adre[0]=ADRESL;adresult.adre[1]=ADRESH;//读取并存储A/D转换结果,A/D转换的结果通过共//用体的形式放入了变量y1中if(adresult.y1>0x200){alarm();//如果输入的模拟量大于2.5V(对应数字量//0X200h),则调用报警子程序delay();//调用延时子程序,使电压检测不要过于频繁}else PORTD=0XF0 ;//如果输入的模拟量小于2.5V,则120与D口相连的//8个发光二极管的低4个发亮,表示系统正常ADGO=1;//启动下一次A/D转换}//主程序main(){adinitial();//A/D转换初始化initial();//系统各I/O口初始化ei();//总中断允许ADGO=1;//启动A/D转换while(1){;} //等待中断,在中断中循环检测外部电压}6.2.2 I2C总线工作方式相关子程序1.C语言编写的I2C总线工作方式的初始化子程序121//I2C初始化子程序void i2cint(){SSPCON = 0X08;//初始化SSPCON寄存器TRISC3 =1;//设置SCL为输入口TRISC4 =1;//设置SDA为输入口TRISA4 = 0;SSPSTAT=0X80;//初始化SSPSTAT寄存器SSPADD=0X02;//设定I2C时钟频率SSPCON2=0X00;//初始化SSPCON2寄存器di();//关闭总中断SSPIF=0;//清SSP中断标志RA4=0;//关掉74HC165的移位时钟使能,以免74HC165移位//数据输出与I2C总线的数据线发生冲突(此操作与该//实验板的特殊结构有关,不是通用的)SSPEN=1;//SSP模块使能}1222.C语言编写的I2C总线工作方式传输数据子程序需要发送的数据在寄存器j中。
//I2C总线输出数据子程序i2cout(){SEN=1;//产生I2C启动信号for(n=0x02;--n;) continue;//给予一定的延时,保证启动do {RSEN=1;//产生I2C重启动信号}while(SSPIF==0);//如果没能启动,则反复启动,直到启动为止SSPIF=0;//SSPIF标志清0SSPBUF=0X58;//I2C总线发送地址字节do {;}while(SSPIF==0);//等待地址发送完毕SSPIF=0;//SSPIF标志清0SSPBUF=0X01;//I2C总线发送命令字节do {;123}while(SSPIF==0);//等待命令发送完毕SSPIF=0;//SSPIF标志清0SSPBUF=j;//I2C总线发送数据字节do {;}while(SSPIF==0);//等待数据发送完毕SSPIF=0;//SSPIF标志清0PEN=1;//产生停止条件do {;}while(SSPIF==0);//等待停止条件产生SSPIF=0;//SSPIF标志清0}6.2.4程序清单下面给一个例程。
该程序利用MAX518进行D/A转换,且从D/A0引脚输出一个正弦波形。
可作为读者编制程序的参考。
特别注意,在调试该程序时,把模板上的钮子开关S8拔向高电平,以免发生资源冲突。
#include <pic.h>//本程序将通过PIC16F877的I2C方式驱动D/A转换器MAX518,使124其D/A0通道输出//一个连续的正弦波形(注:本程序并没对正弦波的频率进行控制)const char table[ ] = {0X80,0X86,0X8D, 0X93,0X99,0X9F,0XA5,0XAB,0XB1,0XB7,0XBC,0XC2,0XC7,0XCC,0XD1,0XD6,0XDA,0XDF,0XE3,0XE7,0XEA,0XEE,0XF1,0XF4,0XF6,0XF8,0XFA,0XFC,0XFD,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFE,0XFD,0XFB,0XF9,0XF7,0XF5,0XF2,0XEF,0XEC,0XE9,0XE5,0XE1,0XDD,0XD8,0XD4,0XCF,0XCA,0XC5,0XBF,0XBA,0XB4,0XAE,0XA8,0XA2,0X9C,0X96,0X90,0X89,0X83,0X80,0X79,0X72,0X6C,0X66,0X60,0X5A,0X55,0X4E,0X48,0X43,0X3D,0X38,0X33,0X2E,0X29,0X25,0X20,0X1C,0X18,0X15,0X11,0X0E,0X0B,0X09,0X07,0X05,0X03,0X02,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X01,0X02,0X04,0X06,0X08,0X0A,0X0D,0X10,0X13,0X16,0X1A,0X1E,0X22,0X27,0X2B,0X30,0X35,0X3A,0X40,0X45,0X4C,0X51,0X57,0X5D,0X63,0X69,0X6F,0X76,0X7C};//以上的数组用于存放正弦表,在定义数组时,前面应该加上const,//以使数组存放于ROM中,而不至于占用太多的RAMunsigned char i;125unsigned char j;unsigned char n;//I2C初始化子程序void i2cint(){SSPCON = 0X08;//初始化SSPCON寄存器TRISC3 =1;//设置SCL为输入口TRISC4 =1;//设置SDA为输入口TRISA4 = 0;SSPSTAT=0X80;//初始化SSPSTAT寄存器SSPADD=0X02;//设定I2C时钟频率SSPCON2=0X00;//初始化SSPCON2寄存器di();//关闭总中断SSPIF=0;//清SSP中断标志RA4=0;//关掉74HC165的移位时钟使能,以免74HC165//移位数据输出与I2C总线的数据线发生冲突SSPEN=1;//SSP模块使能}126//I2C总线输出数据子程序void i2cout(){SEN=1;//产生I2C启动信号for(n=0x02;--n;) continue;//给予一定的延时,保证启动do {RSEN=1;//产生I2C启动信号}while(SSPIF==0);//如果没能启动,则反复启动,直到启动为止SSPIF=0;//SSPIF标志清0SSPBUF=0X58;//I2C总线发送地址字节do {;}while(SSPIF==0);//等待地址发送完毕SSPIF=0;//SSPIF标志清0SSPBUF=0X01;//I2C总线发送命令字节do {;}while(SSPIF==0);//等待命令发送完毕SSPIF=0;//SSPIF标志清0127SSPBUF=j;//I2C总线发送数据字节do {;}while(SSPIF==0);//等待数据发送完毕SSPIF=0;//SSPIF标志清0PEN=1;//产生停止条件do {;}while(SSPIF==0);//等待停止条件产生SSPIF=0;//SSPIF标志清0}//主程序main (){i2cint();//I2C初始化while(1){for(i=0x00;i<=127;++i){j=table[i];//从数组中得到需要传输的数据量i2cout();//利用I2C总线方式送出数据128}}}129。