单片机与数模及模数转换接口.

ADDC ADDB
ADDA
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
输入通道
IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7
•
3．AT89C51与ADC0809接口
•
ADC0809 与 AT89C51 的 连 接 有 三
种方式：查询方式、中断方式和定时方
式。应用时采用什么方式，应该根据具 体情况来选择。
9.1 MCS-51单片机与D/A 转换器的接口和应用
一. D/A 转换器概述
⑴概述 1.电压与电流输出形式 2.带与不带锁存器的D/A转换器
9.1 MCS-51单片机与D/A 转换器的接口和应用
一. D/A 转换器概述
⑵D/A转换器的主要技术指标 1.分辨率
分辨率指最小输出电压(对应的输入数字量最低 有效位为1)与最大输出电压(对应的数字输入量所 有位全为1)之比。 例如，对于10位D/A转换器，其分辨率为1/1024
IN1
3
26
IN0
4
25
ADDA
5
24
ADDB
6
23
ADDC
7
22
ALE
8
21
2－ 1
9
20
2－ 2
10
19
2－ 3
11
18
2－ 4
12
17
2－ 8
13
16
REF(－ )
14
15
2－ 6
图8-11 ADC0809引脚图
•
(4) ALE：地址锁存控制端。
•
(5) EOC：转换结束信号输出端。
•
(6) OE：输出允许控制端。
•
按照图8-23，产生梯形波的程序如
下：
• START： MOV DPTR
，
#0FFFEH ；选中0832
• STEP：MOV R6，#20H
；
置阶跃值
•
MOV R4，#05H
；
置阶跃次数
•
MOV A，#00H ；送初值
• LOOP： MOVX @DPTR，A ； 启动D/A转换
•
ACALL DELAY ；调延时程
• (3W)R1
：输入寄存器选择信号端，低
电W平R 2 有效。
• (4X)FER ：输入寄存器的写选通信号端，低 电平有效。
• (5) ：DAC寄存器的写选通信号端，低 电平有效。
CS 1
WR1
2
AGND 3
DI3
4
DI2
5
DI1
6
LSB D0I
7
VRE F
8
Rf b
9
DGND 10
20
VCC
序
•
(2) 双缓冲工作方式：双缓冲工作方
式用于需要同时输出几路模拟信号的场
合。此种方式下，每一路模拟量都需要
一片DAC0832，从而构成多个0832同步
输出系统，图8-21是两路模拟信号同步
输出的电路连接方法。
ALE P0
WR
AT89C51
74LS373 G Q7
～
Q0
8位
D7
～
D0 OE
8位
A2 A1
图8-12 AT89C51与ADC0809的接口图
[例8.3] 用查询方式分别对8路模拟信号
轮流采样一次，并依次把结果转存到以30H为 首址的数据存储区，程序如下：
MAIN：MOV R1，#30H ；置数据区首址
MOV DPTR，#0FFF8H ；指向IN0
MOV R7，#08H
；置通道数
LOOP：MOVX @DPTR，Ａ ；启动A/D转换
第9章 单片机与数/模及模/数转换接口
9.1 MCS-51单片机与D/A转换器的接口和应用 9.2 MCS-51单片机与A/D转换器的接口和应用
本章要求
1.了解掌握单片机与D/A转换器的接口和应用 2.了解掌握D/A转换器的原理与DAC0832 3.了解掌握单片机与A/D转换器的接口和应用 4.了解掌握A/D转换器的原理与ADC0809
码器等。它可分别对8路0～5 V模拟量输
入信号进行转换。输出量有三态锁存缓
冲，可直接连到单片机的数据总线上。
图8-10是ADC0809的内部结构图。
IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7
A
B
C
ALE
8 路 模 拟 开 关
3
地址 锁存
与 译码
START CLK
三
8位
态 输
A/D 转换器
19 ILE
18
WR2
17
XFER
16
DI4
15
DI5
14
DI6
13
DI7 MSB
12
IO U T2
11
IO U T1
图8-19 DAC0832的引脚图
• (7) VREF：基准电源输入端。 • (8) Rfb：反馈信号输入端(反馈电阻在芯
片内部)。
• (9) IOUT1、IOUT2：电流输出端。 • (10) VCC：电源输入端。 • (11) AGND：模拟信号地。
• 8.3.1 A/D转换器概述
•
在大规模集成电路高速发展的今天，
由于计算机控制技术在工程领域内的广泛 应用，A/D转换器在应用系统中占据着重要
的地位。为了满足各种不同的检测及控制
任务的需要，大量结构不同，性能各异的 A/D转换电路应运而生。尽管A/D转换器的 种类繁多，但目前广泛使用的还是逐次比 较式和双积分式。
•
(7) CLK：时钟信号输入端。
•
(8) REF(＋)、REF(－)：参考电压
输入端，一般REF(＋)接VCC，REF(－) 接GND。
•
(9) ADDA、ADDB、ADDC：8位
模拟开关的3位地址选通输入端，用来选
择对应的输入通道，其对应关系如表8-2
所示。
• 表8-2 8路模拟开关功能表
A7～ A0
A0
DAC0832(1)
CS
Rf b
XFER
WR1
IOUT 1
8位
DW0R2
IOUT 2
～
D7
DAC0832(2)
CS
XFER WR1 WR2 D0
Rf b
IOUT 1 IOUT 2
D7
～
－ ＋A
－ ＋A
图8-21 两路模拟信号同步输出系统
X 示 波 器
Y
• 下面是按照图8-21使两路模拟电压同时 输出的程序清单：
D0D1D2D3D4D5D6D7
≥1 ≥1
1
ADDA ADDB ADDC
CLK
REF(＋ ) REF(－ )
＋5 V
GND
2－ 8 2－ 7 2－ 6 2－ 5 2－ 4 2－ 3 2－ 2 2－ 1
ADC0809
START
ALE OE
EOC
IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7
C2 0.47F
图8-20 DAC0832单缓冲方式下的连接方法
•
在 图 8-20 中 ， D/A 转 换 器 的 基 准 电
压 VREF 取 自 MC1403 的 分 压 输 出 ，
LM324的功能是把电流型CS输X出FER转换成单
极性的电压型输出，由于 、 并接
到地址锁存器的A0，所以0832的口地址 为FFFEH。
• MOV @DPTR，A
•
；两片0832的输入寄存器的
数据同时送到各自的DAC寄存器
9.1 MCS-51单片机与D/A 转换器的接口和应用 二. 典型D/A 转换器芯片DAC0832
9.1 MCS-51单片机与D/A 转换器的接口和应用 三. 单缓冲方式的接口与应用
8.3 A/D转换器及接口技术
2. 转换精度
D/A的转换精度主要取决于D/A转换器的二进 制位数。例如，8位的D/A相对误差是1/256，16 位的D/A相对误差为1/65 536。显然，二进制位 数越多精度越高。
3. 建立时间
D/A转换器是指从数字输入端发生变化开始， 到输出模拟信号电压(或模拟信号电流)达到满 刻度值(1/2)LSB时所需要的时间。
•
[例8.4] 利用中断方式分别对8路模拟
信号轮流采集一次，转换结果依次存放在首址 为30H的片内数据区，程序如下：
•
ORG
0000H
•
AJMP MAIN
•
ORG 0003H
•
AJMP PINT1
• MIAN：MOV R1，#30H ；置数据区首址
•
MOV DPTR，#0FEF8H ；指向IN0
•
P0 AT89C51
WR
～
～ ～
～
G 74LS373 D0 Q0
D7OE Q7
8 A0
8
A7
＋5 V
A0
CS
XFER WR1 WR 2
VCC ILE RFB
IO U T1 IO U T2
AGND
D7 DAC0832
D0
VRE F DGND
－
＋A
V0
LM324
2.5 V MC1403
C1 0.1F
＋5 V
出 锁
存 8
VR(＋ )VR(－ )
OE
图8-10 ADC0809内部结构图
EOC D0(2-8) D1(2-7) D2(2-6) D3(2-5) D4(2-4) D5(2-3) D6(2-2) D7(2-1)
•
2. ADC0809引脚功能
•
图8-11是ADC0809的引脚图，引脚
功能如下：
•
(1) IN0～IN7：8路模拟量输的入端。
D17 D16 D15 D14 D13 D12 D11 D10
ILE
CS WR 1 WR 2 XFER
D7 D6 D5
输 入
Q7 Q6 Q5
D4 D3 D2
寄 存
Q4 Q3 Q2
D1 D0
器
Q1 Q0
LE1 &
≥1
≥1
百度文库
D0
Q7
D1 D2 D3
DAC 寄
Q6 Q5 Q4
D4 存 Q3
D5 D6
器
Q2 Q1
•
图8-12为单片机AT89C51与
ADC0809的硬件电路图。该连接图既可
作为中断方式，又可作为查询方式，通
过软件编程，这两种方式都能够实现。
ALE
AT89C51
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
WR
P2.0
RD INT0
Q0Q1Q2
G
74LS373
OE
D7
Q0
LE 2
D/A 转 换 器
图8-18 DAC0832的内部结构图
Rfb
IOUT1 IOUT2 VREF AGND
• 2) DAC0832引脚功能介绍
• 图8-19是DAC0832的引脚图。各引脚功 能如下：
• (1) DI0～DI7：数据输入线。
• (2) C ISLE：数据锁存允许端，高电平有效。
• 8.3.2 A/D转换器的主要技术指标
•
A/D转换器的主要技术指标如下：
•
(1) 分辨率：指对输入模拟量变化
的灵敏度。习惯上用输出二进制的位数
或BCD码位数表示。
•
(2) 转换精度：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。精度有绝对精度和相对精度
两种表示方法。
•
(3) 转换速率：指能够重复进行数
• (12) DGND：数字信号地。
•
3) DAC0832与AT89C51的接口
•
从图8-19可知，只有当和ILE同时
有效WR时1 ，才能够通过 将数据写入输
入寄存器。
•
(1) 单缓冲工作方式：在应用系统
中，当只有一路模拟量输出或虽有多路
模拟量但不需要做同步输出时，就可以
采用单缓冲工作方式。
ALE 8
• MOV DPTR，#0FFFEH
• MOV A，#Xdata
• MOVX @DPTR，A
•
； Xdata 写 入 第 一 片 0832 的
输入寄存器
• MOV DPTR，#0FFFDH
• MOV A，#Ydata
• MOVX @DPTR，A
•
；Ydata写入第二片0832的
输入寄存器
• MOV DPTR，#0FBH
据转换的速度，即每秒转换的次数，而
完成一次A/D转换所需的时间(包括稳定
时间)，为转换速率的倒数。
• 8.3.3 AT89C51单片机与ADC0809接
口应用
•
1. ADC0809内部结构及特性
•
ADC0809是8位逐次比较式A/D
转换器，其内部包括8位A/D转换器，8路
模拟开关、三态输出锁存器以及地址译
MOV R7，#08H
• SETB IT0
•
SETB EX0
•
SETB EA
• LOOP：MOVX @DPTR，A
•
• PINT1：MOVX A，@DPTR
•
MOV @R1，A
；开中断
；启动A/D转换
；读取数据 ；存取数据
•
MOV R6，#05H ；软件延时
DLAY：NOP
DJNZ R6，DLAY
WAIT：JNB P3.2，WAIT ；查询EOC是否为高，高则转换结束
MOVX A，@DPTR；读取转换结果 MOV @R1，A ；存取数据 INC DPTR ；指向下一个通道 INC R1 ；指向下一个存储单元 DJNZ R7，LOOP ；巡回检测八个通道 RET
•
(2) 2-1～2-8：8位数字量输出端口，
2-1为最高有效位，2-8为最低有效位。
•
(3) START：启动控制输入端，加
正脉冲，立即启动A/D转换。
•
IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START EOC 2－ 5 OE CLK REF(V＋CC) GND 2－ 7
1
28
IN2
2
27
2. 带数据锁存器的D/A转换器的接口方法
1) DAC0832特性与结构
DAC0832 具 有 两 个 输 入 数 据 寄 存 器 的 8 位 DAC，分辨率为8位，电流稳定时间1 μ s，可 采用单缓冲、双缓冲或直接数字输入工作方式， 转换结果为电流型，它能直接与51系列单片机 接口。DAC0809是单一电源供电(＋5 V～＋15 V)，低功耗。图8-18是DAC0832的内部逻辑结 构图。