信號(hào)輸入輸出通道接口技術(shù)

1、第11章信號(hào)輸入輸出通道的接口技術(shù) 11.1 MCS-51應(yīng)用系統(tǒng)輸入輸出通道結(jié)構(gòu) 11.2 模擬量ADC與DAC的性能指標(biāo)及選擇要點(diǎn) 11.3 模擬量輸入通道的接口技術(shù) 11.4 模擬量輸出通道的接口技術(shù) 11.5 數(shù)字量輸入通道接口技術(shù) 11.6 數(shù)字量輸出通道接口技術(shù) 11.1 MCS-51應(yīng)用系統(tǒng)輸入輸出通道結(jié)構(gòu)11.3 模擬量輸入通道的接口技術(shù) ADC芯片型號(hào)很多，在精度、速度和價(jià)格方面千差萬別，較為常見的ADC主要有逐次逼近型、雙積分型和電壓頻率變換型三種。 雙積分型ADC，一般精度高；對(duì)周期變化的干擾信號(hào)積分為零，因此抗干擾性好；價(jià)格便宜，但轉(zhuǎn)換速度慢。 逐次逼近型ADC，在轉(zhuǎn)換

2、速度上同雙積分型ADC相比要快得多。精度較高(12位及12位以上的)，價(jià)格較高。 電壓頻率(VF)變換型ADC，突出的優(yōu)點(diǎn)是高精度，其分辨率可達(dá)16位以上；價(jià)格低廉，但轉(zhuǎn)換速度不高。11.3.1 MCS-51與5G14433(雙積分型)的接口一、5G14433A/D轉(zhuǎn)換器的特性及結(jié)構(gòu) 5G14433是上海元件五廠生產(chǎn)的三位半ADC，它是一種雙積分型ADC，具有精度高(精度相當(dāng)于11位二進(jìn)制ADC)、抗干擾性能好等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度慢，約1-10次s。在不要求高速轉(zhuǎn)換的場合，例如溫度測控系統(tǒng)中，被廣泛采用。5G14433 ADC與Motorola公司的產(chǎn)品MCl4433可以互換。 5G144

3、33ADC的被轉(zhuǎn)換電壓量程為199.9mV或1.999V。轉(zhuǎn)換結(jié)果以BCD碼的形式分4次輸出。 (1)VAG：模擬地。 (2)Vref：外接基準(zhǔn)電壓(2V或200mV)輸入端。 (3)Vx：被測電壓輸入端。 (4)Rl、RlC、C：外接積分阻容元件端。外接元件典型值：當(dāng)量程為2V時(shí)，Cl=0.1luF，R1=470k； 當(dāng)量程為200mV時(shí)，Cl=0.1uF，Rl=27k (5)C01、C02：外接失調(diào)補(bǔ)償電容C0端，C0的典型值為0.1uF。 (6)DU：更新轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出的輸入端。當(dāng)DU與EOC連接時(shí)，每次轉(zhuǎn)換結(jié)果都被更新。 (7)CLKI、CLKO：時(shí)鐘振蕩器外接電阻Rc端。Rc的典型值為

4、470k，時(shí)鐘頻率隨著Rc的增加而下降。當(dāng)CLKO為66kHz時(shí)，5G14433工作在最佳狀況，CLKO最高不超過300kHz。 (8)VEE：模擬部分的負(fù)電源端，接-5V。 (9)Vss：數(shù)字地。VDD：正電源端。 (10)EOC：轉(zhuǎn)換周期結(jié)束標(biāo)志輸出。每當(dāng)轉(zhuǎn)換周期結(jié) 束，EOC端輸出一個(gè)寬度為時(shí)鐘周期一半的正脈沖。 (11)/OR：過量稱標(biāo)志輸出。當(dāng)1Vx1Vref時(shí)，/OR端輸出低電平。 (12)DSlDS4：多路選通脈沖輸出端。DSl對(duì)應(yīng)千位，DS4對(duì)應(yīng)個(gè)位。如圖所示。 (13)Q0Q3：BCD碼數(shù)據(jù)輸出線。其中Q0為最低位，Q3為最高位。當(dāng)DS2、DS3、DS4選通期間，輸出三位完整

5、的BCD碼(百位、十位、個(gè)位)；但在DSl選通期間，輸出端Q0Q3除了表示千位為0或1外，還表示了轉(zhuǎn)換結(jié)果的正負(fù)極性和欠量程還是過量程，其含義： DS1 Q3 Q2 Q1 Q0 輸出結(jié)果狀態(tài) 1 1 x x 0 千位數(shù)為0 1 0 x x 0 千位數(shù)為1 1 x 1 x 0 輸出結(jié)果為正 1 x 0 x 0 輸出結(jié)果為負(fù) 1 0 x x 1 輸入信號(hào)過量程 1 1 x x 1 輸入信號(hào)欠量程二、5G14433和MCS51的接口 由于5G14433的結(jié)果輸出是動(dòng)態(tài)的，Q0Q3和DSlDS4都不是總線式的，因此必須通過并行接口和MCS51相連。圖為5G14433和8031P1口相連的接口邏輯。 將

6、AD轉(zhuǎn)換結(jié)果存人8031內(nèi)部RAM的20H、21H單元，按如下格式存放：設(shè)8031內(nèi)部RAM可尋址位10H設(shè)為量程錯(cuò)標(biāo)志位。讀取AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果。 程序清單如下：PINT1: MOV A，P1 ；讀P1口 JNB ACC4，PINTl ；查DSl JB ACC.0，PERR ; 判超量程 JB ACC.2，PLl ; 判極性 SETB 07H ； 為負(fù)，符號(hào)位置1 AJMP PL2PLl： CLR 07H ； 為正，符號(hào)位清0PL2： JB ACC.3，PL3 ； 判千位 SETB 04H ； 千位為1 AJMP PL4PL3： CLR 04H ； 千位為0PL4： MOV A，P1 JNB A

7、CC.5，PL4 ；查DS2 MOV R0，#20H XCHD A，R0 ； 保存百位PL5： MOV A，P1 JNB ACC.6，PL5 ；查DS3 SWAP A INC R0 MOVR0，A ； 保存十位PL6： MOV A，P1 JNB ACC.7，PL6 ； 查DS4 XCHD A，R0 ；保存?zhèn)€位 RETPERR： SETB l0H ； 置1量程錯(cuò)標(biāo)志 RET11.3.2 MCS-51與ADC0809(逐次逼近型)的接口一、ADC0809的性能指標(biāo)及結(jié)構(gòu)原理ADC0809是一種典型的AD轉(zhuǎn)換器，是8位8通道的AD轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間100us，輸入電壓范圍：0-5V。其引腳如下圖所示。

8、 （1） Vcc: +5V工作電壓， GND: 數(shù)字地 （2）REF(+），REF(-):參考電壓正負(fù)端 （3）CLK: 時(shí)鐘信號(hào)輸入端 (內(nèi)部500KHZ) (4) EOC: 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端 (5) 數(shù)據(jù)輸出線：D0-D7 (6) 地址線：START:A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端 ALE: 地址鎖存允許信號(hào)輸入端 OE: 輸出允許控制端 A、B、C 通道選擇地址輸入線 C B A被選通的通道 C B A被選通的通道0 0 0IN01 0 0IN40 0 1IN11 0 1IN50 1 0IN21 1 0IN60 1 1IN31 1 1IN7 MAIN：MOV R1，#DATA ；數(shù)據(jù)區(qū)地址指

9、針指向首單元 MOV DPTR #7FF8H ；P2.7=0,且指向通道0 MOV R7，#08H ；通道數(shù)計(jì)數(shù)器 LOOP: MOVX DPTR,A ；啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換 LOOP1: NOP JB P3.3, LOOP ；查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC MOVX A，DPTR ；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV R1，A ；存轉(zhuǎn)換結(jié)果 INC DPTR ；指向下一通道 INC Rl ；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針 DJNZ R7, LOOP ；8個(gè)通道全采樣完否? 11.4 模擬量輸出通道的接口技術(shù)模擬量輸出通道的接口技術(shù) 一、芯片內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)鎖存器-直接相連。如：DAC0830,0831,0832, AD558, DAC 888

10、, AD7522 二、芯片內(nèi)沒有有數(shù)據(jù)鎖存器-通過并行或串行口相連。如：DAC1020, DAC1220等11.4.1 MCS-51與DAC0832的接口一、DAC0832的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)原理分辨率：8位穩(wěn)定時(shí)間：1us供電電源：+5v-+15vDAC0832是帶有兩級(jí)數(shù)據(jù)輸人緩沖鎖存器的8位DA轉(zhuǎn)換器。其引腳如圖所示。輸入寄存器地址：ILE為1，/CS為0, /WR1為0DAC寄存器地址： /WR2為0 ， /XFER為0二、 DAC0832與MCS51的接口 單片機(jī)與DAC0832的接口，可根據(jù)需要按單級(jí)緩沖器方式、二級(jí)緩沖器方式和直通方式聯(lián)接。1、單緩沖器連接方式DAC0832以單緩沖器方式與8051的接口電路圖所示。輸入寄存器地址與DAC寄存器地址均為7FFFH圖為二路模擬量同步輸出的8031系統(tǒng)。圖中，1#DAC0832輸入寄存器地址為ODFFFH，2#DAC0832輸入寄存器的地址為OBFFFH，1#和2#DAC0832的第二級(jí)寄存器地址同為7FFFH。兩片DAC0832的輸出分別接圖形顯示器的X、Y偏轉(zhuǎn)放大器的輸入端。 8031執(zhí)行下面的程序段，將使圖形顯示器的亮點(diǎn)移動(dòng)到一個(gè)新的位置