第五章單片機(jī)外部資源擴(kuò)充1AD轉(zhuǎn)換zxl

1、隨著數(shù)字技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，在現(xiàn)代控制、通信及檢測領(lǐng)域中，為提高系統(tǒng)性能指標(biāo)，對信號的處理無不廣泛地采用了數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)。由于系統(tǒng)的實(shí)際對象往往都是一些模擬量（如：溫度、速度、壓力、電壓、電流、圖像等），要使計(jì)算機(jī)或數(shù)字儀表能識別、處理這些信號，必須首先將這些模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；而經(jīng)計(jì)算機(jī)分析、處理后輸出的數(shù)字量往往需要將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號才能為執(zhí)行機(jī)構(gòu)所接收。這樣就需要一種能在模擬信號與數(shù)字信號之間起橋梁作用的電路模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D:Analog to Digital Converter)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(D/A: Digital to Analog Converter

2、)。也就出現(xiàn)了單片機(jī)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）和數(shù)/模轉(zhuǎn)換（D/A）的接口問題。物理量電 信號電壓信號數(shù)字信號nn212滿量程輸入電壓滿量程輸入電壓 A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口具有硬、軟件相依性。 一般來說，A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口主要考慮的是數(shù)字量輸出線的連接、ADC啟動(dòng)方式、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號處理方法以及時(shí)鐘的連接等。START CLOCKSTART CLOCK對ADC0809來說，當(dāng)Vref=5V時(shí)，3.5V模擬量對應(yīng)的數(shù)字量是多少？對ADC0809來說，當(dāng)Vref=5V時(shí)，若轉(zhuǎn)換到的數(shù)字量為0 x7A，則對應(yīng)的模擬量是多少？設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換電路時(shí)，ADC0809應(yīng)如何與8051連接？NoImageWRR

3、DP2.7ALEWRRDP2.7ALE#include reg51.h#include absacc.h #include “intrins.h #define IN0 XBYTE0 x0000 sbit AD_BUSY=P33;void main(void) while(1)IN0=0;_nop_();_nop_();_nop_();while(AD_BUSY=0); a=IN0; 外部RAM尋址方式lunsigned char xdata AIN0 _at_ 0 x7FFF0 x7FFF; l#include #include absacc.habsacc.hl#define AIN0 X

4、BYTE0 x7FFF#define AIN0 XBYTE0 x7FFFl/ /* *將將AIN0AIN0定義為外部定義為外部I IO O口，地址為口，地址為0 x7FFF,0 x7FFF,長度為長度為8 8位位* */ /lAIN0=0; /寫操作寫操作 產(chǎn)生產(chǎn)生WR信號信號la=AIN0; /讀操作讀操作 產(chǎn)生產(chǎn)生RD信號信號l對某通道A/D轉(zhuǎn)換的通用函數(shù)#define IN0 XBYTE0 x7FFF sbit ad_busy=P33; uchar i; uchar xdata *ad_adr; ad_adr=&IN0; for(i=0;i8;i+) *ad_adr=0; _nop_()

5、; _nop_(); while(ad_busy=0); xi=*ad_adr; ad_adr+; static uchar idata ad10; ad0809(ad);#define IN0 XBYTE0 x7FFF sbit AD_BUSY=P33;unsigned char a;void INT0_ISR(void) interrupt 0a=IN0; 二、89S51單片機(jī)與V/F轉(zhuǎn)換器的接口目前，利用A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)制成的各種測試儀器得到了廣泛應(yīng)用。在某些要求數(shù)據(jù)長距離傳輸，精確度要求較高的場合，采用一般的A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)有多不便，可使用V/F轉(zhuǎn)換器代替A/D器件。V/F轉(zhuǎn)換器是把電壓信

6、號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率信號的器件，有良好的精度、線性和積分輸入特點(diǎn)，此外，它的應(yīng)用電路簡單，外圍元件性能要求不高，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換速度不低于一般的雙積分型A/D器件，且價(jià)格低，因此V/F轉(zhuǎn)換技術(shù)廣泛用于非快速的A/D轉(zhuǎn)換過程中。n V/F轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口有以下特點(diǎn)：（1）接口簡單、占用單片機(jī)硬件資源少。產(chǎn)生的頻率信號可輸入單片機(jī)的一根I/O口線或作為中斷信號輸入及計(jì)數(shù)信號輸入等。（2）抗干擾性能好。用V/F轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，就是頻率計(jì)數(shù)的過程，相當(dāng)于在計(jì)數(shù)時(shí)間內(nèi)對頻率信號進(jìn)行積分，因而有較強(qiáng)的抗干擾能力。另外可采用光電耦合器連接V/F轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)之間的通道，實(shí)現(xiàn)光電隔離。（3）便于遠(yuǎn)距離傳輸

7、?？赏ㄟ^調(diào)制進(jìn)行無線傳輸或光傳輸。n 用V/F轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的原理 V/F轉(zhuǎn)換工作原理為：單片機(jī)片內(nèi)的計(jì)數(shù)器把V/F轉(zhuǎn)換器輸出的頻率信號作為計(jì)數(shù)脈沖，進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值與V/F轉(zhuǎn)換器輸出的脈沖頻率信號之間的關(guān)系為： 上式中，D是計(jì)數(shù)器計(jì)得的值，T是已知的計(jì)數(shù)時(shí)間。只要知道了D值，再除以計(jì)數(shù)的時(shí)間T，就可求出V/F轉(zhuǎn)換器的輸出頻率，從而知道輸入電壓V，實(shí)現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換。TDf n 常用V/F轉(zhuǎn)換器LMX31簡介常用的通用型的V/F轉(zhuǎn)換器為LM331，LM331適用于A/D轉(zhuǎn)換器、高精度F/V變換器、長時(shí)間積分器、線性頻率調(diào)制或解調(diào)器等電路。1、LM331的特性如下：（1）頻率范圍

8、：1100kHz；（2）低的非線性：0.01%；（3）單電源或雙電源供電；（4）單電源供電電壓為5V時(shí)，可保證轉(zhuǎn)換精度；（5）溫度特性：最大50ppm/ C；（6）低功耗：Vs=5V時(shí)為15mW兩種封裝形式2電特性參數(shù)（1）電源電壓：15V（2）輸入電壓范圍：010V（3）輸出頻率：10Hz11kHz（4）非線性失真： 0.03%3LMX31的V/F轉(zhuǎn)換外部接線4、V/F轉(zhuǎn)換器與MCS-51單片機(jī)接口 被測電壓轉(zhuǎn)換為與其成比例的頻率信號后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。 （1）V/F轉(zhuǎn)換器可以直接與89S51單片機(jī)接口。頻率信號接單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器輸入端即可。如下圖所示。（2）在一些電源干擾大、模擬電

9、路部分容易對單片機(jī)產(chǎn)生電氣干擾等惡劣環(huán)境中，可采用光電隔離的方法使V/F轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)無電信號聯(lián)系。（3）當(dāng)V/F轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)之間距離較遠(yuǎn)時(shí)需要采用驅(qū)動(dòng)電路以提高傳輸能力。一般可采用串行通信的驅(qū)動(dòng)器和接收器來實(shí)現(xiàn)。例如使用RS-422的驅(qū)動(dòng)器和接收器。如圖所示其中SN75174/75175是 RS-422標(biāo)準(zhǔn)的四差分線路驅(qū)動(dòng)/接收器。LM331應(yīng)用舉例1. 接口電路AT89S51與LM331的接口電路如圖所示。V/F轉(zhuǎn)換器最大輸出頻率為10kHz，輸入電壓范圍為010V。由于本電路輸出頻率較低，如對脈沖計(jì)數(shù)則會(huì)降低精度，因此采用測周期的方法。V/F輸出的頻率經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后接 ，作為T0計(jì)數(shù)器的控制信號。INT0T0計(jì)數(shù)器置定時(shí)器狀態(tài)，取方式1，將TMOD.3（T0的GATE位）置1，這樣就由 和TR0來共同決定計(jì)數(shù)器是否工作。這種方法只能測量信號周期小于65535個(gè)機(jī)器周期的信號。AT89S51與LM331的接口電路INT02. 軟件設(shè)計(jì)程序