單片機接口的技術課件

5-9D/A轉換器接口及應用5-10A/D轉換器接口及應用第5章單片機接口技術單片機共3部分第三部分1擴展I/O電路的功能：1、速度協(xié)調(diào)；2、輸出數(shù)據(jù)鎖存；3、輸入數(shù)據(jù)三態(tài)；4、數(shù)據(jù)轉換：模擬量→數(shù)字量：由A/D轉換完成；數(shù)字量→模擬量：由D/A轉換完成。單片機2單片機單片機和被控實體間的接口示意圖3舉例1：溫度測控系統(tǒng)單片機4舉例2：速度測控系統(tǒng)單片機5舉例3：紅外線自動門控制系統(tǒng)原理圖BISS000160K20K1032M10K10u1M1M47K10347u電壓檢測模塊電機溫度檢測P3.3/INT1手動/自動切換手動關按鈕P3.4P3.02.2uDSG紅外傳感器+5VGND3.3K103103470u+5V330K330K10210nVCVDD2OUT2IN-1IN+1IN-1OUT220KIBRR1AV0RC1RC2RR2VSS+5V行程開關2行程開關3手動開按鈕光電隔離電機正轉繼電器J1電機過熱報警轉速檢測模塊A/D轉換蜂鳴報警行程開關4行程開關1電壓過高報警速度異常報警速度變換繼電器J3電機反轉繼電器J2ADC0809P1.0P1.3P1.2P1.1P1.4P1.5P1.6P2.0P2.1P2.3P2.2P3.2/INT0P3.1P0WRRDALEP1.710K×6LEDAT89C51VCC6紅外線傳感器集成芯片BISS0001特點（1）用CMOS工藝，功耗低。（2）具有獨立的高輸入阻抗運算放大器，可與多種傳感器匹配。（3）雙向鑒幅器可有效抑制干擾信號。（4）內(nèi)設延時和封鎖定時器，性能穩(wěn)定，調(diào)節(jié)范圍寬。（5）內(nèi)置參考電源。（6）工作電壓范圍寬（3V～5V）。BISS000112345678910111213141516AV0RR1RC1RC2RR2VssVRF/RESETVcIBVDD2OUT2IN-1IN+1IN-1OUT75-9 D/A轉換器接口及應用5-9-1D/A轉換概述一、D/A（DigittoAnalog）轉換器：為把數(shù)字量轉換成模擬量，在D/A轉換芯片中要有解碼網(wǎng)絡：①二進制權電阻網(wǎng)絡；②T型電阻網(wǎng)絡。單片機8T型電阻網(wǎng)絡型D/A轉換器：

4個位切換開關，4路R-2R電阻網(wǎng)絡和運放組成,電阻接成T型,故稱為T型解碼網(wǎng)絡。

單片機9

D/A轉換器的原理：把輸入數(shù)字量中每位都按其權值分別轉換成模擬量，并通過運算放大器相加求和。

T型網(wǎng)絡的特點：電阻阻值小，轉換速度快、誤差小，結構簡單。實際應用的D/A轉換器多數(shù)采用此網(wǎng)絡。n位數(shù)字量與模擬量的關系式：

VO=—VREF×（數(shù)字碼/2n）

(VREF——參考電壓)二、D/A輸出形式：①電壓；②電流

運算放大器

電壓。單片機10三、注意區(qū)分D/A內(nèi)部是否帶有鎖存器：與P1、P2接口：不需加鎖存器，直接接口。無鎖存器與P0接口：因P0的特殊功能，需加鎖存器。D/A內(nèi)如：DAC800、AD7520、AD7521等。

有鎖存器：最好與P0直接接口。如：DAC0832、DAC1230等。單片機11四、主要技術指標1、分辨率（Resolution）是指D/A轉換器能分辨的最小輸出模擬增量，取決于輸入數(shù)字量的二進制位數(shù)。通常以二進制位數(shù)表示分辨率。若數(shù)字量的位數(shù)為n，則分辨率為2－n。數(shù)字量位數(shù)越多，分辨率就越高。應用時，應根據(jù)分辨率的需要選定轉換器的位數(shù)。2、建立時間（EstablishingTime）是描述D/A轉換速度的快慢。輸出形式為電流的轉換器比電壓的建立時間短。

D/A轉換速度遠高于A/D轉換。單片機12主要技術指標（續(xù)）3、轉換精度（ConversionAccuracy）指滿量程時DAC的實際模擬輸出值和理論值的接近程度。

4、偏移量誤差（OffsetError）偏移量誤差是指輸入數(shù)字量為零時，輸出模擬量對零的偏移值。

5、線性度（Linearity）線性度是指DAC的實際轉換特性曲線和理想直線之間的最大偏移差。單片機13一、內(nèi)部結構：DAC0832：8位雙緩沖器結構的D/A轉換器。5-9-2D/A轉換芯片DAC08328位DACDAC寄存器輸入寄存器-+IOUT2IOUT1RfbVODI0～7AGNDILECS與與與WR1WR2XFERLE1LE2LE1（LE2）=0：鎖存；1：直通。單片機14DAC的應用：l

DAC用作單極性電壓輸出；l

DAC用作雙極性電壓輸出；l程控放大器DI0～7：轉換數(shù)據(jù)輸入（8位）；CS：片選信號（輸入）；ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許信號（輸入）；XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號（輸入）；WR1：第一寫信號（輸入），與ILE共同控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式；WR2：第2寫信號（輸入），與XFER共同控制DAC寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式；Rfb：反饋電阻端，芯片內(nèi)部和Iout之間連接有一個15K的電阻。15雙極性DAC的接法:增益小于1的程控放大器:16雙極性輸出電壓與輸入數(shù)字量的關系輸入數(shù)字量Bb7b6b5b4b3b2b1b0Vout（理想值）+VREF時-VREF時11111111|VREF|-LSB-|VREF|+LSB┆┆┆11000000|VREF|/2-|VREF|/2┆┆┆1000000000┆┆┆01111111-LSBLSB┆┆┆00111111-|VREF|/2-LSB|VREF|/2+LSB┆┆┆00000000-|VREF||VREF|17二、DAC0832與單片機的接口：有3種工作方法：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。1、直通方式：

輸入寄存器和DAC寄存器共用一個地址，同時選通輸出；

WR1和WR2同時進行，并且不與CPU相接。

特點：轉換速度快。MOVP1，A18舉例：例：D/A轉換程序，用DAC0832輸出0～+5V鋸齒波，電路為直通方式。設VREF=-5V，若DAC0832地址為00FEH，脈沖周期要求為100ms。100msDACS：MOV DPTR，#00FEH；0832

I/O地址

MOV A，#00H ；開始輸出0VDACL：MOVX @DPTR，A ；D/A轉換

INC A ；升壓

ACALL DELAY

；延時100ms/256：決定鋸齒波的周期 AJMP DACL ；連續(xù)輸出DELAY：…

；延時子程序192、單緩沖方式：

輸入寄存器和DAC寄存器共用一個地址，同時選通輸出，輸入數(shù)據(jù)在控制信號作用下，直接進入DAC寄存器中；

WR1和WR2同時進行，并且與CPU的WR相連，CPU對0832執(zhí)行一次寫操作，將數(shù)據(jù)直接寫入DAC寄存器中。

適用：只有一路模擬信號輸出或幾路模擬信號非同步輸出。20舉例：例：D/A轉換程序，用DAC0832輸出0～+5V三角波，電路為單緩沖方式。設VREF=-5V，若DAC0832地址為00FEH，脈沖周期要求為（100ms）。100ms ORG 2000HSTAR：MOV DPTR，#00FEH；DAC0832地址

MOV A，#00H ；開始輸出0VUP：MOVX @DPTR，A ；D/A轉換

INC A ；產(chǎn)生上升段電壓

JNZ UP

；上升到A中為FFH（A≠0跳）DOWN：DEC A ；產(chǎn)生下降段電壓 MOVX

@DPTR，A

JNZ DOWN

；下降到A中為00H

SJMP UP

；重復注：若想改變波形的周期（頻率），只需在SJMPUP前插入延時程序即可。213、雙緩沖器方式：

輸入寄存器和DAC寄存器分配有各自的地址，可分別選通。

適用：同時輸出幾路模擬信號的場合，可構成多個0832同步輸出電路。22舉例：例：用DAC0832實現(xiàn)驅動繪圖儀，電路為雙緩沖方式。1#和2#DAC0832地址分別為00FEH和00FDH。則繪圖儀的驅動程序為： ORG 2000H MOV DPTR，#00FEH；選中1#0832（的輸入寄存器）：A0=0

MOV A，#Datax MOVX @DPTR，A

；Datax寫入1#0832輸入寄存器

MOV DPTR，#00FDH；選中2#0832（的輸入寄存器）：A1=0

MOV A，#Datay MOVX

@DPTR，A ；Datay寫入2#0832輸入寄存器 MOV DPTR，#00FBH；選中1#和2#0832的DAC寄存器：A2=0 MOVX

@DPTR，A

；1#和2#輸入寄存器的內(nèi)容同時傳送到DAC寄存器中23三、DAC1208內(nèi)部框圖2480C51與DAC1208的接口80C51255-10 A/D轉換器接口及應用A/D接口設計要點：1．選擇合適的系統(tǒng)采樣速度；2．減小A/D轉換的誤差；3．合理選用A/D轉換器。A/D轉換是把模擬量轉化成與其大小成比例的數(shù)字量。A/D轉換電路主要有：1、雙積分式（速度慢，精度高：用于速度要求不高的場合）；2、逐次逼近式（速度較快，精度較高：常用）。單片機26一、轉換原理：常用芯片：

MC14433（3?位）雙積分式ICL7135（4?位）

ICL7109（12位）

ADC0808、ADC0809（8位）逐次逼近式ADC1210（12位）

AD574（12位）A/D轉換過程主要包括：采樣、量化和編碼。采樣：是模擬信號在時間上離散化；量化：用一個基本的計量單位使模擬量變?yōu)橐粋€整數(shù)的數(shù)字量編碼：把量化的模擬量用某種數(shù)碼表示。單片機271、雙積分型A/D轉換器工作原理：

雙積分型A/D轉換是一種間接A/D轉換技術。首先將模擬電壓轉換成積分時間，然后用數(shù)字脈沖計時方法轉換成計數(shù)脈沖數(shù)，最后將此代表模擬輸入電壓大小的脈沖數(shù)轉換成二進制或BCD碼輸出。因此，雙積分型A/D轉換器轉換時間較長，一般要大于40～50ms。28MC14433與80C51直接連接的接口80C51MC1443329ICL7109與80C51的接口電路圖80C51302、逐次逼近A/D轉換原理：組成：…N位寄存器用來存放N位二進制數(shù)碼。轉換過程：首先置Dn-1位為1，其余為0，完成D/A轉換，則得到整個量程一半的模擬電壓VN，其與輸入電壓VX比較，當VX≥VN，則保留Dn-1=1，否則清0；取下一位Dn-2位為1

和上次結果一起經(jīng)D/A轉換后與VX比較，確定Dn-2位，其余類推。311、結構：

一個8位逐次逼近式A/D轉換器、8路模擬轉換開關、3-8地址鎖存譯碼器和三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器。2、引腳：（1）8路模擬量分時輸入信號端：

IN0～IN7；（2）8位數(shù)字量輸出信號端：

D0～D7；（3）通道選擇地址信號輸入端：ADDA、ADDB、ADDC；ALE上升沿存入（4）基準參考電壓為VR（+）和VR（-）：

決定輸入模擬量的范圍。典型值分別為+5V和0V。（5）轉換結束信號EOC：0：正在進行轉換；

1：一次轉換完成。（6）時鐘信號輸入端：CLK（其內(nèi)部無時鐘電路）。二、ADC0809與單片機的接口：ADC0809/0808為8路輸入通道、8位逐次逼近式A/D轉換器，可分時轉換8路模擬信號。323、ADC0809與單片機連接：轉換數(shù)據(jù)的傳送：①定時傳送方式；（不需接EOC腳）②查詢方式；（測試EOC腳的狀態(tài)）③中斷方式。（EOC腳接INT腳）注：（1）不能用無條件方式；（2）2個ALE不能相接。涉及2個問題：（1）8路模擬信號通道選擇；（2）A/D轉換完成后轉換數(shù)據(jù)的傳送。ADC0809的口地址：7FFFH；8路模擬通道的地址：7FF8H～7FFFH。33A/D轉換程序：（延時等待方法）MOVDPTR，#7FF8H；ADC0809的IN0地址MOVX@DPTR，A ；啟動A/D轉換LCALLDELAY ；等待轉換結束MOVXA，@DPTR ；讀轉換結果RETDELAY:……..RET不用接EOC腳，采用定時傳送方式。34例：應用舉例初始化程序：（中斷方式） MOVR0，#0A0H ；數(shù)據(jù)存儲區(qū)首地址 MOVR2，#08H ；8路計數(shù)器 SETBIT1 ；邊沿觸發(fā)方式 SETBEA ；中斷允許 SETBEX1 ；允許外部中斷1中斷 MOVDPTR，#0FEF8H ；指向ADC0809首地址LOOP：MOVX@DPTR，A ；啟動A/D轉換HERE：SJMPHERE ；等待中斷DJNZR2，LOOP ；巡回，未完繼續(xù) CLREA ；結束，關中斷 SJMP$

；結束停止設有一個8路模擬量輸入的巡回檢測系統(tǒng)，采樣數(shù)據(jù)依次存放在外部RAM0A0H～0A7H單元中，ADC0809的8個通道地址為0FEF8H～0FEFFH。35中斷服務程序：MOVXA，@DPTR ；讀轉換結果MOV@R0，A ；存轉換結果INCDPTR ；指向下一模擬通道INC R0

；指向數(shù)據(jù)存儲區(qū)下一單元MOVX@DPTR,A；啟動A/DRETI查詢方式：采集IN3通道

MOVR1,#30HMOVDPTR，#7FF8HMOVX@DPTR，A；指向輸入通道啟動A/DMOVR2，#20H；置延時常數(shù)DLAY:DJNZR2,DLAY；WAIT:JBP3.3,