單片機(jī)原理及應(yīng)用--第七章單片機(jī)的典型外圍.ppt

1、第二章(第 1頁(yè)),主講：張松燦 河南科技大學(xué) 電子信息工程學(xué)院自動(dòng)化系,單 片 機(jī) 原 理 與 應(yīng) 用,第七章 單片機(jī)的典型外圍接口技術(shù),第二章(第 2頁(yè)),7.1鍵盤接口 7.1.1 鍵盤的工作原理和掃描方式 7.1.2 鍵盤的接口電路 7.2 顯示接口 7.2.1 LED顯示器的工作原理 7.2.2 顯示電路的分類與接口 7.3 DAC接口 7.3.1 D/A轉(zhuǎn)換器及其接口電路的一般特點(diǎn) 7.3.2 D/A轉(zhuǎn)換器的接口電路 7.4ADC接口 7.4.1 A/D轉(zhuǎn)換器及與單片機(jī)的接口 7.4.2 A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口,第二章(第 3頁(yè)),接口技術(shù)概述 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，

2、一般都配置顯示和鍵盤模塊。 在過(guò)程控制和智能儀器儀表中，通常是用微控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)控制及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的。 計(jì)算機(jī)所能加工和處理的信息是數(shù)字量，被控和檢測(cè)對(duì)象的有關(guān)參量往往是一些模擬量。 為了實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制，單片機(jī)組成的系統(tǒng)中也配置模/數(shù)及數(shù)/模轉(zhuǎn)換接口。,第二章(第 4頁(yè)),7.1 鍵盤接口,7.1.1 鍵盤的工作原理和掃描方式 1、鍵盤的工作原理-獨(dú)立式和矩陣式 （1）獨(dú)立鍵盤：每個(gè)鍵獨(dú)立地接入一根數(shù)據(jù)輸入線。,優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，但隨著鍵數(shù)的增多所占用的I/O口線也增加。適用于鍵數(shù)不多的單片機(jī)系統(tǒng)中。,一般情況下，數(shù)據(jù)輸入線被連接成高電平；當(dāng)有鍵壓下，相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入線將被拉成低電平。要

3、判斷是否有鍵壓下，用位處理指令即可判斷是否有鍵按下。,第二章(第 5頁(yè)),(2) 矩陣式鍵盤 組成如下： 鍵盤開(kāi)關(guān)矩陣； 輸出（行線）鎖存器； 輸入（列線）緩沖器。,第二章(第 6頁(yè)),矩陣式鍵盤的工作過(guò)程-鍵掃描： CPU先使行線O0線為低，其余行線為高，即0行為“0”狀態(tài)，其余行均為“1”狀態(tài)。 CPU讀入輸入緩沖器的狀態(tài)，以確定哪條列線為“0”狀態(tài)。如此時(shí)，若I0為“0”狀態(tài)，則為“0”鍵壓下；若I1為“0”狀態(tài)，則為“1”鍵壓下。 若輸入緩沖器的狀態(tài)全部為“1”狀態(tài)，則CPU繼續(xù)使行線O1為低、其余行線為高。再讀入輸入緩沖器的狀態(tài)，以確定哪條列線為“0”狀態(tài)，從而判斷是哪個(gè)鍵壓下。 當(dāng)

4、判斷出哪個(gè)鍵壓下之后，程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理程序。,第二章(第 7頁(yè)),鍵掃描的方式： 程控掃描：CPU的控制一旦進(jìn)入監(jiān)控程序，將反復(fù)不斷地掃描鍵盤，等待輸入命令或數(shù)據(jù)。 定時(shí)掃描：在初始化程序中對(duì)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器進(jìn)行編程，使之產(chǎn)生10ms的定時(shí)中斷，CPU響應(yīng)定時(shí)中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，對(duì)鍵盤掃描一遍，檢查鍵盤的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤的定時(shí)掃描。當(dāng)兩遍掃描到鍵位上都有鍵壓下（延遲正好為8ms）時(shí)，CPU才作鍵處理。 中斷掃描：當(dāng)鍵位上有鍵壓下時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，判斷鍵位上壓下的鍵的鍵號(hào)，繼而作相應(yīng)的處理。,第二章(第 8頁(yè)),7.1.2 鍵盤的接口電路 1、直接使用I/

5、O口的鍵盤電路 80C51的I/O口具有輸出鎖存和輸入緩沖的功能，可用它們直接組成鍵盤電路。,鍵位的列線（輸入線）連到P1口的低4位，行線（輸出線）連到P1口的高4位，而四根列線則通過(guò)“與”門相連后，連到INT0端。,初態(tài)時(shí)，P1.7-P1.4全部為0，無(wú)鍵按下，INT0為高電平；有鍵按下，INT0端變?yōu)榈停駽PU發(fā)出中斷請(qǐng)求。若開(kāi)放外部中斷0，則響應(yīng)中斷、執(zhí)行中斷服務(wù)程序掃描鍵盤。在行輸出電路中，每行都串聯(lián)一個(gè)二極管是為防止多鍵同時(shí)壓下，使輸出口短路。,第二章(第 9頁(yè)),7.2.1 LED顯示原理 1、發(fā)光二極管（砷化鎵半導(dǎo)體二極管）的控制 其電路如圖所示：,7.2 顯示接口,Ri為限流

6、電阻，阻值在100-300 之間。,當(dāng)U2=UTTLL時(shí)， 若U1=UTTLH，二極管發(fā)光； 若U1=UTTLL，二極管不發(fā)光。 當(dāng)U2=UTTLH時(shí)，U1為任何電平，二極管均不發(fā)光。,第二章(第 10頁(yè)),2、數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)與控制 數(shù)碼管是由若干發(fā)光二極管組合而成的，一般的“8”字形顯示塊由“a、b、c、d、e、f、g、h”8個(gè)發(fā)光二極管組成，每個(gè)發(fā)光二極管稱為一字段。 “8”字形顯示塊有共陽(yáng)極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)形式。,第二章(第 11頁(yè)),控制方法：以共陰極顯示塊為例。 如圖7-7(c)所示，共陰極的電平為Ue，每字段上所加的電平分別為Ua，Ub，Uh，設(shè)某字段的電平為Ui。 當(dāng)Ue=UTTL

7、L時(shí)，若Ui=UTTLH，該段發(fā)光；若Ui=UTTLL，該段不發(fā)光。 當(dāng)Ue=UTTLH時(shí)，Ui為任何電平，都不發(fā)光。 為獲得不同的字形，顯示塊各段所加的電平也不同，因而編碼也不一樣，如表7-1所示。,第二章(第 12頁(yè)),表7-1字形與字段關(guān)系,第二章(第 13頁(yè)),從表中可知： Ue可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)顯示塊是否發(fā)光的控制，稱字位控制。 Ui可以實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示塊中，某一字段的發(fā)光控制，稱字形控制。 為了點(diǎn)亮顯示塊，必須提供字位輸出口和字形輸出口。當(dāng)點(diǎn)亮顯示塊時(shí)，通過(guò)每段發(fā)光二極管的電流比較大，因而字位輸出口和字形輸出口必須采用高壓驅(qū)動(dòng)電路。,第二章(第 14頁(yè)),7.2.2 顯示電路的分類與接口 1

8、 靜態(tài)顯示電路 (1)通過(guò)80C51的P0口的顯示接口 用一個(gè)8位鎖存器和一個(gè)顯示塊組成，需要時(shí)將數(shù)據(jù)通過(guò)P0口送出。但這種電路需用電源的容量大。,第二章(第 15頁(yè)),(2) 通過(guò)80C51的P0口譯碼驅(qū)動(dòng)的顯示接口 圖中,74HC247為譯碼驅(qū)動(dòng)器,它將輸入的4根數(shù)據(jù)線，譯為8根輸出線，輸出為BCD碼0-9的字形碼。74HC247的驅(qū)動(dòng)能力很強(qiáng)，每根輸出線的灌電流可達(dá)20 mA。驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極顯示塊是沒(méi)有問(wèn)題的。,第二章(第 16頁(yè)),2、動(dòng)態(tài)顯示電路 利用CPU控制電路來(lái)控制顯示塊的導(dǎo)通和截止。,工作過(guò)程： 將字形代碼送入字形鎖存器鎖存，這時(shí)所有的顯示塊都有可能顯示同樣的字符；再將需要顯示的

9、位置送入字位鎖存器鎖存。 為防止閃爍，顯示的時(shí)間在1-2ms。,第二章(第 17頁(yè)),（1）通過(guò)P0和P1口的接口,MOV A，#字形編碼 MOV P1，A ；從P1口輸出字形 MOV A，#01H ；輸出字位碼，點(diǎn)亮最右邊一位 MOVX R0,A ；通過(guò)P0輸出字位,并鎖存,第二章(第 18頁(yè)),（2）鍵盤和顯示電路 在矩陣式鍵盤電路中有：行線鎖存器和列線緩沖器；在LED顯示電路中有：字形輸出鎖存器及字位輸出鎖存器。 在單片機(jī)的接口電路中，為了節(jié)省口線，常將兩者結(jié)合在一起，而形成共享鎖存器的電路。下面舉例說(shuō)明。,例7.1. 通過(guò)P1口及譯碼器的接口電路。 圖7-13示出的是通過(guò)P1口及譯碼器

10、的鍵盤和顯示接口電路。這里由P1口的準(zhǔn)雙向口功能可以實(shí)現(xiàn)一口多用。,第二章(第 19頁(yè)),圖713 通過(guò)P1口及譯碼器的鍵盤和顯示接口電路,第二章(第 20頁(yè)),首先，使P1口的低4位輸出字形代碼；P1口的高4位輸出一個(gè)位掃描字，經(jīng)3-8譯碼器后顯示某一位，并保持1 ms。各位掃描一遍之后，關(guān)掉顯示。 其次，使P1口的高4位轉(zhuǎn)為輸入方式，使P1口的低4位輸出鍵掃描信號(hào)，有鍵壓下時(shí)，轉(zhuǎn)入鍵譯碼和處理程序。 整個(gè)掃描一遍鍵盤約需十幾微秒(s)。,第二章(第 21頁(yè)),例7.2. 通過(guò)P0和P1口的接口電路。 圖7-14是通過(guò)P0和P1口的鍵盤和顯示接口電路。圖中顯示的字位輸出和鍵盤的行輸出是兩個(gè)電

11、路共享的。,第二章(第 22頁(yè)),7.3 DAC接口,計(jì)算機(jī)所處理的信息是數(shù)字量，而被測(cè)或被控對(duì)象的有關(guān)參量往往是一些連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、流量、速度及加速度等。因此，必須將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。 模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過(guò)程稱為模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換），使用的轉(zhuǎn)換器件稱為A/D轉(zhuǎn)換器。 實(shí)際應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果往往也需要轉(zhuǎn)換成模擬量，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制。數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的過(guò)程稱為數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換（D/A轉(zhuǎn)換），使用的轉(zhuǎn)換器件稱為D/A轉(zhuǎn)換器。 這里介紹各種不同的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器與80C51單片機(jī)的接口方法，以及相應(yīng)工作程序的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。,第二章(第 2

12、3頁(yè)),7.3.1 D/A轉(zhuǎn)換器及其接口電路的一般特點(diǎn),1、D/A轉(zhuǎn)換器 將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的器件，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和模擬環(huán)境的連續(xù)信號(hào)之間提供一種接口。 輸出由數(shù)字輸入和參考源Vref組合進(jìn)行控制的。 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入是二進(jìn)制或BCD碼，輸出是電流或電壓，多數(shù)是電流。 在多數(shù)電路中，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出需要用運(yùn)算放大器組成的電流-電壓轉(zhuǎn)換器將電流輸出轉(zhuǎn)換成電壓輸出。,第二章(第 24頁(yè)),2、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器接口電路的一般特點(diǎn) 數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)是變動(dòng)的，為保持輸出穩(wěn)定，在微處理器與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸入口之間增加鎖存數(shù)據(jù)的功能。 根據(jù)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸入口是否具有鎖存器可將其分為兩類。,(1) 內(nèi)部無(wú)

13、鎖存器，如DAC800（8位）、AD7520（10 位）、AD7521（12位）。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，內(nèi)部不帶鎖存器。最適合與單片機(jī)80C51的P1、P2等具有輸出鎖存功能的I/O口直接接口。但是當(dāng)它們與P0口相接口時(shí)，則需在其輸入端增加鎖存器。對(duì)于高位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其接口可如圖7-17所示。,第二章(第 25頁(yè)),圖7-17（a）所示的接口由于兩次送數(shù)有時(shí)間延遲，可能在數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出中產(chǎn)生假信號(hào)，最好還是采用圖7-17（b）所示的接口，但是接口電路比較復(fù)雜。,第二章(第 26頁(yè)),(2) 內(nèi)部帶鎖存器 一些數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，不僅具有數(shù)據(jù)鎖存器，而且還提供地址譯碼電路，有些包含雙重，甚至多重的數(shù)據(jù)緩

14、沖結(jié)構(gòu)，如DAC0832、DAC1210、AD7542以及AD7549等。 這種類型的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器以高于8位（如12位）的居多。這類數(shù)/模轉(zhuǎn)換器以與80C51中的P0口相接口較為合適，一般這時(shí)需要占用多根口線。,第二章(第 27頁(yè)),DATA： ANL A，#0FH；保留低4位 ORL P1，A ；產(chǎn)生寄存器地址 CLR P3.0 ；產(chǎn)生信號(hào) SETB P3.0 RET,第二章(第 28頁(yè)),2、通過(guò)P0口的接口 內(nèi)部有鎖存器的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，通過(guò)P0口與80C51的接口最為方便。 (1)8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的接口 8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC0832,DAC0832芯片內(nèi)有一個(gè)8位輸入寄存器和一個(gè)8位D

15、AC寄存器，形成兩級(jí)緩沖結(jié)構(gòu)?？墒笵AC轉(zhuǎn)換輸出前一個(gè)數(shù)據(jù)的同時(shí)，將下一個(gè)數(shù)據(jù)傳送到8位輸入寄存器，提高數(shù)/模轉(zhuǎn)換的速度。更重要的是，能夠在多個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器分時(shí)輸入數(shù)據(jù)之后，同時(shí)輸出模擬電壓。,第二章(第 29頁(yè)),DAC0832的結(jié)構(gòu),8位 輸入 寄 存 器,8位 DAC 寄 存 器,8位 D/A 轉(zhuǎn) 換 器,DI0,DI1,DI2,DI3,DI4,DI5,DI6,DI7,+,+,ILE,CS,WR1,XFER,WR2,VREF,IOUT1,IOUT2,DGND,LE1,LE2,8位輸入寄存器由8個(gè)D鎖存器組成，用來(lái)作為輸入數(shù)據(jù)的緩沖寄存器。 它的8個(gè)數(shù)據(jù)輸入可以直接和微機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連。L

16、E1為其控制輸入，LE1=1時(shí)，D觸發(fā)器接收信號(hào)，IE1=0時(shí)，為鎖存狀態(tài)。,8位DAC寄存器它也由8個(gè)D鎖存器組成。8位輸人數(shù)據(jù)只有經(jīng)過(guò)DAC寄存器才能送到DA轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換。 它的控制端為L(zhǎng)E2，當(dāng)LE2=1時(shí)，輸出跟隨輸入，而當(dāng)LE2=0時(shí)為鎖存狀態(tài)。DAC寄存器的輸出直接送到8位DA轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。,LE1=1的條件： ILE=1，WR1=0，CS=0 LE2=1的條件： WR2=0，XFER=0,Rfb,第二章(第 30頁(yè)),DAC0832的引腳,DAC0832是CMOS工藝，雙列直插式20引腳。 VCC電源可以在5-15V內(nèi)變化。典型使用 時(shí)用15V電源。 AGND為模擬量地線，

17、DGND為數(shù)字量地 線，使用時(shí)，這兩個(gè)接地端應(yīng)始終連在一起。 參考電壓VREF接外部的標(biāo)準(zhǔn)電源，VREF 一般可在+10V到10V范圍內(nèi)選用。,第二章(第 31頁(yè)),DAC0832的引腳,8位 輸入 寄 存 器,8位 DAC 寄 存 器,8位 D/A 轉(zhuǎn) 換 器,DI0,DI1,DI2,DI3,DI4,DI5,DI6,DI7,+,+,ILE,CS,WR1,XFER,WR,VREF,IOUT1,IOUT2,DGND,LE1,LE2,DAC0832是CMOS工藝，雙列直插式20引腳。 VCC電源可以在5-15V內(nèi)變化。典型使用 時(shí)用15V電源。 AGND為模擬量地線，DGND為數(shù)字量地 線，使用時(shí)

18、，這兩個(gè)接地端應(yīng)始終連在一起。 參考電壓VREF接外部的標(biāo)準(zhǔn)電源，VREF 一般可在+10V到10V范圍內(nèi)選用。,它的輸出是與數(shù)字量成比例的電流，Vref為參考電壓輸入，Rfb為運(yùn)算放大器的反饋電阻，引腳Rfb則是這個(gè)反饋電阻瑞，接到運(yùn)算放大器的輸出端。,Rfb,第二章(第 32頁(yè)),DAC0832的引腳,8位 輸入 寄 存 器,8位 DAC 寄 存 器,8位 D/A 轉(zhuǎn) 換 器,DI0,DI1,DI2,DI3,DI4,DI5,DI6,DI7,+,+,ILE,CS,WR1,XFER,WR,VREF,IOUT1,IOUT2,DGND,LE1,LE2,DAC0832是CMOS工藝，雙列直插式20引

19、腳。 VCC電源可以在5-15V內(nèi)變化。典型使用 時(shí)用15V電源。 AGND為模擬量地線，DGND為數(shù)字量地 線，使用時(shí)，這兩個(gè)接地端應(yīng)始終連在一起。 參考電壓VREF接外部的標(biāo)準(zhǔn)電源，VREF 一般可在+10V到10V范圍內(nèi)選用。,DAC0832有兩個(gè)電流輸出端：loutl為DAC電流輸出1，當(dāng)DAC寄存器中為全1時(shí)，輸出電流最大，當(dāng)DAC寄存器中為全0時(shí)，輸出電流為0。lout2為DAC電流輸出2，Iout2為一常數(shù)與Ioutl之差，即loutl+out2=常數(shù) 在實(shí)際使用時(shí)，總是將電流轉(zhuǎn)為電壓來(lái)使用，即將Ioutl和lout2加到一個(gè)運(yùn)算放大器的輸入。,Rfb,第二章(第 33頁(yè)),DA

20、C0832的引腳,8位 輸入 寄 存 器,8位 DAC 寄 存 器,8位 D/A 轉(zhuǎn) 換 器,DI0,DI1,DI2,DI3,DI4,DI5,DI6,DI7,+,+,ILE,CS,WR1,XFER,WR,VREF,IOUT1,IOUT2,DGND,LE1,LE2,DAC0832是CMOS工藝，雙列直插式20引腳。 VCC電源可以在5-15V內(nèi)變化。典型使用 時(shí)用15V電源。 AGND為模擬量地線，DGND為數(shù)字量地 線，使用時(shí)，這兩個(gè)接地端應(yīng)始終連在一起。 參考電壓VREF接外部的標(biāo)準(zhǔn)電源，VREF 一般可在+10V到10V范圍內(nèi)選用。,DI0DI7是數(shù)字量輸入信號(hào)線?？梢灾苯雍臀C(jī)的數(shù)據(jù)總線

21、相連。,Rfb,第二章(第 34頁(yè)),DAC0832的引腳,8位 輸入 寄 存 器,8位 DAC 寄 存 器,8位 D/A 轉(zhuǎn) 換 器,DI0,DI1,DI2,DI3,DI4,DI5,DI6,DI7,+,+,ILE,CS,WR1,XFER,WR,VREF,IOUT1,IOUT2,DGND,LE1,LE2,DAC0832是CMOS工藝，雙列直插式20引腳。 VCC電源可以在5-15V內(nèi)變化。典型使用 時(shí)用15V電源。 AGND為模擬量地線，DGND為數(shù)字量地 線，使用時(shí)，這兩個(gè)接地端應(yīng)始終連在一起。 參考電壓VREF接外部的標(biāo)準(zhǔn)電源，VREF 一般可在+10V到10V范圍內(nèi)選用。,ILE：輸入鎖

22、存允許信號(hào)，高電平有效。只有當(dāng)ILE=1時(shí)，輸人數(shù)字量才可能進(jìn)入8位輸入寄存器。,Rfb,第二章(第 35頁(yè)),DAC0832的引腳,8位 輸入 寄 存 器,8位 DAC 寄 存 器,8位 D/A 轉(zhuǎn) 換 器,DI0,DI1,DI2,DI3,DI4,DI5,DI6,DI7,+,+,ILE,CS,WR1,XFER,WR,VREF,IOUT1,IOUT2,DGND,LE1,LE2,DAC0832是CMOS工藝，雙列直插式20引腳。 VCC電源可以在5-15V內(nèi)變化。典型使用 時(shí)用15V電源。 AGND為模擬量地線，DGND為數(shù)字量地 線，使用時(shí)，這兩個(gè)接地端應(yīng)始終連在一起。 參考電壓VREF接外部

23、的標(biāo)準(zhǔn)電源，VREF 一般可在+10V到10V范圍內(nèi)選用。,CS：片選輸入，低電子有效。只有當(dāng)WR1CS=0時(shí)，這片0832才被選中工作。,Rfb,第二章(第 36頁(yè)),DAC0832的引腳,8位 輸入 寄 存 器,8位 DAC 寄 存 器,8位 D/A 轉(zhuǎn) 換 器,DI0,DI1,DI2,DI3,DI4,DI5,DI6,DI7,+,+,ILE,CS,WR1,XFER,WR,VREF,IOUT1,IOUT2,DGND,LE1,LE2,DAC0832是CMOS工藝，雙列直插式20引腳。 VCC電源可以在5-15V內(nèi)變化。典型使用 時(shí)用15V電源。 AGND為模擬量地線，DGND為數(shù)字量地 線，使

24、用時(shí)，這兩個(gè)接地端應(yīng)始終連在一起。 參考電壓VREF接外部的標(biāo)準(zhǔn)電源，VREF 一般可在+10V到10V范圍內(nèi)選用。,WR1：寫信號(hào)1，低電平有效，控制輸入寄存器的寫入。,Rfb,第二章(第 37頁(yè)),DAC0832的引腳,8位 輸入 寄 存 器,8位 DAC 寄 存 器,8位 D/A 轉(zhuǎn) 換 器,DI0,DI1,DI2,DI3,DI4,DI5,DI6,DI7,+,+,ILE,CS,WR1,XFER,WR,VREF,IOUT1,IOUT2,DGND,LE1,LE2,DAC0832是CMOS工藝，雙列直插式20引腳。 VCC電源可以在5-15V內(nèi)變化。典型使用 時(shí)用15V電源。 AGND為模擬量

25、地線，DGND為數(shù)字量地 線，使用時(shí)，這兩個(gè)接地端應(yīng)始終連在一起。 參考電壓VREF接外部的標(biāo)準(zhǔn)電源，VREF 一般可在+10V到10V范圍內(nèi)選用。,XFER：傳送控制信號(hào)，低電子有效?？刂茢?shù)據(jù)從輸入寄存器到DAC寄存器的傳送。,Rfb,第二章(第 38頁(yè)),DAC0832的引腳,8位 輸入 寄 存 器,8位 DAC 寄 存 器,8位 D/A 轉(zhuǎn) 換 器,DI0,DI1,DI2,DI3,DI4,DI5,DI6,DI7,+,+,ILE,CS,WR1,XFER,WR2,VREF,IOUT1,IOUT2,DGND,LE1,LE2,DAC0832是CMOS工藝，雙列直插式20引腳。 VCC電源可以在5

26、-15V內(nèi)變化。典型使用 時(shí)用15V電源。 AGND為模擬量地線，DGND為數(shù)字量地 線，使用時(shí)，這兩個(gè)接地端應(yīng)始終連在一起。 參考電壓VREF接外部的標(biāo)準(zhǔn)電源，VREF 一般可在+10V到10V范圍內(nèi)選用。,WR2：寫信號(hào)2，低電平有效，控制DAC寄存器的寫人。,Rfb,第二章(第 39頁(yè)),DAC0832的接口,DAC0832轉(zhuǎn)換器有三種工作方式： 直通方式：兩個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器都處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，即LEI和IE2都為1。輸入數(shù)據(jù)直接送到內(nèi)部DA轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換。 單緩沖方式：兩個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器中有一個(gè)處于直通方式(數(shù)據(jù)接收狀態(tài))，而另一個(gè)則受微機(jī)送來(lái)的控制信號(hào)控制。在單緩沖工作方式時(shí)，0832

27、中兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器有一個(gè)處于直通方式，一般都是將8位DAC寄存器置于直通方式。 雙緩沖方式：兩個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器都不處于直通方式，單片機(jī)或其他微機(jī)必須送兩次寫信號(hào)才能完成一次DA轉(zhuǎn)換。,第二章(第 40頁(yè)),DAC0832的接口直通方式,直通方式：兩個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器都處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，即LEI和IE2都為1。因此，IEL =1，而CS、WRl、WR2和XFER為0。輸入數(shù)據(jù)直接送到內(nèi)部DA轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換。這種方式可用于一些不帶微機(jī)的控制系統(tǒng)中。,第二章(第 41頁(yè)),DAC0832的接口單緩沖方式,單緩沖方式：這時(shí)兩個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器中有一個(gè)處于直通方式(數(shù)據(jù)接收狀態(tài))，而另一個(gè)則受微機(jī)送來(lái)的控制信號(hào)

28、控制。在單緩沖工作方式時(shí)，0832中兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器有一個(gè)處于直通方式，一般都是將8位DAC寄存器置于直通方式。為此，應(yīng)將WR2和XFER固定接零。而輸入寄存器是工作于鎖存器狀態(tài)，它對(duì)于8031單片機(jī)來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于一個(gè)外部RAM單元。,第二章(第 42頁(yè)),DAC0832的接口雙緩沖方式,雙緩沖方式：兩個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器都不處于直通方式，單片機(jī)或其他微機(jī)必須送兩次寫信號(hào)才能完成一次DA轉(zhuǎn)換。若采用雙緩沖方式，則DAC0832應(yīng)被看作是外部RAM的兩個(gè)單元而不是一個(gè)單元。,第二章(第 43頁(yè)),DAC0832的應(yīng)用,數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以應(yīng)用在許多場(chǎng)合，這里介紹用DA轉(zhuǎn)換器來(lái)產(chǎn)生各種波形。,鋸齒波的產(chǎn)生,三角

29、波的產(chǎn)生,梯形波的產(chǎn)生,第二章(第 44頁(yè)),鋸齒波分正向鋸齒波和負(fù)向鋸齒波。正向鋸齒波應(yīng)用廣泛。在許多控制應(yīng)用中，要求有一個(gè)線性增長(zhǎng)的電壓（正向鋸齒）來(lái)控制檢測(cè)過(guò)程，移動(dòng)記錄筆或移動(dòng)電子束等。波形如圖所示： 產(chǎn)生正向鋸齒波的方法：通過(guò)在DAC0832的輸出端接 運(yùn)算放大器，由運(yùn)算放大器產(chǎn)生鋸齒波來(lái)實(shí)現(xiàn)。 DAC0832的輸入寄存器的地址為7FFFH ：,鋸齒波的產(chǎn)生,MOV DPTR，#7FFFH MOV A，#00H WW: MOVX DPTR，A INC A NOP NOP NOP AJMP WW,思 考,第二章(第 45頁(yè)),思考1：以下程序?qū)a(chǎn)生何種波形？,MOV DPTR，#7FF

30、FH MOV A，#00H WW: MOVX DPTR，A DEC A NOP NOP NOP AJMP WW,思 考,思考2：編程產(chǎn)生如下鋸齒波,MOV DPTR，#7FFFH WW1：MOV A，#33H WW: MOVX DPTR，A INC A LCALL D1ms CJNE A，#0CDH，WW AJMP WW1 D1ms： MOV R7，#250 DJNZ R7， RET,第二章(第 46頁(yè)),三角波是由兩段直線組成的，先送出一個(gè)線性增長(zhǎng)的波形，達(dá)到最大值時(shí)，再進(jìn)出一個(gè)線性減少的波形，兩者結(jié)合，就成為三角波。然后使之不斷地重復(fù)，就能得到一個(gè)連續(xù)的波形。 實(shí)際上這里所說(shuō)的線性波形仍是

31、一些臺(tái)階很小的階梯波形。為了更逼近線性增長(zhǎng)，應(yīng)使臺(tái)階的幅度盡可能小(1位LSB)，并且整個(gè)波形中臺(tái)階的高度和寬度應(yīng)保持不變。為此，要特別注意轉(zhuǎn)折處的處理，避免出現(xiàn)臺(tái)階的寬度變寬或其他影響波形線性的現(xiàn)象出現(xiàn)。,三角波的產(chǎn)生,START：CLR A UP：MOV P1，A INC A JNZ UP MOV A，#254 DOWN：MOV P1，A DEC A JNZ DOWN SJMP UP,第二章(第 47頁(yè)),梯形波有多種形式，波形如圖所示： 實(shí)現(xiàn)方法與鋸齒波和三角波相似。,梯形波的產(chǎn)生,第二章(第 48頁(yè)),7.4 ADC接口,7.4.1 A/D轉(zhuǎn)換器及與單片機(jī)的接口 1、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器 模/

32、數(shù)轉(zhuǎn)換器是將連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于數(shù)字處理的二進(jìn)制數(shù)的器件，其原理框圖如圖7-29所示。,第二章(第 49頁(yè)),由圖中可以看出，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入有兩種： 模擬輸入信號(hào)Vin和參考電壓Vref； 其輸出是一組二進(jìn)制數(shù)。 可以認(rèn)為，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器是一個(gè)將模擬信號(hào)值編制成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼的編碼器。與此對(duì)應(yīng)，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器則是一個(gè)解碼器。 常用的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器有：雙積分式、逐位比較式及并行直接比較式等幾種。,第二章(第 50頁(yè)),2、與單片機(jī)接口的一般特點(diǎn) 一個(gè)完整的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)該包含： 模擬輸入信號(hào)Vin和參考電壓Vref； 數(shù)字輸出信號(hào)； 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)，輸入； 轉(zhuǎn)換完成（結(jié)束）信號(hào)或者“忙”信號(hào)，

33、輸出； 數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入。,第二章(第 51頁(yè)),為了與單片機(jī)接口，必須設(shè)置圖7-30（b）所示的一些數(shù)據(jù)輸入接口、狀態(tài)輸入接口及控制輸出接口等。 首先，單片機(jī)通過(guò)控制口發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)，命令模/數(shù)轉(zhuǎn)換器開(kāi)始轉(zhuǎn)換。然后單片機(jī)再通過(guò)狀態(tài)口讀入轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)，判斷它是否轉(zhuǎn)換結(jié)束，一旦轉(zhuǎn)換結(jié)束，CPU發(fā)出數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)讀入。,80C51單片機(jī)有極強(qiáng)的I/O口和位操作指令，為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的接口提供方便，簡(jiǎn)化了接口電路。,第二章(第 52頁(yè)),7.4.2 A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口 1. 通過(guò)P0口的接口 （1）與8位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的接口 1)8位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器-ADC0809 ADC

34、0809采用的是CMOS工藝制成的8位8通道模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，采用28腳DIP封裝，其結(jié)構(gòu)原理框圖和引腳分配是于圖732和圖733中,第二章(第 53頁(yè)),ADC0809的結(jié)構(gòu)與引腳,ADC0809是一種8路模擬輸入8路數(shù)字輸出的逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器。目前在8位單片機(jī)系統(tǒng)中有著廣泛的使用。,ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。,第二章(第 54頁(yè)),ADC0809的引腳,ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。,IN7IN0：模擬量輸入通道。ADC0809對(duì)輸入模擬量的要求主要有：信號(hào)單極性，電壓范圍05 V，若信號(hào)過(guò)小還需進(jìn)行放大。另外，在A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中，模擬量輸入的值不應(yīng)變化太

35、快，因此，對(duì)變化速度快的模擬量，在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。,CLOCK,第二章(第 55頁(yè)),ADC0809的引腳,ADDA、ADDB、ADDC：地址線。ADDA為低位地址，ADDC為高位地址，用于對(duì)模擬通道進(jìn)行選擇。,地址狀態(tài)與通道相對(duì)應(yīng)的關(guān)系表,CLOCK,ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。,第二章(第 56頁(yè)),通道選擇表,地址狀態(tài)與通道相對(duì)應(yīng)的關(guān)系表,第二章(第 57頁(yè)),ADC0809的引腳,ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。,ALE：地址鎖存允許信號(hào)。在對(duì)應(yīng)ALE上跳沿，ADDA、ADDB、ASSC地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。,CLOCK,第二章(第 58頁(yè)),

36、ADC0809的引腳,ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。,START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。START上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清0；START下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。,CLOCK,第二章(第 59頁(yè)),ADC0809的引腳,ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。,D7D0：數(shù)據(jù)輸出線。其為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。,CLOCK,第二章(第 60頁(yè)),ADC0809的引腳,ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。,OE：輸出允許信號(hào)。其用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高電阻；

37、OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。,CLOCK,第二章(第 61頁(yè)),ADC0809的引腳,ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。,EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)。EOC=0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。該狀態(tài)信號(hào)既可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可以作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。,CLOCK,第二章(第 62頁(yè)),ADC0809的引腳,ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝。,CLOCK：時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使用頻率為500kHz的時(shí)鐘信號(hào)。,CLOCK,第二章(第 63頁(yè)),ADC0809的引腳,ADC0809芯片為28引腳雙

38、列直插式封裝。,Vref：參考電源。參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5 V（Vref (+) =+5 V，Vref(-) =0 V）,CLOCK,第二章(第 64頁(yè)),ADC0809的接口,ADC0809與89C51單片機(jī)的連接方式很多。電路連接主要涉及兩個(gè)問(wèn)題，一是8路模擬信號(hào)通道選擇，二是A/D轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。,地址 鎖存 與譯碼,8 位 A/D 轉(zhuǎn) 換 器,輸 出 鎖 存 與 緩 沖,IN0,IN1,IN2,IN3,IN4,IN5,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,IN6,IN7,ADDB,ADDA,ADDC,ALE,OE,S

39、TART,EOC,Vref+,Vref-,CLOCK,第二章(第 65頁(yè)),ADC0809的接口,8路模擬信號(hào)通道選擇線的連接方法有2種：與DB連接和與AB連接。,地址 鎖存 與譯碼,8 位 A/D 轉(zhuǎn) 換 器,輸 出 鎖 存 與 緩 沖,IN0,IN1,IN2,IN3,IN4,IN5,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,IN6,IN7,ADDB,ADDA,ADDC,ALE,OE,START,EOC,Vref+,Vref-,CLOCK,第二章(第 66頁(yè)),ADC0809的接口方法,第二章(第 67頁(yè)),ADC0809的接口方法,AB0,AB1,AB2,第二章(第 68頁(yè)),ADC

40、0809的接口,A/D轉(zhuǎn)換后得到的是數(shù)字量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)應(yīng)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，才能進(jìn)行傳送。為此，可采用下述三種方式。 1) 定時(shí)傳送方式 2) 查詢方式 3) 中斷方式,第二章(第 69頁(yè)),定時(shí)傳送方式,對(duì)于一種A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。 例如,ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128 s，相當(dāng)于6 MHz的MCS-51單片機(jī)64個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用這個(gè)延時(shí)子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 在這種方式下，EOC引腳懸空。

41、,第二章(第 70頁(yè)),查詢傳送方式,單片機(jī)啟動(dòng)0809后，延遲10us，檢測(cè)EOC，若EOC=0則A/D轉(zhuǎn)換沒(méi)有結(jié)束，繼續(xù)檢測(cè)EOC，直到EOC=1。當(dāng)EOC=1時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束，單片機(jī)讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。 在這種方式下，EOC必須接到8051的一條I/O線上。,P1.0,第二章(第 71頁(yè)),中斷傳送方式,單片機(jī)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換后可以做其它工作，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，EOC由0-1經(jīng)過(guò)非門傳到INT端，8051收到中斷請(qǐng)求信號(hào)，若8051開(kāi)著中斷，則進(jìn)入中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中單片機(jī)讀取A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果。 在這種方式下， EOC必須經(jīng)過(guò)非門接到8051的中斷請(qǐng)求輸入線INT0或INT1