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1、退出退出 第11章信号输入输出通道的接口技术 11.1 MCS-51应用系统输入输出通道结构 11.2 模拟量ADC与DAC的性能指标及选择要点 11.3 模拟量输入通道的接口技术 11.4 模拟量输出通道的接口技术 11.5 数字量输入通道接口技术 11.6 数字量输出通道接口技术 11.1 MCS-51应用系统输入输出通道结构 11. 2 AD11. 2 AD及及 DADA的的性能指标和选择要点性能指标和选择要点 1 1分辨率分辨率: : 转换位数转换位数n n 2 2转换速率（转换速率（A/D): A/D): 采样定理采样定理 稳定时间（稳定时间（D/A)D/A) 3 3输入电压范围（输
2、入电压范围（A/D), A/D), 模拟量输出形式（模拟量输出形式（D/A)D/A) 4 4供电电源供电电源 5 5工作环境工作环境 11.3 模拟量输入通道的接口技术 ADC芯片型号很多，在精度、速度和价格方面千差万别， 较为常见的ADC主要有逐次逼近型、双积分型和电压频率 变换型三种。 双积分型ADC，一般精度高；对周期变化的干扰信号 积分为零，因此抗干扰性好；价格便宜，但转换速度慢。 逐次逼近型ADC，在转换速度上同双积分型ADC相比要 快得多。精度较高(12位及12位以上的)，价格较高。 电压频率(VF)变换型ADC，突出的优点是高精度 ，其分辨率可达16位以上；价格低廉，但转换速度不
3、高。 11.3.1 MCS-51与5G14433(双积分型)的接口 一、5G14433A/D转换器的特性及结构 5G14433是上海元件五厂生产的三位半ADC，它是一 种双积分型ADC，具有精度高(精度相当于11位二进制 ADC)、抗干扰性能好等优点。其缺点是转换速度慢， 约1-10次s。在不要求高速转换的场合，例如温度测 控系统中，被广泛采用。5G14433 ADC与Motorola公司 的产品MCl4433可以互换。 5G14433ADC的被转换电压量程为199.9mV或1.999V 。转换结果以BCD码的形式分4次输出。 (1)VAG：模拟地。 (2)Vref：外接基准电压(2V或200
4、mV)输入端。 (3)Vx：被测电压输入端。 (4)Rl、RlC、C：外接积分阻容元件端。外接元件典型值： 当量程为2V时，Cl=0.1luF，R1=470k； 当量程为200mV时，Cl=0.1uF，Rl=27k (5)C01、C02：外接失调补偿电容C0端，C0的典型值为0.1uF 。 (6)DU：更新转换结果输出的输入端。当DU与EOC连接时， 每次转换结果都被更新。 (7)CLKI、CLKO：时钟振荡器外接电阻Rc端。Rc的典型值为 470k，时钟频率随着Rc的增加而下降。当CLKO为66kHz时， 5G14433工作在最佳状况，CLKO最高不超过300kHz。 (8)VEE：模拟部分
5、的负电源端，接-5V。 (9)Vss：数字地。VDD：正电源端。 (10)EOC：转换周期结束标志输出。每当转换周期结 束， EOC端输出一个宽度为时钟周期一半的正脉冲。 (11)/OR：过量称标志输出。当1Vx1Vref时，/OR端输出低电 平。 (12)DSlDS4：多路选通脉冲输出端。DSl对应千位，DS4对 应个位。如图所示。 (13)Q0Q3：BCD码数据输出线。其中Q0为最低位， Q3为最高位。当DS2、DS3、DS4选通期间，输出三位完整 的BCD码(百位、十位、个位)；但在DSl选通期间，输出端 Q0Q3除了表示千位为0或1外，还表示了转换结果的正负 极性和欠量程还是过量程，其
6、含义： DS1 Q3 Q2 Q1 Q0 输出结果状态 1 1 x x 0 千位数为0 1 0 x x 0 千位数为1 1 x 1 x 0 输出结果为正 1 x 0 x 0 输出结果为负 1 0 x x 1 输入信号过量程 1 1 x x 1 输入信号欠量程 二、5G14433和MCS51的接口 由于5G14433的结果输出是动态的，Q0Q3和DSlDS4都不 是总线式的，因此必须通过并行接口和MCS51相连。图为 5G14433和8031P1口相连的接口逻辑。 将AD转换结果存人8031内部RAM的20H、21H单元，按如 下格式存放： 设8031内部RAM可寻址位10H设为量程错标志位。 读
7、取AD转换的结果。 程序清单如下： PINT1: MOV A，P1 ；读P1口 JNB ACC4，PINTl ；查DSl JB ACC.0，PERR ; 判超量程 JB ACC.2，PLl ; 判极性 SETB 07H ； 为负，符号位置1 AJMP PL2 PLl： CLR 07H ； 为正，符号位清0 PL2： JB ACC.3，PL3 ； 判千位 SETB 04H ； 千位为1 AJMP PL4 PL3： CLR 04H ； 千位为0 PL4： MOV A，P1 JNB ACC.5，PL4 ；查DS2 MOV R0，#20H XCHD A，R0 ； 保存百位 PL5： MOV A，P1
8、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 ；保存个位 RET PERR： SETB l0H ； 置1量程错标志 RET 11.3.2 MCS-51与ADC0809(逐次逼近型)的接口 一、ADC0809的性能指标及结构原理 ADC0809是一种典型的AD转换器，是8位8通 道的AD转换器，转换时间100us，输入电压范 围：0-5V。 其引脚如下图所示。 （1） Vcc: +5V工作电压， GND: 数字地 （2）REF(+），REF(-):参考电压
9、正负端 （3）CLK: 时钟信号输入端 (内部500KHZ) (4) EOC: 转换结束信号输出端 (5) 数据输出线：D0-D7 (6) 地址线：START:A/D转换启动信号输入端 ALE: 地址锁存允许信号输入端 OE: 输出允许控制端 A、B、C 通道选择地址输入线 C B A被选通 的通道 C B A被选通 的通道 0 0 0IN01 0 0IN4 0 0 1IN11 0 1IN5 0 1 0IN21 1 0IN6 0 1 1IN31 1 1IN7 二、二、 MCS-51MCS-51与与ADC0809ADC0809的接口的接口 ADC0809ADC0809与与805l805l之间的接
10、口电路如下图所示。之间的接口电路如下图所示。 ADC0809ADC0809时钟信号由单片机的时钟信号由单片机的ALEALE信号分频获信号分频获 得（假设得（假设foscfosc=6MHZ)=6MHZ)。ADC0809ADC0809通道地址由通道地址由P0 P0 口口 的低的低3 3位直接位直接与与ADC0809ADC0809的的A A、B B、C C相连。相连。 ADC0809ADC0809通道地址通道地址:IN0: 7FF8H:IN0: 7FF8H IN1: 7FF9H IN1: 7FF9H IN7: 7FFFH IN7: 7FFFH 例例11-1 11-1 采用查询方法。通过查询采用查询方
11、法。通过查询(P3.3)(P3.3)的状态的状态 判断判断A AD D转换是否结束。分别对转换是否结束。分别对8 8路模拟信号路模拟信号 轮流采样一次，并依次把结果存储到外部轮流采样一次，并依次把结果存储到外部 RAMRAM中以中以#DATA#DATA为首地址的为首地址的8 8个存储单元中个存储单元中 。 MAIN：MOV R1，#DATA ；数据区地址指针指向首单元 MOV DPTR #7FF8H ；P2.7=0,且指向通道0 MOV R7，#08H ；通道数计数器 LOOP: MOVX DPTR,A ；启动AD转换 LOOP1: NOP JB P3.3, LOOP ；查询转换结束信号EOC
12、 MOVX A，DPTR ；读取转换结果 MOV R1，A ；存转换结果 INC DPTR ；指向下一通道 INC Rl ；修改数据区指针 DJNZ R7, LOOP ；8个通道全采样完否? 11.4 模拟量输出通道的接口技术 一、芯片内设有数据锁存器-直接相连。 如：DAC0830,0831,0832, AD558, DAC 888, AD7522 二、芯片内没有有数据锁存器-通过并行或串行口相连。 如：DAC1020, DAC1220等 11.4.1 MCS-51与DAC0832的接口 一、DAC0832的特点及结构原理 分辨率：8位 稳定时间：1us 供电电源：+5v-+15v DAC0
13、832是带有两级数据输人缓冲锁存器的8位DA 转换器。其引脚如图所示。 输入寄存器地址：ILE为1，/CS为0, /WR1为0 DAC寄存器地址： /WR2为0 ， /XFER为0 二、 DAC0832与MCS51的接口 单片机与DAC0832的接口，可根据需要按单级缓冲器方式、 二级缓冲器方式和直通方式联接。 1、单缓冲器连接方式 DAC0832以单缓冲器方式与8051的接口电路图所示。 输入寄存器地址与DAC寄存器地址均为7FFFH 用该连接产生一个锯齿波信号的程序如下：用该连接产生一个锯齿波信号的程序如下： STARTSTART： MOV DFTRMOV DFTR，#7FFFH#7FFF
14、H MOV A, #00H MOV A, #00H LOOPLOOP： MOVX DPTR,AMOVX DPTR,A INC A INC A AJMP LOOP AJMP LOOP 上述程序输出的波形如下图所示。上述程序输出的波形如下图所示。 、双缓冲器连接方式、双缓冲器连接方式 采用双缓冲器连接方式时，采用双缓冲器连接方式时，DAC0832DAC0832的数字量输入锁存和的数字量输入锁存和 D DA A转换输出分两步完成。首先，将数字量输入到各路转换输出分两步完成。首先，将数字量输入到各路D D A A转换器的输入寄存器，然后，控制各路转换器的输入寄存器，然后，控制各路D DA A转换器，转换器， 使各路使各路D DA A转换器输入寄存器中的数据，同时进入转换器输入
