《单片机原理与应用课件第5章 MCS-51单片机的输入输出通道接口.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理与应用课件第5章 MCS-51单片机的输入输出通道接口.ppt（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 第5章输入输出通道接口技术 5 1输入输出通道概述5 2D A转换器及接口技术5 3A D转换器及接口技术 2 第5章输入输出通道接口技术 主要内容 输入 输出通道的组成与配置 A D D A转换器及其接口技术 通过本章的学习 了解模拟输入 输出通道设计的基本原理和方法 掌握常用A D D A芯片及其与MCS 51单片机的接口电路与程序设计 重点和难点 不同方式的A D D A芯片与MCS 51的接口及其程序设计 3 5 2D A转换器及接口技术 数 模转换就是将数字量转换成与它成正比的模拟量 例如 对于0 5V的直流电压 计算机用8位数字量描述 最小值 00000000 B 0对应0V
2、最大值 11111111 B 255对应5V 中间值 01111111 B 127对应2 5V等等 D A的任务是接收到一个数字量后 给出一个相应的电压 比如收到 00111111 B 应给出幅度为1 25V的电压 4 5 2 1D A转换器性能指标 1 分辨率 指D A转换器能分辨的最小输出模拟增量 即相邻两个二进制码对应的输出电压之差称为D A转换器的分辨率 2 精度 指D A转换器的实际输出与理论值之间的误差 它以满量程的百分数或最低有效位的分数形式表示 3 转换时间 从D A转换器输入的数字量发生变化开始 到其输出模拟量达到相应的稳定值所需要的时间 4 线性误差 D A的实际转换特性
3、各数字输入值所对应的各模拟输出值之间的连线 与理想的转换特性之间的偏差就是D A的线性误差 5 5 2 3并行输入D A芯片及接口技术 并行输入D A转换芯片 DAC0832 DAC0832是NS公司生产的DAC0830系列产品中的一种8位CMOS数模转换芯片 其特点如下 8位并行D A转换 片内二级数据锁存 提供数据输入双缓冲 单缓冲 直通三种工作方式 电流输出型芯片 需外接运放 电流稳定时间为1 s 只需在满量程下调整其线性度 单电源 5V 15V 典型值 5V 供电 具有双缓冲控制输出 参考电压为 10 10V 6 DAC0832结构 7 DAC0832的输出电路 DAC0832的输出量
4、是电流 而实际应用中常常需要的是模拟电压 在这种情况下 芯片的输出还需要有将电流转换为电压的电路 Vout D 2n VREF 8 DAC0832与89C51接口 DAC0832可以有三种工作形式 直通 单缓冲 双缓冲 9 1 单缓冲工作方式应用 将二级寄存器的控制信号并接 输入数据在控制信号作用下 一次控制 一次缓冲 直接打入8位DAC寄存器中并进入8位D A转换器进行D A转换 10 产生锯齿波的程序 MOVDPTR 7FFFHMOVA 00HLOOP MOVX DPTR AINCANOPNOPAJMPLOOP 11 产生方波的程序 MOVDPTR 7FFFHLOOP MOVA 0FFHM
5、OVX DPTR AACALLDELAYMOVA 00HMOVX DPTR AACALLDELAYAJMPLOOP 12 2 双缓冲工作方式应用 在多路D A转换的情况下 若要求同步转换输出 必须采用双缓冲方式 DAC0832采用双缓冲方式时 数字量的输入锁存和D A转换输出是分两步进行的 第一 CPU分时向各路D A转换器输入要转换的数字量并锁存在各自的输入寄存器中 第二 CPU对所有的D A转换器发出控制信号 使各路输入寄存器中的数据进入DAC寄存器 实现同步转换输出 13 2 双缓冲工作方式应用 14 2 双缓冲工作方式应用 MOVDPTR 0DFFFHMOVA data1MOVX DP
6、TR AMOVDPTR 7FFFHMOVA data2MOVX DPTR AMOVDPTR 0BFFFHMOVX DPTR A 15 5 3A D转换器及接口技术 计算机只能储存和处理二进制形式的数字量 凡遇到有模拟量的地方 就要进行模拟量向数字量转换 这就是模 数转换问题 将模拟量转换成数字量的过程称为A D转换 与之有关的接口技术称为前向通道接口技术 因为在单片机应用系统中 常需要将检测到的连续变化的模拟量如温度 压力 流量 速度等转换成数字信号 才能输入到单片机中进行处理 然后再将处理结果的数字量转换成模拟量输出 实现对被控对象的控制 16 5 3 1A D转换器的性能指标 1 分辨率
7、分辨率是指输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量 A D转换器的分辨率定义为满刻度电压与2n之比值 其中n为ADC的位数 2 转换速率与转换时间 转换速率是指A D转换器每秒钟转换的次数 转换时间是指完成一次A D转换所需的时间 转换时间是转换速率的倒数 3 量化误差 A D的阶梯状转移特性曲线与理想转移特性曲线之间的最大偏差称为量化误差 4 线性度 实际A D转换器的转移函数与理想直线的最大偏差 不包括量化误差 偏移误差和满刻度误差三种误差 5 量程 量程是指A D能够转换的电压范围 如0 5V 10 10V等 17 逐次逼近式A D转换器ADC0809 ADC0809是美国国家
8、半导体公司生产的CMOS工艺8通道 8位逐次逼近式A D转换器 18 ADC0809A D转换器芯片 19 ADC0809与MCS 51单片机接口 ADC0809与MCS 51连接可采用查询方式 也可采用中断方式 由于ADC0809片内有三态输出锁存器 因此可直接与MCS 51接口 把ALE信号与START信号接在一起 这样连接使得在信号的前沿写入 锁存 通道地址 紧接着在其后沿就启动转换 20 ADC0809与MCS 51单片机接口 21 8路巡回检测系统 例 某粮库或某冷冻厂需对8点 8个冷冻室或8个粮仓 进行温度巡回检测 要求设计一个单片机巡回检测系统 使其能对各冷冻室或各粮仓的温度巡回
9、检测并加以处理 设被测温度范围为 30 50 温度检测精度要求误差不大于 1 将读数依次存放在片外数据存储器30H 37H单元 其采集程序和中断服务程序如下 22 8路巡回检测系统 ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPINT0FORG0100HMAIN MOVR0 30H 数据暂存区首址SETBIT0 脉冲触发方式SETBEA 开中断SETBEX0MOVDPTR 7FF8H 指向0809首地址MOVX DPTR A 启动A D转换HERE SJMPHERE 等待中断 23 8路巡回检测系统 中断服务程序 INT0F MOVXA DPTR 读数MOVX R0 A 存数INCD
10、PTR 更新通道INCR0 更新暂存单元CJNER0 38H NEXTMOVR0 30H 数据暂存区首址MOVDPTR 7FF8H 指向0809首地址RETINEXT MOVX DPTR ARETIEND 24 串行输出A D转换器 串行输出的A D芯片由于节省单片机的I O口线 越来越多地被采用 如具有SPI三线接口的TLC1549 TLC1543 TLC2543 MAX187等 具有I2C接口PCF8591 4路8位A D 还含1路8位D A 等 25 串行A DMAX187 189 MAX187 189是MAXIM公司生产的具有SPI SerialPeripheralInterface
11、总线接口的12位逐次逼近式 SAR A D转换芯片 特点如下 12位逐次逼近式 SAR 串行A D转换芯片 转换速度为75kHz 转换时间为8 5 s 输入模拟电压 0 5V 单一 5V供电 DIP8引脚封装 外接元件简单 使用方便 MAX187与MAX189的区别在于 MAX187具有内部基准 无需外部提供基准电压 MAX189则需外接电压基准 26 串行A DMAX187 189 27 MAX187 189与单片机接口 当CS输入低电平时 启动A D转换 此时DOUT引脚输出低电平 当DOUT输出变高电平时 说明转换结束 在转换期间 SCLK不允许送入脉冲 从SCLK引脚输入读出脉冲 SC
12、LK每输入一个脉冲 DOUT引脚上输出一位数据 数据输出的顺序为先高位后低位 在SCLK信号的下降沿 数据改变 在SCLK的上升沿 数据稳定 SCLK信号为高电平期间从DOUT引脚上读数据 28 MAX187 189与单片机接口 工作流程 清P1 7 启动MAX187开始A D转换 读P1 5 等待转换结束 当P1 5变高 转换结束 从P1 6引脚发串行脉冲 从P1 5引脚逐位读取数据 注意 由于MCS 51单片机外接晶振最大不超过12MHz 即便是执行一条单周期指令也需1 s 所以发送SCLK时无需延时 29 MAX187 189与单片机接口 HIGHEQU31HLOWEQU30HORG10
13、00HSTART MOVHIGH 00MOVLOW 00 将转换结果单元清除CLRP1 6CLRP1 7 启动A D转换JNBP1 5 等待转换结束 例题 如图上页图所示的MAX187与MCS 51连接的电路图 将MAX187转换结果存入31H 30H单元 右对齐 31H存高位 高4位补0 30 SETBP1 6 SCLK上升沿MOVR7 12 置循环初值12LP CPLP1 6 发SCLK脉冲JNBP1 6 LP 等待SCLK变高MOVC P1 5 将数据取到CMOVA LOWRLCAMOVLOW AMOVA HIGHRLCAMOVHIGH A 取到的数据位移入结果保存单元DJNZR7 LPSETBP1 7 结束RETEND
