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1、第八章 MCS-51单片机接口技术,单片机与D/A和A/D转换器的接口；,本节重点：单片机与D/A和A/D转换器接口。 本节难点：D/A和A/D接口。,本节内容：,第五节 单片机与D/A和A/D转换器接口,一、单片机与D/A转换器的接口,D/A转换器（DAC）输入的是数字量，经转换输出的是模拟量。,D/A转换器的基本原理及分类 型电阻网络D/A转换器 ：,-,+,VREF,I6,I5,I4,I3,I2,I1,I0,I6,I5,I4,I3,I2,I1,I0,R,fb,I,O1,I,O2,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,VO,R,R,R,输出电压 的大小与数字量具有对应的关系。,1 D/
2、A转换器的主要技术指标,D/A转换器的技术指标很多，如：分辨率、满刻度误差、线性度、绝对精度、相对精度、建立时间、输入输出特性等。这里只介绍几个重要的技术性能指标。,（1）分辨率 分辨率它反映了输出模拟电压的最小变化值。定义为输出满刻度电压与2n的比值，其中n为DAC的位数。 分辨率与输入数字量的位数有确定的关系。对于5V的满量程，采用位的DAC时，分辨率为5V/25619.5mV；当采用10位的DAC时，分辨率则为5V/10244.88mV。显然，位数越多分辨率就越高。,（2）建立时间 建立时间是描述DAC转换速度快慢的参数。定义为从输入数字量变化到输出达到终值误差1/2 LSB（最低有效位
3、）所需的时间。 高速DAC的建立时间可打1s。,（3）接口形式 接口形式是DAC输入/输出特性之一。包括输入数字量的形式：十六进制或BCD，输入是否带有锁存器等。,2 DAC0832,DAC0832是使用非常普遍的位D/A转换器，由于其片内有输入数据寄存器，故可以直接与单片机接口。 DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。属于该系列的芯片还有DAC0830、DAC0831，它们可以相互代换。,DAC0832主要特性：,分辨率位； 电流建立时间S； 数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式； 输出电流线性度可在满量程下调节； 逻辑电平输入与TTL电平兼容； 单一电源
4、供电（5V15V）； 低功耗，20m。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,DAC8032,DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。电路图如图所示。,DAC8032,RFB,IOUT1,IOUT2,+,-,VOUT,根据数据的输入过程，单片机与DAC0832有三种联接方式，二级缓冲器连接方式、单级缓冲器连接方式和直通连接方式。,二级缓冲器联接方式,D7D0,ILE,CS,WR1,XFER,WR2,RFB,IOUT1,IOUT2,+,地 址 译 码 器,Vcc,WR,D7D0,单级缓冲器联接方式,D7D0,ILE,CS,WR1,XFER,WR2,RFB,IO
5、UT1,IOUT2,+,地 址 译 码 器,Vcc,WR,D7D0,直通联接方式,D7D0,ILE,CS,WR1,XFER,WR2,RFB,IOUT1,IOUT2,+,Vcc,D7D0,（1）单级缓冲器联接方式接口电路,8031,P2.7,P0,WR,CS,XFER,WR1,WR2,I,LE,V,CC,+5V,-,+,R,fb,V,O,D,A,C,0,8,3,2,I,OUT1,I,OUT2,1k,1M,DI0,DI7,DGND,EA,AGND,从图中得到输入寄存器和DAC寄存器的端口地址为7FFFH。两个寄存器共用一个地址。,产生锯齿波信号的程序：,MOV DPTR, #07FFFH;DAC寄
6、存器地址 MOV R0, #00H ; 输出数字量的初值 MOVX DPTR,A INC R0 ; 下一个数字量 NOP ; 延时 NOP NOP AJMP NEXT,NEXT:,DIRE:,（2）双缓冲器联接方式接口电路,8031,P2.2,P0,WR,CS,XFER,WR1,WR2,ILE,D,A,C,0,8,3,2,(,1,),CS,XFER,WR1,WR2,ILE,+5V,D,A,C,0,8,3,2,(,2,),DI07,P2.1,P2.0,DI07,+,RFB,IOUT1,IOUT2,+,RFB,IOUT1,IOUT2,Y,X,例:从XY输出一组同步的锯齿波和正弦波,#1DAC083
7、2的输入寄存器的地址为FEFFH，DAC寄存器的地址为FBFFH。 #2的输入寄存器的地址为FDFFH，DAC寄存器的地址为FBFFH。 二个DAC0832输入寄存器地址不同，而DAC寄存器的地址相同。 因此可以将不同的数据分别写入二个输入寄存器，再同时将它们输入到DAC寄存器中，同时进行转换。,MOV DPTR， #0FEFFH ；置#1输入寄存器地址 MOV A， #80H ； A数字量 X=2.5V MOVX DPTR，A ；数字量送#1输入寄存器 MOV DPTR， #0FDFFH ；置#2输入寄存器地址 MOV A，#00H ； X=0V MOV DPTR, A; MOV DPTR,
8、 #0FBFFH ; 置#1#2DAC寄存器地址 MOVX DPTR，A ；数据送DAC寄存器,下面是从X和Y同时输出0V和2.5V电压的程序,本节应掌握的内容?,什么是D/A转换? D/A转换的分辨率由什么决定?,二、单片机与A/D转换器的接口,A/D转换是把模拟量转换为数字量的过程。A/D转换的方法很多，如频率法、双斜积分法、逐次逼近法等。 其性能指标也很多，如分辨率、转换时间、转换精度、电源、输出特性等。,逐次逼近式ADC的转换原理,它由比较器、D/A转换器、逐位逼近寄存器SAR、时钟发生器以及控制逻辑电路组成，它对采样输入信号与已知电压不断进行比较，然后转换成二进制数 逐次逼近型A/D
9、转换器的工作原理： 转换开始前先将逐次逼近寄存器SAR清“0”； 开始转换以后，第一个时钟脉冲首先将寄存器最高位置成1，使输出数字为1000。这个数码被D/A转换器转换成相应的模拟电压uo，经偏移/2后得 到uOuO/2，并送到比较器中与uI进行比较。若uIuo，说明数字过大，故将最高位的1清除置零；若uIuo，说明数字还不够 大，应将这一位保留。 然后，按同样的方法将次高位置成1，并且经过比较以后确定这个1是保留还是清除。这样逐位比较下去，一直到最低位为止。比较完毕后，SAR中的状态就是所要求的数字量输出。 例：若UREF-4V，n4。当采样保持电路输出电压uI=2.49V时，试列表说明逐次
10、逼近型ADC电路的A/D转换过程。 逐次逼近比较型A/D转换器的特点： 由于逐次逼近比较型ADC同时具有较高的速度和较高的分辨率，因而应用较广、品种较多。分辨率从8位到16位，采样速度从几十kHz到几十MHz。,1 A/D转换器ADC0809,ADC0809是一种典型的A/D转换器。它是采用逐次逼近方法的8位8通道A/D转换器。+5V单电源供电。转换时间在100s左右。,ADC0809为28引脚，双列直插芯片，其引脚如图：,ADC0809,8,8路 模拟量 开关,8位 A/D转 换器,三态 输出 锁存 器,地址 锁存 与译码,IN0 IN7,A,B,C,ALE,ST,CLK,VREF(+),V
11、REF(-),D0 D7,Vcc,GND,EOC,图8-52 ADC0809的内部结构,3,OE,表8-4 通道地址,2 ADC0809与8031的接口,4,1,1,1,1,1,8,3,P0,ALE,INT1,WR,P2.0,RD,D0D7,A B C,CLK,EOC,START,ALE,OE,ADC 0809,8031,10s,WR,P0,ALE,START,EOC,通道地址,图8-54 启动时控制信号的关系,RD,P0,OE,转换数据,图8-55 读结果时控制信号的关系,下面是启动一次转换，转换结束后，将结果读入单片机内部数据存储器的程序。,查询方式：,MOV A,#00H ; 设置通道地
12、址 MOV DPTR,#0FEFFH;设置口地址 MOVX DPTR,A; 启动转换 ACALL DLT ; 延时10s JB P3.3, WAIT; 等待转换结束 MOVX 30H, A ；读入转换结果 RET (延时10s子程序),ADT:,WAIT:,DLT:,中断方式：,主程序：,SETB IT1 ; INT1下降沿触发 SETB EA ; 开总中断 SETB EX1; 开外部中断1 MOV DPTR, #0FEFFH ; MOV A, 00H; MOVX DPTR, A ；读入转换结果 .,中断服务程序：,PUSH DPL PUSH DPH MOV DPTR，#0FEFH MOVX A，DPTR MOV 30H , A MOV A,00H MOV DPTR, A ; 启动下一次转换 POP DPH POP DPL RET,ADINT:,本章小结,1单片机与D/A转换器的接口； 2单片机与A/D转换器的接口；,习题：(下节课交作业),习题 22 习题 23(1),
