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1、,单片机与D/A、A/D转换器的接口,单片机用于智能仪表和测控系统时，要与各种各样的外界信号打交道：,单片机的驱动控制设备,模拟设备:电动调节阀、模拟记录仪,数字设备: 数字显示仪表、继电器触点,由于单片机的输入和输出信号只能是数字量，因此在由单片机构成的测控系统中经常要用到模/数转换和数/模转换接口。,模拟信号：如被控对象的温度、压力等,开关信号: 如指拨开关和按键开关,单片机的输入信号,图 单片机和被控对象间的接口示意图,【例】 电梯载荷监测提示系统。,载荷监测提示系统利用A/D转换器将采集到的模拟的重量值转换成相应的数字量，由单片机完成对重量值的分析比较，得出超载或不超载的结果，并在超载
2、时发出控制信号，启动声音提示模块发出超载提示。,一、单片机与DAC的接口,D/A转换器概述典型芯片DAC0832DAC0832的应用与AD667接口设计,1、D/A转换器概述,将数字量转换为模拟量，以便操纵控制对象。,* D/A转换器的输出形式;,* 内部是否带有锁存器。,使用D/A转换器时，要注意区分:,D/A转换器集成电路芯片种类很多:,按输入的二进制数的位数分类，有八位、十位、十二位和十六位等。按输出是电流还是电压分类，分为电压输出器件和电流输出器件。,D/A转换器的主要指标 分辨率 输入给DAC的单位数字量变化引起的模拟量输出的变化，通常定义为输出满刻度值与2n之比。显然，二进制位数越
3、多，分辨率越高。建立时间 也称稳定时间，它是指从数字量输入到建立稳定的输出电流的时间，是描述D/A转换速率的一个重要参数精度 理想情况，精度与分辨率基本一致，位数越多精度越高。但由于电源电压、参考电压、电阻等各种因素存在着误差,精度与分辨率并不完全一致。当送一个确定的数字量给DAC后，它的实际输出值与该数值应产生的理想输出值之间会有一定的误差，它就是D/A转换器的精度。,引脚：,2、典型芯片-DAC0832介绍,主要特性：分辨率为8位；电流输出，稳定时间为1s； 可双缓冲输入、单缓冲输入 或直接数字输入； 单一电源供电（+5+15V）；低功耗，20mW,DI7DI0 ：8位的数据输入端，DI7
4、为最高位。CS： 片选端AGND：模拟信号地DGND：数字信号地。Vcc：电源输入端，可在+5V+15V范围内。VREF ：参考电压输入端，此端可接一个正电压， 也可接一个负电压，它决定0至255的数字 量转化出来的模拟量电压值的幅度，VREF 范围为(+10-10)V。Rfb：外部反馈信号输入端， 内部已有反馈电阻 Rfb，根据需要也可外接反馈电阻。,ILE： 数据锁存允许控制端，高电平有效。WR1：输入寄存器写选通控制端。当CS=0、ILE=1、 WR1=0时，数据信号被锁存在输入寄存器中。WR2 ：DAC寄存器写选通控制端。当XFER=0， WR2=0时，输入寄存器状态传入DAC寄存 器
5、中。XFER：数据传送控制。IOUT1：电流输出1端，输入数字量全“1”时， IOUT1最大， 输入数字量全为“0”时， IOUT1最小。IOUT2：D/A转换器电流输出2端，IOUT2+IOUT1= 常数。,逻辑结构,(1)单缓冲方式 DAC0832的两个数据缓冲器有一个处于直通方式，另一个处于受控的锁存方式。 在不要求多路输出同步的情况下，可采用单缓冲方式。,3、DAC0832的应用,例11-1 DAC0832用作波形发生器。分别写出产生锯齿波、三角波和矩形波的程序。, 锯齿波的产生ORG 0000HSTART:MOV R0，#0FEH；DAC地址MOV A，#00H；数字量LOOP: M
6、OVX R0，A ；数字量D/A转换器INC A ；数字量逐次加SJMP LOOP,1/28,2/28,3/28,254/28,255/28,0,产生的锯齿波的过程, 三角波的产生ORG 0000HSTART: MOV R0，#0FEH MOV A，#00HUP: MOVXR0，A ；三角波上升边INC AJNZ UPDOWN:DEC A；A=0时再减1又为FFHMOVX R0，AJNZ DOWN ；三角波下降边SJMP UP,（2）双缓冲方式输入寄存器和DAC寄存器分配有各自的地址，可分别选通。用同时输出多路模拟信号。,多路同步输出，必须采用双缓冲同步方式。,1#DAC0832占有两个端口地
7、址FDH和FBH。2#DAC0832的两个端口地址为FEH和FBH,例11-2 设AT89C51单片机内部RAM中有两个长度为20的数据块，其起始地址为分别为addr1和addr2，请根据图11-7所示，编写能把addr1和addrr2中数据从1#和2#DAC0832同步输出的程序。程序中addr1和addr2中的数据，即为绘图仪所绘制曲线的x、y坐标点。,工作寄存器0区的R1指向addr1；1区的R1指向addr2；0区的R2存放数据块长度；0区和1区的R0指向DAC端口地址。,ORG 2000Haddr1 DATA 20H； 定义存储单元addr2 DATA 40H； 定义存储单元DTOU
8、T: MOV R1，#addr1； 0区R1指向addr1MOV R2，#20； 数据块长度送0区R2SETB RS0； 切换到工作寄存器1区MOV R1，#addr2； 1区R1指向addr2CLR RS0； 返回0区NEXT: MOV R0，#0FDH； 0区R0指向1#DAC0832数字量控制端口MOV A，R1；addr1中数据送AMOVX RO，A；addr1中数据送1#DAC0832INC R1 ； 修改addr1指针0区R1SETB RS0 ； 转1区。MOV R0，#0FEH ；1区R0指向2#DAC0832数字量控制端口,MOV A，R1 ；addr2中数据送AMOVX R0
9、，A ；addr2中数据送2#DAC0832INC R1 ；修改addr2指针1区R1MOV R0,#0FBH ；1区R0指向DAC的启动D/A转换端口 MOVX R0，A ；启动DAC进行转换CLR RS0 ；返回0区DJNZ R2，NEXT ；若未完，则跳NEXTLJMP DTOUT ；若送完，则循环END,4、DAC0832的单、双极性的电压输出,（1）DAC用作单极性电压输出,（2）DAC用作双极性电压输出,5、与AD667接口设计,AD667是分辨率为12位的电压输出型D/A转换器，建立时间3s（至0.01%）。输入方式:双缓冲输入；输出方式:电压输出，通过硬件编程可输出+5V，+1
10、0V， 2.5V，5V和10V；内含高稳定的基准电压源,可方便地与4位、8位或16位微处理器接口；双电源工作电压:12V15V。,二、A/D转换器接口,A/D转换器的概述典型芯片ADC0809ADC0809的应用与AD1674的接口设计与MC14433的接口设计,1、A/D转换器的概述,将模拟量转换为数字量，以便计算机接收处理,传感器,单片机,A/D转换器的分类,A/D转换器的主要技术指标,(1)转换时间和转换速率完成一次转换所需要的时间。转换时间的倒数为转换速率。 双积分ADC的转换时间在几十毫秒至几百毫秒之间； 逐次比较型ADC的转换时间大都在1050s之间； 并行比较型ADC的转换时间可
11、达10ns。 (2)分辨率数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻与2n的比值。 例如，输入模拟电压满量程为10V，若用8位ADC转换时，其分辨率为10V/2839mV，10位的ADC是9.76mV，而12位的ADC为2.44mV。,（3）量化误差ADC把模拟量变为数字量，用数字量近似表示模拟量，这个过程称为量化。量化误差是ADC的有限位数对模拟量进行量化而引起的误差。,（4）转换精度定义为一个实际ADC与一个理想ADC在量化值上的差值。可用绝对误差或相对误差表示。,A/D转换器的选择（1）A/D转换器位数的确定系统总精度涉及的环节较多：传感器变换精度、信号预处理电路精度和A/D转换
12、器及输出电路、控制机构精度，还包括软件控制算法。A/D转换器的位数至少要比系统总精度要求的最低分辨率高1位，位数应与其他环节所能达到的精度相适应。只要不低于它们就行，太高无意义，且价高。8位以下：低分辨率，912位：中分辨率，13位以上：高分辨率。,（2）A/D转换器转换速率的确定,从启动转换到转换结束，输出稳定的数字量，需要一定的时间，这就是A/D转换器的转换时间。,低速：转换时间从几ms到几十ms 。,中速：逐次比较型的A/D转换器的转换时间可从几s 100s左右。,高速：转换时间仅20100ns。,（3）是否加采样保持器,直流和变化非常缓慢的信号可不用采样保持器。其他情况都要加采样保持器
13、。,（4）工作电压和基准电压,选择使用单一+5V工作电压的芯片，与单片机系统共用一个电源就比较方便。在要求较高精度时，基准电压要单独用高精度稳压电源供给。,2、典型芯片ADC0809介绍,ADC0809是一个8位8通道的AD转换器。,ADC0809功能分析,CLK：时钟信号，可由单片机ALE信号分频得到。,转换有以下几步：,ALE信号上升沿有效，锁存地址并选中相应通道。ST信号有效，开始转换。A/D转换期间ST为低电平。EOC信号输出高电平，表示转换结束。OE信号有效，允许输出转换结果。,3、ADC0809的应用,通道选择表,（1） 首先分析各个通道的地址。(IN0到IN7的地址为0000H到
14、0007H）,（2）编程：可采用中断、查询两种方式。,中断方式： ORG 0000H ；主程序入口地址 AJMP MAIN ；跳转主程序 ORG OO13H ；中断入口地址 AJMP INT1 ；跳转中断服务程序 MAIN：SETB IT1 ；边沿触发 SETB EA ；开中断 SETB EX1 ；允许中断 MOV DPTR，#0007H ；指向0809 IN7通道地址 MOVX DPTR,A；启动A/D转换 SJMP $；等待中断 INT1: MOVX A,DPTR ；读A/D转换结果 MOV B,A；存数 RETI ；返回,查询方式： ORG 0000H ；主程序入口地址 AJMP MAIN ；跳转主程序 ORG 1000H ；中断入口地址MAIN： MOV DPTR，#0007H ；指向0809 IN7通道地址 MOVX DPTR,A；启动A/D转换 L1: JB P3.3 L1;查询 MOVX A,DPTR ；读A/D转换结果 MOV B,A；存数 SJMP $,
