《MCS-51单片机的输入输出通道接口》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MCS-51单片机的输入输出通道接口（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章 输入输出通道接口技术5.1 输入输出通道概述5.2 D/A转换器及接口技术5.3 A/D转换器及接口技术1第5章 输入/输出通道接口第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。 2第5章 输入/输出通道接口5.2 D/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05V的直流电压，计算机
2、用8位数字量描述最小值（00000000）B = 0对应0V，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。3第5章 输入/输出通道接口5.2.1 D/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
3、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（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。4第5章 输入/输出通道接口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DAC0832DAC0832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1s,只 需在满量程下调整其线性度
4、； 单电源（+5 V+15 V，典型值+5 V）供电； 具有双缓冲控制输出； 参考电压为-10+10V5第5章 输入/输出通道接口DAC0832结构6第5章 输入/输出通道接口DAC0832的输出电路DAC0832的输出量是电流，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)VREF7第5章 输入/输出通道接口DAC0832与89C51接口DAC0832可以有三种工作形式：直通、单缓冲、双缓冲。8第5章 输入/输出通道接口1) 单缓冲工作方式应用w 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），
5、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。9第5章 输入/输出通道接口 产生锯齿波的程序MOV DPTR，#7FFFHMOV A，#00H LOOP: MOVX DPTR，AINCANOPNOPAJMP LOOP；1/282/283/28254/28255/28010第5章 输入/输出通道接口 产生方波的程序MOV DPTR， #7FFFH LOOP:MOV A，#0FFH MOVX DPTR，A ACALL DELAY MOV A,#00H MOVX DPTR,A ACALL DELAY AJMP LOOP11第5章 输入/输出通道接口2） 双缓冲工作方式应用在多路D
6、/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。12第5章 输入/输出通道接口2）双缓冲工作方式应用13第5章 输入/输出通道接口2）双缓冲工作方式应用MOV DPTR，#0DFFFHMOV A，#data1MOVX DPTR，AMOV DPTR，#7FFFHMOV A，#data2MOVX DPTR，AMO
7、V DPTR，#0BFFFHMOVX DPTR，A14第5章 输入/输出通道接口5.3 A/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。 15第5章 输入/输出通道接口5.3.1 A/D转换器的性能指标（1）分辨率：分辨率是指输出
8、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05V，- 10+10V等。16第5章 输入/输出通道接口逐次逼近式A/D转换器
9、ADC0809ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工 艺8通道、8位逐次逼近式A/D转换器。17第5章 输入/输出通道接口ADC0809 A/D转换器芯片18第5章 输入/输出通道接口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。19第5章 输入/输出通道接口ADC0809与MCS-51单片机接口20第5章 输入/输出通道接口8路巡回检测
10、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：21第5章 输入/输出通道接口8路巡回检测系统ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP INT0FORG 0100H MAIN：MOV R0,#30H ；数据暂存区首址SETB IT0 ；脉冲触发方式SETB EA ；开中断SETB EX0MOV DPTR，#7FF8H；指
11、向0809首地址MOVX DPTR，A ；启动A/D转换 HERE：SJMP HERE ；等待中断22第5章 输入/输出通道接口8路巡回检测系统中断服务程序： INT0F:MOVX A，DPTR ；读数MOVX R0，A ；存数INC DPTR ；更新通道INC R0 ；更新暂存单元CJNE R0，#38H，NEXTMOV R0，#30H ；数据暂存区首址MOV DPTR，#7FF8H；指向0809首 地址RETI NEXT:MOVX DPTR，ARETIEND23第5章 输入/输出通道接口串行输出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
12、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。24第5章 输入/输出通道接口串行A/D MAX187/189MAX187/189是MAXIM公司生产的具有SPI（Serial Peripheral Interface）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75 kHz，转换时间为8.5s； 输入模拟电压：05V； 单一+5 V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
13、：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。 25第5章 输入/输出通道接口串行A/D MAX187/18926第5章 输入/输出通道接口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，SCLK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。 27第5章 输入
14、/输出通道接口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12 MHz，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。28第5章 输入/输出通道接口MAX187/189与单片机接口HIGH EQU 31HLOW EQU 30HORG 1000H START: MOV HIGH, #00MOV LOW, #00; 将转换结果单元清除CLR P1.6CLR P1.7; 启动A/D转换
15、JNB P1.5, $ ; 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）。29第5章 输入/输出通道接口SETB P1.6; SCLK上升沿MOV R7, #12 ; 置循环初值12LP: CPL P1.6; 发SCLK脉冲JNB P1.6, LP ; 等待SCLK变高MOV C, P1.5; 将数据取到CMOV A, LOWRLC AMOV LOW, AMOV A, HIGHRLC AMOV HIGH, A; 取到的数据位移入结果保 存单元DJNZ R7, LPSETB P1.7; 结束RETEND 30
