《单片机应用技术 教学课件 ppt 作者 刁金霞 第十章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机应用技术 教学课件 ppt 作者 刁金霞 第十章（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第10章 A/D、D/A转换器 的扩展应用,廊坊职业技术学院 刁金霞 ,本章教学目标,掌握单片机与8位A/D、D/A转换器的接口技术； 了解单片机与12位A/D的串、并行接口技术。,重点：掌握数模、模数转换基本概念； 了解ADC0809、DAC0832使用方法 难点：数模、模数转换原理,本章重点与难点,10.1 A/D转换器工作原理与应用,10.1.1 概述 ADC:实现模拟量变换成数字量的器件称为A/D转换器。 A/D转换过程：先对模拟电流或模拟电压采样，得到与此电流或电压相应的离散脉冲序列，然后用A/D转换器将离散脉冲变为离散的数字信号。 D/A转换过程：通过D/A转换器把数字量变成模拟电
2、流或模拟电压。 DAC:实现数字量变换成模拟量的器件称为D/A转换器。,10.1.2 实时控制系统的组成,控制对象,传感器,执行部件,功放,A/D,D/A,微型机系统,模拟量,数字量,数字量,模拟量,运放,图10-1 闭环实时控制系统,10.1.3 A/D转换器简介,一、实现模/数转换的方法 (1)计数式A/D转换线路比较简单，但转换速度较慢，现在已经很少使用； (2)双积分式A/D转换转换精度高，多用于数据采集及精度要求比较高的场合，但速度更慢； (3)逐次逼近式A/D转换器兼顾转换速度和精度要求，所以是目前应用最为普遍的一种A/D转换器结构。 二、ADC的主要技术指标： （1）分辨率:输出
3、数字量变化一个相邻数码所对应输入模拟电压的变化量，用位数表示。 例如:12位ADC的分辨率为12位（即分辨率为满刻度的1/212）。 一个10V满刻度的12位ADC能分辨输入电压变化的最小值是 101/2122.4mV。 （2）量化误差 把模拟量变为数字量而近似表示模拟量，这个过程称为量化。 量化误差是由于ADC的有限位数对模拟量进行量化而引起的误差。一个分辨率有限的ADC的阶梯状转换特性曲线与具有无限分辨率的ADC转换特性曲线（直线）之间的最大偏差，称之为量化误差。 ADC分辨率越高则量化误差越小。,（3）偏移误差 偏移误差是指输入信号为0时，输出信号不为0，又称为零值误差。 （4）满刻度误
4、差：指满刻度输出数码所对应的实际输入电压与理想输入电压之差。 （5）线性度：指转换器实际转换特性与理想直线的最大偏差。 （6）绝对精度：数码所对应的实际模拟量输入与理论模拟量输入之差的最大值。 （7）转换速率 转换速率是指ADC重复进行数据转换的速度，即每秒转换的次数。完成一次A/D转换所用的时间（包括稳定时间），即为转换速率的倒数。,功能需求：使用89C51作为控制单元，对来自温度传感器的信号进行采集，并把采集到的温度数据实时显示。 功能分析：系统设计上ADC0809可以进行8路温度数据采集，在这里对3个模拟现场温度采集点进行巡回检测，温度范围085（温度信号用电位器可调电压模拟），1对应数
5、字量03H。 每隔15s检测一次，每一路连续检测4次，取其平均值，经标度变换，转为BCD码送LED显示，三路循环显示，每路持续2s。 4位LED的显示方式为：通道号温度 十位温度 个位小数位第一位LED显示当前采集数据的通道号，后三位LED显示当前通道采集到的温度大小（小数点位置是固定的）。,10.2 A/D转换器扩展应用项目实例1 8位ADC0809应用于温度巡检系统,10.2.1 硬件需求分析与硬件电路的确定,1硬件需求分析及元件的确定 （1）ADC0809是8位8通道典型的逐次逼近式A/D转换芯片。,图10-2 ADC0809内部逻辑结构图,（2） ADC0809的引脚：28脚双列直插式
6、封装,IN0IN7：8路模拟量输入端。 START：转换启动信号输入端。 ALE：通道地址锁存信号输入端，上升沿有效。 EOC：转换结束信号输出端，常用作中断请求信号。 OE：输出允许控制端（上升沿有效。 CLK：时钟信号输入端。 ADDA、ADDB、ADDC：模拟信道地址选择输入端，经译码选通IN0-IN7中的一个通道进行转换。A为最低，C为最高。 D7-D0：8位数字量输出端。 VREF（+）：正参考电压输入端。 VREF（-）：负参考电压输入端。一般接模拟地。 VCC，GND：数字地。,（3）ADC0809的操作时序。,锁存,ALE,通道地址,模拟输入,启动,START,EOC,OE,图
7、10-4 DC0809操作时序图,数字输出,图 10-5 温度巡检系统电路原理图,2硬件电路原理图,3硬件电路元件清单,10.2.2 软件需求分析及解决方案,1. 软件需求： （1）由接线图确定ADC0809的地址及八通道的地址；确定8255芯片的A、B、C口的地址。 （2）编程实现温度巡回检测并输出显示。 2. 分析及解决方案 （1）8255的A口地址为BFFCH，B口地址为BFFDH，控制口地址为BFFFH。 （2）本系统软件编程进行模块化程序设计，包括主程序、定时中断服务子程序、温度检查子程序和显示子程序几个部分，其中A/D转换过程采用中断方式完成。,图10-6 温度巡检系统主程序流程图
8、,主程序如下： IN0 EQU 7FF8H IN1 EQU 7FF9H IN2 EQU 7FFAH 8255A EQU BFFCH 8255B EQU BFFDH 8255K EQU BFFFH ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP T0 ORG 001BH LJMP T1 ORG 0100H MAIN: CLR EA MOV DPTR,#8255K MOV A,#80H MOV DPTR,A MOV TMOD,#11H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H,; 8255初始化，基本输入输出方
9、 ;T0、T1初始化，工作方式1 ;置时间常数，T0和T1定时100ms,MOV 70H,#96H ; MOV 71H,#14H ; MOV R1,#00H MOV R2,#00H MOV R0,#60H ; INIDISP: MOV R0,#00H ; INC R0 CJNE R0,#6CH,INIDISP MOV 64H,#01H ; MOV 68H,#02H MOV SP,#40H MOV R7,#60H SETB ET0 SETB ET1 SETB EA ; SETB TR0 ; SETB TR1 MC: MOV R7,73H ; ACALL DISP AJMP MC END,T0中断
10、次数计数单元 T1中断次数计数单元 显示缓冲单元起始地址 显示缓冲单元清零,通道号的显示缓冲单元 开中断 启动定时器 调显示子程序,图10-7 定时中断0服务程序框图,定时器0中断服务程序如下： T0: MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H DJNZ 70H,FH0 ; MOV 70H,#96H ; PUSH 0E0H PUSH 03H ACALL DTCT POP 03H POP 0E0H FH0: RETI,图10-8 定时中断1服务程序框图,定时器1中断服务程序如下： T1: MOV TH1,#3CH ;重置时间常数 MOV TL1,#0B0H DJNZ 71H,FH1
11、;定时2s MOV 71H,#14H ;重装计数值 INC R2 CJNE R2,#03H,CAL MOV R1,#00H CAL: CJNE R2,#00H,CNL1 ;修改显示缓冲区首地址 MOV 73H,#60H SJMP FH1 CNL1: CJNE R2,#01H,CNL2 MOV 73H,#64H SJMP FH1 CNL2: MOV 73H,#68H FH1: RETI ;返回,图10-9 温度巡检子程序框图,温度检测子程序 DTCT: MOV A,R1 ;读入检测的通道号 RL A RL A ADD A,#60H MOV R0,A MOV A,R1 MOV R0,A INC R
12、0 MOV R5,#00H MOV R6,#04H START: CJNE R1,#00H,AD01 ;根据R1的内容选择通道 MOV DPTR,#IN0 SJMP TRAN AD01: CJNE R1,#01H,AD02 MOV DPTR,#IN1 SJMP TRAN AD02: MOV DPTR,#IN2 TRAN: MOVX DPTR,A ;启动A/D转换 NOP ;延时 NOP JNB P3.3,$ ;检测EOC信号，等待转换完毕 MOVX A,DPTR ;读取转换结果 CLR C RRC A CLR C RRC A ;转换结果除以4 ADD A,R5 ;累加,MOV R5,A DJN
13、Z R6,TRAN ; MOV A,R5 ; MOV B,#03H ; DIV AB MOV R3,B MOV B,#0AH ; DIV AB MOV R0,A ; INC R0 MOV R0,B INC R0 MOV A,R3 ; RL A MOV B,#0AH DIV AB MOV R0,B ; INC R1 ; CJNE R1,#03H,DTCT MOV R1,#00H ; RET,是否采集4次 保存平均值 标度变换 变换结果的整数部分进行BCD变换 送显示缓冲单元（十位、个位） 标度变换结果的余数部分处理 送显示缓冲单元（小数位） 指向下一通道 指向通道0,图10-10 显示子程序流程
14、图,显示子程序如下： DISP: MOV R3,#08H DISP1: MOV A,R3 MOV 20H,A MOV DPTR,#8255A ;指向A口 MOVX DPTR,A INC DPTR ;指向B口 MOV A,R7 MOV R0,A MOV A,R0 ;取待显示数据 ADD A,#14H ;查表偏移量 MOVC A,A+PC ;查表求段选码 JB 01H,LKDP SJMP OUT LKDP: ADD A,#80H OUT: MOVX DPTR,A,ACALL D5MS ;调用延时子程序 INC R7 MOV A,R3 JB ACC.0,DISP2 RR A MOV R3,A AJM
15、P DISP1 DISP2: RET TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H ;段选码表 DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH D5MS: PUSH 07H ;延时5ms（晶振6MHz） PUSH 06H MOV R6,#32H AA: MOV R7,#19H DJNZ R7,$ DJNZ R6,AA POP 06H POP 07H RET,10.3 A/D转换器扩展应用项目实例2 串行ADC MAX187的基本应用,串行数据输出接口的A/D转换器引脚少、体积小、接口所需I/O端口数量少，有利于缩小系统体积而提高集成度，尤其在模拟、数字信号需要隔离的场所，能够方便廉价地实现隔离。串行ADC的接口时序随型号不同而有所不同，但接口的实现和控制方法是基本相同的。 功能需求：串行ADC基本应用。 功能分析：应用12位串行数据输出接口的ADC，编程实现其A/D转换数据送入单片机的基本功能。,10.3.1 硬件需求
