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1、8-1 MCS-51单片机与ADC的接口,8-2 MCS-51单片机与DAC的接口,第8章 MCS-51与D/A、A/D的接口,单片机,扩展I/O电路的功能：,1、速度协调；2、输出数据锁存；3、输入数据三态；4、数据转换： 模拟量数字量：由A/D转换完成； 数字量模拟量：由D/A转换完成。,单片机和被控实体间的接口示意图,举例1：温度测控系统,举例2：速度测控系统,举例3：红外线自动门控制系统原理图,红外线传感器集成芯片BISS0001特点,（1）用CMOS工艺，功耗低。（2）具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配。（3）双向鉴幅器可有效抑制干扰信号。（4）内设延时和封锁定时器，
2、性能稳定，调节范围宽。（5）内置参考电源。（6）工作电压范围宽 （3V5V）。,8.1 MCS-51单片机与ADC的接口,8.1.1 A/D转换器概述,一A/D转换器的类型及原理,A/D转换器（ADC）的作用是把模拟量转换成数字量，以便于计算机进行处理。 随着超大规模集成电路技术的飞速发展，现在有很多类型的A/D转换器芯片，不同的芯片，它们的内部结构不一样，转换原理也不同，各种A/D转换芯片分类如下：根据转换原理可分为计数型A/D转换器、逐次比较式、 双重积分型和并行式A/D转换器等；按转换方法可分为直接A/D转换器和间接A/D转换器；按其分辨率可分为416位的A/D转换器芯片。,A/D（ A
3、nalog to Digit ）转换器,1、计数型A/D转换器,计数型A/D转换器由D/A转换器、计数器和比较器组成，工作时，计数器由零开始计数，每计一次数后，计数值送往D/A转换器进行转换，并将生成的模拟信号与输入的模拟信号在比较器内进行比较，,若前者小于后者，则计数值加1，重复D/A转换及比较过程，依此类推，直到当D/A转换后的模拟信号与输入的模拟信号相同，则停止计数，这时，计数器中的当前值就为输入模拟量对应的数字量。这种A/D转换器结构简单、原理清楚，但它的转换速度与精度之间存在矛盾，当提高精度时，转换的速度就慢，当提高速度时，转换的精度就低，所以在实际中很少使用。,逐次逼近型A/D转换
4、器是由一个比较器、D/A转换器、寄存器及控制电路组成。与计数型相同，也要进行比较以得到转换的数字量，但逐次逼近型是用一个寄存器从高位到低位依次开始逐位试探比较。转换过程如下：开始时寄存器各位清0，转换时，先将最高位置1，送D/A转换器转换，转换结果与输入的模拟量比较，如果转换的模拟量比输入的模拟量小，则1保留，如果转换的模拟量比输入模拟量大，则1不保留，然后从第二位依次重复上述过程直至最低位，最后寄存器中的内容就是输入模拟量对应的数字量。一个n位的逐次逼近型A/D转换器转换只须要比较n次，转换时间只取决于位数和时钟周期。逐次逼近型A/D转换器转换速度快，在实际中广泛使用。,2、逐次逼近型A/D
5、转换器,逐次逼近A/D转换原理：,N位寄存器用来存放N位二进制数码。当VXVN，则保留DN-1=1，否则清0。其余类推。,3、双重积分型A/D转换器,双重积分型A/D转换器将输入电压先变换成与其平均值成正比的时间间隔，然后再把此时间间隔转换成数字量，它属于间接型转换器。它的转换过程分为采样和比较两个过程。采样即用积分器对输入模拟电压进行固定时间的积分，输入模拟电压值越大，采样值越大，比较就是用基准电压对积分器进行反向积分，直至积分器的值为0，由于基准电压值固定，所以采样值越大，反向积分时积分时间越长，积分时间与输入电压值成正比，最后把积分时间转换成数字量，则该数字量就为输入模拟量对应的数字量。
6、由于在转换过程中进行了两次积分，因此称为双重积分型。双重积分型A/D转换器转换精度高，稳定性好，测量的是输入电压在一段时间的平均值，而不是输入电压的瞬间值，因此它的抗干扰能力强，但是转换速度慢，双重积分型A/D转换器在工业上应用也比较广泛。,双积分型A/D转换器工作原理：,双积分型A/D转换是一种间接A/D 转换技术。首先将模拟电压转换成积分时间，然后用数字脉冲计时方法转换成计数脉冲数，最后将此代表模拟输入电压大小的脉冲数转换成二进制或BCD码输出。因此，双积分型A/D转换器转换时间较长，一般要大于4050ms。,MC14433与80C51直接连接的接口,ICL7109与80C51的接口电路图
7、,80C51,二A/D转换器的主要性能指标,1分辨率；,2转换时间；,3量程；,4转换精度。,8.1.2 ADC0809与MCS-51的接口,一ADC0809芯片,ADC0809是CMOS单片型逐次逼近型A/D转换器，具有8路模拟量输入通道，有转换起停控制，模拟输入电压范畴为0+5V，转换时间为100s，它的内部结构如下图所示。,二ADC0809的引脚,ADC0809芯片有28个引脚，采用双列直插式封装，如图。,其中：IN0IN7：8路模拟量输入端。D0D7：8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选择8路模拟通道中的一路。ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效
8、。START：A/D转换启动信号，输入，高电平有效。EOC：A/D转换结束信号，输出。 0：正在进行转换； 1：一次转换完成。OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当转换结束后，如果从该引脚输入高电平，则打开输出三态门，输出锁存器的数据从D0D7送出。CLK：时钟脉冲输入端。其内部无时钟电路。要求时钟频率不高于640KHZ.VREF+、VREF-：基准电压输入端。决定输入模拟量的范围。 典型值分别为+5V和0V。Vcc：电源，接+5V电源。GND：地。,ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选择8路模拟通道中的一路，选择情况如下：,三ADC0809的工作流程,ADC0809的工
9、作流程如图所示：,1输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中，经地址译码器译码从8路模拟通道中选通一路模拟量送到比较器。2送START一高脉冲，START的上升沿使逐次逼近寄存器复位，下降沿启动A/D转换，并使EOC信号为低电平。3当转换结束时，转换的结果送入到输出三态锁存器，并使EOC信号回到高电平，通知CPU已转换结束。4当CPU执行一读数据指令，使OE为高电平，则从输出端D0D1读出数据。,四ADC0809与MCS-51单片机的接口,下图是一个ADC0809与8051的一个接口电路图。,1硬件连接,涉及2个问题：（1）8路模拟信号通道选择；（2）A/D转换完成后转换数据的传送
10、。,8路模拟通道的地址：0000H0007H。,2软件编程,设接口电路用于一个8路模拟量输入的巡回检测系统，使用中断方式采样数据，把采样转换所得的数字量按序存于片内RAM的30H37H单元中。采样完一遍后停止采集。,A/D转换程序：（延时等待方法）,MOV DPTR，#0000H ；ADC0809地址MOV A，#00H ；选中IN0MOVX DPTR，A ；启动A/D转换LCALL DELAY ；等待转换结束MOVX A，DPTR ；读转换结果RET,不用接EOC脚，采用定时传送方式。,汇编语言编程：中断方法 ORG 0003H LJMP INT0 ORG 0100H ；主程序 MOV R0
11、，#30H ；设立数据存储区指针 MOV R2，#08H ；设置8路采样计数值 SETB IT0 ；设置外部中断0为边沿触发方式 SETB EA ；CPU开放中断 SETB EX0 ；允许外部中断0中断 MOV DPTR，#0000H ；送入口地址并指向IN0LOOP： MOVX DPTR，A ；启动A/D转换，A的值无意义HERE： SJMP HERE ；等待中断 ORG 0200H ；中断服务程序INT0： MOVX A，DPTR ；读取转换后的数字量 MOV R0，A ；存入片内RAM单元 INC DPTR ；指向下一模拟通道 INC R0 ；指向下一个数据存储单元 DJNZ R2，NE
12、XT ；8路未转换完，则继续 CLR EA ；已转换完，则关中断 CLR EX0 ；禁止外部中断0中断 RETI ；中断返回NEXT： MOVX DPTR，A ；再次启动A/D转换 RETI ；中断返回,C语言编程：#include #include /定义绝对地址访问#define uchar unsigned char#define IN0 XBYTE0x0000 /定义IN0为通道0的地址static uchar data x8; /定义8个单元的数组，存放结果uchar xdata *ad_adr; /定义指向通道的指针uchar i=0;void main(void)IT0=1; /
13、初始化EX0=1;EA=1;i=0;ad_adr=&IN0; /指针指向通道0*ad_adr=i; /启动通道0转换for (;) ; /等待中断,void int_adc(void) interrupt 0 /中断函数xi=*ad_adr; /接收当前通道转换结果i+;ad_adr+; /指向下一个通道if (i8)*ad_adr=i; /8个通道未转换完，启动下一个通道返回elseEA=0;EX0=0; /8个通道转换完，关中断返回,例：,初始化程序：（中断方式） MOV R0，#0A0H ；数据存储区首地址 MOV R2，#08H ；8路计数器 SETB IT1 ；边沿触发方式 SETB EA ；中断允许 SETB EX1 ；允许外部中断1中断 MOV DPTR，#0FEF8H；指向ADC0809首地址LOOP：MOVX DPTR，A；启动A/D转换HERE：SJMP HERE；等待中断 DJNZ R2，LOOP；巡回，未完继续 CLR EA ；结束，关中断 SJMP $ ；结束停止,
