常用机电接口技术-PPT课件.ppt

1、单片机51的键盘显示接口单片机模拟量的输入与输出接口 第7章常用机电接口技术 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术主要内容主要内容7.1 单片机单片机51的键盘显示接口的键盘显示接口n LED显示原理及接口电路设计显示原理及接口电路设计n 键盘原理及接口电路设计键盘原理及接口电路设计 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术7.1.1 LED显示电路设计显示电路设计（1）LED显示器原理及显示码显示器原理及显示码LED显示器（数码管）分类显示器（数码管）分类 常用的数码管可分为常用的数码管可分为7段和段和“米米”字段两种字段两种 从电气特性上可分为从电气特性

2、上可分为“共阴极共阴极”和和“共阳极共阳极”两种两种g ga ab bf fc ce ed ddpdpLEDLED显示器显示器共阴极共阴极a ab bdpdpa ab bdpdp共阳极共阳极V VCCCC 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术为使为使LED显示不同的符号或数字，要为显示不同的符号或数字，要为LED提供段码（或称提供段码（或称字型码）。字型码）。提供给提供给LED显示器的段码（字型码）正好是一个字节（显示器的段码（字型码）正好是一个字节（8段）段）。各段与字节中各位对应关系如下：。各段与字节中各位对应关系如下：按上述格式，按上述格式，8段段LED的段码如下表所

3、示。的段码如下表所示。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术LED段码段码表（表（8段）段） 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术注意：注意：段码是相对的，段码是相对的，它由各字段在字节中所处的位决定它由各字段在字节中所处的位决定。例如前面表中。例如前面表中8段段LED段码是按格式：段码是按格式：而形成的，而形成的，“0”的段码为的段码为3FH（共阴）（共阴）。反之，如将格式。反之，如将格式改为下列格式：改为下列格式：则则“0”的段码为的段码为7EH（共阴）（共阴）。字型及段码由设计者自行。字型及段码由设计者自行设定，习惯上还是以设定，习惯上还是以“a”

4、段对应段码的最低位。段对应段码的最低位。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术7.1.2 LED的静态显示的静态显示基本原理基本原理 多个数码管显示时，同时点亮显示，每一位数码管恒定多个数码管显示时，同时点亮显示，每一位数码管恒定的显示，不闪烁。的显示，不闪烁。 显示程序简单，但是要求较多的显示程序简单，但是要求较多的I/O口线口线 驱动电流较小驱动电流较小 8 8 0 0 C C 5 5 1 1I I/ /O O端端口口驱驱动动器器共极端共极端(COM)(COM)非共极端非共极端 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术问题：同一个问题：同一个I/O口能否

5、用以控制两个口能否用以控制两个LED显示器？显示器？ 当输入其中一个显示器的段码时，另一个显示器也当输入其中一个显示器的段码时，另一个显示器也同时有显示，因此一个同时有显示，因此一个I/O端口只能用于控制端口只能用于控制1个个LED显示器，显示器，1台台80C51单片机只能控制单片机只能控制4个个LED显显示器。示器。#0 8 8 0 0 C C 5 5 1 1I I/ /O O端端口口驱驱动动器器共极端共极端(COM)(COM)非共极端非共极端#1 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术80C5180C51P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7驱驱

6、动动器器P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7驱驱动动器器#1#0编程举例：分别用编程举例：分别用P0和和P1口控制口控制#0和和#1两个共阴极两个共阴极LED显示器。显示器。设有两个设有两个9以内的无符号整数分别存放在片以内的无符号整数分别存放在片内内RAM 30H和和31H两个单元，两个单元，编写程序显示这两个数。编写程序显示这两个数。已知共阴极段码表为：已知共阴极段码表为：01234567893FH06H5BH4FH66H6DH 7DH07H7FH6FH 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术解：用查表程序解：用查表程序TAB: DB 3FH,

7、 06H, 5BH, 4FH, 66H ; TAB: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H ; 段码表段码表 DB 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 6FHDB 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 6FHORG 0100HORG 0100HMOV DPTR, #TABMOV DPTR, #TABMOV A, 30HMOV A, 30HMOVC A, A+DPTR MOVC A, A+DPTR MOV P0, AMOV P0, AMOV A, 31HMOV A, 31HMOVC A, A+DPTR MOVC A, A+DPTR MOV P1, AMOV P1, ASJM

8、P $SJMP $ 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术7.1.3 LED的动态显示的动态显示基本原理：基本原理： 多个数码管显示时，依次循环点亮每一个数码管，利用人的视觉暂留多个数码管显示时，依次循环点亮每一个数码管，利用人的视觉暂留看到整个显示内容，只有循环速度足够快，才不闪烁。看到整个显示内容，只有循环速度足够快，才不闪烁。 显示程序较复杂，但是节省显示程序较复杂，但是节省I/O口线口线 驱动电流较大驱动电流较大 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术80C5180C51P1.0P1.0P1.1P1.1P1.2P1.2P1.3P1.3P1.4P1.4

9、P1.5P1.5P1.6P1.6P1.7P1.7驱驱动动器器P3.0P3.0P3.1P3.1驱驱动动器器#0#1例如，设例如，设#0和和#1两两个个LED显示器均为显示器均为共阴极显示器。共阴极显示器。MOV A, #0FEHMOV P3, AMOV P1, #0的段码的段码RL AMOV P3, AMOV P1, #1的段码的段码 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术原理：原理：每个每个LEDLED显示器的公共端各用一个端口位控显示器的公共端各用一个端口位控制（制（控制字控制字），用），用8 8个公共的端口位送数据（个公共的端口位送数据（段码段码）。通过扫描的方式（逐个送

10、），使。通过扫描的方式（逐个送），使n n个个LEDLED显示器的显示器的公共端逐个有效，同时从公共的数据线（非公共端公共端逐个有效，同时从公共的数据线（非公共端）送段码，从而使）送段码，从而使n n个个LEDLED显示器逐个显示数字。显示器逐个显示数字。 用两个端口可以使用用两个端口可以使用8 8个个LEDLED显示器显示器用三个端口可以使用用三个端口可以使用1616个个LEDLED显示器显示器用四个端口可以使用用四个端口可以使用2424个个LEDLED显示器显示器 。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术练习：设练习：设 有有4 4个个1010以内的数存放在片内以内的数

11、存放在片内RAM RAM 首址为首址为50H50H的数据块中，将该数据块的值显示出来的数据块中，将该数据块的值显示出来 。设采用。设采用共阴极共阴极LEDLED显示器，已有延时显示器，已有延时1ms1ms的子程序的子程序DELAYDELAY。80C51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7驱驱动动器器P3.0P3.1P3.2P3.3驱驱动动器器LED显示器动态显示方式显示器动态显示方式 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术解：解：LEDLED显示器程序一般采用查表的方法，将段码显示器程序一般采用查表的方法，将段码表放在表放在ROMROM中中取数据到

12、取数据到A A中中送控制字送控制字以以A A为偏移量，查段码表，为偏移量，查段码表，得到相应的段码得到相应的段码输出段码，显示数据输出段码，显示数据延时延时循环结束？循环结束？YESYES数据块指针加数据块指针加1 1控制字左移一位控制字左移一位NONO结束结束设指向数据块的指针设指向数据块的指针设控制字初始值设控制字初始值设循环次数设循环次数开始开始设段码表的首地址设段码表的首地址算法算法 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术显示显示4个数的指令段：个数的指令段： 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术制段码表：制段码表： 初始化：初始化： 单片机及接口

13、技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术 ORG 0000H ORG 0000H LJMP MAIN LJMP MAIN ORG 0100H ORG 0100HMAIN: MOV R0MAIN: MOV R0，#50H #50H ；R0R0指向数据块指向数据块 MOV R2MOV R2，#FEH #FEH ；设控制字初始值；设控制字初始值1111 1110B1111 1110B MOV R3 MOV R3，4 4 ；设循环次数；设循环次数 MOV DPTRMOV DPTR，#TAB #TAB ；设段码表的首地址；设段码表的首地址LP LP ：MOV AMOV A，R0 R0 ；取数到；取数

14、到A A中中 MOV P3MOV P3，R2 R2 ；送控制字；送控制字 MOVC AMOVC A，A+DPTR A+DPTR ；查相应的段码；查相应的段码 MOV P1MOV P1，A A ；送出段码；送出段码 LCALL DELAY LCALL DELAY ；调延时子程序，可延时；调延时子程序，可延时1ms1ms INC R0 INC R0 ；数据块指针加；数据块指针加1 1 MOV A MOV A，R2 R2 RL A RL A MOV R2 MOV R2，A A ；控制字左移一位；控制字左移一位 DJNZ R3DJNZ R3，LP LP ；若循环没结束，转下一次循环；若循环没结束，转下

15、一次循环 SJMP $ SJMP $ ；若循环结束，停机；若循环结束，停机 TAB TAB ：DB 3FHDB 3FH，06H06H，5BH5BH，4FH4FH，66H66H，6DH6DH，7DH7DH，07H07H DB 7FH DB 7FH，6FH6FH，77H77H，7CH7CH，39H39H，5EH5EH，79H79H，71H71H ；段码表，；段码表，0F0F END END 完整程序：完整程序： 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术思考：思考：1 1）用三个）用三个LEDLED显示器显示十进制数显示器显示十进制数3283282 2）4 4* *4 4键盘，键盘号

16、键盘，键盘号0-150-15，用，用LEDLED显示器显示闭合显示器显示闭合键的键号键的键号 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术7.1.2 键盘接口的设计键盘接口的设计要点：要点：u键盘的分类键盘的分类编码式：由专门的硬件（编码式：由专门的硬件（8279等）识别按下的键码。等）识别按下的键码。非编码式：依靠软件实现键码的识别。非编码式：依靠软件实现键码的识别。u非编码键盘的结构非编码键盘的结构独立式键盘独立式键盘矩阵式键盘矩阵式键盘u软件实现按键识别的方法软件实现按键识别的方法扫描法扫描法u键盘使用中的注意事项键盘使用中的注意事项键盘的抖动键盘的抖动 单片机及接口技术 第

17、七章第七章 机电接口技术机电接口技术键盘接口的工作原理键盘接口的工作原理1.独立式键盘接口独立式键盘接口 各键相互独立，每个按键各接一根输入线，通过各键相互独立，每个按键各接一根输入线，通过检测检测输入线的电平状态输入线的电平状态可很容易判断那个键被按下。可很容易判断那个键被按下。 此种接口适于此种接口适于键数较少键数较少或或操作速度较高操作速度较高的场合。的场合。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术独立式键盘的检测方式独立式键盘的检测方式 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术键盘的抖动问题键盘的抖动问题键盘的抖动键盘的抖动抖动时间一般为抖动时间一般为

18、510ms。为了保证为了保证CPU对键的闭合作一次，对键的闭合作一次，而且是仅作一次处理，必须消除抖而且是仅作一次处理，必须消除抖动动可采用软、硬件方法消除抖动。可采用软、硬件方法消除抖动。*软件消抖原理软件消抖原理1）判断是否有键按下；）判断是否有键按下；2）若有键按下，调用延时程序（延时时间大于）若有键按下，调用延时程序（延时时间大于10ms）；）；3）再次判断是否有键按下，并读入相应的键值）再次判断是否有键按下，并读入相应的键值. 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术(5) 键盘应用举例键盘应用举例 a.a.硬件设计硬件设计:MCUMCUV VCCCC独立式键盘独立式

19、键盘P1.0P1.0P1.1P1.1P1.2P1.2R R例例1：用：用80C51 P1口构成一个口构成一个3键的独立式键盘键的独立式键盘 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术IO51K8: MOV P1, #0FFH ; IO51K8: MOV P1, #0FFH ; 置置P1P1口为输入端口口为输入端口 MOV A, P1 MOV A, P1 ；查询；查询P1P1口状态口状态 JNB ACC.0, PROM0JNB ACC.0, PROM0 JNB ACC.1, PROM1 JNB ACC.1, PROM1 JNB ACC.2, PROM2 JNB ACC.2, PRO

20、M2 SJMP IO51K SJMP IO51K/ /* *以上均为键盘输入处理程序以上均为键盘输入处理程序* */ / 键盘管理程序包括键键盘管理程序包括键输入处理程序和键操输入处理程序和键操作程序作程序 PROM0PROM0： LJMP IO51K8 LJMP IO51K8PROM1PROM1： LJMP IO51K8 LJMP IO51K8PROM2PROM2： LJMP IO51K8 LJMP IO51K8/ /* *以上为键操作程序以上为键操作程序* */ / b.b.软件设计（键盘管理程序）软件设计（键盘管理程序） 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术IO51K

21、8IO51K8：MOV P1, #0FFHMOV P1, #0FFHMOV A, P1 ;MOV A, P1 ;查询查询P1P1口状态口状态CPL ACPL AJZ IO51K8JZ IO51K8LCALL D10MS ;LCALL D10MS ;调延时子程序，延时调延时子程序，延时10ms 10ms MOV A, P1 ; MOV A, P1 ; 再次查询再次查询P1P1口状态口状态 JNB ACC.0, PROM0JNB ACC.0, PROM0JNB ACC.1, PROM1JNB ACC.1, PROM1JNB ACC.2, PROM2JNB ACC.2, PROM2SJMP IO51

22、K8SJMP IO51K8练习：在上述程序的基础上增加按键的消抖处理。练习：在上述程序的基础上增加按键的消抖处理。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术PGM0PGM0： LJMP LJMP IO51K8PGM1PGM1： LJMP LJMP IO51K8PGM2PGM2： LJMP LJMP IO51K8D10MSD10MS： ；延时子程序；延时子程序RET RET 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术主要内容主要内容7.2 单片机模拟量的输入与输出接口单片机模拟量的输入与输出接口 n 概述概述n ADC的基本原理及性能指标的基本原理及性能指标n A/

23、D转换的实现（转换的实现（ADC0809）n A/D转换的实现（转换的实现（LM331）n DAC的基本原理及性能指标的基本原理及性能指标n D/A转换的实现（转换的实现（DAC0832） 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术7.2.1 7.2.1 概述概述 非电物理量非电物理量（温度、压力、流量、速度等），须（温度、压力、流量、速度等），须经传感器转换成模拟电信号（电压或电流），必须转经传感器转换成模拟电信号（电压或电流），必须转换成数字量，才能在单片机中处理。换成数字量，才能在单片机中处理。数字量，也常常需要转换为模拟信号。数字量，也常常需要转换为模拟信号。A/D转换器

24、转换器（ADC）：模拟量）：模拟量数字量的器件，数字量的器件，D/A转换器转换器（DAC）：数字量）：数字量模拟量的器件。模拟量的器件。 只需只需合理选用商品化合理选用商品化的大规模的大规模ADC、DAC芯片，芯片，了解了解引脚及功能以及与单片机的接口设计。引脚及功能以及与单片机的接口设计。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术7.2.2 ADC7.2.2 ADC的基本原理及性能指标的基本原理及性能指标模拟量转换成数字量，便于计算机进行处理。模拟量转换成数字量，便于计算机进行处理。随着超大规模集成电路制造技术的飞速发展，大量结构不随着超大规模集成电路制造技术的飞速发展，大量

25、结构不同、性能各异的同、性能各异的A/D转换芯片应运而生。转换芯片应运而生。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术1.A/D1.A/D转换器的分类转换器的分类根据转换原理可将根据转换原理可将A/D转换器分成两大类（转换器分成两大类（1）直接型直接型A/D转转换器（换器（2）间接型间接型A/D转换器转换器。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术n 常见的常见的A/D转换器工作原理转换器工作原理逐次逼近式逐次逼近式A/D转换器转换器 将输入模拟信号与推测信号比较，调节推测信号逼近将输入模拟信号与推测信号比较，调节推测信号逼近输入信号，直至两者相等输入信号，直

26、至两者相等双积分式双积分式A/D转换器转换器 采用输入模拟信号与标准电压反向积分的方法，完成采用输入模拟信号与标准电压反向积分的方法，完成模拟信号的转换模拟信号的转换V/F变换式变换式A/D转换器转换器 将输入模拟信号转化为线性对应的频率信号，通过测将输入模拟信号转化为线性对应的频率信号，通过测量频率实现模拟信号的转化量频率实现模拟信号的转化 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术n 应用特点应用特点逐次比较型：逐次比较型：精度、速度和价格都适中，是最常用的精度、速度和价格都适中，是最常用的A/D转换器件。转换器件。双积分型：双积分型：精度高、抗干扰性好、价格低廉，但转换速度

27、精度高、抗干扰性好、价格低廉，但转换速度慢，得到广泛应用。慢，得到广泛应用。V/F转换型：转换型：适于转换速度要求不太高，远距离信号传输。适于转换速度要求不太高，远距离信号传输。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术2. A/D2. A/D转换器的主要技术指标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。间的倒数为转换速率。 并行式：并行式：2050ns，速率为，速率为5020M次次/s（1M=106）；）； 逐次比较式：逐次比较式：0.4s，速率为，速率为2.5M次次/s。

28、(2) 分辨率用输出二进制位数或分辨率用输出二进制位数或BCD码位数表示。码位数表示。例如例如AD574，二进制，二进制12位，即用位，即用212个数进行量化，分辨率个数进行量化，分辨率为为1LSB，百分数表示，百分数表示1/212=0.24。又如双积分式又如双积分式A/D转换器转换器MC14433, 分辨率为三位半。若满分辨率为三位半。若满字位为字位为1999，其分辨率为，其分辨率为1/1999=0.05%。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术（3）转换精度定义为一个实际）转换精度定义为一个实际ADC与一个理想与一个理想ADC在量化在量化值上的差值。可用绝对误差或相对误

29、差表示。值上的差值。可用绝对误差或相对误差表示。l绝对精度在转换器中，任何数码所对应的实际模拟电压与其绝对精度在转换器中，任何数码所对应的实际模拟电压与其理想电压值之差的最大值称为绝对精度理想电压值之差的最大值称为绝对精度l相对精度用绝对精度的百分数表示相对精度用绝对精度的百分数表示量化过程引起的误差为量化误差，是由于有限位数字对模量化过程引起的误差为量化误差，是由于有限位数字对模拟量进行量化而引起的误差。量化误差理论上规定为拟量进行量化而引起的误差。量化误差理论上规定为1个单个单位分辨率，提高分辨率可减少量化误差。位分辨率，提高分辨率可减少量化误差。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口

30、技术机电接口技术3 A/D3 A/D转换器的选择转换器的选择按输出代码的有效位数分按输出代码的有效位数分:8位、位、10位、位、12位等。位等。按转换速度分为按转换速度分为超高速超高速（1ns）、）、高速高速（1s）、中速（）、中速（1ms）、）、低速低速（1s）等。）等。A/D转换器的发展趋势：为适应系统集成需要，将多路转换转换器的发展趋势：为适应系统集成需要，将多路转换开关、时钟电路、基准电压源、二开关、时钟电路、基准电压源、二/十进制译码器和转换电十进制译码器和转换电路集成在一个芯片内，为用户提供方便。路集成在一个芯片内，为用户提供方便。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电

31、接口技术7.2.3 MCS-517.2.3 MCS-51与与ADC 0809ADC 0809的接口的接口逐次逼近式逐次逼近式A/D转换器基本原理：转换器基本原理：推测信号由推测信号由D/A转换器输出转换器输出获得获得比较器输出决定每一位的锁比较器输出决定每一位的锁存状态存状态完成所有位的比较后，完成所有位的比较后，D/A转换器输入即为转换器输入即为A/D转换器转换器的输出的输出逐次逼近式逐次逼近式A/D转换器工作原理图转换器工作原理图 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术ADC0809接口电路设计及软件编程接口电路设计及软件编程ADC0809芯片结构芯片结构ADC0809功

32、能及管脚功能及管脚ADC0809与与8031接口电路设计接口电路设计1及软件编程及软件编程ADC0809与与8031接口电路设计接口电路设计2及软件编程及软件编程 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术ADC0809功能特点为功能特点为:分辨率为分辨率为8位位ADC0808最大不可调误差最大不可调误差1/2LSB，ADC0809最大不可调最大不可调误差误差1LSB模拟输入电压范围为模拟输入电压范围为05V，单电源供电，单电源供电锁存控制的锁存控制的8路模拟开关路模拟开关转换速度取决于芯片的时钟频率，其范围转换速度取决于芯片的时钟频率，其范围101280KHz，当频率为当频率为

33、500KHz时，转换速度为时，转换速度为128us 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术ADC0809逐次逼近式逐次逼近式8路模拟输入路模拟输入（由（由A、B、C控制切换）控制切换）、8位输出的位输出的A/D转换器。转换器。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术共共28脚，双列直插式封装。主要引脚功能如下：脚，双列直插式封装。主要引脚功能如下：(1)IN0IN7：8路模拟信号输入端。路模拟信号输入端。(2) D0D7：8位数字量输出端。位数字量输出端。(3) C 、B 、A：控制控制8路模拟通道的切换，路模拟通道的切换，C、B、A=000111分别对应分

34、别对应IN0IN7通道。通道。(4) OE、START、CLK：控制信号端，控制信号端，OE为输出允许端为输出允许端，START为启动信号输入端，为启动信号输入端，CLK为时钟信号输入端。为时钟信号输入端。(5)VR(+)和和VR(-)：参考电压输入端。：参考电压输入端。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术ADC0809结构框图结构框图 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术ADC 0809操作时序操作时序 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术ADC0809编程要点编程要点u选通模拟量输入通道选通模拟量输入通道u发出启动信号发出启动信

35、号u 判断转换结束，发出判断转换结束，发出OE信号信号 1. 用查询用查询EOC状态状态 2.中断方法中断方法 3.初学阶段可以采用延时的方法初学阶段可以采用延时的方法u读取转换结果读取转换结果 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术接口示例接口示例1 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术ADC0809与与80C51的连接。的连接。8路模拟通道选择信号路模拟通道选择信号A、B、C分别接最低分别接最低3位地址位地址A0、A1、A2（即（即P0.0、P0.1、P0.2），而地址锁存允许信号），而地址锁存允许信号ALE由由P2.0控制，控制，则则8路模拟通道的地

36、址为路模拟通道的地址为FEF8HFEFFH 接线示例接线示例2D触发器二分频原理触发器二分频原理*启动启动AD接口设计接口设计*转换完成判断转换完成判断*转换时钟的提供，转换时钟的提供，51单片机晶振单片机晶振6M*模拟通道的选择模拟通道的选择 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术例：用接口例：用接口2，编程采集，编程采集ADC0809上上8个通道的模拟电压一个通道的模拟电压一遍数字量，并送入内部遍数字量，并送入内部RAM以以30H为始址的输入缓冲区。为始址的输入缓冲区。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术主程序：主程序：ORG 0000HAJMP M

37、AIN ORG 0013HAJMP CINT1ORG 0100HMAIN: SETB EASETB EX1SETB IT1 ; 设置设置INT1为边沿触发方式为边沿触发方式MOV R1, #30H ; 设指向片内缓冲区的指针设指向片内缓冲区的指针MOV R7, #8; 设循环次数设循环次数MOV R2, #00H ; 设设IN0地址地址MOV R0, #0F0H; 设端口地址设端口地址MOV A, R2；MOVX R0, A ; 启动转换启动转换SJMP $ 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术子程序：子程序：ORG 0200HCINT1：MOVX A, R0 ; 数字量取

38、入单片机数字量取入单片机 MOV R1, A ; 数字量送入缓冲区数字量送入缓冲区 INC R1 ; R1指向下一个存储单元指向下一个存储单元 INC R2 ; R2指向下一个模拟量指向下一个模拟量 MOV A, R2 MOVX R0, A ; 启动下一路转换启动下一路转换 DJNZ R7, LOOP CLR EX1LOOP: RETI END 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术DA转换的实现转换的实现DA转换的基础知识转换的基础知识DAC0832芯片结构芯片结构DAC0832功能及管脚功能及管脚DAC0832与与8031双缓冲接口电路设计及软件编程双缓冲接口电路设计及软

39、件编程DAC0832与与8031单缓冲接口电路设计及软件编程单缓冲接口电路设计及软件编程 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术7.2.3 DAC7.2.3 DAC的基本原理及性能指标的基本原理及性能指标1. 概述概述 输入：输入：数字量，数字量，输出：输出：模拟量。模拟量。 转换过程：转换过程：送到送到DAC的各位二进制数按其权的大小转的各位二进制数按其权的大小转换为相应的模拟分量，再把各模拟分量叠加，其和就是换为相应的模拟分量，再把各模拟分量叠加，其和就是D/A转换的结果。转换的结果。 使用使用D/A转换器时，要注意区分转换器时，要注意区分: * D/A转换器的输出形式转

40、换器的输出形式; * 内部是否带有锁存器。内部是否带有锁存器。(1) 输出形式输出形式 两种输出形式：电压输出两种输出形式：电压输出形式与形式与电流输出电流输出形式。电流输形式。电流输出的出的D/A转换器，如需模拟电压输出，可在其输出端加一个转换器，如需模拟电压输出，可在其输出端加一个I-V转换电路。转换电路。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术（2）D/A转换器内部是否带有锁存器转换器内部是否带有锁存器 D/A转换需要一定时间，这段时间内转换需要一定时间，这段时间内输入端的数字量应稳定输入端的数字量应稳定，为此应在数字量输入端之前设置锁存器，以提供数据锁存功能，为此应在

41、数字量输入端之前设置锁存器，以提供数据锁存功能。根据芯片内是否带有锁存器，可分为。根据芯片内是否带有锁存器，可分为内部无锁存器内部无锁存器的和的和内部有内部有锁存器锁存器的两类。的两类。* 内部无锁存器的内部无锁存器的D/A转换器转换器 可与可与P1、P2口直接相接（因口直接相接（因P1口和口和P2口的输出有锁存功能口的输出有锁存功能）。但与）。但与P0口相接，需增加锁存器。口相接，需增加锁存器。* 内部带有锁存器的内部带有锁存器的D/A转换器转换器 可与可与MCS-51的的P0口直接相接。目前有的口直接相接。目前有的D/A转换器内部不但转换器内部不但有锁存器，还包括地址译码电路，有的还有双重

42、或多重的数据缓有锁存器，还包括地址译码电路，有的还有双重或多重的数据缓冲电路冲电路 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术2.主要技术指标主要技术指标(1)分辨率分辨率 输入给输入给DAC的的单位数字量单位数字量变化引起的模拟量输出的变化变化引起的模拟量输出的变化，通常，通常定义为输出满刻度时的模拟量值与定义为输出满刻度时的模拟量值与2n之比。显然，二之比。显然，二进制位数越多，分辨率越高。进制位数越多，分辨率越高。 例如例如，若满量程为，若满量程为10V，根据定义则分辨率为，根据定义则分辨率为10V/2n。 设设8位位D/A转换，即转换，即n=8，分辨率为，分辨率为10V/

43、2n=39.1mV，该，该值占满量程的值占满量程的0.391%，用，用1LSB表示。表示。同理同理：10位位D/A：1 LSB=9.77mV=0.1% 满量程满量程 12位位D/A：1 LSB=2.44mV=0.024% 满量程满量程 根据对根据对DAC分辨率的需要分辨率的需要,来选定来选定DAC的位数。的位数。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术(2)建立时间建立时间描述描述DAC转换快慢的参数转换快慢的参数,表明转换速度。表明转换速度。定义：为从输入数字量到输出达到终值误差定义：为从输入数字量到输出达到终值误差(1/2)LSB(最低有最低有效位效位)时所需的时间。电流

44、输出时间较短时所需的时间。电流输出时间较短，电压输出的，还要电压输出的，还要加上加上I-V转换的时间，因此建立时间要长一些。快速转换的时间，因此建立时间要长一些。快速DAC可达可达1s以下。以下。（3）精度）精度 理想情况，精度与分辨率基本一致理想情况，精度与分辨率基本一致，位数越多精度越高位数越多精度越高。但由于电源电压、参考电压、电阻等各种因素存在着误差。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。精度与分辨率并不完全一致。 位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转换器精位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转换器精度会有所不同。例如，度会有所不同。例

45、如，某型号的某型号的8位位DAC精度为精度为0.19%，另一，另一型号的型号的8位位DAC精度为精度为0.05%。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术D/A转换的基本原理转换的基本原理D/A转换器可分为两大类转换器可分为两大类 直接直接D/A转换器转换器 间接间接D/A转换器，例如转换器，例如PWM输出输出权电流权电流D/A转换器（直接转换器（直接D/A转换器）转换器） 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术MCS-51MCS-51与与DAC0832DAC0832的接口的接口1. DAC0832芯片介绍芯片介绍(1)DAC0832的特性的特性美国国家半导

46、体公司产品，具有美国国家半导体公司产品，具有两个输入数据寄存器两个输入数据寄存器的的8位位DAC,能直接与能直接与MCS-51单片机相连。主要特性如下：单片机相连。主要特性如下：电流输出，电流输出，稳定时间为稳定时间为1s；分辨率为分辨率为8位；位；可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入；可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入；单一电源供电（单一电源供电（+5+15V）；）； 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术（2）DAC0832的引脚及逻辑结构的引脚及逻辑结构 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术DAC0832的的逻辑结构：逻辑结构： 单片机及接口技

47、术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术引脚功能：引脚功能：DI0DI7：8位数字信号输入端位数字信号输入端CS*：片选端片选端ILE：数据锁存允许控制端，高电平有效。：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：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时，数据信号被锁存在输入寄存器中XFER*：数据传送控制：数据传送控制WR2* ：DAC寄存器写选通控制端。当寄存器写选通控制端。当XFER*=0，WR2* =0时，输入寄存器的数据锁存入时，输入寄存器的数据锁存入DAC寄存器中。寄存器中。IOUT1：电流输出：电

48、流输出1端，输入数字量全端，输入数字量全“1”时，时，IOUT1最大，最大，输入数字量全为输入数字量全为“0”时，时，IOUT1最小。最小。IOUT2：D/A转换器电流输出转换器电流输出2端，端，IOUT2+IOUT1=常数。常数。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术Rfb：外部反馈信号输入端，内部已有反馈电阻外部反馈信号输入端，内部已有反馈电阻Rfb，根据需，根据需要也可外接反馈电阻。要也可外接反馈电阻。VREF：基准电源输入基准电源输入Vcc：电源输入端，可在电源输入端，可在+5V+15V范围内。范围内。DGND：数字信号地。数字信号地。AGND：模拟信号地。模拟信号

49、地。“8位输入寄存器位输入寄存器”用于存放用于存放CPU送来的数字量，使输入数字送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由量得到缓冲和锁存，由LE1*控制；控制；“8位位DAC寄存器寄存器”存放待转换的数字量，由存放待转换的数字量，由LE2*控制；控制；“8位位D/A转换电路转换电路”由由T型电阻网络和电子开关组成，型电阻网络和电子开关组成，T型电型电阻网络输出和数字量成正比的模拟电流。阻网络输出和数字量成正比的模拟电流。 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术2.DAC的应用的应用采取何种形式接口与采取何种形式接口与DAC的具体应用有关。的具体应用有关。(1) 单极性电压

50、输出单极性电压输出 单极性模拟电压输出，具体例子单极性模拟电压输出，具体例子输出电压输出电压Vout与与输入数字量输入数字量B的关系的关系:Vout= （B/256）*VRFE输入数字量输入数字量B为为0时，时，Vout也为也为0，输入数字量，输入数字量B为为255时时，Vout为最大值为最大值,单极性。单极性。式中，式中，B=b727+ b626+ b121+ b020； 单片机及接口技术 第七章第七章 机电接口技术机电接口技术（2）双极性电压输出）双极性电压输出Vout=（B128）*（VREF/128）在选用在选用+VREF时，时，（1）若输入数字量）若输入数字量b71，则，则Vout为