第11章单片机原理及应用(张毅刚主编)课件.ppt

1、第11章 模拟通道接口 8.1 D/A转换器及其与单片机接口8.2 A/D转换器及其与单片机接口8.3开关量接口8.1 D/A8.1 D/A转换器及其与单片机接口转换器及其与单片机接口 8.1.1 D/A转换器的原理一、D/A转换器的基本原理型电阻网络D/A转换器：10101010101010102RD7R2R2R2R2R2R2R2R2RRRRI7I7I-+VREFI6I5I4I3I2I1I0I6I5I4I3I2I1I0RfbIOUT1IOUT2D6D5D4D3D2D1D0VORRR输出电压的大小与数字量具有对应的关系输出电压的大小与数字量具有对应的关系。8.1.1 D/A转换器的原理1287

2、60176076017608/2,/2./2.24256-(22.2)2REFOUTREFOfbOUTIVRIIIIIIIIIIdddVVR Iddd8.1.2 DAC0832芯片及其与单片机接口 DAC0832是位D/A转换器，片内有输入数据寄存器，可直接与单片机接口。DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。一、DAC0832内部结构及引脚输入锁存器DAC寄存器D/A转换器DI7DI0ILECSWR1WR2XFERVREFIOUT2IOUT1RfbAGNDVCC&LE1LE2LE=1输出跟随输入IE=0锁存CS:片选信号ILE:输入锁存信号WR1:写信号1WR

3、2:写信号2XFER:传送控制信号VREF:参考输入电压，-10V+10VD7D0:数字量输入线IOUT1，IOUT2:DAC电流输出1，2Rfb:片内反馈电阻引脚(15K)Vcc:主电源，+5v+15vAGED:模拟地DGND:数字地二、DAC0832与80C51单片机的接口 、单缓冲工作方式 适用只有一路模拟量输出，或有几路模拟量输出但并不要求同步的系统。80C51P2.7P0WRCSXFERWR1WR2ILEVCC+5VRfbVODAC0832IOUT1IOUT2D0D7DGNDVSS-+VREFAGND-5V例:锯齿波产生电路：MOVDPTR,#7FFFH;口地址送DPTRMOVA,#

4、0LOP:MOVX DPTR,AINCANOPNOPSJMP LOPEND双极性模拟输出电压：+5V-5V781778811225 25 2(2)5 2(2)22iREFDiiiiREFREFOUTDiiiiVVdVVVVdd 例：小功率直流电机驱动：PWM直流电机调速：正向快速正向慢速反向快速反向慢速5V5V-5V-5V0V0V0V0V 电机正传控制程序：MOVDPTR,#7FFFHDAMOT:MOVA,#80HMOVX DPTR,A；输出电平0VACALL DELAY1 ；维持输出0V电平MOVA,0FFHMOVX DPTR,A；输出电平+5VACALL DELAY2 ；维持输出电平+5V

5、SJMP DAMOT2、双缓冲工作方式 多路D/A转换，要求同步进行，就应该采用双缓冲器方式。80C51P2.7P0WRCSXFERWR1WR2ILEVCCDAC0832(1)D0D7CSXFERWR1WR2ILEVCC+5VDAC0832(2)D0D7P2.6P2.5完成两路D/A同步输出的程序如下：MOVDPTR，#0DFFFH；0832（）输入锁存器地址MOV A，#data1 MOVX DPTR，A ；data1送入0832（）输入锁存器MOV DPTR，#0BFFFH ；0832（）输入锁存器地址MOV A，#data2MOVX DPTR，A ；data2送入0832（2）输入锁存器

6、MOV DPTR，#7FFFH ；同时启动0832(1)、0832(2)MOVX DPTR，A ；完成D/A转换输出 3、直通工作方式当DAC0832芯片的片选信号、写信号、及传送控制信号的引脚全部接地，允许输入锁存信号ILE引脚接5V时，DAC0832芯片就处于直通工作方式，数字量一旦输入，就直接进入DAC寄存器，进行D/A转换。8.2 /转换器及其与单片机接口8.2.1 转换器的原理一、逐次逼近式ADC的转换原理二、双积分式ADC的转换原理12INR E FTT=VVINREFND=VV8.2.1 转换器的原理主要性能为：分辨率为位；单+5V供电，模拟输入电压范围为05V；路模拟输入；可锁

7、存三态输出，输出与TTL电平兼容；时钟频率范围：典型值为时钟频率640KHz，转换时间约为100S。8.2.2 ADC0809芯片及其与单片机的接口一、ADC0809的内部结构8.2.2 ADC0809芯片及其与单片机的接口IN0IN7：路模拟量;C、B、A：路模拟开关的地址信号;ALE：地址锁存信号;START：启动A/D控制信号。上升沿复位内部逐次逼近寄存器，下降沿开始A/D转换;EOC：转换结束信号;OE：输出允许。OE为高电平时，转换结果数据出现在D7D0引脚。当OE为低电平时,呈高阻状态。引脚：8.2.2 ADC0809芯片及其与单片机的接口D7D0，位数字量输出;CLK，时钟信号;

8、VREF（）、VREF（）：基准电源.8.2.2 ADC0809芯片及其与单片机的接口二、ADC0809与单片机的接口1、查询方式 EOCADC0809D0D774LS373OEGALE80C31D7:D0Q7:Q0INT1(P3.3)EAP0ABCCKQDQ1+STARTALEOECLKWRP2.7RDIN0IN78.2.2 ADC0809芯片及其与单片机的接口例：对路模拟信号轮流采样一次，并依次把转换结果存储到片内RAM30H为起始地址的连续单元中。MAIN:MOV R1，#30H ；置数据区首地址MOV DPTR，#7FF8H；指向通道 MOV R7，#08H ；置通道数LOOP:MOV

9、X DPTR，A ；启动A/D转换JNBP3.3,$JB P3.3，$；查询A/D转换结束 MOVX A，DPTR ；读取A/D转换结果 MOV R1，A ；存储数据 INC DPTR；指向下一个通道 INC R1；修改数据区指针 JNZ R7，LOOP ；个通道转换完否？SJMP$ENDSJMP MAINORG 0013H；中断服务程序入口AJMP PINT1ORG 2000HMAIN:MOV R1,#30H ；置数据区首地址MOV R2,#8 ;转换通道数SETB IT1；为边沿触发方式 SETB EA；开中断 SETB EX1；允许中断 MOV DPTR，#7FF8H；指向IN0通道 M

10、OVX DPTR，A；启动A/D转换SJMP$；等待中断2、中断方式 读取IN0通道的模拟量转换结果，并送至片内RAM以30H为首地址的连续单元中。ORG 2100H；中断服务程序入口PINT1 MOVX A，DPTR；读取转换后数据 MOV R1，A；数据存入RAM中 INC R1；修改数据区指针INC DPTR;修改通道号 MOVX DPTR，A；再次启动A/D转换DJNZ R2,NEXTCLREX1 ;关中断NEXT:RETI ;中断返回END8.3 开关量接口开关量接口 开关量的输入与输出，CPU通过对输入信息分析是“1”还是“0”，即可知开关是合上还是断开。如果控制某个执行器的工作状

11、态，只需送出“0”或“1”，即可由操作机构执行。但是由于工业现场存在着电、磁、振动、温度等各种干扰及各类执行器所要求的开关电压量级及功率不同，所以在接口电路中需要选用不同的元器件，还需要采用各种缓冲、隔离与驱动措施。8.3.1 8.3.1 开关量输入接口开关量输入接口一、独立键盘与单片机的接口一、独立键盘与单片机的接口读扳键开关状态程序段：读扳键开关状态程序段：CLRCLRP1.0 P1.0 ；准备选通和读入开关状态；准备选通和读入开关状态 MOVX AMOVX A，R0 R0 ；读信号，（；读信号，（R0R0）可为随机值）可为随机值 RRC ARRC A JC JCKS1 KS1 ；P0.0

12、P0.0为高电平，转为高电平，转KS1KS1 LJMP KF1 LJMP KF1 ；P0.0P0.0为低电平，执行为低电平，执行KF1KF1程序程序KS1:RRC AKS1:RRC A JC KS2 JC KS2 ；P0.1P0.1为高电平，转为高电平，转KS2KS2 LJMP KF2 LJMP KF2 ；P0.1P0.1为低电平，执行为低电平，执行KF2KF2程序程序 KS7KS7：RRC ARRC A JC ELSE JC ELSE ；P0.7P0.7为高电平，转为高电平，转ELSEELSE LJMP KF8 LJMP KF8 ；P0.7P0.7为低电平，执行为低电平，执行KF8KF8程序

13、程序ELSEELSE：二、拨盘开关与单片机的接口二、拨盘开关与单片机的接口BCD：CLRP1.0 ；准备选通和读入2位BCD码 MOVX A，R0 ；产生读信号 ANLA，#0FH ；取个位数 MOV 20H，A ；存入片内RAM 的20H单元 MOVX A，R0 ；重读2位BCD码 ANLA，#0F0H ；取十位数 SWAP A ；调整到低半字节 MOV 21H，A ；存入片内RAM的21H单元 RET 接口程序如下：光耦合器光耦合器是以光为媒介传输信号的器件，它把一个发光二极管和一个光敏三极管封装在一个管壳内，发光二极管加上正向输入电压信号（1.1V）就会发光，光信号作用在光敏三极管基极产

14、生基极光电流使三极管导通，输出电信号。8.3.2 8.3.2 开关量输出接口开关量输出接口一、输出接口的隔离一、输出接口的隔离二、继电器输出接口二、继电器输出接口继电器输出，可完成从低压直流到高压交流的过继电器输出，可完成从低压直流到高压交流的过渡。在经光耦合器光电隔离后，直流部分给继电渡。在经光耦合器光电隔离后，直流部分给继电器控制线圈供电，而其输出触点则可直接于器控制线圈供电，而其输出触点则可直接于220V220V相接。相接。三、双向晶闸管输出接口三、双向晶闸管输出接口 双向晶闸管具有双向导通功能，能在交流、大电流场合使用，且开关无触点，因此在工业控制领域有着极为广泛的应用。双向晶闸管隔离

15、驱动电路的设计是光耦合双向晶闸管驱动器。与一般的光耦不同，在于其输出部分是一硅光敏双向晶闸管，有的还带有过零触发检测器，以保证在电压接近为零时触发晶闸管。四、固态继电器输出接口四、固态继电器输出接口n固态继电器（固态继电器（SSRSSR）是近年发展起来的一种新型电子继电）是近年发展起来的一种新型电子继电器，其输入控制电流小，用器，其输入控制电流小，用TTLTTL、HTLHTL、COMSCOMS等集成电路或等集成电路或加简单的辅助电路就可直接驱动，具有无机械噪声、无抖加简单的辅助电路就可直接驱动，具有无机械噪声、无抖动和回跳、开关速度快、体积小、重量轻、寿命长、工作动和回跳、开关速度快、体积小、

16、重量轻、寿命长、工作可靠等特点，并且耐冲力、抗潮湿、抗腐蚀，因此在微机可靠等特点，并且耐冲力、抗潮湿、抗腐蚀，因此在微机测控等领域中。测控等领域中。n固态继电器由光电耦合电路、触发电路、开关电路、过零固态继电器由光电耦合电路、触发电路、开关电路、过零控制电路和吸收电路五部分构成。这五部分被封装在一个控制电路和吸收电路五部分构成。这五部分被封装在一个六面体外壳内，外面有四个引脚。非过零型六面体外壳内，外面有四个引脚。非过零型SSRSSR没有过零控没有过零控制电路。制电路。n直流型固态继电器主要用于直流大功率控制直流型固态继电器主要用于直流大功率控制场合。其输入端为一光电耦合电路，因此可用场合。其

17、输入端为一光电耦合电路，因此可用OCOC门或晶体管直接驱动，驱动电流一般门或晶体管直接驱动，驱动电流一般3 330mA30mA，输入电压为，输入电压为5 530V30V，其输出端为晶体，其输出端为晶体管输出，输出电压管输出，输出电压3030180V180V。1、直流型固态继电器、直流型固态继电器n 交流型固态继电器分为非过零型和过零型，二者交流型固态继电器分为非过零型和过零型，二者都是用双向晶闸管作为开关器件，用于交流大功率驱都是用双向晶闸管作为开关器件，用于交流大功率驱动场合。动场合。n 对于非过零型对于非过零型SSRSSR，在输入信号时，不管负载电，在输入信号时，不管负载电源电压相位如何，

18、负载端立即导通；而过零型必须在源电压相位如何，负载端立即导通；而过零型必须在负载电源电压接近零且输入控制信号有效时，输出端负载电源电压接近零且输入控制信号有效时，输出端负载电源才导通，可以抑制射频干扰。当输入端的控负载电源才导通，可以抑制射频干扰。当输入端的控制电压撤消后，流过双向晶闸管负载电流为零时才关制电压撤消后，流过双向晶闸管负载电流为零时才关断。断。、交流型固态继电器、交流型固态继电器 过零型过零型 非过零型非过零型 基本控制基本控制 TTL控制控制1 1、D/AD/A与与A/DA/D转换器有哪些主要技术指标？转换器有哪些主要技术指标？2 2、D/AD/A转换器由哪几部分组成？各部分的

19、作用是什么？转换器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？3 3、试述、试述DAC0832DAC0832芯片的输入寄存器和芯片的输入寄存器和DACDAC寄存器二级缓冲的优点。寄存器二级缓冲的优点。4 4、试设计、试设计80C5180C51与与DAC0832DAC0832的接口电路，并编制程序，输出图所的接口电路，并编制程序，输出图所示波形。示波形。5 5、逐次逼近式、逐次逼近式A/DA/D转换器由哪几部分组成？各部分的作用是什转换器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？么？6 6、根据图所示的、根据图所示的80318031与与ADC0809ADC0809接口电路，若要从该接口电路，若要从该A/DA/D芯片模芯片模拟通道拟通道IN0IN0IN7IN7每隔每隔1s1s读入一个数据，并将数据存入地址读入一个数据，并将数据存入地址为为0080H0080H0087H0087H的外部数据存储器中。试设计该程序。的外部数据存储器中。试设计该程序。思考题与习题思考题与习题