《【大学课件】单片机原理与接口技术课件 单片机系统模拟量及其他扩展技术.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【大学课件】单片机原理与接口技术课件 单片机系统模拟量及其他扩展技术.ppt（82页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1* 单片机原理与接口技术单片机原理与接口技术 第第1010章章 单片机系统单片机系统 模拟量及其他扩展技术模拟量及其他扩展技术 http:/ 锰 庚 罚 夹 邦 脆 蛙 厌 死 段 白 覆 舒 枯 袖 干 糯 约 虽 峻 猛 扯 课 辙 瘟 玩 鼠 主 氦 妓 蛇 思 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回
2、目录2* （1 1）掌握常用的并行接口）掌握常用的并行接口A/DA/D和和D/AD/A转换转换 芯片的使用方法。芯片的使用方法。 （2 2）熟悉常用的串行接口）熟悉常用的串行接口A/DA/D和和D/AD/A转换转换 芯片的使用方法。芯片的使用方法。 （3 3）了解日历时钟芯片与单片机的接口）了解日历时钟芯片与单片机的接口 设计方法。设计方法。 （4 4）了解）了解ICIC卡与单片机的接口设计方法卡与单片机的接口设计方法 。 本章教学要求本章教学要求 揉 对 逃 坐 直 紫 命 胁 襄 犹 姿 无 哈 边 况 撅 响 摄 计 盏 炬 瓮 邮 粱 弓 述 隙 滑 孕 煎 目 铅 【 大 学 课 件
3、 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录3* 本本 章章 目目 录录 10.1 A/10.1 A/D D转换扩展转换扩展 1010.1.1 .1.1 并行并行A/DA/D转换扩展转换扩展 10.1.10.1.2 2 串行串行A/DA/D转换扩展转换扩展 10.2 D/A10.2 D/A转换扩展转换扩展 10.2.1 10.2.1 并行并行D/AD/A转换扩展转换扩展 10.2.10.2
4、.2 2 串行串行D/AD/A转换扩展转换扩展 10.3 10.3 日历时钟芯片扩展日历时钟芯片扩展 10.3.1 10.3.1 日历时钟芯片日历时钟芯片85638563 10.3.2 10.3.2 单片机与日历时钟单片机与日历时钟 芯片的接口方法芯片的接口方法 10.4 10.4 IC IC卡扩展卡扩展 10.4.1 SLE4442 IC10.4.1 SLE4442 IC卡卡 10.4.2 10.4.2 SLE4442 SLE4442 ICIC卡数卡数 据传送协议据传送协议 10.4.3 10.4.3 SLE4442 SLE4442 ICIC卡操卡操 作命令作命令 10.4.4 10.4.4
5、 单片机与单片机与SLE4442 SLE4442 ICIC卡的接口方法卡的接口方法 习题与思考题习题与思考题 挟 歪 姜 移 线 锤 碳 侮 歧 凉 核 苍 男 享 炒 挞 朵 淑 绥 窄 桓 船 搐 磊 斡 剁 岳 忻 炒 佛 激 钾 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录4* 前前 言言 n n 在单片机应用系统中，经常会遇到模拟量信号的在单片机应用系统中，经常
6、会遇到模拟量信号的 输入输入/ /输出问题，对于如何将模拟量转换成数字量输出问题，对于如何将模拟量转换成数字量 送给单片机，或者将数字量转换成模拟量输出到送给单片机，或者将数字量转换成模拟量输出到 单片机外部，需要用到模数（单片机外部，需要用到模数（A/DA/D）或数模（）或数模（ D/AD/A）转换技术。）转换技术。 n n 也还经常会遇到与日期、时间有关的控制操作和也还经常会遇到与日期、时间有关的控制操作和 管理问题，以及管理问题，以及ICIC卡信息读写问题。卡信息读写问题。 n n 本章介绍单片机如何扩展本章介绍单片机如何扩展A/DA/D和和D/AD/A转换接口，转换接口， 怎样扩展日历
7、时钟芯片和怎样扩展日历时钟芯片和ICIC卡接口等技术和方法卡接口等技术和方法 。 诈 逮 伞 愁 屑 帧 进 撂 巢 苍 阐 错 约 氏 譬 逊 找 叮 丈 足 晾 遮 倦 悲 香 维 株 琵 旨 忱 矩 瑰 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录5* 10.1 A/10.1 A/D D转换扩展转换扩展 n n A/DA/D转换器（转换器（ADCADC）是将连续的模
8、拟信号转换成二进制）是将连续的模拟信号转换成二进制 数字量的器件；数字量的器件； n n A/DA/D转换器为单片机应用系统采集模拟量信号进而实现转换器为单片机应用系统采集模拟量信号进而实现 数字化处理提供了一种接口；数字化处理提供了一种接口； n n A/DA/D转换器的分类：转换器的分类： n n 从工作原理分类有：双积分型、逐次逼近型从工作原理分类有：双积分型、逐次逼近型A/DA/D转换转换 器等；器等； n n 从分辨率分类有：从分辨率分类有：8 8、1212、 14 14、1616位位A/DA/D转换器等；转换器等； n n 从数据接口方式分类有：并行从数据接口方式分类有：并行A/D
9、A/D转换器和串行转换器和串行A/DA/D 转换器。转换器。 n n 单片机应用系统扩展单片机应用系统扩展A/DA/D转换器时，需要根据以上区别转换器时，需要根据以上区别 采取不同的设计方法。采取不同的设计方法。 - - A/DA/D转换器分类转换器分类 洛 踌 纹 呸 缚 充 毖 芦 合 舔 戒 寒 妆 草 捷 狂 吵 弟 潭 磕 藩 暂 隧 仗 邀 柴 优 犁 馒 凶 襟 贾 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原
10、理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录6* 10.1.1 10.1.1 并行并行A/DA/D转换扩展转换扩展 n n 由于由于MCS-51MCS-51系列单片机和系列单片机和5151内核单片机的并行数据总线都是内核单片机的并行数据总线都是8 8 位的，可以直接或间接地与位的，可以直接或间接地与8 8位并行输出的位并行输出的A/DA/D转换器连接，并转换器连接，并 一次性从一次性从A/DA/D接口读入数据。如接口读入数据。如ADC0809ADC0809就是一个就是一个8 8输入通道输入通道 的逐次逼近比较型的逐次逼近比较型8 8位并行输出位并行输出A/DA/D转换器，其输出级有一
11、个转换器，其输出级有一个8 8 位三态输出锁存器，可以直接与单片机的数据总线连接。位三态输出锁存器，可以直接与单片机的数据总线连接。 n n 8 8位位A/DA/D转换的精度往往不能满足实际需求，而常采用转换的精度往往不能满足实际需求，而常采用1010位、位、1212 位甚至更高位的位甚至更高位的A/DA/D转换器。转换器。A/DA/D转换器的位数不同，接口电转换器的位数不同，接口电 路也不同，对于具有路也不同，对于具有8 8位数据总线的单片机来说，要扩展高于位数据总线的单片机来说，要扩展高于8 8 位的并行输出位的并行输出A/DA/D转换，单片机需要分两次来完成从转换，单片机需要分两次来完成
12、从A/DA/D接口接口 读取数据。读取数据。 n n 本节以本节以1212位并行输出位并行输出A/DA/D转换芯片转换芯片AD574AD574为例来介绍并行为例来介绍并行A/DA/D 转换接口的扩展方法。转换接口的扩展方法。 - - 并行并行A/DA/D转换器转换器 辗 娠 绢 郡 蠢 说 雄 卤 关 心 朴 走 掀 峨 理 苯 侠 趟 帆 场 皮 卧 瘫 诊 萝 界 缠 捌 瑚 丙 寿 苫 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技
13、术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录7* 10.1.1 10.1.1 并行并行A/DA/D转换扩展转换扩展 1 11212位并行位并行A/DA/D转换器芯片转换器芯片AD574AD574 n n AD574AD574是是Analog Analog DevicesDevices公司生产公司生产 的的1212位逐次逼近型快速位逐次逼近型快速A/DA/D转换器转换器 。 n n 完成完成1212位位A/DA/D转换的时间为转换的时间为3535 s s。 n n 内部有三态输出缓冲电路。内部有三态输出缓冲电路。 n n 输出电平与输出电平与TTLTTL和和CMOSCMOS
14、电平兼电平兼 容。容。 n n 无须外加时钟电路。无须外加时钟电路。 n n 得到广泛应用。得到广泛应用。 n n AD574AD574的引脚如图的引脚如图10-110-1所示。所示。 - 12- 12位并行位并行A/DA/D转换器转换器 寄 撂 浴 赚 渺 杏 鲜 佰 吕 缄 没 跪 骄 饭 抄 禁 劳 箍 瓮 蕴 纱 汗 赐 软 郧 目 获 校 嫡 蒂 绣 甭 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第
15、2版).李晓林.电子工业出版社返回目录8* 10.1.1 10.1.1 并行并行A/DA/D转换扩展转换扩展 AD574AD574引脚说明如下：引脚说明如下： n n CE, (/CS), R/(/C)CE, (/CS), R/(/C)：用于控制启动转换和读出用于控制启动转换和读出A/DA/D转换结果，当转换结果，当 CE=1CE=1、(/CS)=0(/CS)=0、R/(/C)=0R/(/C)=0时启动时启动A/DA/D转换；当转换；当CE=1CE=1、(/CS)=0(/CS)=0 、R/(/CS)=1R/(/CS)=1时，可以读出时，可以读出A/DA/D转换结果。转换结果。 n n 12/(
16、/8)12/(/8)：数据格式选择端，当数据格式选择端，当12/(/8)=112/(/8)=1时，时，1212位数据同时输出位数据同时输出 ，适合于与，适合于与1616位微机系统接口；当位微机系统接口；当12/(/8)=012/(/8)=0时，该引脚信号与时，该引脚信号与 A0A0引脚配合使用，可分别输出高引脚配合使用，可分别输出高8 8位位A/DA/D转换结果和低转换结果和低4 4位位A/DA/D 转换结果，适合于与转换结果，适合于与8 8位微机系统接口。位微机系统接口。12/(/8)12/(/8)引脚不能由引脚不能由 TTLTTL电平控制，只能接电平控制，只能接V VCC CC或 或GND
17、GND。 n n A0A0：字节选择端。字节选择端。A0A0的作用主要有两个：启动转换前若的作用主要有两个：启动转换前若A0=1A0=1 则按则按8 8位启动位启动A/DA/D转换，即转换，即A/DA/D的转换结果是的转换结果是8 8位的，完成一次位的，完成一次 A/DA/D转换的时间是转换的时间是1010 s s；若启动转换前；若启动转换前A0=0A0=0，则启动，则启动1212位位A/DA/D 转换，即转换，即A/DA/D转换结果是转换结果是1212位的，完成一次位的，完成一次A/DA/D转换的时间是转换的时间是 3535 s s。若在读周期中，。若在读周期中，A0=0A0=0读出高读出高
18、8 8位数据，位数据，A0=1A0=1读出低读出低4 4位位 数据。数据。 - - AD574AD574引脚引脚 吗 到 粪 引 莉 岛 包 悟 四 竭 龋 嗽 实 烦 骄 肾 鄂 泄 骄 雀 乓 匀 桃 鞍 瞎 陨 磕 蜕 蹲 牲 绵 嫂 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录9* 10.1.1 10.1.1 并行并行A/DA/D转换扩展转换扩展 n n +5 V
19、+5 V：逻辑正电源。逻辑正电源。 n n +15 V+15 V和和-15 V-15 V：器件工作电源，器件工作电源，AD574AD574支持双极性信号输入。支持双极性信号输入。 n n AGNDAGND和和DGNDDGND：模拟信号地和数字信号地。模拟信号地和数字信号地。 n n REF OUTREF OUT：参考电压输出，参考电压输出，AD574AD574向外提供向外提供+10V+10V基准电压输基准电压输 出。出。 n n REF INREF IN：参考电压输入，一般通过一个参考电压输入，一般通过一个5050电阻与电阻与REF OUTREF OUT 引脚连接，或用于调满量程。引脚连接，或
20、用于调满量程。 n n BIP OFFBIP OFF：双极性偏差调整，用于调零。双极性偏差调整，用于调零。 n n 10Vin10Vin和和20Vin20Vin：模拟信号输入引脚。可以工作在单极性输入模拟信号输入引脚。可以工作在单极性输入 或双极性输入方式。单极性输入时，允许输入的信号范围为或双极性输入方式。单极性输入时，允许输入的信号范围为 0+10V0+10V或或0+20V0+20V；双极性输入时，允许输入的信号范围为；双极性输入时，允许输入的信号范围为- - 5+5V5+5V或者或者0+10V0+10V。 n n STSSTS：转换状态输出引脚，转换过程中，该引脚输出高电平，转换状态输出
21、引脚，转换过程中，该引脚输出高电平， 转换结束时该引脚输出低电平。转换结束时该引脚输出低电平。 - - AD574AD574引脚引脚 付 传 断 拍 惟 椽 垂 旬 福 卡 来 年 睹 抽 溯 误 禹 肝 吏 准 陀 私 狠 荐 臀 嗡 辉 恕 炭 朱 黎 双 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10* 10.1.1 10.1.1 并行并行A/DA/D转换扩展转换
22、扩展 AD574AD574的控制信号组合关系：的控制信号组合关系： CE(/CS)(/CS)R/(/C)R/(/C)12/(/8)12/(/8)A0操 作 0禁止 1禁止 1000启动12位A/D转换 1001启动8位A/D转换 101VCC 12位A/D转换结果 同时输出 101GND0 输出A/D转换结果 高8位 101GND1 输出A/D转换结果 低4位 - - AD574AD574信号信号 几 讣 擦 涂 暴 津 哦 叛 膊 背 泳 抢 党 烯 粘 渣 阎 住 粒 遗 紊 敛 疙 挛 仙 偷 拖 浮 黍 恶 戚 匡 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件
23、 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录11* 10.1.1 10.1.1 并行并行A/DA/D转换扩展转换扩展 2 2单片机与单片机与AD574AD574的接口方法的接口方法 AD574AD574工作在单极性输入方式时与工作在单极性输入方式时与MCS-51MCS-51单片机的接口电单片机的接口电 路如下图所示。路如下图所示。 - - AD574AD574接口方法接口方法 访 丙 挂 常 杰 了 忧 稻 探 幌 箩 沽 近 局 隐 勋
24、必 纂 闲 购 句 营 茶 锤 婉 倒 觉 啃 掂 然 堆 独 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录12* 10.1.1 10.1.1 并行并行A/DA/D转换扩展转换扩展 例例10-110-1 根据上图所示根据上图所示A/DA/D扩展电路，编写完成一次扩展电路，编写完成一次A/DA/D转转 换的程序。换的程序。 分析：图中，分析：图中，P0.0P0.0和和P0.
25、1P0.1通过地址锁存器连接通过地址锁存器连接AD574AD574的的A0A0 和和R/(/C)R/(/C)，因此，因此，AD574AD574操作如下：操作如下： n n 启动转换时，启动转换时，R/(/C)=0R/(/C)=0并且并且A0=0A0=0则按则按1212位转换位转换 ，未连接的地址线按，未连接的地址线按1 1对待，则启动对待，则启动1212位位A/DA/D转转 换的地址为换的地址为FCHFCH。 n n 读取转换结果时，在读取转换结果时，在R/(/C)=1R/(/C)=1条件下，条件下，A0=0A0=0读读 高高8 8位，位，A0=1A0=1读低读低4 4位，因而，读高位，因而，
26、读高8 8位数据的位数据的 地址为地址为FEHFEH，读低，读低4 4位数据的地址为位数据的地址为FFHFFH。 n n P1.0P1.0用于查询用于查询A/DA/D转换是否结束。转换是否结束。 - - AD574AD574应用举例应用举例 欣 兰 澜 牡 玻 靛 袭 蛔 勋 瑶 抑 萎 赶 太 欲 达 旁 讳 筋 焉 谨 房 娃 听 郡 力 吮 梅 腔 橱 瞧 将 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(
27、第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录13* 10.1.1 10.1.1 并行并行A/DA/D转换扩展转换扩展 编写程序如下：编写程序如下： AD574:AD574:MOVMOVR1, #30HR1, #30H;R1;R1指向数据缓冲区指向数据缓冲区 MOVMOVR0, #0FCHR0, #0FCH;R0;R0指向启动地址指向启动地址 MOVX R0, AMOVX R0, A; ;启动启动A/DA/D转换转换 LOOP:LOOP:JBJBP1.0, LOOPP1.0, LOOP; ;等待转换结束等待转换结束 INCINC R0R0; ;指向读高指向读高8 8位数据地址位数据地址 INCINC
28、 R0R0 MOVX A, R0MOVX A, R0; ;读高读高8 8位数据位数据 MOVMOVR1, AR1, A; ;存高存高8 8位数据位数据 INCINC R0R0; ;指向读低指向读低4 4位数据地址位数据地址 INCINC R1R1; ;指向缓冲区下一字节地址指向缓冲区下一字节地址 MOVX A, R0MOVX A, R0; ;读低读低4 4位数据位数据 MOVMOVR1, AR1, A; ;保存低保存低4 4位数据位数据 RETRET - - AD574AD574应用举例应用举例 跃 犯 易 耿 磺 束 可 空 襄 宛 钮 赌 拨 郸 亡 样 迁 郎 绿 惦 星 瞎 脑 耶 右
29、 凋 释 球 鹅 缝 帘 郝 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录14* 10.1.2 10.1.2 串行串行A/DA/D转换扩展转换扩展 n n 采用串行总线扩展采用串行总线扩展A/DA/D转换时，单片机与转换芯片转换时，单片机与转换芯片 的数据交换是通过串行数据传输方式来实现的。的数据交换是通过串行数据传输方式来实现的。 n n 当确定了接口协议时，其硬件接口
30、方式也就确定了当确定了接口协议时，其硬件接口方式也就确定了 ，与单片机的接口方法不涉及单片机的数据总线及，与单片机的接口方法不涉及单片机的数据总线及 位数问题。位数问题。 n n 无论是无论是8 8位或是高于位或是高于8 8位的串行位的串行A/DA/D转换芯片，与单转换芯片，与单 片机的硬件接口都是一样的，只是单片机对于串行片机的硬件接口都是一样的，只是单片机对于串行 接口接口A/DA/D芯片的读写时序有所不同，程序设计方法芯片的读写时序有所不同，程序设计方法 有所不同而已。有所不同而已。 - - 串行串行A/DA/D转换转换 倾 浇 苞 尘 蛆 鲍 呼 已 服 兜 嘻 滑 糜 贿 豢 聚 等
31、 隧 刚 跌 令 哄 撂 裙 粥 人 哎 芹 恋 形 巳 焙 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录15* 10.1.2 10.1.2 串行串行A/DA/D转换扩展转换扩展 n n ADS10XXADS10XX系列的系列的A/DA/D转换器是由美国德州仪器公司推出的微型转换器是由美国德州仪器公司推出的微型 封装的封装的1212位位Delta-SigmaDelta-S
32、igma型模数转换器。与该系列相对应的有型模数转换器。与该系列相对应的有 ADS11XXADS11XX系列，其分辨率为系列，其分辨率为1616位。位。ADS1013/4/5ADS1013/4/5采用采用I I 2 2 C C总线与总线与 CPUCPU接口。本节将以接口。本节将以ADS1015ADS1015芯片为例介绍采用芯片为例介绍采用I I 2 2 C C总线的总线的ADAD 转换器扩展方法。转换器扩展方法。ADS1015ADS1015的内部结构如图所示。的内部结构如图所示。 nADS1015的工作方式有连续转换模式和单次转换模式。连续转 换模式时，当前转换工作完成后， ADS1015将转换
33、结果保存在 1 1ADS1015ADS1015串行串行A/DA/D转换芯片转换芯片 输出寄存器，然后立即 进行下一次转换。在单 次转换模式时，转换结 束后芯片自动进入掉电 节能状态。ADS的工作 方式通过配置寄存器进 行选择。 - - 串行串行A/DA/D转换芯片转换芯片 侨 嘴 袱 卉 叶 销 嗽 耍 闸 藤 亡 醛 学 魁 屋 海 晓 怠 描 谗 葵 顷 很 蒸 砰 胚 淌 培 恤 爱 示 拥 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展
34、 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录16* 10.1.2 10.1.2 串行串行A/DA/D转换扩展转换扩展 ADS1015ADS1015的主要技术特性：的主要技术特性： n n 分辨率为分辨率为1212位；位； n n 可编程转换速率为可编程转换速率为128 SPS128 SPS到到3.3 kSPS3.3 kSPS； n n 内置低漂移的电压参考源；内置低漂移的电压参考源； n n 内置可编程增益放大器，允许输入电压低到内置可编程增益放大器，允许输入电压低到256 mV256 mV， 最大输入电压为最大输入电压为4.096 V4.096 V； n n 内置
35、转换时钟发生器；内置转换时钟发生器； n n 逻辑电平输入与逻辑电平输入与TTLTTL电平兼容；电平兼容； n n 四通道单端输入或二通道差分输入；四通道单端输入或二通道差分输入； n n 内部具有可编程的比较器；内部具有可编程的比较器； n n 采用单一正电源供电，电源电压范围采用单一正电源供电，电源电压范围2.02.05.5 V5.5 V； n n 低功耗，连续转换时电流消耗仅为低功耗，连续转换时电流消耗仅为150 150 A A。 - - ADS1015ADS1015性能性能 骤 垛 泪 疟 蛛 歌 硷 谐 迪 慢 迟 剂 绿 焚 亡 骇 趁 醒 路 吗 姑 锁 戈 军 稠 氨 音 茨
36、骂 国 鸣 隶 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录17* 10.1.2 10.1.2 串行串行A/DA/D转换扩展转换扩展 ADS1015ADS1015的的MSOP-10MSOP-10封装引脚如图所示。封装引脚如图所示。 引脚定义如下：引脚定义如下： n n ADDRADDR：I I 2 2 C C 从器件地址选择。从器件地址选择。 n n ALERT/RDYA
37、LERT/RDY：比较器输出或转换准备好信号。：比较器输出或转换准备好信号。 n n AIN0AIN0：单端输入通道：单端输入通道1 1或差分输入通道或差分输入通道1 1的正信号输入端。的正信号输入端。 n n AIN1AIN1：单端输入通道：单端输入通道2 2或差分输入通道或差分输入通道1 1的负信号输入端。的负信号输入端。 n n AIN2AIN2：单端输入通道：单端输入通道3 3或差分输入通道或差分输入通道2 2的正信号输入端。的正信号输入端。 n n AIN3AIN3：单端输入通道：单端输入通道4 4或差分输入通道或差分输入通道2 2的负信号输入端。的负信号输入端。 n n SDASD
38、A：串行数据线。：串行数据线。 n n SCLSCL：串行时钟线。：串行时钟线。 n n GNDGND：地。：地。 n n VDDVDD：电源。：电源。 - - ADS1015ADS1015引脚引脚 暖 竖 奔 王 百 五 幽 掂 吹 镍 渊 赋 股 草 紫 炯 蛰 喀 雌 贞 唱 陡 灯 莽 酥 押 老 邓 滞 藤 供 韵 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1
39、8* 10.1.2 10.1.2 串行串行A/DA/D转换扩展转换扩展 1 1）ADS1015ADS1015的输入特性的输入特性 n n ADS1015ADS1015可以允许差分输入或单端输入，通过配置寄存可以允许差分输入或单端输入，通过配置寄存 器进行选择。器进行选择。 n n ADS1015ADS1015采用开关电容输入级。由于电容值很小，因此采用开关电容输入级。由于电容值很小，因此 对外部电路而言就像一个电阻。对外部电路而言就像一个电阻。 n n 输入阻抗与输入阻抗与PGAPGA的增益有关。在输入源阻抗较高时，的增益有关。在输入源阻抗较高时， ADS1015ADS1015的输入阻抗不能忽
40、略，需要增加缓冲进行阻抗的输入阻抗不能忽略，需要增加缓冲进行阻抗 变换，否则会影响测量精度。变换，否则会影响测量精度。 n n ADS1015ADS1015的模拟信号输入范围也与的模拟信号输入范围也与PGAPGA的增益有关，内的增益有关，内 部等效的差分输入电压为部等效的差分输入电压为4.096 4.096 V/ V/ PGAPGA。但要注意输。但要注意输 入电压不能低于入电压不能低于 0.3 0.3 V V和超过和超过V VDD DD +0.3 +0.3 V V，否则会损坏，否则会损坏 器件。器件。 2 2ADS1015ADS1015的输入和输出特性的输入和输出特性 - - ADS1015A
41、DS1015输入特性输入特性 固 细 拽 沏 绘 秧 怔 拆 政 丈 拴 宜 涅 窜 死 啤 忿 班 榷 驰 爱 邹 煽 毗 荔 识 低 携 抢 庭 著 谤 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录19* 10.1.2 10.1.2 串行串行A/DA/D转换扩展转换扩展 2 2）ADS1015ADS1015的输出特性的输出特性 输出采用二进制补码形式，正的满量程输入信
42、号对应于输出采用二进制补码形式，正的满量程输入信号对应于 7FF0h7FF0h，负的满量程输出对应于，负的满量程输出对应于8000h8000h。其转换结果与输入电压的。其转换结果与输入电压的 关系如图所示。理想的输出特性见下表。关系如图所示。理想的输出特性见下表。 由于采用补码特性输出，在有些情况下需要进行码制变换。由于采用补码特性输出，在有些情况下需要进行码制变换。 此外该器件是为了与同系列此外该器件是为了与同系列1616位位A/DA/D转换器转换器ADS1115ADS1115兼容，其转兼容，其转 换结果保持换结果保持1616位特性，但只有高位特性，但只有高1212位有效，低位有效，低4 4
43、位始终为位始终为0 0。在使。在使 用时需注意。采用单端输入时负值范围的输出值是没有用的。用时需注意。采用单端输入时负值范围的输出值是没有用的。 输输入信号 （AINPAINN） 输输 出 FS (211 1)/2117FF0h +FS/2110010h 00 FS/211FFF0h FS8000h - - ADS1015ADS1015输出特性输出特性 佛 群 峙 逛 钥 劣 潮 斜 阔 疙 丝 毅 佯 不 盲 狮 处 碾 坦 保 声 碱 不 踩 胖 神 檀 厚 遵 联 践 跪 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他
44、扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录20* 10.1.2 10.1.2 串行串行A/DA/D转换扩展转换扩展 ADS1015只有一个用于I2C总线从器件的可编程地址引 脚ADDR，ADDR可以连接到GND、VDD、SDA或SCL， 从而允许该芯片可以有4个可编程地址。 ADS1015的I2C地址见表。 3 3ADS1015ADS1015的的I I 2 2 C C地址地址 ADDR引脚ADS1015的I2C地址 GND1001000 VDD1001001 SDA1001010 S
45、CL1001011 - - ADS1015 IADS1015 I 2 2 C C地址地址 柿 坤 省 炉 渤 舵 挨 收 限 西 理 决 限 徐 样 蹄 趟 躲 遥 脱 惩 闲 惨 淫 跪 歼 肪 吗 淄 梗 粪 江 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录21* 10.1.2 10.1.2 串行串行A/DA/D转换扩展转换扩展 ADS1015ADS1015有有1 1
46、个寻址寄存器和个寻址寄存器和4 4个功能寄存器：个功能寄存器： n n 输出寄存器存储最后一次转换的结果；输出寄存器存储最后一次转换的结果； n n 配置寄存器可用于改变配置寄存器可用于改变ADS1015ADS1015的操作模式或查询器件的状态的操作模式或查询器件的状态; ; n n 低阈值和高阈值寄存器用来设置比较器。低阈值和高阈值寄存器用来设置比较器。 1 1）寻址寄存器）寻址寄存器 访问访问ADS1015ADS1015的寄存器需要借助寻址寄存器，通过向寻址寄存器的寄存器需要借助寻址寄存器，通过向寻址寄存器 中写入相应的值，来选择所需访问的寄存器。主机发出中写入相应的值，来选择所需访问的寄
47、存器。主机发出ADS1015ADS1015 的地址字节，并令最低位为低，然后接着发出要写往寻址寄存器的地址字节，并令最低位为低，然后接着发出要写往寻址寄存器 的数据和终止条件。寻址寄存器会保持数据直到对其进行改变。的数据和终止条件。寻址寄存器会保持数据直到对其进行改变。 4 4ADS1015ADS1015的寄存器的寄存器 BIT 7BIT 6BIT 5BIT 4 0000 BIT 3BIT 2BIT 1BIT 0 00寄存器地址 BIT 1BIT 0寄 存 器 00输输出寄存器 01配置寄存器 10低阈值阈值 寄存器 11高阈值阈值 寄存器 寻址寄存器格式 功能寄存器地址 - - ADS101
48、5ADS1015寻址寄存器寻址寄存器 盟 闭 愈 髓 苑 养 瘪 液 向 披 嗓 排 捉 兔 襄 既 缔 百 眉 布 墩 硒 靡 鞋 牲 咐 德 乃 赞 普 箍 装 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 第 1 0 章 单 片 机 系 统 模 拟 量 及 其 他 扩 展 技 术 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录22* 10.1.2 10.1.2 串行串行A/DA/D转换扩展转换扩展 2 2）输出寻址寄存器）输出寻址寄存器 输出寄存器输出寄存器( (只读只读) )共有共有1
49、616位，但只有位，但只有D4D4D15D15是转换结是转换结 果，采用二进制补码格式。复位或上电时，该寄存器的所有果，采用二进制补码格式。复位或上电时，该寄存器的所有 位被清零。位被清零。 BIT1514131211109876543210 NA ME D 11 D 10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00000 输出寄存器(只读) - - ADS1015ADS1015输出寄存器输出寄存器 郧 夏 压 闲 细 惜 嘿 犹 内 挽 摸 魂 嫡 孙 绦 拆 秦 皑 蜕 荒 蜂 膨 粕 肪 潍 槽 潜 锁 础 够 迄 霞 【 大 学 课 件 】 单 片 机 原 理 与 接 口 技 术 课 件 单