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1、第8章 单片机典型外围接口技术 单片机原理、接口及应用单片机原理、接口及应用 签 哟 肿 蓖 汝 丢 著 醚 蛮 替 俄 千 埠 僵 乓 椅 掣 番 肝 埋 吟 性 天 狗 平 精 守 乳 渺 滇 果 吱 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 内 容 提 要 A/D、D/A接口技术 A/D接口技术 D/A接口技术 赃 扳 兔 件 埋 曳 哎 靖 蔼 诺 惰 邢 扇 善 疥 撒 宙 丧 显 貌 琢 伸 兔 嗡 卖 十 铃 辕 蜒 部 亡 赦 第 8 章
2、 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 8.1 A/D、D/A接口技术 在前一章并行接口的扩展中，解决了数字量或开关量的 检测和控制，然而很多应用系统中， 测控的对象是模拟量， 计算机只能处理数字量，因此必须进行数字量和模拟量之间 的转换， 这就需要使用A/D或D/A接口。A/D和D/A接口又有 串行接口和并行接口之分。本章主要介绍并行D/A和A/D转换 接口。 俗 骂 亦 参 佳 豌 蛾 厨 照 韩 讲 忍 得 誉 写 呢 柯 淤 藉 厦 匝 狞 爹 签 踩
3、恍 挖 邢 帧 诵 夕 霜 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 8.1.1 A/D接口技术 8.1.1.1 A/D概述 模数AD转换器是一种用来将连续的模拟信号转换成二进 制数的器件。一个完整的A/D变换器通常包括这样的一些输 入、输出信号：模拟输入信号和参考电压；数字输出信号； 启动转换信号；转换结束信号；数据输出允许信号等。高速 A/D一般还应有采样保持电路，以减少孔径误差（在A/D转 换的孔径时间内，因输入模拟量的变动所引起输出的不确定 性误
4、差）。 果 汉 澜 峦 攘 胳 储 魏 时 账 赐 梅 盐 负 帽 俩 贴 崎 次 悲 莱 浓 莫 鳖 碗 手 殖 氰 拢 流 巢 灼 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 A/D转换器的主要技术指标有： 分辨率 输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的 变化量。通常用位数表示, 对n位的A/D转换器, 分辨率为满 刻度电压的1/2n。 转换误差 指一个实际的A/D转换器量化值与一个理想的A/D 转换器量化值之间的最大偏差，通常以最低有效位的倍数
5、给 出。转换误差和分辨率一起共同描述A/D转换器的转换精度 。值得一提的是，转换误差或转换精度的概念在国内外不同 的参考文献上含义或形式可能会有所不一样，读者在阅读时 应该注意类别区别。 转换时间与转换速率 A/D转换器完成一次转换所需要的时 间为A/D的转换时间。转换时间的倒数为转换速率，即1秒 种完成转换的次数。 原 潮 痢 侗 惦 摈 掌 弯 履 赔 捏 狄 眷 户 爆 卜 斧 纺 彬 跨 任 帘 哆 学 间 落 驶 裕 霸 休 酞 耽 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件
6、第8章 单片机典型外围接口技术 ADC0809是逐次逼近型八位A/D转换器，片 内有八路模拟开关，可对八路模拟电压量实现 分时转换。典型转换速度100s 。片内带有三 态输出缓冲器，可直接与单片机的数据总线相 连接 。 ADC0809的引脚见图，其信号意义如 下： CLK 时钟信号，典型值为500640KHZ VREF+、VREF- 基准电压输入，通常 VREF+ 接5V、VREF- 接地 ALE 地址锁存允许，其上升缘锁存 ADDCADDA的地址信号 8.1.1.2 ADC0809的扩展接口 ALE ADDA ADDB ADDC START EOC D0 D7 OE CLK VREF+ VR
7、EF- VCC IN0 IN7 GND ADC0809 弃 栅 潞 僻 图 孰 各 霄 荒 疹 辖 熬 豁 迷 瞒 躺 幌 闺 具 阳 叼 图 寨 尼 十 拦 呸 垂 哲 娃 希 穷 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 START A/D转换启动信号，上升缘启动A/D转换。 EOC 转换完成信号，启动转换后，EOC输出低电平，转换完 成后输出高电平。该信号可用作向单片机提出中断申请，或者 作为查询信号。 OE 数字量输出允许信号，该引脚输入高电平时
8、，转换后 的数字量从D0D7脚输出。 IN0IN7 模拟电压输入，八个引脚可分别接八路模拟信号 。 ADDA、ADDB、ADDC 通道选择信号，其输入电平的组合选择 模拟通道IN0IN7之一 ： ADDC、ADDB 、ADDA 模拟通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 1 1 1 IN7 频 拟 塔 袍 钮 所 其 井 浑 涌 奶 盂 魁 益 詹 唱 瑚 啼 深 总 汝 滔 职 说 贺 峻 岛 吉 紧 尖 惦 搪 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围
9、接口技术 转换结束信号EOC根据不同的方式和单片机的连结方式 不同： 采用延时方式 EOC悬空，在启动转换后延时 100 s，再读转换结果； 采用查询方式，可将EOC接并行口(P1或P3)的 某线，检测EOC变高后，再读入转换结果。 采用中断方式，可将EOC经非门反相接到单片机的 中断请求端，一旦转换完成EOC变为高电平，向 8XX51提出中断请求，进入中断服务后读入转换 结果。如图10.12是一个中断方式的接口电路。 肇 溯 拜 奶 系 啼 推 史 卉 吕 歇 贮 融 跨 慕 蓬 陈 琶 楼 杠 初 给 曝 绝 恭 姥 济 硼 射 逼 硅 窒 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口
10、技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 图8.3 ADC0809和8XX51的连结 ALE 273 1 D0 D7 Q0 Q1 Q2 373 G 1 INT1 P0 8XX51 RD WR CLK Q ALE D Q ALE ADDA ADDB ADDC START EOC D0 D7 OE CLK IN0 IN7 VREF+ VREF- VCC GND ADC0809 8 8 P2.7 +5V 1 1 梭 膳 鸭 畏 里 滚 婴 愧 禾 氖 英 匿 锈 顽 邦 靠 这 光 蛀 躇 急 澄 窜 重
11、迹 惦 剐 冗 诀 漂 泞 关 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 主程序： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H ；INT1中断入口地址 LJMP INT1 ORG 0030H MAIN：MOV R0，#60H ；置数据存储区首址 MOV R2，#08H ；置八路数据采集初值 SETB IT1 ；设置边延触发中断 SETB EA 瞒 殖 香 布 咀 点 寓 遣 童 笼 素 呈 持 迹 盔 炕 中 背 疏 馅 逐 肋 觉 温
12、侥 榔 欠 则 蜒 吹 郡 邮 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 SETB EX1 ；开放外部中断1 MOV DPTR，#7FF8H ；指向0809通道0 RD： MOVX DPTR，A ；启动A/D转换 HE： MOV A，R2 ；八路巡回检测数送A JNZ HE ；等待中断，八路未完继续 中断服务程序： INT1：MOVX A，DPTR ； 读取A/D转换结果 MOV R0，A ；向指定单元存数 INC DPTR ；输入通道数加1 INC R
13、0 ；存储单元地址加1 MOVX DPTR， A ；启动新通道A/D转换 DEC R2 ；待检通道数减1 RETI ；中断返回 否 吻 啄 凝 卷 帮 啡 巢 宣 挞 毗 算 前 井 手 锅 贮 滦 盗 诀 胰 遍 辅 巳 流 狼 襟 猿 顶 酗 蹦 疥 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 8.1.1.3 AD574的扩展接口 AD574是逐位比较式12位模数转换器， 转换时间小于25微秒，可以方便地与8 位或16位单片机接口。其内部结构框图 和引
14、脚如图8.3所示。 1）芯片引脚 与外围器件接口的引脚 10VIN：0V+10V的单极性或-5V +5V的双极性输入线。 20VIN：0V+20V的单极性或-10V +10V双极性输入线。 REFOUT：片内基准电压输出线。 碗 祟 孤 素 祖 常 龙 锯 状 尉 事 迄 府 疚 叉 币 救 撩 帧 样 斌 腆 敷 铅 帆 饰 巾 灸 歌 权 状 殴 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 REFIN：片内基准电压输入线。 BIPOFF：极性调节线。
15、模拟量从10VIN或20VIN输入，输入极性由REFIN， REFOUT和BIPOFF的外部电路确定。如图8.3所示，不论 输入模拟量是单极性还是双极性，均按从小到大的顺序将 输入模拟量变换为数字量000HFFFH。 对单极性的模拟量， 0伏对应000H,最大电压值对应FFFH； 对双极性的模拟量，负幅值对应0，0伏对应800H，正幅值对 应FFFH 如果把转换结果减去800H，可以得到与模拟量极性与大小对 应的数字量。0-800H=800H(负幅值)，800H-800H=0（零值 ）FFFH-800H=7FFH（正幅值） 驼 耍 宁 忘 款 婚 赦 涂 凭 基 舱 酚 钵 荡 胯 猪 剿 递
16、 刚 挪 酷 葱 淖 鸵 敖 泥 载 凡 井 稚 岩 勤 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 与单片机接口的引脚 ：12位转换或8位转换线。 ，12位转换结果同时输出到数据线上； ，则根据A0的状态来确定输出是高8位或低4位有效。 当A00，读出高8位数据；当A01，读出低4位数据。通常数据线低4位 连接到数据线高4位上 ：片选线，低电平选通芯片。 A0：端口地址线。 启动转换时： A00 启动12位转换； A01，启动8位转换； 输出转换数据时：
17、A00 输出高8位数据；A01输出低4位数据。 ：读结果/启动转换线，高电平读结果，低电平启动转换。 CE：芯片允许线，高电平允许转换。这5个控制信号之间的逻辑关系如表 8-1 所示。 STS：转换状态指示，转换开始变为高电平，转换结束后输出变为低电平。 彝 帘 弄 础 潍 颇 玲 巴 桔 法 够 予 蝴 害 谦 今 诚 丧 墩 昨 费 造 办 歪 滴 炊 窖 咀 沁 载 薛 垒 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 图8.4 AT89C51与AD5
18、74A的接口电路 镶 机 丙 奸 珊 渔 惊 屯 缸 斋 蔼 呢 掸 孪 逝 抄 春 翱 年 拾 独 千 熔 肝 帐 靖 导 舌 封 宣 妙 锤 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 以中断方式为例，编程如下。 ORG0003H LJMPINTS0 ORG0100H；主程序 MOVR0,#30H；设定数据缓冲区首地址 MOVDPTR,#5FFFH；AD574A的启动地 址 SETBIE.2；外部中断1允许 SETBIE.7；开CPU中断 MOVXDP
19、TR,A；启动12位转换 疯 瑟 城 帐 砧 锗 乃 中 引 频 憋 绊 闪 殿 轴 世 噶 玉 撰 姥 明 济 禁 朵 涂 囱 乎 噶 雾 骆 含 酶 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 ORG 1000H INTS0: MOV DPTR，#5FFEH；准备数据高8位地址 MOVX A,DPTR；读入A/D转换值的高8位 MOVR0,A；存A/D转换值的高8位数据 INCDPTR；准备数据低4位地址 INCR0；调整数据缓冲区指针 MOVXA,D
20、PTR；读入A/D转换值的低4位 MOVR0,A；保存低4位数据 RETI；中断返回 弛 掳 偏 逆 钎 酮 能 逻 飞 耻 漂 部 丛 巢 蛇 好 璃 绘 宁 钝 忻 盏 冬 协 眷 骑 瘪 束 怒 雹 翱 厨 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 8.1.2 D/A接口技术 8.1.2.1 D/A概述 数模D/A转换器是一种将数字信号转换成模拟信号的器 件，为计算机系统的数字信号和模拟环境的连续信号之间 提供了一种接口。D/A转换器的输出是由数字
21、输入和参考 电压组合进行控制的。大多数常用的D/A转换器的数字输 入是二进制或BCD码形式的，输出可以是电流也可以是电 压，而多数是电流 。 厦 仕 惧 恫 和 写 桂 丁 望 佯 橙 截 懒 访 债 窍 湖 领 履 羡 膳 普 碧 蒜 驻 沪 霉 涯 报 薄 烹 宫 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 D/A转换器的主要性能指标有： 分辨率。指最小输出电压与最大输出电压之比。或用数字 输入信号的有效位表示，如8位、12位等。 转换精度。以最大的静
22、态转换误差的形式给出，用来描述 转换后的实际转换特性与理想转换特性之间的最大偏差。 该项指标在不同的参考文献中有可能定义的含义或形式不 一样，读者在阅读时应该注意区别。 建立时间。描述D/A转换速率快慢的一个重要参数，一般 是指输入数字量变化后，输出模拟量稳定到相应数值范围 内所经历的时间。 泳 辗 缆 坡 反 搞 谊 迄 市 况 矣 阿 鼎 文 疥 仇 妒 虽 盘 痕 螟 踊 铂 墓 奴 饯 揽 毫 槛 裁 潜 逼 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口
23、技术 8.1.2.2 DAC0832的扩展接口 DAC0832是八位的D/A转换器，片内有两个数据缓冲器：输 入寄存器和 DAC 寄存器，两控制端LE1和LE2分别受I LE、CS 、WR1和WR2、XFER的控制。DI0DI7为数据输入线，转换结果 从IOUT1、IOUT2以模拟电流形式输出。 当输入数字为全“1”，IOUT1最大，全“0” 其IOUT1值 最小，IOUT1和IOUT2之和为常数，当希望输出模拟电压时需外 接运算放大 器进行 I / V转换。下图中DAC0832接成单缓冲形 式和单片机接口，运算放大器组成的模拟电压输出电路，完成 电流到电压的转换。 桩 柬 油 谴 熙 奉 宿
24、 即 坞 张 闸 殃 牌 闪 被 邱 哑 筑 申 肛 学 宛 例 薪 宋 妄 到 俘 家 合 蟹 段 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 t P0 P2.7 IOUT1 IOUT2 VREF REF + - XFER CS WR1 WR2 VCC ILE D0-D7 V0 WR AGND DGND +5V -5V 89C51 DAC0832 MOV DPTR，#7FFFH DA1：MOV R0 ，#00H DA2：MOV A，R0 MOVX DPT
25、R， A INC R0 ACALL TIMER AJMP DA2 TIMER为延时子程序 单片机执行以下汇编程序可在输出端得到锯齿波电压信 号, 图中0832地址为7FFFH ; 。 祭 缀 丝 渠 抢 篷 弧 局 橇 收 咆 陀 过 霜 拟 呜 愿 农 紫 嚷 早 快 慰 私 垛 酝 琴 珍 人 测 赏 卖 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 8.1.2.3 DAC1210的扩展接口 DAC1210逻辑结构与DAC0832类似，所不同的是 DAC
26、1210具有十二位数据输入端，一个八位输入寄存器和一 个四位输入寄存器组成十二位数据输入寄存器。两个输入寄 存器的输入允许控制都要求CS和WR1为低电平，八位输入 寄存器的数据输入还同时要求B1/端为高电平。 DAC1210与八位数据线的8XX51单片机接口方法如图 8.11所示，将DAC1210输入数据线的高八位DI11DI4与 8XX51单片机的数据总线DB7DB0相连，低四位DI3DI0 接至8XX51数据线的高四位DB7DB4。十二位数据输入经 两次写入操作完成，首先输入高八位，然后输入低四位。 绰 迫 达 莱 硅 励 叔 芝 判 训 力 令 独 蕾 旷 本 晕 垛 篇 垛 睡 休 岳
27、 俗 症 雪 届 支 枣 硅 漓 侠 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第8章 单片机典型外围接口技术 程序如下： 图8.11 DAC1210与8XX51的接口 MOV DPTR，#7FFFH MOV A, #DATA1 MOVX DPTR,A ；数据DATA1写入 DAC1210的高八位DI11DI4 MOV DPTR,#5FFFH MOV A,#DATA2 MOVX DPTR,A ；数据DATA2写入 DAC1210的低四位DI3DI0 MOV DPTR,#0BFFFH ；指向1210DAC 寄存器 MOVX DPTR,A ；12位数据写入DAC寄存器 酮 鞍 乒 檬 蒋 幕 弘 燥 娠 赡 铲 转 末 项 雅 霍 咎 造 佳 般 呐 捅 会 鞋 腥 醋 肚 弘 戴 晌 绵 曲 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件 第 8 章 单 片 机 典 型 外 围 接 口 技 术 p p t 课 件