單片機(jī)08：數(shù)模轉(zhuǎn)換

1、1單片機(jī)原理多媒體教程第八章第八章 單片機(jī)與單片機(jī)與D/AD/A及及A/DA/D轉(zhuǎn)換接口轉(zhuǎn)換接口 D/A轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)的接口轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)的接口D/AD/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) DAC1208DAC1208芯片及其與單片機(jī)接口芯片及其與單片機(jī)接口 A/D轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)的接口轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)的接口/轉(zhuǎn)換器的原理及主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的原理及主要技術(shù)指標(biāo) ADCADC芯片及其與單片機(jī)的接口芯片及其與單片機(jī)的接口 2單片機(jī)原理多媒體教程第八章第八章 MCS-51MCS-51單片機(jī)外部功能擴(kuò)展單片機(jī)外部功能擴(kuò)展A/DA/D、D/AD/A接口應(yīng)用框圖：接口應(yīng)用框圖：控制器

2、控制器單片機(jī)單片機(jī)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對(duì)象被控對(duì)象傳感器傳感器A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器給定值給定值W比較器比較器D數(shù)字量數(shù)字量A模擬量模擬量被控參數(shù)被控參數(shù)CAD3單片機(jī)原理多媒體教程第八章第八章 MCS-51MCS-51單片機(jī)外部功能擴(kuò)展單片機(jī)外部功能擴(kuò)展8.1 D/A8.1 D/A轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)的接口轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)的接口一、一、 D/AD/A轉(zhuǎn)換接口設(shè)計(jì)的主要問題轉(zhuǎn)換接口設(shè)計(jì)的主要問題 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中D/AD/A轉(zhuǎn)換電路接口設(shè)計(jì)主轉(zhuǎn)換電路接口設(shè)計(jì)主要是選擇要是選擇D/AD/A轉(zhuǎn)換集成芯片，配置外圍電路及器轉(zhuǎn)換集成芯片，配置外圍電路及器件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字量到模

3、擬量的線性轉(zhuǎn)換，并不涉及件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字量到模擬量的線性轉(zhuǎn)換，并不涉及D/AD/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也不必對(duì)其內(nèi)部電路作轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也不必對(duì)其內(nèi)部電路作深入分析。深入分析。 在在D/AD/A轉(zhuǎn)換接口設(shè)計(jì)中，主要考慮的問題是轉(zhuǎn)換接口設(shè)計(jì)中，主要考慮的問題是D/AD/A轉(zhuǎn)換芯片的選擇、數(shù)字量的碼輸入及模擬量轉(zhuǎn)換芯片的選擇、數(shù)字量的碼輸入及模擬量的極性輸出、參考電壓、電流、電源等。的極性輸出、參考電壓、電流、電源等。4一、一、D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù) 1. 分辨率（分辨率（Resolution）辨率是指辨率是指D/A轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸出轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸出模擬量的增量，取

4、決于輸入數(shù)字量的二進(jìn)制位數(shù)。模擬量的增量，取決于輸入數(shù)字量的二進(jìn)制位數(shù)。 例如：對(duì)一個(gè)分辨率為例如：對(duì)一個(gè)分辨率為n n位的轉(zhuǎn)換器，能夠分辨滿量程的位的轉(zhuǎn)換器，能夠分辨滿量程的2 2-n-n。例如，。例如，分辨率為分辨率為8 8位的位的D DA A轉(zhuǎn)換器能給出滿量程電壓的轉(zhuǎn)換器能給出滿量程電壓的1/2561/256（即（即1 12 28 8）的分）的分辨能力。辨能力。 如滿量程電壓為如滿量程電壓為5V5V的分辨率為的分辨率為 0.01953V0.01953V 第一節(jié)第一節(jié) D/AD/A轉(zhuǎn)換及其接口電路轉(zhuǎn)換及其接口電路2. 轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間 轉(zhuǎn)換時(shí)間是指數(shù)字量在轉(zhuǎn)換時(shí)間是指數(shù)字量在DAC輸入端發(fā)

5、生滿刻度變化后，到完成轉(zhuǎn)換輸入端發(fā)生滿刻度變化后，到完成轉(zhuǎn)換并輸出達(dá)到穩(wěn)定值所需的時(shí)間。并輸出達(dá)到穩(wěn)定值所需的時(shí)間。3. 轉(zhuǎn)換精度（轉(zhuǎn)換精度（Conversion Accuracy）4. 線性度（線性度（Linearity）第八章 8 - 451.接口電路的主要任務(wù)接口電路的主要任務(wù) (1)(1)輸入數(shù)據(jù)緩沖的問題輸入數(shù)據(jù)緩沖的問題 (2)(2)芯片的分辨率位數(shù)大于數(shù)據(jù)總線寬度的處理芯片的分辨率位數(shù)大于數(shù)據(jù)總線寬度的處理 (3)(3)控制信號(hào)的提供控制信號(hào)的提供 (4)(4)輸出模擬量的類型與極性輸出模擬量的類型與極性2.接口電路的結(jié)構(gòu)形式接口電路的結(jié)構(gòu)形式 一般有以下幾種常用的結(jié)構(gòu)。一般有以

6、下幾種常用的結(jié)構(gòu)。 （1 1）利用單片機(jī)的并行）利用單片機(jī)的并行I/OI/O口或串行口與口或串行口與D/AD/A芯片直接接口；芯片直接接口； （2 2）用中小規(guī)模的邏輯芯片構(gòu)成接口電路使）用中小規(guī)模的邏輯芯片構(gòu)成接口電路使D/AD/A芯片與單片機(jī)連接；芯片與單片機(jī)連接； （3 3）用通用可編程并行）用通用可編程并行I/OI/O口實(shí)現(xiàn)口實(shí)現(xiàn)D/AD/A芯片與單片機(jī)之間的連接。芯片與單片機(jī)之間的連接。第八章 8 - 56二、二、 D/A轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換芯片DAC1208內(nèi)帶數(shù)據(jù)輸入寄存器的接口內(nèi)帶數(shù)據(jù)輸入寄存器的接口 為寄存命令。當(dāng)為寄存命令。當(dāng) =1時(shí)，寄存器的輸出隨輸入變化；時(shí)，寄存器的輸出隨輸入

7、變化； =0時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存在寄存器中，不隨輸入數(shù)據(jù)變化。時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存在寄存器中，不隨輸入數(shù)據(jù)變化。 LELELE7 DAC1208的主要特性有： 分辨率2-12； 電流建立時(shí)間s； 數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通方式； 輸出電流線性度可在滿量程下調(diào)節(jié)； 邏輯電平輸入與TTL電平兼容； 單一電源供電（5V15V）； 低功耗，20m。 8 如：如：DAC1208是是10位的位的D/A轉(zhuǎn)換芯片，電流型輸出，與轉(zhuǎn)換芯片，電流型輸出，與0832一樣一樣也是雙緩沖結(jié)構(gòu)。但其也是雙緩沖結(jié)構(gòu)。但其12位輸入寄存器由兩部分組成，及高位輸入寄存器由兩部分組成，及高8位輸入寄位輸入寄存器和低存器和低4位輸入寄存器

8、，以便與位輸入寄存器，以便與8位位CPU的數(shù)據(jù)總線相接。的數(shù)據(jù)總線相接。DI.0DI.3DI.4DI.7DI.8DI.11MCS-51RfbWRP0.0P0.3P0.4P0.7ALE鎖存譯碼A0IOUT2CSXFERWR1WR2BYTE1/BYTE240H60HIOUT1-+DAC1208為高電平時(shí)開啟為高電平時(shí)開啟8位位和和4位兩個(gè)輸入寄存位兩個(gè)輸入寄存器，為低電平時(shí)只開器，為低電平時(shí)只開啟低啟低4位。位。必須先送高必須先送高8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)DI11DI4,后送低后送低4位位數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)DI3DI0。高高8位輸入寄存器地址：位輸入寄存器地址：41H 低低4位輸入寄存器地址：位輸入寄存器地址：40H

9、 DAC寄存器地址：寄存器地址： 60H 第八章 8 - 89 4. 工作方式 DAC1210/1209/1208有兩種工作方式，一種是單緩沖方式，另一種是雙緩沖方式。 （1）單緩沖方式。10（2）雙緩沖工作方式。）雙緩沖工作方式。雙緩沖工作方式是雙緩沖工作方式是將輸入數(shù)據(jù)經(jīng)兩級(jí)鎖存器傳送給將輸入數(shù)據(jù)經(jīng)兩級(jí)鎖存器傳送給D/A轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 11 5. 輸出方式 DAC1210/1209/1208屬于電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器，需用運(yùn)算放大器將電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出。一般電壓輸出可分為單極性和雙極性兩種，其中單極性輸出如圖8-7所示，雙極性輸出如圖8-8所示。可以推出輸出電壓與輸入數(shù)字量的對(duì)應(yīng)關(guān)系

10、： )2()2(12REFOVTREFOVTOVTVVRRVRVV12圖圖8-7 單極性輸出方式單極性輸出方式圖圖8-8 雙極性輸出方式雙極性輸出方式13 6DAC1208/1209/1210與51單片機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì) （1）單緩沖方式應(yīng)用。 【例8-1】產(chǎn)生鋸齒波。 在一些控制應(yīng)用中，需要有一個(gè)線性增長的電壓(鋸齒波)來控制檢測過程、移動(dòng)記錄筆或移動(dòng)電子束等。對(duì)此可通過在DAC1208的輸出端接運(yùn)算放大器，由運(yùn)算放大器產(chǎn)生鋸齒波來實(shí)現(xiàn)，其電路連接如圖8-9所示。 圖8-9中的DAC1208工作于單緩沖方式，其中8位輸入寄存器和4位輸入寄存器受控，而DAC寄存器直通 1415 產(chǎn)生鋸齒波的程

11、序清單如下： ORG 2000H ST: MOV DPTR， #7FFFH ；選中高8位輸入寄存器 MOV R0，#00H MOV R1，#00H DAST: MOV A，R0 MOVX DPTR， A MOV DPTR,#3FFFH ；選中低4位輸入寄存器及12位DAC寄存器 MOV A，R1 MOVX DPTR， A ；由D/A轉(zhuǎn)換成輸出電壓 INC R0 NOP SJMP DAST16 X方向方向DAC1208高高8位輸入寄存器地址為位輸入寄存器地址為7FFFH，低，低4位輸入寄存器的地址為位輸入寄存器的地址為5FFFH，Y方向方向DAC1208高高8位輸入位輸入寄存器地址為寄存器地址為

12、BFFFH，低，低4位輸入寄存器的地址為位輸入寄存器的地址為AFFFH，兩個(gè)兩個(gè)DAC寄存器公用地址為寄存器公用地址為37FFH。 17則繪圖儀的驅(qū)動(dòng)程序?yàn)椋?MOV DPTR， #7FFFH ；選中第一片1208高8位輸入寄存器 MOV R0，#data MOV A，R0 MOVX DPTR， A INC R0 MOV A，R0 MOV DPTR， #5FFFH ；選中第一片1208低4位輸入寄存器 MOVX DPTR， A INC R0 MOV A，R0 MOV DPTR， #0BFFFH ；選中第二片1208高8位輸入寄存器 MOVX DPTR， A INC R0 MOV A，R0 MO

13、V DPTR， #0AFFFH ；選中第二片1208低4位輸入寄存器 MOVX DPTR， A MOV DPTR， #37FFH ；同時(shí)選中兩片的12位DAC寄存器，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 MOVX DPTR， A ；由D/A轉(zhuǎn)換成輸出電壓 SJMP $18單片機(jī)原理多媒體教程第八章第八章 MCS-51MCS-51單片機(jī)外部功能擴(kuò)展單片機(jī)外部功能擴(kuò)展三、三、DAC0832DAC0832芯片及其與單片機(jī)的接口芯片及其與單片機(jī)的接口 1. DAC08321. DAC0832的主要特性的主要特性 DAC0832DAC0832是使用非常普遍的位是使用非常普遍的位D/AD/A轉(zhuǎn)換器，因其轉(zhuǎn)換器，因其片內(nèi)自帶了數(shù)據(jù)鎖存

14、器，所以可以直接與單片機(jī)接口。片內(nèi)自帶了數(shù)據(jù)鎖存器，所以可以直接與單片機(jī)接口。 DAC0832DAC0832以電流形式輸出，屬于電流輸出型以電流形式輸出，屬于電流輸出型DACDAC。當(dāng)需要轉(zhuǎn)換為電壓輸出時(shí)，可外接運(yùn)算放大器。當(dāng)需要轉(zhuǎn)換為電壓輸出時(shí)，可外接運(yùn)算放大器。 屬于該系列的芯片還有屬于該系列的芯片還有DAC0830DAC0830、DAC0831DAC0831，它們，它們可以相互代換?？梢韵嗷ゴ鷵Q。19單片機(jī)原理多媒體教程第八章第八章 MCS-51MCS-51單片機(jī)外部功能擴(kuò)展單片機(jī)外部功能擴(kuò)展DAC0832DAC0832的主要特性有：的主要特性有：分辨率分辨率2 2-8-8；電流建立時(shí)間

15、電流建立時(shí)間SS；數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通方式；數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通方式；輸出電流線性度可在滿量程下調(diào)節(jié)；輸出電流線性度可在滿量程下調(diào)節(jié)；邏輯電平輸入與邏輯電平輸入與TTLTTL電平兼容；電平兼容；單一電源供電（單一電源供電（5V5V15V15V）；）；低功耗，低功耗，20m20m。 20 2. DAC0832 2. DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳 DAC0832DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。21單片機(jī)原理多媒體教程第八章第八章 MCS-51MCS-51單片機(jī)外部功能擴(kuò)展單片機(jī)外部功能擴(kuò)展 DAC0832 DAC0832由輸入鎖存

16、器和由輸入鎖存器和DACDAC寄存器構(gòu)成兩級(jí)數(shù)據(jù)輸寄存器構(gòu)成兩級(jí)數(shù)據(jù)輸入鎖存。因此數(shù)據(jù)輸入可采用三種形式：入鎖存。因此數(shù)據(jù)輸入可采用三種形式：兩級(jí)鎖存形式：即雙緩沖方式。就是把兩級(jí)鎖存形式：即雙緩沖方式。就是把DAC0832DAC0832的的輸入鎖存器和輸入鎖存器和DACDAC寄存器都接成受控鎖存方式，由單寄存器都接成受控鎖存方式，由單片機(jī)控制它們處于導(dǎo)通狀態(tài)。片機(jī)控制它們處于導(dǎo)通狀態(tài)。單級(jí)鎖存形式：即單緩沖方式。就是把單級(jí)鎖存形式：即單緩沖方式。就是把DAC0832DAC0832的的輸入鎖存器接成受控鎖存方式，由單片機(jī)控制它處輸入鎖存器接成受控鎖存方式，由單片機(jī)控制它處于導(dǎo)通狀態(tài)。而于導(dǎo)通狀

17、態(tài)。而DACDAC寄存器始終處于導(dǎo)通狀態(tài)。寄存器始終處于導(dǎo)通狀態(tài)。直通方式：就是使直通方式：就是使DAC0832DAC0832的輸入鎖存器和的輸入鎖存器和DACDAC寄存寄存器都始終處于導(dǎo)通狀態(tài)。器都始終處于導(dǎo)通狀態(tài)。22單片機(jī)原理多媒體教程第八章第八章 MCS-51MCS-51單片機(jī)外部功能擴(kuò)展單片機(jī)外部功能擴(kuò)展 DAC0832 DAC0832的引腳：的引腳：23單片機(jī)原理多媒體教程第八章第八章 MCS-51MCS-51單片機(jī)外部功能擴(kuò)展單片機(jī)外部功能擴(kuò)展VCC、DGND、AGND：電源和接地引腳。：電源和接地引腳。DI0DI7：數(shù)字量輸入引腳。：數(shù)字量輸入引腳。Iout1、Iout2：模擬

18、量模擬量(電流電流)輸出引腳。輸出引腳。CS：片選信號(hào)輸入引腳，低電平有效：片選信號(hào)輸入引腳，低電平有效。 ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許信號(hào)輸入引腳，高電平有：數(shù)據(jù)鎖存允許信號(hào)輸入引腳，高電平有效。效。WR1：第一寫信號(hào)輸入引腳，低電平有效。：第一寫信號(hào)輸入引腳，低電平有效。WR2：第二寫信號(hào)輸入引腳，低電平有效。：第二寫信號(hào)輸入引腳，低電平有效。DAC0832DAC0832的引腳功能如下：24單片機(jī)原理多媒體教程第八章第八章 MCS-51MCS-51單片機(jī)外部功能擴(kuò)展單片機(jī)外部功能擴(kuò)展XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)輸入引腳，低電：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)輸入引腳，低電平有效。平有效。Rfb：反饋電阻端。是電流輸

19、出，為了得到：反饋電阻端。是電流輸出，為了得到電壓輸出，需在輸出端接運(yùn)算放大器，電壓輸出，需在輸出端接運(yùn)算放大器，Rfb就就是運(yùn)算放大器的反饋電阻。是運(yùn)算放大器的反饋電阻。Vref：基準(zhǔn)電壓輸入端，范圍為：基準(zhǔn)電壓輸入端，范圍為：- 10V +10V。253. DAC08323. DAC0832與與MCS-51MCS-51單片機(jī)的接口單片機(jī)的接口(1). (1). 單緩沖工作方式：此方式適用于只有一路模擬量輸出，單緩沖工作方式：此方式適用于只有一路模擬量輸出，或有幾路模擬量輸出但并不要求同步的系統(tǒng)。或有幾路模擬量輸出但并不要求同步的系統(tǒng)。 26 ORG 8000H ORG 8000H MOV

20、DPTR MOV DPTR，#7FFFH #7FFFH ；輸入寄存器地址；輸入寄存器地址 MOV R0MOV R0，#00H#00H ；轉(zhuǎn)換初值；轉(zhuǎn)換初值 WW: MOV A,R0 WW: MOV A,R0 MOVX DPTR,A ;MOVX DPTR,A ;轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 INC R0INC R0 ；轉(zhuǎn)換值增量；轉(zhuǎn)換值增量 NOPNOP NOP NOP AJMP WW AJMP WW0XY結(jié)果為鋸齒波結(jié)果為鋸齒波-5V27單片機(jī)原理多媒體教程第八章第八章 MCS-51MCS-51單片機(jī)外部功能擴(kuò)展單片機(jī)外部功能擴(kuò)展(2). (2). 緩沖工作方式：多路緩沖工作方式：多路D/AD/A轉(zhuǎn)換輸出，如轉(zhuǎn)換

21、輸出，如果要求同步進(jìn)行，就應(yīng)該采用果要求同步進(jìn)行，就應(yīng)該采用雙緩沖器雙緩沖器同步同步方式。方式。 2829單片機(jī)原理多媒體教程第八章第八章 MCS-51MCS-51單片機(jī)外部功能擴(kuò)展單片機(jī)外部功能擴(kuò)展(3).(3).直通工作方式：當(dāng)直通工作方式：當(dāng)DAC0832DAC0832芯片的片選芯片的片選信號(hào)信號(hào)(CS)(CS)、寫信號(hào)、寫信號(hào)(WR1(WR1、WR2)WR2)、及傳送控制、及傳送控制信號(hào)（信號(hào)（XFERXFER）的引腳全部接地，允許輸入鎖）的引腳全部接地，允許輸入鎖存信號(hào)存信號(hào)ILEILE引腳接引腳接5V5V時(shí)，時(shí)，DAC0832DAC0832芯片就處芯片就處于直通工作方式，數(shù)字量一旦

22、輸入，就直接于直通工作方式，數(shù)字量一旦輸入，就直接進(jìn)入進(jìn)入DACDAC寄存器，進(jìn)行寄存器，進(jìn)行D/AD/A轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。30單片機(jī)原理多媒體教程第八章第八章 MCS-51MCS-51單片機(jī)外部功能擴(kuò)展單片機(jī)外部功能擴(kuò)展注意：注意： 單極性模擬量輸出時(shí)，單極性模擬量輸出時(shí)，V VOUTOUT=V=Vrefref( (數(shù)字量數(shù)字量/128)/128) 雙極性模擬量輸出時(shí)，雙極性模擬量輸出時(shí)， V VOUTOUT=V=Vrefref(數(shù)字量數(shù)字量-128)/128-128)/128316.2 A/D6.2 A/D轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)的接口轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)的接口一、轉(zhuǎn)換器的原理及主要技術(shù)指標(biāo)一、轉(zhuǎn)換器的

23、原理及主要技術(shù)指標(biāo) 1. 1. 逐次逼近式逐次逼近式ADCADC的轉(zhuǎn)換原理的轉(zhuǎn)換原理32 A/D A/D轉(zhuǎn)換器的功能是將模擬量轉(zhuǎn)換為與其大小成正比的數(shù)字量信號(hào)。在轉(zhuǎn)換器的功能是將模擬量轉(zhuǎn)換為與其大小成正比的數(shù)字量信號(hào)。在設(shè)計(jì)接口電路時(shí)與設(shè)計(jì)接口電路時(shí)與D/A D/A 接口類似，也應(yīng)選擇合適的轉(zhuǎn)換芯片，采用合理的接口類似，也應(yīng)選擇合適的轉(zhuǎn)換芯片，采用合理的電路結(jié)構(gòu)，以滿足應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)性能和使用要求。電路結(jié)構(gòu)，以滿足應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)性能和使用要求。一、一、A/DA/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)1.1.分辨率分辨率 分辨率是分辨率是A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)微小輸入量變化敏感程度的描述。對(duì)一個(gè)分辨

24、轉(zhuǎn)換器對(duì)微小輸入量變化敏感程度的描述。對(duì)一個(gè)分辨率為率為n n位的轉(zhuǎn)換器，能夠分辨滿量程的位的轉(zhuǎn)換器，能夠分辨滿量程的 2-n。 2. 2.轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間 指指 AD 轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間，即從轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)開始到轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間，即從轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)開始到轉(zhuǎn)換結(jié)束并得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出量所需的時(shí)間。轉(zhuǎn)換結(jié)束并得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出量所需的時(shí)間。 一般稱轉(zhuǎn)換時(shí)間一般稱轉(zhuǎn)換時(shí)間300s為低速。并且還有一些轉(zhuǎn)換速度在為低速。并且還有一些轉(zhuǎn)換速度在nsns級(jí)的超高速的級(jí)的超高速的A/DA/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換芯片。換芯片。 3.3.量程量程 指指A/D芯片所能轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓范圍，分單極性、雙極性兩

25、種類型。芯片所能轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓范圍，分單極性、雙極性兩種類型。 第八章 8 - 3233二、二、A/DA/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口方法轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口方法1.1.A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口時(shí)應(yīng)考慮的問題轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口時(shí)應(yīng)考慮的問題 (1)(1)A/D的數(shù)據(jù)線與的數(shù)據(jù)線與CPUCPU的數(shù)據(jù)總線之間的緩沖問題的數(shù)據(jù)總線之間的緩沖問題 對(duì)對(duì)ADC芯片輸出端具有可控的三態(tài)輸出門，輸出端可以直接和微處芯片輸出端具有可控的三態(tài)輸出門，輸出端可以直接和微處理器的數(shù)據(jù)總線相連。在轉(zhuǎn)換結(jié)束后，理器的數(shù)據(jù)總線相連。在轉(zhuǎn)換結(jié)束后，CPU通過執(zhí)行一條輸入指令產(chǎn)生讀通過執(zhí)行一條輸入指令產(chǎn)生讀信號(hào)，將數(shù)據(jù)從信號(hào)，

26、將數(shù)據(jù)從AD 轉(zhuǎn)換器中取出。轉(zhuǎn)換器中取出。 對(duì)一些對(duì)一些 ADC 芯片本身沒有三態(tài)輸出電路芯片本身沒有三態(tài)輸出電路，這時(shí)，這時(shí) AD 轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸出線不能直接和微處理器的數(shù)據(jù)總線相連，數(shù)據(jù)輸出線不能直接和微處理器的數(shù)據(jù)總線相連，必須通過三態(tài)緩沖電路必須通過三態(tài)緩沖電路與數(shù)據(jù)總線接口。與數(shù)據(jù)總線接口。 當(dāng)并行當(dāng)并行A/D芯片的分辨率位數(shù)大于數(shù)據(jù)總線芯片的分辨率位數(shù)大于數(shù)據(jù)總線寬度時(shí)，寬度時(shí)，CPU要分兩次讀取要分兩次讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。第八章 8 - 3334(2) A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制信號(hào)的提供轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制信號(hào)的提供 AD 轉(zhuǎn)換器要求的啟動(dòng)信號(hào)一般有兩種形式：即電平啟動(dòng)信

27、號(hào)和轉(zhuǎn)換器要求的啟動(dòng)信號(hào)一般有兩種形式：即電平啟動(dòng)信號(hào)和脈沖啟動(dòng)信號(hào)。脈沖啟動(dòng)信號(hào)。 對(duì)要求用電平作為啟動(dòng)信號(hào)的對(duì)要求用電平作為啟動(dòng)信號(hào)的A/D芯片，整個(gè)轉(zhuǎn)換過程中都必須保芯片，整個(gè)轉(zhuǎn)換過程中都必須保證啟動(dòng)信號(hào)有效證啟動(dòng)信號(hào)有效 。 對(duì)于用脈沖方式啟動(dòng)對(duì)于用脈沖方式啟動(dòng)A/D芯片，通常用芯片，通常用CPU執(zhí)行輸出指令時(shí)發(fā)出的執(zhí)行輸出指令時(shí)發(fā)出的片選信號(hào)和寫信號(hào)組合產(chǎn)生啟動(dòng)脈沖。片選信號(hào)和寫信號(hào)組合產(chǎn)生啟動(dòng)脈沖。 (3)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)的處理轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)的處理 AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，A/D芯片會(huì)輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)（芯片會(huì)輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)（EOC信號(hào)），通知信號(hào)），通知CPU讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。如何檢測

28、到讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。如何檢測到EOC信號(hào)并讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，信號(hào)并讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，CPU一般可以一般可以采用程序查詢方式、中斷方式和是固定的延遲等待方式。采用程序查詢方式、中斷方式和是固定的延遲等待方式。2. A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口時(shí)的信號(hào)連接轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口時(shí)的信號(hào)連接 通道選擇信號(hào)、轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制信號(hào)、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)、數(shù)字量輸出通道選擇信號(hào)、轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制信號(hào)、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)、數(shù)字量輸出控制信號(hào)以及數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的連接。控制信號(hào)以及數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的連接。第八章 8 - 3435二二. 12. 12位并行位并行A/DA/D芯片芯片AD574AD574與單片機(jī)的接口及應(yīng)用與單片機(jī)的接口及應(yīng)用 8 8位以上的

29、位以上的A/DA/D芯片與芯片與8 8位單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連應(yīng)注意的位單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連應(yīng)注意的問題：問題： 1. 81. 8位以上的轉(zhuǎn)換結(jié)果分為低位以上的轉(zhuǎn)換結(jié)果分為低8 8位部分和高于位部分和高于8 8位部分兩位部分兩次讀取，要有數(shù)據(jù)分時(shí)讀取邏輯。次讀取，要有數(shù)據(jù)分時(shí)讀取邏輯。 2. 2. 數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出帶有三態(tài)緩沖器的帶有三態(tài)緩沖器的A/DA/D芯片芯片，如，如AD574AD574，可，可以和以和8 8位單片機(jī)直接相連位單片機(jī)直接相連；對(duì)于；對(duì)于不帶有三態(tài)緩沖器的不帶有三態(tài)緩沖器的A/DA/D芯片芯片，如如ADC1210ADC1210，在和，在和8 8位單片機(jī)連接時(shí)，位單片機(jī)連接

30、時(shí)，需要增加三態(tài)緩沖器需要增加三態(tài)緩沖器以以控制數(shù)據(jù)分時(shí)讀取?？刂茢?shù)據(jù)分時(shí)讀取。第八章 8 - 353637 （1）電源線。 VL(1)數(shù)字邏輯部分的電源輸入端+5V。 VCC（7）模擬部分供電的正電源輸入端，輸入+12V或+15V。 VEE（11）模擬部分供電的負(fù)電源輸入端，輸入-12V或-15V。 REF OUT（8）+10V基準(zhǔn)電源電壓輸出端。 REF IN（10）基準(zhǔn)電源電壓輸入端。 BIP OFF（12）偏置電壓輸入。接至正負(fù)可調(diào)的分壓網(wǎng)絡(luò)以調(diào)整ADC輸出的零點(diǎn)。 10VIN（13）5V+5V或010V量程模擬電壓輸入端。 20VIN（14）10V+10V或020V量程模擬電壓輸入端

31、。 AGND（9）模擬地端。 DGND（15）數(shù)字地端。38（2）控制線 12/ 數(shù)據(jù)模式選擇端，通過此引腳可選擇數(shù)據(jù)總線是12位或8位輸出。 （3）、CE（6)片選信號(hào)，當(dāng)=0、CE=1同時(shí)滿足時(shí)，AD574A才能處于工作狀態(tài)。 A0（4）字節(jié)選擇控制線。在啟動(dòng)AD574A轉(zhuǎn)換時(shí)，用來控制轉(zhuǎn)換長度。A0=0時(shí)，按完整的12位A/D轉(zhuǎn)換方式工作，A0=1時(shí)，則按8位A/D轉(zhuǎn)換方式工作。在AD574A處于疏忽讀出工作狀態(tài)時(shí)，A0和12/作為數(shù)據(jù)輸出格式控制。當(dāng)12/=1時(shí)，對(duì)應(yīng)12 位并行輸出；當(dāng)12/=0時(shí)，則對(duì)應(yīng)8位單字節(jié)輸出，A0=0時(shí)，輸出高8位，A0=1時(shí)，輸出低4位，另外的半字節(jié)補(bǔ)4

32、個(gè)0。A0在數(shù)據(jù)輸出期間不能變換。 R/（5)讀數(shù)據(jù)/轉(zhuǎn)換控制信號(hào)。當(dāng)R/=1，ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)據(jù)允許被讀取；當(dāng)R/=0，則允許啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。 STS（28)工作狀態(tài)指示信號(hào)端，當(dāng)STS=1時(shí)，表示轉(zhuǎn)換器正處于轉(zhuǎn)換狀態(tài)，當(dāng)STS=0時(shí)，表明A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，通過此信號(hào)可以判別A/D轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)，作為單片機(jī)的中斷或查詢信號(hào)之用。（3）數(shù)據(jù)線 DB0DB11（1627）)12條數(shù)據(jù)總線。 39單片機(jī)與單片機(jī)與AD574A的接口電路的接口電路R/C：讀啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)；：讀啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)； 12/8：數(shù)據(jù)模式選擇信號(hào)：數(shù)據(jù)模式選擇信號(hào) STS：轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出信號(hào)：轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出信號(hào) ； A0：啟

33、動(dòng)控制時(shí)：啟動(dòng)控制時(shí)(R/C)=0 ：A0=0,12位轉(zhuǎn)換；位轉(zhuǎn)換；A0=1，8位轉(zhuǎn)換位轉(zhuǎn)換 讀數(shù)據(jù)時(shí)讀數(shù)據(jù)時(shí) (R/C)=1 ：A0=0,讀高字節(jié)；讀高字節(jié)；A0=1讀低字節(jié)讀低字節(jié)與與16位位CPU接接口時(shí)選口時(shí)選“12”端口地址：端口地址：啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制：啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制：01111100B讀高讀高8位：位：01111110B讀低讀低4位：位：01111111B第八章 8 - 3940查詢方式采集數(shù)據(jù)編程如下：查詢方式采集數(shù)據(jù)編程如下： ORG 0030H START：MOV R0，#30H ；置片內(nèi)RAM首地址 MOV R1，#7CH ；取端口地址 MOVX R1，A ；啟動(dòng)A/D SETB

34、 P1.0 ；置1，P1.0為輸入方式WAIT： JB P1.0， WAIT ；等待轉(zhuǎn)換完成 MOV R1，# 7EH；使R/C=1，A0=0 MOVX A，R1；讀入高8位數(shù)據(jù) MOV R0，A；存入內(nèi)存 INC R0 INC R1 ；使R/C=1，A0=1 MOVX A，R1；讀入低4位數(shù)據(jù) MOV R0，A ；存入內(nèi)存 第八章 8 - 40418.2.3 具有溫度補(bǔ)償?shù)?2位串行A/D轉(zhuǎn)換器MAX1230圖8-20 MAX1230的引腳排列42單片機(jī)原理多媒體教程第八章第八章 MCS-51MCS-51單片機(jī)外部功能擴(kuò)展單片機(jī)外部功能擴(kuò)展三、三、ADC0809ADC0809芯片及其與單片機(jī)

35、的接口芯片及其與單片機(jī)的接口 1. ADC08091. ADC0809主要性能主要性能分辨率為位；分辨率為位；精度：精度：ADC0809ADC0809小于小于1LSB1LSB（ADC0808ADC0808小于小于1/2LSB1/2LSB）；）；單單+5V+5V供電，模擬輸入電壓范圍為供電，模擬輸入電壓范圍為0 05V5V；具有鎖存控制的路輸入模擬開關(guān)；具有鎖存控制的路輸入模擬開關(guān)；可鎖存三態(tài)輸出，輸出與可鎖存三態(tài)輸出，輸出與TTLTTL電平兼容；電平兼容；功耗為功耗為15mW15mW；不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整；不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整；轉(zhuǎn)換速度取決于芯片外接的時(shí)鐘頻率。時(shí)鐘頻率范圍：轉(zhuǎn)換速度取決于

36、芯片外接的時(shí)鐘頻率。時(shí)鐘頻率范圍：10101280KHz1280KHz。典型值為時(shí)鐘頻率：。典型值為時(shí)鐘頻率： 500KHz500KHz640KHz640KHz，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為100S100S。432. ADC08092. ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能 (1).(1).內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)44(2).(2).引腳排列引腳排列 45單片機(jī)原理多媒體教程第八章第八章 MCS-51MCS-51單片機(jī)外部功能擴(kuò)展單片機(jī)外部功能擴(kuò)展 (3). (3). 引腳功能引腳功能IN0IN0IN7IN7：路模擬量輸入端。：路模擬量輸入端。 D7D7D0D0：位數(shù)字量輸出端。：位數(shù)

37、字量輸出端。 ALEALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。通常向此引腳輸入一：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。通常向此引腳輸入一個(gè)正脈沖時(shí)，可將三位地址選擇信號(hào)個(gè)正脈沖時(shí)，可將三位地址選擇信號(hào)A A、B B、C C鎖存于地鎖存于地址寄存器內(nèi)并進(jìn)行譯碼，選通相應(yīng)的模擬輸入通道。址寄存器內(nèi)并進(jìn)行譯碼，選通相應(yīng)的模擬輸入通道。STARTSTART：啟動(dòng)：啟動(dòng)A/DA/D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)輸入端。一般向此引腳轉(zhuǎn)換控制信號(hào)輸入端。一般向此引腳輸入一個(gè)正脈沖，上升沿復(fù)位內(nèi)部逐次逼近寄存器，下輸入一個(gè)正脈沖，上升沿復(fù)位內(nèi)部逐次逼近寄存器，下降沿后開始降沿后開始A/DA/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。CLKCLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端。：時(shí)鐘信號(hào)輸入

38、端。EOCEOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端。：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端。A/DA/D轉(zhuǎn)換期間轉(zhuǎn)換期間EOCEOC為低電平，為低電平，A/DA/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后轉(zhuǎn)換結(jié)束后EOCEOC為高電平。為高電平。46單片機(jī)原理多媒體教程第八章第八章 MCS-51MCS-51單片機(jī)外部功能擴(kuò)展單片機(jī)外部功能擴(kuò)展OEOE：輸出允許控制端，控制輸出鎖存器的三態(tài)門。當(dāng)：輸出允許控制端，控制輸出鎖存器的三態(tài)門。當(dāng)OEOE為高電平時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)出現(xiàn)在為高電平時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)出現(xiàn)在D7D7D0D0引腳。當(dāng)引腳。當(dāng)OEOE為低電平時(shí)，為低電平時(shí)，D7D7D0D0引腳對(duì)外呈高阻狀態(tài)。引腳對(duì)外呈高阻狀態(tài)。C C、B B、A A：路模擬開關(guān)

39、的地址選通信號(hào)輸入端，：路模擬開關(guān)的地址選通信號(hào)輸入端，3 3個(gè)個(gè)輸入端的信號(hào)為輸入端的信號(hào)為000000111111時(shí)，接通時(shí)，接通IN0IN0IN7IN7對(duì)應(yīng)通道。對(duì)應(yīng)通道。VRVR（）、（）、VRVR（）：分別為基準(zhǔn)電源的正、負(fù)輸入（）：分別為基準(zhǔn)電源的正、負(fù)輸入端。端。通道選擇表C B A 選擇通道0 0 0 IN00 0 1 IN10 1 0 IN20 1 1 IN31 0 0 IN41 0 1 IN51 1 0 IN61 1 1 IN7473. ADC08093. ADC0809與單片機(jī)的接口與單片機(jī)的接口（高（高8 8位地址由片選信號(hào)確定）位地址由片選信號(hào)確定）48例：對(duì)路模擬信號(hào)輪流采樣一次，并依次把轉(zhuǎn)換結(jié)果存例：對(duì)路模擬信號(hào)輪流采樣一次，并依次把轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲(chǔ)到片內(nèi)儲(chǔ)到片內(nèi)RAMRAM以以DATADATA為起始地址的連續(xù)單元中。為起始地址的連續(xù)單元中。4. A/D4. A/D轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)(1).(1).查詢方