單片機(jī) 第9章-2

1、 9.5 D/A轉(zhuǎn)換器接口的擴(kuò)展及應(yīng)用轉(zhuǎn)換器接口的擴(kuò)展及應(yīng)用9.5.1概述概述1 D/A轉(zhuǎn)換器及其接口電路的一般特點(diǎn)轉(zhuǎn)換器及其接口電路的一般特點(diǎn) 將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的器件，為計(jì)算機(jī)系將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的器件，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)和模擬環(huán)境的連續(xù)信號(hào)之間提供了一種統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)和模擬環(huán)境的連續(xù)信號(hào)之間提供了一種接口。接口。 輸出是由數(shù)字輸入和參考源輸出是由數(shù)字輸入和參考源Vref組合進(jìn)行控制的。組合進(jìn)行控制的。 大多數(shù)常用的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入是二進(jìn)制或大多數(shù)常用的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入是二進(jìn)制或BCD碼形式的，輸出可以是電流也可以是電壓，而多碼形式的，輸出可以是電流也可以是電壓，而多

2、數(shù)是電流。數(shù)是電流。在多數(shù)電路中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出需要用運(yùn)在多數(shù)電路中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出需要用運(yùn)算放大器組成的電流一電壓轉(zhuǎn)換器將電流輸出轉(zhuǎn)換成算放大器組成的電流一電壓轉(zhuǎn)換器將電流輸出轉(zhuǎn)換成電壓輸出。電壓輸出。D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理轉(zhuǎn)換器的基本原理型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 ：2數(shù)模轉(zhuǎn)換器接口電路的一般特點(diǎn)數(shù)模轉(zhuǎn)換器接口電路的一般特點(diǎn)（1）內(nèi)部無鎖存器）內(nèi)部無鎖存器 如如DAC800（8位）、位）、AD7520（10位）、位）、AD7521（12位）。最適合與位）。最適合與80C51的的 P1、P2等具有輸出鎖存等具有輸出鎖存功能的功能的I/O口直接接口?？谥苯咏涌?。當(dāng)它們與當(dāng)它們與

3、P0口相接口時(shí)，則需在其輸入端增加鎖口相接口時(shí)，則需在其輸入端增加鎖存器。存器。（2）內(nèi)部帶鎖存器）內(nèi)部帶鎖存器 目前應(yīng)用的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，不僅具有數(shù)據(jù)鎖存器，目前應(yīng)用的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，不僅具有數(shù)據(jù)鎖存器，有的還提供地址譯碼電路，有些包含雙重、甚至多重有的還提供地址譯碼電路，有些包含雙重、甚至多重的數(shù)據(jù)緩沖結(jié)構(gòu)，如的數(shù)據(jù)緩沖結(jié)構(gòu)，如 DAC0832、DAC1230、AD7542以及以及 AD7549等。等。與與80C51中的中的P0口相接口較為適合?？谙嘟涌谳^為適合。 DAC0832 DAC0832的技術(shù)特性的技術(shù)特性 輸入數(shù)字量為輸入數(shù)字量為 8位位 參考電壓參考電壓Vref的工作范圍為的工作范圍為

4、1010V，單電源，單電源電壓電壓Vcc的范圍為的范圍為5V15V電流建立時(shí)間為電流建立時(shí)間為1s CMOS工藝工藝 低功耗低功耗20mW具有單緩沖、雙緩沖和直通三種數(shù)據(jù)輸入工作方式。具有單緩沖、雙緩沖和直通三種數(shù)據(jù)輸入工作方式。 9.5.2 8位位D/A轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換器芯片DAC08322、DAC0832DAC0832及其接口電路及其接口電路 DAC 0832DAC 0832是是8 8位位D/AD/A芯片，由美國國家半導(dǎo)體公司芯片，由美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)，是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣的生產(chǎn)，是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣的8 8位位D/AD/A芯片（請?zhí)貏e注芯片（請?zhí)貏e注意意ADC0832ADC0832與與DA

5、C0832DAC0832的區(qū)別）。的區(qū)別）。 DAC0832 DAC0832的引腳及其功能的引腳及其功能CS：片選。與：片選。與ILE信號(hào)結(jié)合，可對信號(hào)結(jié)合，可對WR1 是否起作用是否起作用進(jìn)行控制。進(jìn)行控制。ILE：允許數(shù)據(jù)輸入鎖存。：允許數(shù)據(jù)輸入鎖存。WR1：寫信號(hào)：寫信號(hào)1，用于將，用于將CPU數(shù)據(jù)總線送來的數(shù)據(jù)鎖數(shù)據(jù)總線送來的數(shù)據(jù)鎖存于輸入存于輸入 寄存器中，寄存器中，WR1有效時(shí)，有效時(shí)，CS和和ILE必須同必須同時(shí)有效。時(shí)有效。WR2：寫信號(hào)：寫信號(hào)2，用于將輸入寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到，用于將輸入寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到DAC寄存器中，并鎖存起來。當(dāng)寄存器中，并鎖存起來。當(dāng)WR2有效時(shí)，

6、有效時(shí)，XFER也必須同時(shí)有效。也必須同時(shí)有效。XFER:傳送控制信號(hào)，控制傳送控制信號(hào)，控制WR2，選通，選通DAC寄存器。寄存器。DI7DI0：8位數(shù)字輸入。位數(shù)字輸入。Iout1：DAC電流輸出電流輸出1，當(dāng)數(shù)字量為全，當(dāng)數(shù)字量為全1時(shí)，輸出時(shí)，輸出電流最大；當(dāng)數(shù)字量為全電流最大；當(dāng)數(shù)字量為全0時(shí)輸出電流最小。時(shí)輸出電流最小。Iout2：DAC電流輸出電流輸出2。Rbf：反饋電阻：反饋電阻(15K)，已固化在芯片中。，已固化在芯片中。Rbf作作為運(yùn)算放大器反饋電阻，為為運(yùn)算放大器反饋電阻，為DAC提供電壓輸出。提供電壓輸出。Vref：參考電壓輸入，通過它將外加高精度電壓源：參考電壓輸入，

7、通過它將外加高精度電壓源與內(nèi)部的電阻網(wǎng)絡(luò)相連接。與內(nèi)部的電阻網(wǎng)絡(luò)相連接。Vref可在可在10一一10 V范范圍內(nèi)選擇。圍內(nèi)選擇。VCC：數(shù)字電路電源。：數(shù)字電路電源。DGND：數(shù)字地。：數(shù)字地。AGND：模擬地。：模擬地。3.D/A轉(zhuǎn)換器的單極性與雙極性輸出電路D2VU8REFOUTDAC單極性輸出電路D/A轉(zhuǎn)換器的單極性與雙極性輸出電路DAC雙極性輸出電路)V(2UUREF1OUT雙極性輸出時(shí)的分辨率比單極性輸出時(shí)降低雙極性輸出時(shí)的分辨率比單極性輸出時(shí)降低1/2，這，這是由于對雙極性輸出而言，最高位作為符號(hào)位，只是由于對雙極性輸出而言，最高位作為符號(hào)位，只有有7位數(shù)值位位數(shù)值位。1 1、單緩

8、沖方式、單緩沖方式 9.5.3 DAC0832的擴(kuò)展與應(yīng)用的擴(kuò)展與應(yīng)用【例】電路按圖，要求輸出鋸齒波如圖（【例】電路按圖，要求輸出鋸齒波如圖（a a）所）所示，幅度為示，幅度為U UREFREF/2=2.5V/2=2.5V。 解：程序如下：解：程序如下：START: MOV DPTR,#7FFFH START: MOV DPTR,#7FFFH ; ;置置DAC0832DAC0832地址地址; ;LOOP1: MOV R7,#80H LOOP1: MOV R7,#80H ; ;置鋸齒波幅值置鋸齒波幅值; 1; 1機(jī)周機(jī)周LOOP2: MOV A,R7 LOOP2: MOV A,R7 ; ;讀輸出

9、值讀輸出值; 1; 1機(jī)周機(jī)周 MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A ; ;輸出輸出; 2; 2機(jī)周機(jī)周 DJNZ R7,LOOP2 DJNZ R7,LOOP2 ; ;判周期結(jié)束否判周期結(jié)束否? 2? 2機(jī)周機(jī)周 SJMP LOOP1 SJMP LOOP1 ; ;循環(huán)輸出循環(huán)輸出; 2; 2機(jī)周機(jī)周2 2、雙緩沖方式、雙緩沖方式【例】按上頁圖（【例】按上頁圖（a a）編程，）編程，DAC0832DAC0832和和輸出端接運(yùn)放輸出端接運(yùn)放后，分別接圖形顯示器后，分別接圖形顯示器X X軸和軸和Y Y軸偏轉(zhuǎn)放大器輸入端，實(shí)軸偏轉(zhuǎn)放大器輸入端，實(shí)現(xiàn)同步輸出，更新圖形顯示器光點(diǎn)位置。已知現(xiàn)同步

10、輸出，更新圖形顯示器光點(diǎn)位置。已知X X軸信號(hào)軸信號(hào)和和Y Y軸信號(hào)已分別存于軸信號(hào)已分別存于30H30H、31H31H中。中。解：解：DOUT:MOV DPTR,#0DFFFH DOUT:MOV DPTR,#0DFFFH ; ;置置DAC0832(1)DAC0832(1)輸入寄存器地輸入寄存器地址址 MOV A ,30H MOV A ,30H ; ;取取X X軸信號(hào)軸信號(hào) MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A ;X;X軸信號(hào)軸信號(hào)0832(1)0832(1)輸入寄存輸入寄存器器 MOV DPTR,#0BFFFH MOV DPTR,#0BFFFH ; ;置置DAC0832(2)DAC

11、0832(2)輸入寄存器地輸入寄存器地址址 MOV A,31H MOV A,31H ; ;取取Y Y軸信號(hào)軸信號(hào) MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A ;Y;Y軸信號(hào)軸信號(hào)0832(2)0832(2)輸入寄存輸入寄存器器 MOV DPTR,#7FFFH MOV DPTR,#7FFFH ; ;置置0832(1)0832(1)、(2)DAC(2)DAC寄存器地寄存器地址址 MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A ; ;同步同步D/A,D/A,輸出輸出X X、Y Y軸信號(hào)軸信號(hào) RET RET 9.6 A/D轉(zhuǎn)換器接口的擴(kuò)展及應(yīng)用轉(zhuǎn)換器接口的擴(kuò)展及應(yīng)用 9.6.1概述概述 將連續(xù)的

12、模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的器件，將連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的器件，是一個(gè)將模擬信號(hào)值編制成對應(yīng)的二進(jìn)制碼的是一個(gè)將模擬信號(hào)值編制成對應(yīng)的二進(jìn)制碼的編碼器。數(shù)模轉(zhuǎn)換器則是一個(gè)解碼器。編碼器。數(shù)模轉(zhuǎn)換器則是一個(gè)解碼器。 常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器有：計(jì)數(shù)式常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器有：計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器、雙積分式器、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、逐位比較式轉(zhuǎn)換器、逐位比較式A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器及并行直接比較式換器及并行直接比較式A/D轉(zhuǎn)換器等。轉(zhuǎn)換器等。 完整的模數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)該包含輸入、輸出信號(hào)：完整的模數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)該包含輸入、輸出信號(hào)： 模擬輸入信號(hào)模擬輸入信號(hào)Vin和參考電壓和參考電壓Vref 數(shù)字輸出信號(hào)數(shù)字輸出信號(hào) 啟動(dòng)

13、轉(zhuǎn)換信號(hào)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào) 轉(zhuǎn)換完成（結(jié)束）信號(hào)或者轉(zhuǎn)換完成（結(jié)束）信號(hào)或者“忙忙”信號(hào)信號(hào) 數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)對對A/D轉(zhuǎn)換的控制一般分為三個(gè)過程：轉(zhuǎn)換的控制一般分為三個(gè)過程：通過控制口發(fā)出通過控制口發(fā)出轉(zhuǎn)換信號(hào)，命令模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換信號(hào)，命令模數(shù)轉(zhuǎn)換器開始轉(zhuǎn)換。開始轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。 轉(zhuǎn)換結(jié)束，發(fā)出數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，轉(zhuǎn)換結(jié)束，發(fā)出數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，轉(zhuǎn)換完轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)成的數(shù)據(jù)。 采用采用CMOS工藝制成的工藝制成的8位位8通道逐次逼近式模數(shù)通道逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換一次時(shí)間為轉(zhuǎn)換一次時(shí)間為64個(gè)時(shí)鐘周期。個(gè)時(shí)鐘周期?？捎脝我浑娫垂╇?，此時(shí)模擬電壓輸入

14、范圍為可用單一電源供電，此時(shí)模擬電壓輸入范圍為05V，無需調(diào)零和滿刻度調(diào)整。無需調(diào)零和滿刻度調(diào)整。非調(diào)整誤差為非調(diào)整誤差為1LSB。三態(tài)鎖存輸出。三態(tài)鎖存輸出。低功耗為低功耗為15mW。 9.6.2 8位位8通道通道A/D芯片芯片ADC0809 ADC0809 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)8路模擬開關(guān)、模擬開關(guān)的地址鎖存和譯碼電路路模擬開關(guān)、模擬開關(guān)的地址鎖存和譯碼電路比較器比較器256R電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò)電子開關(guān)逐位比較寄存器電子開關(guān)逐位比較寄存器SAR三態(tài)輸出鎖存緩沖器以及控制三態(tài)輸出鎖存緩沖器以及控制定時(shí)電路定時(shí)電路 ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) ADC0809

15、ADC0809的引腳及功能的引腳及功能 ADD A、ADD B、ADD C：模擬通道的地址選擇線。：模擬通道的地址選擇線。 8路模擬開關(guān)的路模擬開關(guān)的3位地址選通輸入端與對應(yīng)的輸入通位地址選通輸入端與對應(yīng)的輸入通道的關(guān)系見表。道的關(guān)系見表。 ALE：地址鎖存允許信號(hào)。由：地址鎖存允許信號(hào)。由高到低的負(fù)跳變有效高到低的負(fù)跳變有效，鎖存鎖存ADD A、ADD B、ADD C的狀態(tài)，選通相應(yīng)的模的狀態(tài)，選通相應(yīng)的模擬通道。擬通道。 2128：數(shù)字輸出線。：數(shù)字輸出線。 通道選擇表通道選擇表 IN0IN7：模擬量輸入通道。：模擬量輸入通道。輸入信號(hào)為單極性，電壓范圍輸入信號(hào)為單極性，電壓范圍0VCC。

16、若信號(hào)過小還需加以放大。若信號(hào)過小還需加以放大。在在A/D轉(zhuǎn)換過程中模擬量的值不應(yīng)變化，對變化速度轉(zhuǎn)換過程中模擬量的值不應(yīng)變化，對變化速度快的模擬量，在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路?？斓哪M量，在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。 START：啟動(dòng)信號(hào)。在此端上加一正脈沖信號(hào)，脈沖：啟動(dòng)信號(hào)。在此端上加一正脈沖信號(hào)，脈沖的上升沿將內(nèi)部寄存器全部清的上升沿將內(nèi)部寄存器全部清0，在其，在其下降沿下降沿A/D開始轉(zhuǎn)開始轉(zhuǎn)換。換。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。在：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。在START信號(hào)的上升沿之后信號(hào)的上升沿之后08個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，EOC變?yōu)樽優(yōu)榈碗娖降碗娖?。?dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，EOC變?yōu)樽?/p>

17、為高電平高電平，這時(shí)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)可供讀出。，這時(shí)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)可供讀出。OE：輸出允許信號(hào)。當(dāng)：輸出允許信號(hào)。當(dāng)OE有效時(shí)，有效時(shí)，A/D的輸出鎖存緩的輸出鎖存緩沖器開放，將其中的數(shù)據(jù)放到外面的數(shù)據(jù)線上。沖器開放，將其中的數(shù)據(jù)放到外面的數(shù)據(jù)線上。 CLK：時(shí)鐘。時(shí)鐘頻率范圍為：時(shí)鐘。時(shí)鐘頻率范圍為10K1280KHz。通常通常由由80C51 ALE端直接或分頻后與端直接或分頻后與0809 CLK端相連接。端相連接。 ADC0809的時(shí)序圖的時(shí)序圖 9.6.3 ADC0809的擴(kuò)展及應(yīng)用的擴(kuò)展及應(yīng)用 中斷方式中斷方式【例】【例】 按上圖，用中斷方式對按上圖，用中斷方式對8 8路模擬信號(hào)依次路模

18、擬信號(hào)依次A/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換一一次，并把結(jié)果存入以次，并把結(jié)果存入以30H30H為首址的內(nèi)為首址的內(nèi)RAMRAM中，試編制程序。中，試編制程序。解：解： ORG 0000H ORG 0000H ; ;復(fù)位地址復(fù)位地址 LJMP STAT LJMP STAT ; ;轉(zhuǎn)初始化程序轉(zhuǎn)初始化程序 ORG 0013H ORG 0013H ; ;中斷服務(wù)子程序入口地中斷服務(wù)子程序入口地址址 LJMP PINT1 LJMP PINT1 ; ;中斷中斷, ,轉(zhuǎn)中斷服務(wù)子程轉(zhuǎn)中斷服務(wù)子程序序; ; ORG 0100H ORG 0100H ; ;初始化程序首地址初始化程序首地址STAT: MOV R1,#30H

19、 STAT: MOV R1,#30H ; ;置數(shù)據(jù)區(qū)首址置數(shù)據(jù)區(qū)首址 MOV R7,#8 MOV R7,#8 ; ;置通道數(shù)置通道數(shù) SETB IT1 SETB IT1 ; ;置邊沿觸發(fā)方式置邊沿觸發(fā)方式 SETB EX1 SETB EX1 ; ;開中開中 SETB EA SETB EA ;CPU;CPU開中開中 MOV DPTR,#0FEF8H MOV DPTR,#0FEF8H ; ;置置08090809通道通道0 0地址地址 MOVX DPTR,AMOVX DPTR,A ; ;啟動(dòng)啟動(dòng)0 0通道通道A/DA/D LJMP MAIN LJMP MAIN ; ;轉(zhuǎn)主程序轉(zhuǎn)主程序, ,并等待并等

20、待A/DA/D中中斷斷 ORG 0200H ORG 0200H ; ;中斷服務(wù)子程序首地址中斷服務(wù)子程序首地址 PINT1: PUSH Acc PINT1: PUSH Acc ; ;保護(hù)現(xiàn)場保護(hù)現(xiàn)場 PUSH PSW PUSH PSW ; ; MOVX A,DPTR MOVX A,DPTR ; ;讀讀A/DA/D值值 MOV R1,A MOV R1,A ; ;存存A/DA/D值值 INC DPTR INC DPTR ; ;修正通道地址修正通道地址 INC R1 INC R1 ; ;修正數(shù)據(jù)區(qū)地址修正數(shù)據(jù)區(qū)地址 MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A ; ;啟動(dòng)下一通道啟動(dòng)下一通道A/D

21、A/D DJNZ R7,GORETI DJNZ R7,GORETI ; ;判判8 8路采集完否路采集完否? ?未完繼未完繼續(xù)續(xù) CLR EX1 CLR EX1 ;8;8路采集已完路采集已完, ,關(guān)中關(guān)中GORETI:POP PSW GORETI:POP PSW ; ;恢復(fù)現(xiàn)場恢復(fù)現(xiàn)場 POP Acc POP Acc ; ; RETI RETI ; ;中斷返回中斷返回 查詢方式查詢方式 工作在查詢方式時(shí)工作在查詢方式時(shí),0809 EOC,0809 EOC端可不必通過反相器與或端可不必通過反相器與或相連，直接與相連，直接與80C51 P180C51 P1口或口或P3P3口中任一端線相連?？谥腥我欢?/p>

22、線相連?！纠纠坑糜肞1.0P1.0直接與直接與0809 EOC0809 EOC端相連端相連，試用查詢方式編制，試用查詢方式編制程序，對程序，對8 8路模擬信號(hào)依次路模擬信號(hào)依次A/DA/D轉(zhuǎn)換一次，并把結(jié)果存入以轉(zhuǎn)換一次，并把結(jié)果存入以40H40H為首址的內(nèi)為首址的內(nèi)RAMRAM中。中。MAIN:MOV R1,#40HMAIN:MOV R1,#40H ; ;置數(shù)據(jù)區(qū)首址置數(shù)據(jù)區(qū)首址 MOV R7,#8MOV R7,#8 ; ;置通道數(shù)置通道數(shù) SETB P1.0SETB P1.0 ; ;置置P1.0P1.0輸入態(tài)輸入態(tài) MOV DPTR,#0FEF8HMOV DPTR,#0FEF8H ;

23、;置置08090809通道通道0 0地址地址LOOP:MOVX DPTR,ALOOP:MOVX DPTR,A ; ;啟動(dòng)啟動(dòng)A/DA/D JNB P1.0,$ JNB P1.0,$ ; ;查詢查詢A/DA/D轉(zhuǎn)換結(jié)束否？未完繼續(xù)查詢等待轉(zhuǎn)換結(jié)束否？未完繼續(xù)查詢等待 MOVX A,DPTRMOVX A,DPTR ;A/D;A/D已結(jié)束已結(jié)束, ,讀讀A/DA/D值值 MOV R1,AMOV R1,A ; ;存存A/DA/D值值 INC DPTRINC DPTR ; ;修改通道地址修改通道地址 INC R1INC R1 ; ;修改數(shù)據(jù)區(qū)地址修改數(shù)據(jù)區(qū)地址 DJNZ R7,LOOPDJNZ R7,LOOP ; ;判判8 8路采集完否路采集完否? ?未完繼續(xù)未完繼續(xù) RETRET ;8