[信息與通信]數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換接口技術(shù)ppt課件

1、D/AD/A和和A/DA/D轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口 A/DA/D及及D/AD/A轉(zhuǎn)換器的性能目的轉(zhuǎn)換器的性能目的分辨率分辨率ResolutionResolution 分辨率是指分辨率是指A/DA/D轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸出模擬增量，取決于轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸出模擬增量，取決于輸入數(shù)字量的二進(jìn)制位數(shù)。輸入數(shù)字量的二進(jìn)制位數(shù)。 轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度Conversion AccuracyConversion Accuracy 轉(zhuǎn)換精度指滿量程時(shí)轉(zhuǎn)換精度指滿量程時(shí)ADCADC的實(shí)踐模擬輸出值和實(shí)際值的接近的實(shí)踐模擬輸出值和實(shí)際值的接近程度。程度。 量程量程( (滿刻度范圍滿刻度范圍FULL Scale Ran

2、ge)FULL Scale Range) 量程是指輸入模擬電壓的變化范圍。例如某轉(zhuǎn)換器具有量程是指輸入模擬電壓的變化范圍。例如某轉(zhuǎn)換器具有10V10V的單極性范圍或的單極性范圍或-5-5+5V+5V的雙極性范圍。那么它們的量程都的雙極性范圍。那么它們的量程都為為10V10V。滿刻度只是個(gè)名義值，實(shí)踐的。滿刻度只是個(gè)名義值，實(shí)踐的A/DA/D，D/AD/A轉(zhuǎn)換器的最轉(zhuǎn)換器的最大輸出值總是比滿刻度值小大輸出值總是比滿刻度值小1/2n1/2n，n n為轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。例如為轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。例如1212位的位的A/DA/D轉(zhuǎn)換器，其滿刻度值為轉(zhuǎn)換器，其滿刻度值為10V10V，而實(shí)踐的最大輸出，而實(shí)踐的最大

3、輸出值為值為: :A/DA/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)目的轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)目的)(9976. 9409640951021101012V線性度線性度LinearityLinearity 線性度是指線性度是指ADCADC的實(shí)踐轉(zhuǎn)換特性曲線和理的實(shí)踐轉(zhuǎn)換特性曲線和理想直線之間的最大偏移差。想直線之間的最大偏移差。轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間Conversion TimeConversion Time 從發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)場(chǎng)直至獲得穩(wěn)定的二進(jìn)從發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)場(chǎng)直至獲得穩(wěn)定的二進(jìn)代碼所需的時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換時(shí)間，轉(zhuǎn)換時(shí)間與轉(zhuǎn)代碼所需的時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換時(shí)間，轉(zhuǎn)換時(shí)間與轉(zhuǎn)換器任務(wù)原理及其位數(shù)有關(guān)，同種任務(wù)原理的換器任務(wù)原理及其位數(shù)有關(guān)，同種

4、任務(wù)原理的轉(zhuǎn)換器，通常位數(shù)越多，其轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。轉(zhuǎn)換器，通常位數(shù)越多，其轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。 D/A D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)目的轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)目的 D/A D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)目的與轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)目的與A/DA/D轉(zhuǎn)換器根本一轉(zhuǎn)換器根本一樣，只是轉(zhuǎn)換時(shí)間的概念略有不同，樣，只是轉(zhuǎn)換時(shí)間的概念略有不同，D/AD/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間又叫建立時(shí)間，它是指當(dāng)輸入的二進(jìn)制代轉(zhuǎn)換時(shí)間又叫建立時(shí)間，它是指當(dāng)輸入的二進(jìn)制代碼從最小值忽然跳變至最大值時(shí)，其模擬輸出電壓碼從最小值忽然跳變至最大值時(shí)，其模擬輸出電壓相應(yīng)的滿度騰躍并到達(dá)穩(wěn)定所需的時(shí)間。普通而言，相應(yīng)的滿度騰躍并到達(dá)穩(wěn)定所需的時(shí)間。普通而言，D

5、/AD/A的轉(zhuǎn)換時(shí)間比的轉(zhuǎn)換時(shí)間比A/DA/D要短得多。要短得多。DACDAC芯片類型及接口方法芯片類型及接口方法各種類型的DAC芯片都具有數(shù)字量輸入端和模擬量輸出端及基準(zhǔn)電壓端。數(shù)字輸入端有以下幾種類型：無(wú)數(shù)據(jù)鎖存器，帶單數(shù)據(jù)鎖存器，帶雙數(shù)據(jù)鎖存器，可接納串行數(shù)字輸入。第1種在與單片機(jī)接口時(shí)，要外加鎖存器，第2種和第3種可直接與單片機(jī)接口，第4種與單片機(jī)接口非常簡(jiǎn)單，接納數(shù)據(jù)較慢，適用于遠(yuǎn)間隔現(xiàn)場(chǎng)控制的場(chǎng)所。模擬量輸出有兩種方式：電壓輸出及電流輸出。電壓輸出的DAC芯片相當(dāng)于一個(gè)電壓源，其內(nèi)阻很小，選用這種芯片時(shí)，與它匹配的負(fù)載電阻應(yīng)較大。電流輸出的芯片相當(dāng)于電流源，其內(nèi)阻較大，選用這種芯片

6、時(shí)，負(fù)載電阻不可太大。 在實(shí)踐運(yùn)用中，常選用電流輸出的DAC芯片實(shí)現(xiàn)電壓輸出，如下圖： 無(wú)內(nèi)部數(shù)據(jù)鎖存器的DAC芯片，尤其是分辯率高于8位的DAC芯片，在設(shè)計(jì)與8位單片機(jī)接口時(shí)，要外加數(shù)據(jù)鎖存器作為緩沖器。以下圖是一種單緩沖器接口。在10位DAC芯片與8位單片機(jī)之間接入兩個(gè)鎖存器，鎖存器A鎖存10位數(shù)據(jù)中的低8位，鎖存器B鎖存高2位。單片機(jī)分兩次輸出數(shù)據(jù)，先輸出低8位數(shù)據(jù)到鎖存器A，后輸出高2位數(shù)據(jù)到鎖存器B。設(shè)鎖存器A和鎖存器B的地址分別為002CH和002DH，那么執(zhí)行以下指令后完成一次D/A轉(zhuǎn)換：MOV DPTR，#002CHMOV A，#DATA8MOVX DPTR，A ；輸出低8位I

7、NC DPTRMOV A，#DATA2MOVX DPTR，A ；輸出高2位這種接口存在一個(gè)問(wèn)題，就是在輸出低8位數(shù)據(jù)和高2位數(shù)據(jù)之間，會(huì)產(chǎn)生“毛剌景象，如圖3.3(b)所示。假設(shè)兩個(gè)鎖存器原來(lái)的數(shù)據(jù)為0001111000，如今要求轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)為0100001011，新數(shù)據(jù)分兩次輸出，第一次輸出低8位，這時(shí)DAC將把新的8位數(shù)據(jù)的與原來(lái)數(shù)據(jù)的高2位一同組成0000001011轉(zhuǎn)換成輸出電壓，而該電壓是不需求的，即所謂“毛刺。防止產(chǎn)生毛刺的方法之一是采用雙組緩沖器結(jié)構(gòu)，如以下圖所示。 單片機(jī)先把低8位數(shù)據(jù)選通輸入鎖存器1中，然后將高2位數(shù)據(jù)選通輸入鎖存器3中，并同時(shí)選通鎖存器2，使鎖存器2與鎖存器3

8、組成10位鎖存器向DAC同時(shí)送入10位數(shù)據(jù)由DAC轉(zhuǎn)換成輸出電壓。當(dāng)?shù)刂啡鐖D中所示時(shí)，執(zhí)行以下程序完成一次D/A轉(zhuǎn)換：MOV DPTR，#6000HMOV A，#DATA8MOVX DPTR，A ；輸出低8位數(shù)據(jù)INC DPTRMOV A，#DATA2MOVX DPTR，A ；輸出高2位,并同時(shí)輸出10位數(shù)據(jù)D/AD/A轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換器芯片DAC0832DAC0832 DAC0832 DAC0832是一個(gè)是一個(gè)8 8位位D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器芯片，單電源供電，從芯片，單電源供電，從+5V+5V+15V+15V均可正常任務(wù)，基準(zhǔn)電壓的范圍為均可正常任務(wù)，基準(zhǔn)電壓的范圍為10V10V，電流建立時(shí)

9、間為，電流建立時(shí)間為1 1s s，CMOSCMOS工藝，低功耗工藝，低功耗20mm20mm。其內(nèi)部構(gòu)造由。其內(nèi)部構(gòu)造由1 1個(gè)個(gè)8 8位輸入存放器、位輸入存放器、1 1個(gè)個(gè)8 8位位DACDAC存存放器和放器和1 1個(gè)個(gè)8 8位位D/AD/A轉(zhuǎn)換器組成。轉(zhuǎn)換器組成。DAC0832DAC0832的內(nèi)部構(gòu)造的內(nèi)部構(gòu)造DAC0832是典型的帶內(nèi)部雙數(shù)據(jù)緩沖器的8位D/A芯片。圖中LE是存放命令，當(dāng)LE =1時(shí)，存放器輸出隨輸入變化，當(dāng)LE =0時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存在存放器中。當(dāng)ILE端為高電平，CS與WR1同時(shí)為低電平常，使得LE1 =1；當(dāng)WR1變?yōu)楦唠娖匠?，輸入存放器便將輸入?shù)據(jù)鎖存。當(dāng)XFER與WR2

10、同時(shí)為低電平常，使得LE2 =1，DAC存放器的輸出隨存放器的輸入變化，WR2上升沿將輸入存放器的信息鎖存在該存放器中。DAC0832DAC0832的任務(wù)方式的任務(wù)方式 DAC0832 DAC0832利用利用WR1 WR1 、 WR2 WR2 、ILEILE、XFER XFER 控制信號(hào)可以構(gòu)成三種不同控制信號(hào)可以構(gòu)成三種不同的任務(wù)方式。的任務(wù)方式。直通方式直通方式 WR1= WR2 =0 WR1= WR2 =0時(shí)，數(shù)時(shí)，數(shù)據(jù)可以從輸入端經(jīng)兩個(gè)存放器直據(jù)可以從輸入端經(jīng)兩個(gè)存放器直接進(jìn)入接進(jìn)入D/AD/A轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。2)2)單緩沖方式單緩沖方式兩個(gè)存放器之一兩個(gè)存放器之一一直處于直通，即一直

11、處于直通，即WR1=0WR1=0或或WR2=0WR2=0，另一個(gè)存放器處于受控形狀。另一個(gè)存放器處于受控形狀。3)3)雙緩沖方式雙緩沖方式 兩個(gè)存放器均兩個(gè)存放器均處于受控形狀。這種任務(wù)方式適處于受控形狀。這種任務(wù)方式適宜于多模擬信號(hào)同時(shí)輸出的運(yùn)用宜于多模擬信號(hào)同時(shí)輸出的運(yùn)用場(chǎng)所。場(chǎng)所。 單緩沖方式的接口與運(yùn)用單緩沖方式的接口與運(yùn)用1 1單緩沖方式銜接單緩沖方式銜接 所謂單緩沖方式就是使所謂單緩沖方式就是使DAC0832DAC0832的兩個(gè)輸入存放器中有一的兩個(gè)輸入存放器中有一個(gè)處于直通方式，而另一個(gè)處于受個(gè)處于直通方式，而另一個(gè)處于受控鎖存方式。控鎖存方式。 為使為使DACDAC存放器處于直

12、通方式，存放器處于直通方式，應(yīng)使應(yīng)使WR2 =0WR2 =0和和XFER=0XFER=0。為此可把這。為此可把這兩個(gè)信號(hào)固定接地，或如電路中把兩個(gè)信號(hào)固定接地，或如電路中把WR2WR2與與WR1WR1相連，把相連，把XFERXFER與與CSCS相連。相連。 為使輸入存放器處于受控鎖存為使輸入存放器處于受控鎖存方式，應(yīng)把方式，應(yīng)把WR1WR1接接80518051的的WRWR，ILEILE接接高電平。此外還應(yīng)把高電平。此外還應(yīng)把CSCS接高位地址接高位地址線或地址譯碼輸出，以便于對(duì)輸入線或地址譯碼輸出，以便于對(duì)輸入存放器進(jìn)展選擇。存放器進(jìn)展選擇。 DAC0832DAC0832單緩沖方式接口單緩沖方

13、式接口 WR74LS373GDAC0832DI7 0CSXFER1W R2WRVccILEVrefRfbIout1Iout2AGNDDGND-+5VP2.7ALEP080C51Vout2 2單緩沖方式運(yùn)用舉例單緩沖方式運(yùn)用舉例-波形發(fā)生器波形發(fā)生器在一些控制運(yùn)用中，需求有一個(gè)線性增在一些控制運(yùn)用中，需求有一個(gè)線性增長(zhǎng)的電壓鋸齒波來(lái)控制檢測(cè)過(guò)程、長(zhǎng)的電壓鋸齒波來(lái)控制檢測(cè)過(guò)程、挪動(dòng)記錄筆或挪動(dòng)電子束等。對(duì)此可經(jīng)挪動(dòng)記錄筆或挪動(dòng)電子束等。對(duì)此可經(jīng)過(guò)在過(guò)在DAC0832DAC0832的輸出端接運(yùn)算放大器，由的輸出端接運(yùn)算放大器，由運(yùn)算放大器產(chǎn)生鋸齒波來(lái)實(shí)現(xiàn)，其電路運(yùn)算放大器產(chǎn)生鋸齒波來(lái)實(shí)現(xiàn)，其電路銜接

14、如下圖。銜接如下圖。CSDIODI71WR地址譯碼輸出P0.7 P0.0WRILE VCCVrefRfbIout1Iout22WRXFER-+-+10V-10V10k10k+5V1/2LM324DAC0832圖中的DAC0832任務(wù)于單緩沖方式，其中輸入存放器受控，而DAC存放器直通。假定輸入存放器地址為7FFFH，產(chǎn)生鋸齒波的程序清單如下： MOV A， #00H ；取下限值 MOV DPTR，#7FFFH；指向0832口地址MM： MOVX DPTR，A ；輸出 INC A；延時(shí) NOP NOP NOP SJMP MM；反復(fù)執(zhí)行上述程序就可得到如以下圖所示的鋸齒波。 幾點(diǎn)闡明： (1)程序

15、每循環(huán)一次，A加1，因此實(shí)踐上鋸齒波的上升邊是由256個(gè)小階梯構(gòu)成的，但由于階梯很小，所以宏觀上看就如圖中所畫(huà)的先行增長(zhǎng)鋸齒波。 FFHV00HTt2可經(jīng)過(guò)循環(huán)程序段的機(jī)器周期數(shù)，計(jì)算出鋸齒波的周期。并可根據(jù)需求，經(jīng)過(guò)延時(shí)的方法來(lái)改動(dòng)波形周期。假設(shè)要改動(dòng)鋸齒波的頻率，可在AJMP MM指令前參與延遲程序即可。延時(shí)較短時(shí)可用NOP指令實(shí)現(xiàn)本程序就是如此，需求延時(shí)較長(zhǎng)時(shí)，可以運(yùn)用一個(gè)延伸子程序。延遲時(shí)間不同，波形周期不同，鋸齒波的斜率就不同。3經(jīng)過(guò)A加1，可得到正向的鋸齒波，反之A減1可得到負(fù)向的鋸齒波。4 程序中A的變化范圍是0255，因此得到的鋸齒波是滿幅度的。如要求得到非滿幅鋸齒波，可經(jīng)過(guò)計(jì)

16、算求的數(shù)字量的處置和終值，然后在程序中經(jīng)過(guò)置初值和終值的方法實(shí)現(xiàn)。 產(chǎn)生矩形波電壓的參考程序：產(chǎn)生矩形波電壓的參考程序： ORG 1100HSTART: MOV DPTR , #7FFFH ；送；送DAC0832口地址口地址LOOP: MOV A , #dataH ；送高電平；送高電平數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) MOVX DPTR , A LCALL DELAYH ；調(diào)用延時(shí)子；調(diào)用延時(shí)子程序程序 MOV A , #dataL ；送低電平數(shù)據(jù)；送低電平數(shù)據(jù) MOVX DPTR , A LCALL DELAYL ；調(diào)用延時(shí)子；調(diào)用延時(shí)子程序程序 SJMP LCALL 執(zhí)行上述程序就可得到如以下圖所示的矩形波執(zhí)行上

17、述程序就可得到如以下圖所示的矩形波V#dateH#dateLT/2T/2幾點(diǎn)闡明：1以上程序產(chǎn)生的是矩形波，其低點(diǎn)平的寬度由延時(shí)子程序DELAYL所延時(shí)的時(shí)間來(lái)決議，高電平的寬度那么由DELAYH所延時(shí)的時(shí)間決議。2 改動(dòng)延時(shí)子程序DELAYL和的DELAYH延時(shí)時(shí)間，就可改動(dòng)矩形波上下沿的寬度。假設(shè)DELAYL=DELAYH兩者延時(shí)一樣，那么輸出的是方波。3 改動(dòng)上限值或下限值便可改動(dòng)矩形波的幅值；單極性輸出時(shí)為0-5V或0+5V；雙極性輸出時(shí)為-5V+5V。 雙緩沖方式的接口與運(yùn)用雙緩沖方式的接口與運(yùn)用 在多路在多路D/AD/A轉(zhuǎn)換的情況下，假轉(zhuǎn)換的情況下，假設(shè)要求同步轉(zhuǎn)換輸出，必需采用雙

18、設(shè)要求同步轉(zhuǎn)換輸出，必需采用雙緩沖方式。緩沖方式。DAC0832DAC0832采用雙緩沖方采用雙緩沖方式時(shí)，數(shù)字量的輸入鎖存和式時(shí)，數(shù)字量的輸入鎖存和D/AD/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換輸出是分兩步進(jìn)展的。換輸出是分兩步進(jìn)展的。 第一，第一， CPU CPU分時(shí)向各路分時(shí)向各路D/AD/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量并鎖存在換器輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量并鎖存在各自的輸入存放器中。各自的輸入存放器中。 第二，第二，CPUCPU對(duì)一切的對(duì)一切的D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器發(fā)出控制信號(hào)，使各路輸入存放器發(fā)出控制信號(hào)，使各路輸入存放器中的數(shù)據(jù)進(jìn)入器中的數(shù)據(jù)進(jìn)入DACDAC存放器，實(shí)現(xiàn)存放器，實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。同步轉(zhuǎn)換輸出。 以下圖為

19、兩片以下圖為兩片DAC0832DAC0832與與80318031接實(shí)現(xiàn)的雙緩沖方式銜接電路，能接實(shí)現(xiàn)的雙緩沖方式銜接電路，能實(shí)現(xiàn)兩路同步輸出。實(shí)現(xiàn)兩路同步輸出。 8051 8051與與DAC0832DAC0832的雙緩沖方式接口的雙緩沖方式接口 CSXFERRfbIout1Iout21WR2WRWRDAC0832DAC0832RfbIout1Iout2CSXFERDI7DI01WR2WRDI7DI0-+-+VxVyP0.7 P0.080C51P2.5P2.6P2.7實(shí)現(xiàn)兩路同步輸出的程序如下：實(shí)現(xiàn)兩路同步輸出的程序如下： MOV DPTRMOV DPTR，#0DFFFH#0DFFFH；送；送0

20、83208321 1輸輸入鎖存器地址入鎖存器地址 MOV AMOV A，#data1 #data1 ；data1data1送送083208321 1輸入鎖存器輸入鎖存器 MOVX DPTRMOVX DPTR，A A； MOV DPTRMOV DPTR，#0BFFFH#0BFFFH；送；送083208322 2輸輸入鎖存器地址入鎖存器地址 MOV AMOV A，#data2 #data2 ；data2data2送送083208322 2輸入鎖存器輸入鎖存器 MOVX DPTRMOVX DPTR，A A； MOV DPTRMOV DPTR，#7FFFH #7FFFH ；送兩路；送兩路DACDAC存

21、存放器地址放器地址 MOVX DPTRMOVX DPTR，A A ；兩路數(shù)據(jù)同；兩路數(shù)據(jù)同步轉(zhuǎn)換輸出步轉(zhuǎn)換輸出 80518051與與1212位位DACDAC的接口的接口DAC1208DAC1208的內(nèi)部構(gòu)造和原理的內(nèi)部構(gòu)造和原理 與與DAC0832DAC0832類似，類似，DAC1208DAC1208也是雙也是雙緩沖器構(gòu)造，輸入控制線與緩沖器構(gòu)造，輸入控制線與DAC0832DAC0832也很類似，和用來(lái)控制輸入存放器，也很類似，和用來(lái)控制輸入存放器，和用來(lái)控制和用來(lái)控制DACDAC存放器，但添加了一存放器，但添加了一條控制線條控制線BYTE1/ BYTE2 BYTE1/ BYTE2 ，用來(lái)區(qū)分

22、，用來(lái)區(qū)分輸入輸入8 8位存放器和位存放器和4 4位存放器，當(dāng)位存放器，當(dāng)BYTE1/BYTE2= 1BYTE1/BYTE2= 1時(shí)，兩個(gè)存放器都時(shí)，兩個(gè)存放器都被選中，被選中，BYTE1/BYTE2=0BYTE1/BYTE2=0時(shí)，只選中時(shí)，只選中4 4位輸入存放器。位輸入存放器。 DAC1208DAC1208內(nèi)部構(gòu)造框圖內(nèi)部構(gòu)造框圖 8051 8051和和DAC1208DAC1208的銜接的銜接 MOV 40H,#0FFH ;模擬電壓高8位數(shù)據(jù)MOV 41H,#0FH ;模擬電壓低4位數(shù)據(jù) MOV DPTR,#07FFFH ;選通1208高8位輸入存放器地址MOV R1,#40H MOV

23、A,R1MOVX DPTR,A ;輸出高8位數(shù)據(jù)MOV DPTR,#07EFFH ;選通1208低4位輸入存放器地址MOV R1,#41HMOV A,R1MOVX DPTR,A ;輸出低4位地址數(shù)據(jù)MOV DPTR,#0FFFFH ;選通1208DAC存放器地址MOVX DPTR,A ;完成12位D/A轉(zhuǎn)換SJMP $DAC1208的DAC存放器地址為FFFFH。DAC1208采用雙緩沖器任務(wù)方式，送數(shù)時(shí)應(yīng)先送高8位數(shù)據(jù)DI11DI4，再送低4位數(shù)據(jù)DI3DI0，送完12位數(shù)據(jù)后再翻開(kāi)DAC存放器，設(shè)12位數(shù)據(jù)存放在內(nèi)部RAM區(qū)的40H和41H單元中，高8位存于40H，低4位存于41H，轉(zhuǎn)換程

24、序如下：串行串行DACDAC與與80518051單片機(jī)的接口單片機(jī)的接口 串行接口的DAC芯片MAX517與8051單片機(jī)的接口簡(jiǎn)單，與規(guī)范I2C總線兼容，具有高達(dá)400kbps的通訊速率?；鶞?zhǔn)輸入可為雙極性，輸出放大為雙極性任務(wù)方式，8引腳DIP封裝引腳陳列如下 ： MAX517采用I2C串行總線，大大簡(jiǎn)化了與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)。 I2C總線采用位、雙向串行數(shù)據(jù)傳送方式，規(guī)范傳送速率為100kB/s，快速方式下可達(dá)400kB/s；同步時(shí)鐘可以作為停頓或重新啟動(dòng)串行口發(fā)送的握手方式；銜接到同一總線的集成電路數(shù)目只受400pF的最大總線電容限制。MAX517數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序如下圖 。MAX517M

25、AX517與與80518051單片機(jī)的接口電路單片機(jī)的接口電路 8051單片機(jī)的P3.0和P3.1分別定義為I2C串行總線的SCL和SDA信號(hào)，采用IO端口模擬方式實(shí)現(xiàn)I2C串行總線任務(wù)時(shí)序。執(zhí)行驅(qū)動(dòng)程序后延續(xù)啟動(dòng)MAX517進(jìn)展D/A轉(zhuǎn)換，利用示波器可以看到MAX517輸出電壓的變化波形。 ADCADC接口技術(shù)接口技術(shù)階梯波比較式階梯波比較式ADC任務(wù)原理：任務(wù)原理：轉(zhuǎn)換開(kāi)場(chǎng)時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)0，DAC的輸出為Vd=0。假設(shè)輸入電壓Vi為正，那么比較器輸出Vc為正，與門(mén)翻開(kāi)，計(jì)數(shù)器對(duì)時(shí)鐘脈沖進(jìn)展計(jì)數(shù)，DAC輸出即隨計(jì)數(shù)脈沖的添加而添加，如下圖，當(dāng)Vd Vi時(shí)，比較器輸出變負(fù)，與門(mén)封鎖，停頓計(jì)數(shù)。計(jì)

26、數(shù)器的計(jì)數(shù)值正比于輸入電壓，完成了從輸入模擬量電壓到計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。 ADC0809內(nèi)部邏輯構(gòu)造 ADC0809引腳圖 8位A/D轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出鎖存緩沖器地址鎖存與譯碼8位模擬開(kāi)關(guān)Vref(+)12Vref(-)16ADC08097EOCMsbD7D01920211881517141113VccGNDOE910CLKSTART6ALE22ADDC23ADDB24ADDA25IN754321282726IN012345678910111213141516171819202122232425262728ADC0809IN3IN4IN5IN6IN7STARTEOCD3OECLOCKVcc

27、Vref(+)GNDD1IN2IN1IN0ADDAADDBADDCALED7D6D5D4D0D2Vref(-)典型典型A/DA/D轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809ADC0809ADC0809內(nèi)部多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)展轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì)A、B、C 3個(gè)地址位進(jìn)展鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果經(jīng)過(guò)三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。通道選擇表通道選擇表 C B A0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1被選擇的通道IN0I

28、N1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ADC0809ADC0809的任務(wù)時(shí)序圖的任務(wù)時(shí)序圖 ALE地址AD模擬量輸入INSTARTEOCOED0 D7數(shù)字量輸出data ADC0809 ADC0809芯片為芯片為2828引腳為雙列直插式封裝，其引引腳為雙列直插式封裝，其引腳陳列如下圖。主要信號(hào)引腳的功能如下：腳陳列如下圖。主要信號(hào)引腳的功能如下： IN7 IN7IN0IN0模擬量輸入通道模擬量輸入通道 A A、B B、CC地址線。地址線。 通道端口選擇線，通道端口選擇線，A A為為低地址，低地址，C C為為 高地址，引腳圖中為高地址，引腳圖中為ADDAADDA，ADDBADDB和和ADDCA

29、DDC。其地址形狀與通道對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表。其地址形狀與通道對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表9-19-1。 ALE ALE地址鎖存允許信號(hào)。對(duì)應(yīng)地址鎖存允許信號(hào)。對(duì)應(yīng)ALEALE上跳沿，上跳沿，A A、B B、C C地址形狀送入地址鎖存器中。地址形狀送入地址鎖存器中。 START轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。START上升沿時(shí)，復(fù)位ADC0809；START下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開(kāi)場(chǎng)進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)堅(jiān)持低電平。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)寫(xiě)為ST. D7D0數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出方式，可以和單片 機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位，D7為最高 OE輸出允許信號(hào)。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸

30、出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 CLK 時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常運(yùn)用頻率為500KHz的時(shí)鐘信號(hào)。 EOC轉(zhuǎn)換終了信號(hào)。EOC=0,正在進(jìn)展轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換終了。運(yùn)用中該形狀信號(hào)即可作為查詢的形狀 標(biāo)志，又可作為中斷懇求信號(hào)運(yùn)用。 Vcc +5V電源。 Vref參考電源參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)展比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V)。80518051單片機(jī)與單片機(jī)與ADC0809ADC0809的接口的接口 采用線選法規(guī)定其端口地址采用線選法規(guī)定

31、其端口地址用單片機(jī)的用單片機(jī)的P2.7引腳作為片選信號(hào)引腳作為片選信號(hào), 因此端口地因此端口地址為址為7FFFH。片選信號(hào)和信號(hào)一同經(jīng)或非門(mén)產(chǎn)生。片選信號(hào)和信號(hào)一同經(jīng)或非門(mén)產(chǎn)生ADC0809的啟動(dòng)信號(hào)的啟動(dòng)信號(hào)START和地址鎖存信號(hào)和地址鎖存信號(hào)ALE；片選信號(hào)和信號(hào)一同經(jīng)或非門(mén)產(chǎn)生；片選信號(hào)和信號(hào)一同經(jīng)或非門(mén)產(chǎn)生ADC0809輸出允許信號(hào)輸出允許信號(hào)OE， OE=1時(shí)選通三態(tài)時(shí)選通三態(tài)門(mén)使輸出鎖存器中的轉(zhuǎn)換結(jié)果送入數(shù)據(jù)總線。門(mén)使輸出鎖存器中的轉(zhuǎn)換結(jié)果送入數(shù)據(jù)總線。ADC0809的的EOC信號(hào)經(jīng)反相后接到信號(hào)經(jīng)反相后接到8051的引腳的引腳 用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)換完成的中斷懇求信號(hào)。用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)換完成的

32、中斷懇求信號(hào)。ADC0809芯芯片的片的3位模擬量輸入通道地址碼輸入端位模擬量輸入通道地址碼輸入端A、B、C分別接到分別接到8031的的P0.0、P0.1和和P0.2，故只需向端，故只需向端口地址口地址7FFFH分別寫(xiě)入數(shù)據(jù)分別寫(xiě)入數(shù)據(jù)00H07H，即可啟，即可啟動(dòng)模擬量輸入通道動(dòng)模擬量輸入通道07進(jìn)展進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)展處置。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何片機(jī)進(jìn)展處置。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn)確認(rèn)A/DA/D轉(zhuǎn)換的完成，由于只需確認(rèn)完成后，轉(zhuǎn)換的完成，由于只需確認(rèn)完成后，才干進(jìn)展傳

33、送。為此可采用下述三種方式。才干進(jìn)展傳送。為此可采用下述三種方式。1 1定時(shí)傳送方式定時(shí)傳送方式 對(duì)于一種對(duì)于一種A/DA/D轉(zhuǎn)換其來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作轉(zhuǎn)換其來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)目的是知的和固定的。例如為一項(xiàng)技術(shù)目的是知的和固定的。例如ADC0809ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為轉(zhuǎn)換時(shí)間為128128s s，相當(dāng)于，相當(dāng)于6MHz6MHz的的MCS-51MCS-51單片機(jī)共單片機(jī)共6464個(gè)機(jī)器周期。可據(jù)此設(shè)計(jì)個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，一個(gè)延時(shí)子程序，A/DA/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換一定曾經(jīng)完成子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換一定曾經(jīng)完成了，接著就可

34、進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送。了，接著就可進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送。2 2查詢方式查詢方式 A/D A/D轉(zhuǎn)換芯片由闡明轉(zhuǎn)換完成的形狀信轉(zhuǎn)換芯片由闡明轉(zhuǎn)換完成的形狀信號(hào)，例如號(hào)，例如ADC0809ADC0809的的EOCEOC端。因此可以用查詢端。因此可以用查詢方式，測(cè)試方式，測(cè)試EOCEOC的形狀，即可卻只轉(zhuǎn)換能否的形狀，即可卻只轉(zhuǎn)換能否完成，并接著進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送。完成，并接著進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送。3 3中斷方式中斷方式 把闡明轉(zhuǎn)換完成的形狀信號(hào)把闡明轉(zhuǎn)換完成的形狀信號(hào)EOCEOC作為中斷懇求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)展數(shù)據(jù)傳作為中斷懇求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送。送。 不論運(yùn)用上述那種方式，只需一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可經(jīng)過(guò)指令進(jìn)展數(shù)據(jù)

35、傳送。首先送出口地址并以RD信號(hào)有效時(shí)，OE信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。 不論運(yùn)用上述那種方式，只需一旦確認(rèn)轉(zhuǎn)換結(jié)束，便可經(jīng)過(guò)指令進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送。所用的指令為： MOV DPTR , #7FFFH MOVX A , DPTR該指令在送出有效口地址的同時(shí)，發(fā)出有效信號(hào)RD，使0809的輸出允許信號(hào)OE有效，從而翻開(kāi)三態(tài)門(mén)輸出，使轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線送入A累加器中。 需求闡明的是，ADC0809的三個(gè)地址端A、B、C既可如前所述與數(shù)據(jù)線相連，也可與地址線相連，例如與A0A2相連。這時(shí)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換的指令與上述類似，只不過(guò)A的內(nèi)容為恣意數(shù)。例如當(dāng)A、B、C分別與A0、A1、A

36、2相連時(shí)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換只需求一條MOVX指令。在此之前，要將P2.7清零并將最低三位與所選擇的通道對(duì)應(yīng)的口地址送入數(shù)據(jù)指針DPTR中。例如要選擇IN7通道時(shí)，可采用如下兩條指令啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換： MOV DPTR , #7FFFH ；送入0809的口地址 MOVX DPTR , A ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換IN7 留意：此處A中內(nèi)容與A/D轉(zhuǎn)換無(wú)關(guān)，可為恣意值。 A/DA/D轉(zhuǎn)換運(yùn)用舉例轉(zhuǎn)換運(yùn)用舉例 采用中斷任務(wù)方式對(duì)采用中斷任務(wù)方式對(duì)8 8路模擬輸入信號(hào)依次進(jìn)展路模擬輸入信號(hào)依次進(jìn)展A/DA/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換并把轉(zhuǎn)換結(jié)果存入內(nèi)部數(shù)據(jù)換并把轉(zhuǎn)換結(jié)果存入內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的程序，設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器的程序，設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

37、器的首地址為的首地址為30H 30H ，采用前面的，采用前面的接口電路。接口電路。初始化程序：初始化程序：MOV R0MOV R0，#30H #30H ；數(shù)據(jù)區(qū)首地址數(shù)據(jù)區(qū)首地址MOV R4MOV R4，#08H #08H ；八路模擬信號(hào)八路模擬信號(hào)MOV R2MOV R2，#00H #00H ；模擬通道模擬通道0 0SETB SETB EA EA ；開(kāi)中斷開(kāi)中斷SETB SETB EX1 EX1 ；允許外中斷允許外中斷1 1SETB SETB IT1 IT1 ；邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)MOV DPTR,#7FFFH MOV DPTR,#7FFFH ；ADC0809ADC0809端口地址端口地址MOV

38、 AMOV A，R2R2MOVX DPTRMOVX DPTR，A A ；啟；啟動(dòng)動(dòng)ADC0809ADC0809SJMP SJMP $ $ ；等待；等待中斷效力程序：中斷效力程序： MOVX AMOVX A，DPTR DPTR ；輸入轉(zhuǎn)換結(jié)果；輸入轉(zhuǎn)換結(jié)果MOV R0MOV R0，A A ；存入內(nèi)存；存入內(nèi)存INC R0 INC R0 ；數(shù)據(jù)區(qū)地址加數(shù)據(jù)區(qū)地址加1 1INC R2 INC R2 ；修正輸入通道修正輸入通道MOV AMOV A，R2R2MOVX DPTRMOVX DPTR，A A ；啟動(dòng)下一路通；啟動(dòng)下一路通道道DJNZ R4DJNZ R4，LOOP LOOP ；八路未完，；八路未

39、完，循環(huán)循環(huán)CLR EX1 CLR EX1 ；八路終了，關(guān)中斷八路終了，關(guān)中斷LOOPLOOP： RETI RETI ；中斷；中斷前往前往積分型積分型A/D轉(zhuǎn)換器任務(wù)原理轉(zhuǎn)換器任務(wù)原理雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器任務(wù)原理轉(zhuǎn)換器任務(wù)原理雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換是一種間接轉(zhuǎn)換是一種間接A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換技術(shù)。首先將模擬電壓轉(zhuǎn)換成積分時(shí)換技術(shù)。首先將模擬電壓轉(zhuǎn)換成積分時(shí)間，然后用數(shù)字脈沖計(jì)時(shí)方法轉(zhuǎn)換成計(jì)間，然后用數(shù)字脈沖計(jì)時(shí)方法轉(zhuǎn)換成計(jì)數(shù)脈沖數(shù)，最后將此代表模擬輸入電壓數(shù)脈沖數(shù)，最后將此代表模擬輸入電壓大小的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制或大小的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制或BCD碼輸碼輸出。出。雙積分雙積分A/D轉(zhuǎn)換電路原

40、理及任務(wù)波型圖轉(zhuǎn)換電路原理及任務(wù)波型圖itticVRCTdtVRCV12111.預(yù)備期：開(kāi)關(guān)S1、S2、S3斷開(kāi)，S4接通，積分電容C被短路，輸出為0。2.采樣期：開(kāi)關(guān)S2、S3、S4斷開(kāi)，S1閉合，積分器對(duì)輸入模擬電壓+Vi進(jìn)展積分，積分時(shí)間固定為T(mén)1，在采樣期終了的t2時(shí)辰，積分器輸出電壓為： 式中 為被測(cè)模擬電壓在T1時(shí)間內(nèi)的平均值。dtVTVttii2111rcttrcERCTVdtERCV232)(103.比較期：從t2時(shí)辰開(kāi)場(chǎng)，開(kāi)關(guān)S1、S2、S4斷開(kāi)，S3閉合，將與被測(cè)模擬電壓極性相反的規(guī)范電壓-Er接到積分器的輸入端(假設(shè)被測(cè)模擬電壓為-Vi，那么S1、S3、S4斷開(kāi)，S2閉合

41、，將+Er接到積分器的輸入端)，使積分器進(jìn)展反向積分。當(dāng)積分器的輸出回到0時(shí)，比較器的輸出發(fā)生跳變。設(shè)在t3時(shí)辰積分器回0，此時(shí)有： 式中T2=t3-t2為比較周期。NT2在T2周期內(nèi)對(duì)一個(gè)周期為的時(shí)鐘脈沖進(jìn)展計(jì)數(shù)，得： irVETTN12由于T1、Er、都是恒定值，從而計(jì)數(shù)值N就正比于被測(cè)模擬電壓值，實(shí)現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換。雙積分雙積分A/D轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換器芯片ICL7ICL7是一種常用的4位半BCD碼雙積分型單片集成ADC芯片, 其分辯率相當(dāng)于14位二進(jìn)制數(shù)，它的轉(zhuǎn)換精度高, 轉(zhuǎn)換誤差為1LSB，并且能在單極性參考電壓下對(duì)雙極性輸入模擬電壓進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換，模擬輸入電壓范圍為01.9999V。 芯

42、片采用了自動(dòng)校零技術(shù), 可保證零點(diǎn)在常溫下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，模擬輸入可以是差動(dòng)信號(hào), 輸入阻抗極高。ICL7的輸出時(shí)序圖的輸出時(shí)序圖B8、B4、B2、B1：BCD碼數(shù)據(jù)輸出，B8為最高位，B1為最低位。D5、D4、D3、D2、D1：BCD碼數(shù)據(jù)的位驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，分別選通萬(wàn)、千、百、 十、個(gè)位。ICL7與單片機(jī)與單片機(jī)8031的接口電路的接口電路ICL7轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出是動(dòng)態(tài)的，因此必需經(jīng)過(guò)并行接口才干與單片機(jī)銜接。圖中74LS157為4位2選1 的數(shù)據(jù)多路開(kāi)關(guān)，74LS157的端輸入為低電平常，1A、2A、3A輸入信息在1Y、2Y、3Y輸出； 端為高電平常，1B、2B、3B輸入信息在1Y、2Y、3Y輸出。因此，當(dāng)7的高位選通訊號(hào)D5輸出為高電平常，萬(wàn)位數(shù)據(jù)B1和極性、過(guò)量程、欠量程標(biāo)志輸入到8051單片機(jī)的P0.0P0.3，當(dāng)D5為低電平常，7的B8、B4、B2、B1輸出低位轉(zhuǎn)換結(jié)果的