第7章MCS51基本擴(kuò)展舉例74AD轉(zhuǎn)換及其擴(kuò)展75DA轉(zhuǎn)換及其擴(kuò)展

第7章MCS-51單片機(jī)外部并行口擴(kuò)展技術(shù)7.4A/D轉(zhuǎn)換及其擴(kuò)展7.5D/A轉(zhuǎn)換及其擴(kuò)展概述模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）：由模擬量變?yōu)閿?shù)字量的轉(zhuǎn)換數(shù)/模轉(zhuǎn)換（D/A）：由數(shù)字量轉(zhuǎn)為模擬量的轉(zhuǎn)換被測控的對象單片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)傳感器采樣保持A/D開關(guān)控制部件模擬執(zhí)行部件D/A非電信號模擬電信號單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.4A/D轉(zhuǎn)換及其擴(kuò)展7.4.1A/D轉(zhuǎn)換原理及主要性能指標(biāo)7.4.2MCS-51單片機(jī)與ADC0809芯片接口設(shè)計(jì)7.4.1A/D轉(zhuǎn)換原理及主要性能指標(biāo)A/D轉(zhuǎn)換的分類計(jì)數(shù)器式結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)換速度很慢，很少采用雙積分式抗干擾能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換精度也很高，轉(zhuǎn)換速度不理想逐次逼近型結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，轉(zhuǎn)換速度也高逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換原理A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)分辨率轉(zhuǎn)換器所能分辨的被測量的最小值。如果數(shù)字量的位數(shù)為n，分辨率就等于1/2n滿刻度值。轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換精度：量化間隔＋量化誤差A(yù)/D轉(zhuǎn)換誤差量化間隔：量化誤差：絕對量化誤差相對量化誤差隔7.4.2MCS-51單片機(jī)與ADC0809芯片接口設(shè)計(jì)特性8位A/DCMOS低功耗器件8通道多路開關(guān)輸入切換電路單電源+5，Vref=+5V逐次逼近結(jié)構(gòu)，每次轉(zhuǎn)換時(shí)間：100S轉(zhuǎn)換結(jié)果讀取方式①延時(shí)讀數(shù)②查詢EOC=1③EOC申請中斷1.ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能8路模擬量輸入通道地址鎖存信號模擬通道地址線

A/D轉(zhuǎn)換啟動信號時(shí)鐘信號轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號

參考電壓

輸出允許信號

數(shù)據(jù)輸出線

上升沿—清空內(nèi)部寄存器下降沿—開始A/D轉(zhuǎn)換A/D期間—應(yīng)為低電平表5-12ADC0809通道選擇表CBA選通的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7引腳:（雙列直插28腳為例）IN0～I(xiàn)N7：8路模擬輸入信號A、B、C：地址選擇線ALE：地址鎖存控制線D0～D7：8位數(shù)字輸出線Vcc、GND：電源Vref(+)、Vref(-)：參考電壓輸入，一般Vref(+)接參考電壓，Vref(-)接地OE：允許輸出控制端CLK：時(shí)鐘輸入信號；典型640KHz，大于1.43MHz，將停止轉(zhuǎn)換START：A/D轉(zhuǎn)換啟動信號，下降沿啟動芯片并開始A/D轉(zhuǎn)換EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，0在轉(zhuǎn)換，1轉(zhuǎn)換結(jié)束。有0信號是在啟動信號START下降沿有效后大約10微秒（8CLK+2微秒）以后2.MCS—51單片機(jī)與ADC0809的接口CLKALE信號分頻→CLOCK端，可得500KHz的A/D轉(zhuǎn)換脈沖ALE在MOVX的每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)少出現(xiàn)一次，但通常影響不大必須處理好三個(gè)問題：①在START端送一個(gè)100ns寬的啟動正脈沖。②獲取EOC端上的狀態(tài)信息，它是A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束標(biāo)志。③給OE端送一個(gè)地址譯碼器的輸出信號。ADC0809程序設(shè)計(jì)（1）模擬通道選擇（2）轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送MOV DPTR，#7FF8H;送入ADC0809口地址及路數(shù)地址MOVX @DPTR,A ;啟動A/D轉(zhuǎn)換(IN0)A與A/D轉(zhuǎn)換無關(guān)可為任意值僅為程序“寫”操作(1)模擬通道選擇(2)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送（a）定時(shí)傳送方式（b）查詢方式（c）中斷方式關(guān)鍵：如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成[例]編程對IN0～I(xiàn)NT7上的模擬電壓信號進(jìn)行巡回檢測要求采用中斷方式采集數(shù)據(jù)依次存放在內(nèi)部RAM的60H～67H單元中中斷方式

主程序：中斷初始化(啟動轉(zhuǎn)換、送模擬量路數(shù)地址等) ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H AJMP LINT1

ORG 0100HMAIN: MOV R0,#60H ;數(shù)據(jù)區(qū)起始地址送R0 MOV R2,#08H ;模擬量路數(shù)送R2 SETB EA ;CPU開中斷 SETB EX1 ;允許/INT1中斷 SETB IT1 ;/INT1為邊沿觸發(fā) MOV DPTR,#7FF8H ;送端口地址

MOVX @DPTR,A ;啟動A/D轉(zhuǎn)換LOOP: SJMP LOOP ;等待中斷A與A/D轉(zhuǎn)換無關(guān)可為任意值僅為程序“寫”操作中斷方式

中斷服務(wù)程序：接收A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量LINT1: MOVX A,@DPTR ;輸入數(shù)字量送A

INC DPTR ;模擬路數(shù)+1

MOV @R0,A ;存入數(shù)據(jù)區(qū)

INC R0 ;數(shù)據(jù)區(qū)指針+1 DJNZ R2,LOP1 ;8路未轉(zhuǎn)換完，則繼續(xù)等待下次轉(zhuǎn)換

CLR EA ;轉(zhuǎn)換完畢，則關(guān)中斷

CLR EX1 ;禁止外部中斷1中斷

RETI ;中斷返回LOP1: MOVX @DPTR,A ;再次啟動A/D轉(zhuǎn)換

RETI ;中斷返回

END定時(shí)傳送方式;P2.7接啟動控制端;A、B、C分別接A0、A1、A2;延時(shí)讀取

ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV DPTR,#7FF8H MOV R0,#60H MOV R2,#08HMAIN0: MOVX @DPTR,A LCALL DELAY

MOVX A,@DPTR MOV @R0,A INC DPTR INC R0 DJNZ R2,MAIN0 SJMP $DELAY:MOV R6,#20HNEXT: NOP NOP NOP DJNZ R6,NEXT

RET END查詢傳送方式;P2.7接啟動控制端;A、B、C分別接A0、A1、A2;查詢P3.3(INT1)引腳狀態(tài)讀取

ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV DPTR,#7FF8H MOV R0,#60H MOV R2,#08HMAIN0: MOVX @DPTR,A JB P3.3,$

MOVX A,@DPTR MOV @R0,A INC DPTR INC R0 DJNZ R2,MAIN0 SJMP $ ENDADC0809的三個(gè)地址端A、B、C也可與數(shù)據(jù)線相連MOV DPTR,#7FF8H ;送入0809的口地址MOV A,#07H ;D2D1D0=111選擇IN7通道

MOVX @DPTR,A ;啟動A/D轉(zhuǎn)換7.5D/A轉(zhuǎn)換及其擴(kuò)展7.5.1D/A轉(zhuǎn)換原理及主要性能指標(biāo)7.5.2MCS-51單片機(jī)與DAC0832芯片接口設(shè)計(jì)7.5.1D/A轉(zhuǎn)換原理及主要性能指標(biāo)D/A轉(zhuǎn)換的原理正比于輸出模擬量輸入數(shù)字量輸出模擬量反映輸入數(shù)字量大小

T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)分辨率（resolution）能分辨的最小輸出模擬增量——LSB轉(zhuǎn)換精度(conversionaccuracy)滿量程時(shí)，實(shí)際模擬輸出值和理論值的接近程度。分辨率的一半，即為LSB／2

偏移量誤差(offseterror)輸出模擬量對零的偏移值

線性度(linearity)實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線和理想直線之間的最大偏差其他：轉(zhuǎn)換速度(conversionrate)、溫度靈敏度(temperaturesensitivity)7.5.2MCS-51單片機(jī)與DAC0832芯片接口設(shè)計(jì)DAC0832芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳DAC0832芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)存放CPU送來的數(shù)字量（緩沖和鎖存）00111接收信號0鎖存信號DAC0832芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)存8位輸入寄存器送的數(shù)字量001跟隨輸入0鎖存輸入引腳功能（雙列直插20腳為例）DI0～DI7：8位數(shù)據(jù)輸入端ILE：輸入數(shù)據(jù)允許鎖存信號/CS：片選端/WR1：輸入寄存器寫選通信號/WR2：DAC寄存器寫選通信號/XFER：數(shù)據(jù)傳送信號IOUT1、IOUT2：電流輸出端RFB：反饋電流輸入端VREF：基準(zhǔn)電壓輸入端VCC：正電源端AGND：模擬地DGND：數(shù)字地DAC0832的應(yīng)用特性內(nèi)無Vref，外接Vref輸出為電流型DAC，要獲得模擬電壓，外加轉(zhuǎn)換電路，獲得的模擬電壓有單極性和雙極性兩種轉(zhuǎn)換關(guān)系單極性：A=-Vref×D／256雙極性：A=±Vref×（D－128）／128兩級數(shù)據(jù)鎖存器，能實(shí)現(xiàn)多通道D/A同步轉(zhuǎn)換輸出單極性：A=-Vref×D／256雙極性：A=±Vref×（D－128）／128DAC0832與MCS-51的典型應(yīng)用波形產(chǎn)生鋸齒波梯形波三角波正弦波任意波形發(fā)生器DAC0832的工作方式三種工作方式(1)直通5個(gè)控制端均有效，直接D/A轉(zhuǎn)換；(2)單緩沖5個(gè)控制端一次選通，即兩個(gè)輸入寄存器中任意一個(gè)處于直通方式，另一個(gè)工作于受控方式。(3)雙緩沖5個(gè)控制端分二次選通，即兩個(gè)鎖存器都處于受控狀態(tài)。5個(gè)控制端ILE、/CS、/WR1、/WR2、/XFER（1）直通常用于不帶微機(jī)的控制系統(tǒng)。（2）單緩沖DAC0832內(nèi)部的兩個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器一個(gè)：直通方式；另一個(gè)：受MCS—51控制

MOV DPTR,#7FFFH ;指向DAC0832MOVX @DPTR,A ;完成一次D/A輸入與轉(zhuǎn)換01鋸齒波程序 ORG 0200HSAW: MOV DPTR,#7FFFH ;輸入寄存器地址

MOV A,#00H ;轉(zhuǎn)換初值WW: MOVX@DPTR,A ;D/A轉(zhuǎn)換

INC A ;A中的值加1

NOP ;延時(shí)

NOP NOP AJMPWW ;循環(huán)三角波程序 ORG 0000HSTART: MOV DPTR,#7FFFH CLR A DOWN: MOVX @DPTR,A ;線性下降段

INC A JNZ DOWN ;(A)≠0時(shí)，轉(zhuǎn)DOWN MOV A,#0FFHUP: MOVX @DPTR,A ;線性上升段

DEC A JNZ UP ;(A)≠0時(shí)，轉(zhuǎn)UP SJMP DOWN ;完成一輪循環(huán)后，再次循環(huán)

END方波程序 ORG 0000HSTART: MOV DPTR,#7FFFHLOOP: MOV A,#33H ;設(shè)置為“-1V”

MOVX @DPTR,A ;設(shè)置上限電平為“-1V” ACALL DELAY ;形成方波寬度

MOV A,#0FFH

MOVX @DPTR,A ;設(shè)置下限電平

ACALL DELAY ;形成方波寬度

SJMP LOOP ;完成一個(gè)周期循環(huán)后，再次循環(huán)DELAY: … RET矩形波程序BEGIN: MOV DPTR,#7FFFHLP: MOV A,#DATAH ;矩形波上限

MOVX@DPTR,A LCALLDELAYH ;高電平延時(shí)時(shí)間 MOV A,#DATAL ;矩形波下限

MOVX@DPTR,A LCALLDELAYL ;低電平延時(shí)時(shí)間

SJMP LP（3）雙緩沖同步輸出“8位輸入寄存器”和“8位DAC寄存器”都不在直通方式下工作[例]利用DAC0832實(shí)現(xiàn)兩路同步輸出ORG 0100HMOV DPTR,#0DFFFH ;DPTR指針指向0DFFFHMOV A,#XdataMOVX @DPTR,A ;Xdata寫入