單片機(jī)原理及接口技術(shù)課件：過程通道

過程通道單片機(jī)原理及接口技術(shù)單片機(jī)原理及接口技術(shù)目錄7.1輸入輸出通道結(jié)構(gòu)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持7.3模擬量輸出通道接口技術(shù)7.4模擬量輸入通道接口技術(shù)7.5壓頻轉(zhuǎn)換器和頻壓轉(zhuǎn)換器7.6開關(guān)量輸入輸出通道單片機(jī)原理及接口技術(shù)概述在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備或過程的有效控制，必須把現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)或生產(chǎn)過程的各種現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，如溫度、流量、壓力、液位、速度、成份等連續(xù)變化的物理量或開關(guān)量，取出并轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可接收和識(shí)別的數(shù)字量輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。處理結(jié)果又必須轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號(hào)，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的控制。因此在計(jì)算機(jī)和生產(chǎn)過程之間，必須設(shè)置信息傳遞和變換裝置，這個(gè)裝置稱為過程輸入/輸出通道或前向/后向通道。一個(gè)典型的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)硬件組成框圖如圖7-1所示。單片機(jī)原理及接口技術(shù)圖7-1單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)硬件組成框圖單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.1輸入輸出通道結(jié)構(gòu)

輸入/輸出信號(hào)一般有兩種類型：一種是隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量，稱為模擬信號(hào)；一種是只有開和關(guān)（或1和0）兩種狀態(tài)的量，稱為開關(guān)量。因此在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，輸入/輸出通道分為模擬量通道和開關(guān)量通道兩類。7.1.1輸入通道結(jié)構(gòu)

單片機(jī)用于測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，總要有對(duì)被控對(duì)象原始參量信號(hào)的采集、狀態(tài)的測(cè)試以及對(duì)控制條件的監(jiān)測(cè)通道，這就是輸入通道，其結(jié)構(gòu)形式取決于被測(cè)對(duì)象的環(huán)境、輸出信號(hào)的類型、數(shù)量、大小等。1.模擬量輸入通道

模擬量輸入通道主要由A/D轉(zhuǎn)換器組成，它的作用是把采集來的標(biāo)準(zhǔn)模擬電信號(hào)，如0～5V電壓或4～20mA電流，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。不同的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，單片機(jī)原理及接口技術(shù)

多路模擬量輸入通道可以有不同的結(jié)構(gòu)形式。（1）多路模擬量并行轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

如圖7-2所示，每個(gè)通道都有獨(dú)立的采樣保持器和A/D轉(zhuǎn)換器，這種形式通常用于高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。如果需要同時(shí)采集描述系統(tǒng)性能的各項(xiàng)數(shù)據(jù)時(shí)，各通道可同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，單片機(jī)分時(shí)進(jìn)行讀取。圖7-2多路模擬量并行轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)單片機(jī)原理及接口技術(shù)（2）多路模擬量共享轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

如圖7-3所示，這種電路與并行轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省硬件的優(yōu)點(diǎn)，但轉(zhuǎn)換速度較慢。另外，由于采用了公共的采樣/保持器，因此在啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換之前，必須考慮采樣保持器捕捉信號(hào)的時(shí)間，即只有當(dāng)保持電容的充放電過渡過程結(jié)束后，才能啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。圖7-3多路模擬量共享轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.1輸入輸出通道結(jié)構(gòu)

事實(shí)上，對(duì)于直流或低頻信號(hào)，通?？梢圆徊捎貌蓸颖３制?，這時(shí)模擬輸入電壓的變化率與A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率滿足如下關(guān)系：

(7-1)式中，為A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率，為A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間。2.開關(guān)量輸入通道

在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象的一些狀態(tài)可以用一位二進(jìn)制數(shù)碼來表示，如按鍵、行程開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)的接通或斷開，電機(jī)的啟動(dòng)或停止，閥門的開啟或關(guān)閉等，都可以用“0”或“1”表示。這些狀態(tài)參數(shù)通過開關(guān)量輸入通道輸入到單片機(jī)中進(jìn)行處理。

開關(guān)量輸入通道完成電平轉(zhuǎn)換任務(wù)，同時(shí)為了保證系統(tǒng)的安全、可靠，還需考慮信號(hào)的消抖、濾波及隔離等問題。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.1輸入輸出通道結(jié)構(gòu)有的單片機(jī)控制系統(tǒng)中還設(shè)置有脈沖量輸入通道?，F(xiàn)場(chǎng)儀表中轉(zhuǎn)速計(jì)、渦輪流量計(jì)等一些機(jī)械計(jì)數(shù)裝置輸出的測(cè)量信號(hào)多為脈沖信號(hào)，脈沖量輸入通道就是為這類輸入設(shè)備而設(shè)置的。輸入的脈沖信號(hào)經(jīng)過處理后進(jìn)入計(jì)算機(jī)，根據(jù)不同的電路連接和編程方式，可進(jìn)行計(jì)數(shù)、脈沖間隔時(shí)間和脈沖頻率的測(cè)量。在此將其歸為開關(guān)量輸入通道中。7.1.2輸出通道結(jié)構(gòu)

輸出通道是對(duì)控制對(duì)象實(shí)現(xiàn)控制操作的通道，它的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)和控制對(duì)象與控制任務(wù)密切相關(guān)。單片機(jī)原理及接口技術(shù)1.模擬量輸出通道

模擬量輸出通道主要由D/A轉(zhuǎn)換器組成，它的作用是把單片機(jī)的處理結(jié)果（數(shù)字量）轉(zhuǎn)換成模擬量信號(hào)（電壓或電流）輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

多路模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)有兩種基本形式。（1）多通道獨(dú)立D/A轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)圖7-4多通道獨(dú)立D/A轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.1輸入輸出通道結(jié)構(gòu)

如圖7-4所示，采用這種結(jié)構(gòu)形式，每個(gè)通道輸出的數(shù)據(jù)由獨(dú)立的I/O接口的數(shù)據(jù)寄存器或D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)寄存器保持，可使前一時(shí)刻輸出的數(shù)據(jù)一直供D/A轉(zhuǎn)換器使用，直到下一時(shí)刻輸出新的數(shù)據(jù)。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是速度快、精度高、工作可靠。缺點(diǎn)是如果輸出通道數(shù)量很多，將使用較多的D/A轉(zhuǎn)換器，成本高。但隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展和D/A轉(zhuǎn)換器價(jià)格的下降，這種結(jié)構(gòu)形式會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.1輸入輸出通道結(jié)構(gòu)（2）多通道共享D/A轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)圖7-5給出了一種多個(gè)通道共用一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的典型結(jié)構(gòu)，它主要由D/A轉(zhuǎn)換器、多路開關(guān)及輸出保持器組成。在單片機(jī)的控制下，將多個(gè)處理結(jié)果依次地輸出到D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓信號(hào)由多路開關(guān)傳送給對(duì)應(yīng)通道的輸出保持器。輸出保持器可以使本次輸出的控制信號(hào)在新的控制信號(hào)來到之前維持不變，從而將離散的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的模擬信號(hào)，最后經(jīng)隔離、放大驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.1輸入輸出通道結(jié)構(gòu)

這種方案雖然節(jié)省了D/A轉(zhuǎn)換器，但因?yàn)榉謺r(shí)工作，只適用于通路數(shù)較多且速度要求不高的場(chǎng)合。除此以外，它還要使用多路開關(guān)，還要求輸出保持器的保持時(shí)間與采樣時(shí)間之比較大，因此可靠性較差。圖7-5多通道共享D/A轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.1輸入輸出通道結(jié)構(gòu)

2.開關(guān)量輸出通道

開關(guān)量輸出通道用于控制系統(tǒng)中的各種繼電器、接觸器、電磁閥門、指示燈、聲光報(bào)警器等只有“開”或“關(guān)”兩種狀態(tài)的設(shè)備。與開關(guān)量輸入情況相似，開關(guān)量輸出的基本功能是開關(guān)功能。這種開關(guān)功能，可能是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)某種開關(guān)的動(dòng)作；還可能是輸出一定數(shù)目的脈沖串或一定寬度的脈沖。因此，開關(guān)量輸出通道是對(duì)生產(chǎn)過程實(shí)施控制和防止事故發(fā)生的重要裝置之一，是計(jì)算機(jī)工業(yè)控制系統(tǒng)中一種十分重要的連接通道。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.1輸入輸出通道結(jié)構(gòu)

它主要由帶有鎖存器的接口電路及信號(hào)調(diào)理電路組成，詳見7.6.2。接口電路可以將輸出的控制信號(hào)保持到需要改變時(shí)為止，信號(hào)調(diào)理電路主要是進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換、功率放大，使控制信號(hào)具有足夠的功率去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或其他負(fù)載。此外，為了防止現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)磁場(chǎng)和強(qiáng)電場(chǎng)的電磁干擾通過通道串入控制系統(tǒng)，還必須采取通道隔離技術(shù)。

綜上所述，過程輸入輸出通道主要由各種硬件設(shè)備組成，起著信息變換和傳遞的作用。它配合傳感檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及相應(yīng)的輸入輸出控制程序，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)各種被控對(duì)象的控制。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持7.2.1多路模擬開關(guān)

多路模擬開關(guān)是自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、程控增益放大等重要技術(shù)領(lǐng)域的常用器件，在電路中起到接通信號(hào)或斷開信號(hào)的作用。日前已研制出多種類型的集成模擬開關(guān)，其中以采用CMOS工藝的多路模擬開關(guān)應(yīng)用最廣。CMOS模擬開關(guān)是一種可控開關(guān)，不同于繼電器可應(yīng)用于大電流、高電壓場(chǎng)合，它只適用于處理幅度不超過其工作電壓、電流較小的模擬或數(shù)字信號(hào)。多路模擬開關(guān)主要有四選一、八選一、雙四選一、雙八選一和十六選一等類型。它們除了通道數(shù)和引腳排列有些不同外，其電路結(jié)構(gòu)、電源組成和工作原理基本相同。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持

實(shí)際使用時(shí)，器件性能的優(yōu)劣對(duì)系統(tǒng)的可靠性會(huì)有重要影響。目前常用的多路模擬開關(guān)有美國無線電公司生產(chǎn)的CD4051~CD4053、CD4067、CD4097、CD4551；美國美信（MAXIM）公司生產(chǎn)的MAX4626~MAX4628、MAX4514~MAX4517、MAX4614~MAX4616、MAX4501~4504及高性能的MAX306~MAX309；美國模擬器件（ADI）公司生產(chǎn)的ADG7501~ADG7503、ADG7506和ADG7507等。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持在選擇多路模擬開關(guān)時(shí)，應(yīng)考慮下列指標(biāo)：（1）通道的數(shù)量：通道數(shù)量對(duì)傳輸信號(hào)的精度和開關(guān)切換速率有直接的影響，通道數(shù)越多，寄生電容和泄漏電流就越大。尤其是在使用集成模擬開關(guān)時(shí)，盡管只有其中的一路導(dǎo)通，但由于其它阻斷的通道并不是完全斷開，而是處于高阻狀態(tài)，會(huì)對(duì)導(dǎo)通通道產(chǎn)生泄漏電流，通道越多，漏電流越大，通道之間的干擾也越強(qiáng)。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持

（2）泄漏電流：一個(gè)理想的開關(guān)要求導(dǎo)通時(shí)電阻為零，斷開時(shí)電阻趨于無限大，漏電流為零。而實(shí)際開關(guān)斷開時(shí)為高阻狀態(tài)，漏電流不為零，常規(guī)的CMOS泄漏電流約為1nA。一般希望多路模擬開關(guān)的泄漏電流越小越好，泄漏電流越小，通道間的干擾就越小。

（3）開關(guān)電阻：理想狀態(tài)的多路模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻應(yīng)為零，斷開電阻應(yīng)為無窮大。實(shí)際的多路模擬開關(guān)無法達(dá)到這個(gè)要求，因此需考慮其開關(guān)電阻，尤其是當(dāng)與開關(guān)串聯(lián)的負(fù)載為低阻抗時(shí)，應(yīng)選擇導(dǎo)通電阻足夠小的多路模擬開關(guān)。必須注意，導(dǎo)通電阻的值與電源電壓有直接關(guān)系，通常電源電壓越大，導(dǎo)通電阻就越小。而且導(dǎo)通電阻和泄漏電流是矛盾的，要求導(dǎo)通電阻小，則應(yīng)擴(kuò)大溝道，結(jié)果會(huì)使泄漏電流增大。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持

（4）切換速度：指開關(guān)接通或斷開的速度。在傳輸快速變化的信號(hào)時(shí)，要求多路模擬開關(guān)的切換速度高，當(dāng)然還應(yīng)該考慮與后級(jí)采樣保持電路和A/D轉(zhuǎn)換器的速度相適應(yīng)，從而以最優(yōu)的性能價(jià)格比來選擇器件。除上述指標(biāo)外，芯片的電源電壓范圍也是一個(gè)重要參數(shù)。它與開關(guān)的導(dǎo)通電阻和切換速度等有直接的關(guān)系，電源電壓越高，切換速度越快，導(dǎo)通電阻越小。另外，電源電壓還限制了輸入信號(hào)范圍，輸入信號(hào)最大只能到滿電源電壓幅度，如果超過溝道就會(huì)夾斷。下面以CD4051為例，簡(jiǎn)單介紹多路模擬開關(guān)。CD4051是單端八通道多路開關(guān)集成芯片，其引腳圖及功能表如圖7-6所示。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持圖7-6CD4051引腳圖及功能表（a）引腳圖（b）功能表單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持

CD4051具有3個(gè)二進(jìn)制輸入端A、B、C，內(nèi)部譯碼器可實(shí)現(xiàn)3～8譯碼，完成八通道選一。改變圖中I/O0~I/O7及O/I的傳遞方向，則可用作多路開關(guān)或反多路開關(guān)。禁止輸入端INH決定開關(guān)是否打開，INH＝1時(shí)，通道不能接通，禁止輸入信號(hào)傳輸?shù)捷敵龆?；INH＝0時(shí)，通道可以接通，允許輸入信號(hào)傳輸?shù)捷敵龆?。直流供電電源為VDD＝5～15V，輸入電壓UIN＝VEE～VDD，它所能傳送的數(shù)字信號(hào)電位變化范圍為3～15V，模擬信號(hào)峰-峰值為15V。當(dāng)VEE接負(fù)電源時(shí)，正、負(fù)模擬電壓均可通過。CD4051的接通電阻小，一般小于80Ω，斷開電阻高，在VDD－VEE＝10V時(shí)，泄漏電流的典型值為±10nA。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持7.2.2信號(hào)采樣及量化

在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，要將各種模擬信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，就必須先將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過程是通過信號(hào)采樣和量化實(shí)現(xiàn)的。1.信號(hào)采樣1）采樣過程

信號(hào)的采樣過程如圖7-7所示。把時(shí)間和幅值上均連續(xù)的模擬信號(hào)，按照一定的時(shí)間間隔T轉(zhuǎn)變?yōu)樵谒矔r(shí)0、T、2T、…nT的一連串脈沖序列信號(hào)的過程稱為采樣過程或離散過程。執(zhí)行采樣動(dòng)作的裝置叫采樣器或采樣開關(guān)，采樣開關(guān)每次通斷的時(shí)間間隔稱為采樣周期T，采樣開關(guān)每次閉合的時(shí)間稱為采樣時(shí)間或采樣寬度τ。通常把采樣開關(guān)的輸入信號(hào)f(t)稱為原信號(hào)，單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持采樣開關(guān)的輸出信號(hào)f*(t)則稱為采樣信號(hào)。在實(shí)際系統(tǒng)中，τ＜＜T，也就是說，可以近似地認(rèn)為采樣信號(hào)f*(t)是f(t)在采樣開關(guān)閉合時(shí)的瞬時(shí)值。圖7-7采樣過程單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持2）采樣定理

為了使采樣信號(hào)f*(t)能反映連續(xù)信號(hào)f(t)的變化規(guī)律，采樣頻率ωs至少應(yīng)該是信號(hào)f(t)頻譜最高頻率ωmax的兩倍。即

(7-2)

這就是著名的采樣定理，即香農(nóng)定理（Shannon）。因此只要根據(jù)不同的過程參量特性，選擇適當(dāng)?shù)牟蓸又芷赥，就不會(huì)失去信號(hào)的主要特征。在實(shí)際應(yīng)用中，一般總是選取實(shí)際采樣頻率為

(7-3)

由于定理自身?xiàng)l件所限，用理論計(jì)算的辦法求出ωs是難以做到的。因此，在工程上經(jīng)常采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，詳見表8-1。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持2.量化及量化誤差

因?yàn)椴蓸雍蟮玫降碾x散模擬信號(hào)本質(zhì)上還是模擬信號(hào)，不能直接送入計(jì)算機(jī)，故還需經(jīng)過量化變成數(shù)字信號(hào)后，才能被計(jì)算機(jī)接收和處理。量化就是采用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來逼近離散模擬信號(hào)的幅值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。將離散采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程稱為量化過程，進(jìn)行量化處理的裝置為模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器。

模擬信號(hào)的特點(diǎn)是具有無窮多的數(shù)值，而一組數(shù)碼的值卻是有限的，因此用一定位數(shù)的數(shù)碼來逼近模擬信號(hào)是一種近似的表示。如果用一個(gè)有n位的二進(jìn)制數(shù)來逼近在fmin～fmax范圍內(nèi)變化的采樣信號(hào)，得到的數(shù)字量在0～2n－1之間，其最低有效位（LSB）所對(duì)應(yīng)的模擬量q稱為量化單位，即單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持

(7-4)

從原理上講，量化相當(dāng)于只取近似整數(shù)商的除法運(yùn)算。對(duì)于模擬量小于一個(gè)q的部分，可以用舍掉的方法使之整量化，通常為了減小誤差采用“四舍五入”的方法使之整量化，因而存在量化誤差，量化誤差的最大值為±q/2。

例如，用天平稱量重物就是量化過程。這里的天平為量化裝置，重物為模擬量，最小砝碼重量為量化單位，平衡時(shí)砝碼讀數(shù)為數(shù)字量。

由以上分析可知，在A/D轉(zhuǎn)換器的輸出位數(shù)n足夠多時(shí)，可使量化誤差達(dá)到足夠小，就可以認(rèn)為數(shù)字信號(hào)近似于采樣信號(hào)。如果在采樣過程中，采樣頻率也足夠高，就可以用采樣、量化后得到的一系列離散的二進(jìn)制數(shù)字量來表示某一時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)，從而可以由計(jì)算機(jī)來進(jìn)行控制計(jì)算和處理。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持圖7-8零階保持器的單位脈沖響應(yīng)7.2.3保持器1.零階保持器在實(shí)際應(yīng)用中，信號(hào)的恢復(fù)所采取的最為簡(jiǎn)單的辦法是在兩個(gè)采樣時(shí)刻之間保持前一個(gè)采樣時(shí)刻的值不變，稱為零階保持器。它在單位脈沖輸入時(shí)的響應(yīng)函數(shù)如圖7-8所示。零階保持器在采樣后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和運(yùn)算結(jié)果經(jīng)D/A輸出時(shí)均會(huì)用到，其作用是把上一個(gè)采樣周期的輸出值無變化地保持到本采樣周期輸出的時(shí)刻。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持

在A/D轉(zhuǎn)換過程中，為了適應(yīng)信號(hào)量化所需要的轉(zhuǎn)換時(shí)間要求，在采樣開關(guān)之后總是連接著零階保持器，以保持采樣后的信號(hào)，即為采樣保持結(jié)構(gòu)。連續(xù)信號(hào)經(jīng)過采樣開關(guān)和零階保持器兩個(gè)環(huán)節(jié)的作用，即變?yōu)殡A梯形采樣保持信號(hào)。而計(jì)算機(jī)輸出的離散信號(hào)經(jīng)D/A變換后，必須經(jīng)過零階保持器把模擬脈沖信號(hào)恢復(fù)成階梯形的連續(xù)信號(hào)，緩解脈沖信號(hào)對(duì)連續(xù)被控對(duì)象的沖擊，從而使控制過程較為平穩(wěn)。這一轉(zhuǎn)換過程實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的復(fù)現(xiàn)，稱為輸出保持。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持2.采樣保持器

采樣保持器（S/H）是過程通道中不可缺少的元件，它用來“凝固”隨時(shí)間快速變化的模擬信號(hào)，以減小由于轉(zhuǎn)換時(shí)間所引起的轉(zhuǎn)換幅值誤差。S/H電路交替工作在“采樣”和“保持”兩種穩(wěn)態(tài)方式。在采樣方式，它能夠快速跟蹤輸入電壓的變化；在保持狀態(tài)，則保持進(jìn)入“保持”狀態(tài)那一時(shí)刻的輸入電壓穩(wěn)定不變。

采樣保持電路在過程通道中的主要用途如下：1）在采樣時(shí)間，快速跟蹤輸入的模擬信號(hào)；在保持時(shí)間內(nèi)保持采樣值不變，為A/D轉(zhuǎn)換器提供恒定的輸入信號(hào)。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持2）在多路采樣系統(tǒng)中，跟蹤采樣信號(hào)。當(dāng)S/H進(jìn)入保持方式時(shí)，多路開關(guān)又不失時(shí)機(jī)地進(jìn)行下一路信號(hào)的采樣，從而構(gòu)成高速的重疊采樣方式。3）在保證精度的條件下提高A/D轉(zhuǎn)換器的頻率。這是因?yàn)闊o論轉(zhuǎn)換速度有多快，A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換都需要一定的時(shí)間。在此時(shí)間內(nèi)，如果被轉(zhuǎn)換量不能維持一個(gè)恒定值，將無法獲得精確的轉(zhuǎn)換結(jié)果。對(duì)慢速信號(hào)反映不很明顯，而對(duì)快速變化的信號(hào)，在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換期間，如果不對(duì)信號(hào)進(jìn)行保持，就無法保證轉(zhuǎn)換精度。否則只能通過犧牲被轉(zhuǎn)換信號(hào)的頻率來達(dá)到高精度的轉(zhuǎn)換要求。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，除了通用的S/H電路外，還有許多應(yīng)用于不同場(chǎng)合的專用集成電路。例如高速S/HAD346，在2μs以內(nèi)可達(dá)±0.01％的精度；SHA1144可滿足14位精度的數(shù)據(jù)采集需要，在6μs內(nèi)達(dá)到±0.003％的精度，線性增益誤差不大于±0.001％，孔徑延時(shí)小于50μs。通用的S/H電路，如AD582，AD585，ADSHC-85，LF198/298/398等，它們的基本原理相同，差別僅在于電路結(jié)構(gòu)及工藝。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持3.輸出保持器在模擬量輸出通道中，輸出保持器的作用就是把D/A轉(zhuǎn)換器輸出的瞬時(shí)值變成連續(xù)的模擬信號(hào)，以便把離散的值復(fù)現(xiàn)原函數(shù)。從實(shí)現(xiàn)方法上講，保持器就是要解決各離散點(diǎn)之間的插值問題，顯然插值的階次越高，就越能復(fù)現(xiàn)原函數(shù)。理論上希望有高階保持器，但高階保持器實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐證明零階保持器可以滿足控制系統(tǒng)的需求，也能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。零階保持器有兩大類型：數(shù)字型和模擬型。它們所保持的是本質(zhì)上不同的兩類物理量，因而所采用的電路結(jié)構(gòu)和元件差別較大。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.2多路開關(guān)及采樣量化保持

模擬型的保持器。主要靠保持電容達(dá)到零階保持。實(shí)踐中常采用兩種方法：一種是利用采樣保持器芯片的保持功能，另一種是利用運(yùn)放、阻容器件及模擬開關(guān)搭建保持電路。這兩種方法的“保持”功能實(shí)際上都是利用“保持電容”來達(dá)到目的的，其性能主要取決于保持電容的性能和質(zhì)量。有些場(chǎng)合為了防止干擾，也會(huì)采取一些隔離措施，如光電隔離。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中已基本上不采用這種方式。數(shù)字型保持器是采用專用的數(shù)據(jù)鎖存器將待轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)保存起來，然后再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器輸出，鎖存器的位數(shù)應(yīng)與D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)相等。顯然，只要鎖存器的內(nèi)容不發(fā)生變化，D/A輸出的模擬量將維持不變。這種方式信息傳遞快，抗干擾能力強(qiáng)，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.3模擬量輸出通道接口技術(shù)D/A轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)稱DAC）是模擬量輸出通道的主要組成部分，完成數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，D/A轉(zhuǎn)換接口電路設(shè)計(jì)主要是根據(jù)用戶對(duì)模擬量輸出通道的技術(shù)要求，合理地選擇通道結(jié)構(gòu)，并按照一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)則恰當(dāng)?shù)剡x擇D/A轉(zhuǎn)換器芯片，配置外圍電路及器件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字量到模擬量的線性轉(zhuǎn)換，對(duì)被控過程或被控對(duì)象進(jìn)行控制。D/A轉(zhuǎn)換器一般可分類如下：1）根據(jù)輸出信號(hào)是電流還是電壓，可以分為電流輸出型和電壓輸出型。電流輸出型轉(zhuǎn)換速度較快，而電壓輸出型，由于還要加上運(yùn)算放大器的延遲時(shí)間，因此轉(zhuǎn)換速度要慢一些。2）根據(jù)輸出端是串口還是并口，可以分為串行輸出型和并行輸出型。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.3模擬量輸出通道接口技術(shù)3）根據(jù)內(nèi)部是否有鎖存器，可以分為無鎖存器型和帶鎖存器型。4）根據(jù)能否進(jìn)行乘法運(yùn)算，可以分為乘算型和非乘算型。D/A轉(zhuǎn)換器中有使用恒定基準(zhǔn)電壓的，也有在基準(zhǔn)電壓上加交流信號(hào)的，后者由于可以得到數(shù)字輸入和基準(zhǔn)電壓輸入相乘的結(jié)果，所以稱為乘算型D/A轉(zhuǎn)換器。乘算型D/A轉(zhuǎn)換器不僅可以進(jìn)行乘法運(yùn)算，還可以作為使輸入信號(hào)數(shù)字化衰減的衰減器，以及對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制器使用。本節(jié)從應(yīng)用角度介紹幾種典型的D/A轉(zhuǎn)換器，以及它們與MCS-51單片機(jī)的接口及應(yīng)用。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.3模擬量輸出通道接口技術(shù)7.3.1D/A轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)

DAC的性能指標(biāo)是選用DAC芯片型號(hào)的依據(jù)，也是衡量芯片質(zhì)量的重要參數(shù)。DAC性能指標(biāo)很多，主要有以下四個(gè)：1.分辨率

分辨率是D/A轉(zhuǎn)換器對(duì)微小輸入量變化的敏感程度的描述。對(duì)于線性輸出的DAC，它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)。對(duì)于一個(gè)n位的D/A轉(zhuǎn)換器，其分辨率為

(7-5)單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.3模擬量輸出通道接口技術(shù)可見，DAC位數(shù)愈高，分辨度也愈高，因此分辨率通常用數(shù)字量的位數(shù)來表示，如8位、10位、12位、16位等。例如滿量程為5V的8位D/A轉(zhuǎn)換器，其分辨率為19.6mV，一個(gè)同樣量程的16位D/A轉(zhuǎn)換器，其分辨率高達(dá)76.3μV。2.轉(zhuǎn)換精度

轉(zhuǎn)換精度是指滿量程時(shí)DAC的實(shí)際模擬輸出值和理論值的接近程度。它與D/A轉(zhuǎn)換器芯片結(jié)構(gòu)、外部電路配置、電源等因素有關(guān)。若誤差過大，則D/A轉(zhuǎn)換就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。轉(zhuǎn)換精度又可分為絕對(duì)轉(zhuǎn)換精度和相對(duì)轉(zhuǎn)換精度。

絕對(duì)轉(zhuǎn)換精度一般采用數(shù)字量的最低有效位作為衡量單位，應(yīng)低于1/2LSB。相對(duì)轉(zhuǎn)換精度是指在滿量程已校準(zhǔn)的情況下，絕對(duì)轉(zhuǎn)換精度相對(duì)于滿刻度的百分比。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.3模擬量輸出通道接口技術(shù)3.建立時(shí)間

D/A轉(zhuǎn)換器的建立時(shí)間，也稱轉(zhuǎn)換時(shí)間，是對(duì)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快慢的敏感性能描述指標(biāo)，即當(dāng)輸入數(shù)據(jù)發(fā)生變化后，輸出模擬量達(dá)到穩(wěn)定數(shù)值所需要的時(shí)間。這個(gè)參數(shù)直接影響到系統(tǒng)的控制速度。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間必須小于等于數(shù)字量的輸入信號(hào)發(fā)生變化的周期。

根據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間的長(zhǎng)短，可將D/A轉(zhuǎn)換器分為：超高速<100ns；較高速100ns～lμs；高速1μs～10μs；中速10μs～100μs；低速＞100μs。這樣的分類經(jīng)常同轉(zhuǎn)換器的分辨率相聯(lián)系，分辨率高的區(qū)限可以放寬，如50μsl2位以上的轉(zhuǎn)換器有時(shí)也稱為高速高精度型，而對(duì)于8位以下的轉(zhuǎn)換器又常常把轉(zhuǎn)換時(shí)間小于lμs的稱為高速型。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.3模擬量輸出通道接口技術(shù)4.非線性誤差

非線性誤差也稱為線性度，它是指實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想轉(zhuǎn)換特性曲線之間的最大偏差。一般要求非線性誤差的絕對(duì)值小于等于1/2LSB。非線性誤差越小，說明線性度越好，D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量與理想值的偏差就越小。7.3.2并行D/A轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)1.DAC0832

DAC0832是由美國國家半導(dǎo)體（NS）公司研制的8位電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換芯片，與單片機(jī)完全兼容。它的輸出電流建立時(shí)間為1μs，采用CMOS工藝，功耗為20mW。由于DAC0832價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易，在單片機(jī)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.3模擬量輸出通道接口技術(shù)（1）DAC0832結(jié)構(gòu)及引腳功能

如圖7-9所示，DAC0832由8位輸入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。輸入寄存器和DAC寄存器構(gòu)成兩級(jí)數(shù)據(jù)輸入鎖存，使用時(shí)數(shù)據(jù)輸入可以采用兩級(jí)鎖存（雙緩沖）方式，或單級(jí)鎖存（單緩沖）方式，或直接輸入（直通）方式。D/A轉(zhuǎn)換電路由8位T型電阻網(wǎng)絡(luò)和電子開關(guān)組成，電子開關(guān)受DAC寄存器輸出控制。3個(gè)與門電路組成寄存器輸出控制邏輯電路，該邏輯電路的功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存控制。由于具有兩個(gè)可以分別控制的數(shù)據(jù)鎖存器，因此適用于多路模擬量需同步輸出的系統(tǒng)。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.3模擬量輸出通道接口技術(shù)圖7-9DAC0832結(jié)構(gòu)圖單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.3模擬量輸出通道接口技術(shù)DAC0832共有20條引腳，雙列直插式封裝，如圖7-10所示，各引腳說明如下。D0~D7：8位數(shù)據(jù)輸入端，通常與CPU數(shù)據(jù)總線相連，用于接收待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量。

ILE：輸入寄存器鎖存允許信號(hào)，高電平有效。/CS：芯片選擇信號(hào)，低電平有效。/WR1：輸入寄存器寫控制信號(hào)，低電平有效。/WR2：DAC寄存器寫控制信號(hào)，低電平有效。/XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)，低電平有效。VREF：參考電壓輸入，要求外部接一個(gè)精密的電源，電壓范圍：－10V～+10V。Rfb：內(nèi)部反饋電阻引出端，可以直接連接外部運(yùn)算放大器的輸出端。單片機(jī)原理及接口技術(shù)Iout1：模擬電流輸出端1，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為全1時(shí)，輸出電流最大；當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為全0時(shí)，輸出電流為0。Iout2：模擬電流輸出端2，與Iout1之和為常數(shù)。圖7-10DAC0832引腳圖單片機(jī)原理及接口技術(shù)

由于DAC0832是電流輸出型，為了獲得電壓輸出，Iout1與Iout2通常接運(yùn)算放大器的輸入端以得到模擬輸出電壓。Rfb即為運(yùn)算放大器的反饋電阻端，當(dāng)Rfb不滿足輸出電壓滿度精度時(shí)，可以外部串接電位器調(diào)節(jié)。Vcc：芯片工作電源，電壓范圍：+5V～+15V。當(dāng)Vcc=+15V時(shí)，工作狀態(tài)最佳，邏輯開關(guān)速度最快。AGND：模擬信號(hào)地。DGND：數(shù)字信號(hào)地。

模擬地和數(shù)字地是兩種不同的地。在同一塊電路板上，如果同時(shí)有模擬元件和數(shù)字元件時(shí)，一般把所有模擬元件的地端連在一起，所有數(shù)字元件的地端連在一起，最后再把模擬接地端和數(shù)字接地端間用一根導(dǎo)線連接在一起，這樣可以防止模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)相互干擾。單片機(jī)原理及接口技術(shù)

（2）單極性和雙極性輸出電路在控制過程中，有時(shí)對(duì)控制量的輸出要求是單方向的，在給定值時(shí)產(chǎn)生的偏差不改變控制量的極性，這時(shí)可采用單極性輸出電路，如圖7-11所示。由于DAC0832是8位的D/A轉(zhuǎn)換器，因此可得輸出電壓Vout與輸入數(shù)字量B的關(guān)系為

(7-6)由式（7-6）可知，Vout和B成正比關(guān)系。輸入數(shù)字量B為0時(shí)，Vout也為0；輸入數(shù)字量為255時(shí)，Vout為負(fù)的最大值；輸入數(shù)字量B為1時(shí)，一個(gè)最低有效位電壓VLSB為－VREF/256。輸出電壓是與參考電壓極性相反的單極性輸出。在被控對(duì)象需要用到雙極性電壓的場(chǎng)合，可以采用圖7-12所示的連接方法。單片機(jī)原理及接口技術(shù)

由式（7-6）可知，Vout和B成正比關(guān)系。輸入數(shù)字量B為0時(shí)，Vout也為0；輸入數(shù)字量為255時(shí)，Vout為負(fù)的最大值；輸入數(shù)字量B為1時(shí)，一個(gè)最低有效位電壓VLSB為－VREF/256。輸出電壓是與參考電壓極性相反的單極性輸出。圖7-11DAC0832單極性輸出連接圖單片機(jī)原理及接口技術(shù)

在被控對(duì)象需要用到雙極性電壓的場(chǎng)合，可以采用圖7-12所示的連接方法。

D為虛地點(diǎn)，故由克希荷夫定律可得圖7-12DAC0832雙極性輸出連接圖單片機(jī)原理及接口技術(shù)解上述方程組可得

(7-7)設(shè)VREF=5V當(dāng)B=FFH=255時(shí)，最大輸出電壓：Vmax=[(255－128)/128]×5V=4.96V當(dāng)B=00H時(shí)，最小輸出電壓：Vmin=[(0－128)/128]×5V=－5V當(dāng)B=81H=129時(shí)，一個(gè)最低有效位電壓：VLSB=VREF/128=[(129－128)/128]×5V=0.04V由此可見，雙極性輸出較單極性輸出靈敏度降低了一倍。單片機(jī)原理及接口技術(shù)（3）DAC0832的工作方式及應(yīng)用根據(jù)DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它可以有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。直通方式是將圖7-9中的ILE、/CS、/WR1、/WR2、/XFER控制信號(hào)預(yù)置為有效，使兩個(gè)內(nèi)部寄存器開放，變成輸入數(shù)據(jù)的通路，這種方式適用于比較簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合。此種方式下DAC的輸出隨時(shí)跟隨輸入，多用于無計(jì)算機(jī)控制的D/A轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中。單緩沖方式是將圖7-9中的一個(gè)寄存器處于常通狀態(tài)，另一個(gè)處于選通狀態(tài)，或兩個(gè)寄存器同時(shí)選通（兩個(gè)寄存器的控制信號(hào)連接在一起），如圖7-13所示。單緩沖方式多用于系統(tǒng)中只有一路D/A轉(zhuǎn)換，或雖有多路D/A轉(zhuǎn)換但不要求同步輸出的情況。單片機(jī)原理及接口技術(shù)

現(xiàn)舉例說明DAC0832在單緩沖方式下的應(yīng)用。圖7-13DAC0832單緩沖方式接線圖單片機(jī)原理及接口技術(shù)

例7-1DAC0832用作波形發(fā)生器。根據(jù)圖7-13的接口電路，分別寫出產(chǎn)生鋸齒波、三角波的程序。

解：圖7-13中DAC0832采用的是單緩沖、單極性的連接方式。讓ILE接+5V，兩級(jí)寄存器的寫信號(hào)都由MCS-51單片機(jī)的WR端控制，寄存器選擇信號(hào)CS和傳輸控制信號(hào)XFER都由譯碼器輸出端FEH送來。當(dāng)譯碼器輸出選擇好DAC0832后，只要輸出WR控制信號(hào)，DAC0832就能一步完成數(shù)字量的輸入鎖存和D/A轉(zhuǎn)換輸出。單片機(jī)原理及接口技術(shù)

鋸齒波程序如下：

ORG0100H

MOVR0，#0FEH ；輸入寄存器地址CLRA ；轉(zhuǎn)換初值LOOP：MOVX@R0，A ；D/A轉(zhuǎn)換INCA

；轉(zhuǎn)換值增量

NOP

；延時(shí)NOPNOPSJMPLOOPEND三角波程序如下：ORG0100H MOVR0，#0FEHCLRA；置下降段初值DOWN：MOVX@R0，A；線性下降段 INCA JNZDOWN MOVA，#0FEH；置上升段初值UP：MOVX@R0，A；線性上升段 DECA JNZUP SJMPDOWN END單片機(jī)原理及接口技術(shù)圖7-14DAC0832雙緩沖方式接線圖雙緩沖方式是指單片機(jī)分兩次發(fā)出控制命令，分時(shí)選通圖7-9中的兩個(gè)寄存器。首先ILE、CS、WRl有效，將數(shù)據(jù)鎖存在輸入寄存器中；然后WR2、XFER有效，再將數(shù)據(jù)送入DAC寄存器。此方式優(yōu)點(diǎn)是可在D/A轉(zhuǎn)換的同時(shí)，進(jìn)行下一個(gè)數(shù)據(jù)的采集，以提高轉(zhuǎn)換速度，對(duì)于多路轉(zhuǎn)換可同時(shí)進(jìn)行；另外可以使被轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠地建立起來。圖7-14中DAC0832采用雙緩沖、單極性的連接方式。現(xiàn)舉例如下：

例7-2根據(jù)圖7-14的DAC0832接口電路，寫出產(chǎn)生鋸齒波的程序。單片機(jī)原理及接口技術(shù)

解：輸入寄存器的地址為FEH，DAC寄存器的地址為FFH。操作時(shí)分兩步進(jìn)行：第一步先將數(shù)據(jù)寫入8位輸入寄存器；第二步再把數(shù)據(jù)從8位輸入寄存器寫入到8位DAC寄存器中。鋸齒波程序如下：ORG0050HMOVA，#00H；轉(zhuǎn)換初值LOOP：MOVR0，#0FEH；輸入寄存器地址

MOVX@R0，A；轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送輸入寄存器

INCR0；產(chǎn)生DAC寄存器地址

MOVX@R0，A；數(shù)據(jù)送入DAC寄存器并進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換

DECA ；轉(zhuǎn)換值減少DECA ；轉(zhuǎn)換值減少NOP；延時(shí)NOP

NOP

SJMPLOOP

END單片機(jī)原理及接口技術(shù)

利用DAC0832的雙緩沖方式還可以實(shí)現(xiàn)兩路模擬量同時(shí)轉(zhuǎn)換輸出，其接口如圖7-15所示。在這種連接方式下，第一步單片機(jī)分時(shí)向兩個(gè)DAC0832寫入待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并鎖存到各自的輸入寄存器中；然后單片機(jī)對(duì)兩個(gè)轉(zhuǎn)換器同時(shí)發(fā)出選通信號(hào)，使各轉(zhuǎn)換器輸入寄存器中的數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)入各自的DAC寄存器，以實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。單片機(jī)原理及接口技術(shù)

圖7-15兩路模擬信號(hào)同步輸出接口電路單片機(jī)原理及接口技術(shù)

例7-3X-Y繪圖儀與兩片DAC0832接線如圖7-15所示。設(shè)MCS-51單片機(jī)內(nèi)部RAM中有兩個(gè)長(zhǎng)度為30H的數(shù)據(jù)塊，其起始地址分別為20H和60H，編出能把20H和60H中的數(shù)據(jù)分別從1#和2#DAC0832同步輸出的程序。解：根據(jù)硬件接線圖，可知DAC0832各端口地址為FDH 1#DAC0832數(shù)字量輸入寄存器地址FEH 2#DAC0832數(shù)字量輸入寄存器地址FFH 1#和2#DAC0832啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換地址設(shè)R1寄存器指向60H單元；R0寄存器指向20H單元，并同時(shí)作為兩個(gè)DAC0832的端口地址指針；R7寄存器存放數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度。同步輸出程序如下：ORG0300HMOVR7，#30H；數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度MOVR1，#60HMOVR0，#20HLOOP：MOVA，R0單片機(jī)原理及接口技術(shù)PUSHACC；保存20H單元地址MOVA，@R0；取20H單元中的數(shù)據(jù)MOVR0，#0FDH；指向1#DAC0832的數(shù)字量輸入寄存器MOVX@R0，A；20H單元中的數(shù)據(jù)送1#DAC0832INCR0；指向2#DAC0832的數(shù)字量輸入寄存器MOVA，@R1；取60H單元中的數(shù)據(jù)INCR1；修改60H單元地址指針MOVX@R0，A；60H單元中的數(shù)據(jù)送2#DAC0832INCR0；指向1#和2#DAC0832啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換地址MOVX@R0，A；啟動(dòng)兩片0832同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換POPACC；恢復(fù)20H單元地址INCA；修改20H單元地址指針MOVR0，ADJNZR7，LOOP；數(shù)據(jù)未傳送完，繼續(xù)END單片機(jī)原理及接口技術(shù)2.MAX527

MAX527是美國美信（Maxim）公司出品的4路12位電壓輸出型高精度D/A轉(zhuǎn)換器，與微處理器和其它的TTL/CMOS芯片兼容。MAX527片內(nèi)包含有精密的輸出緩沖放大器，用來提供模擬電壓輸出，其最小轉(zhuǎn)換時(shí)間為5μs。（1）MAX527結(jié)構(gòu)及引腳功能

MAX527具有8位數(shù)據(jù)總線，內(nèi)部采用12位輸入寄存器和12位DAC寄存器的雙緩沖接口邏輯。通過兩次寫操作進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入，第一次寫低8位（LSB），第二次寫高4位（MSB），將12位數(shù)據(jù)裝載到輸入寄存器，并通過裝載DAC寄存器選通信號(hào)（/LDAC）將數(shù)據(jù)從輸入寄存器傳送到DAC寄存器。單片機(jī)原理及接口技術(shù)

MAX527共有24個(gè)引腳，采用塑料DIP、陶瓷SB、以及寬SO封裝形式。芯片引腳如圖7-16所示，各引腳說明如下。VOUTA～VOUTD：4通道模擬電壓輸出端。A0、A1：DAC通道選擇端。共有四種組合選擇4個(gè)不同的DAC通道。/CSLSB：低8位片選信號(hào)，低電平有效。選擇指定DAC通道的低8位輸入寄存器。/CSMSB：高4位片選信號(hào)，低電平有效。選擇指定DAC通道的高4位輸入寄存器。/LDAC：裝載DAC寄存器選通端，低電平有效。當(dāng)/LDAC有效時(shí)，將每個(gè)輸入寄存器的內(nèi)容傳輸?shù)剿鼘?duì)應(yīng)的DAC寄存器中。。單片機(jī)原理及接口技術(shù)/WR：寫信號(hào)輸入端，低電平有效。D4～D7：數(shù)據(jù)線D4～D7位。D8/D0～D11/D3：當(dāng)/CSLSB、/CSMSB=01時(shí)，為數(shù)據(jù)線D0～D3位；當(dāng)/CSLSB、/CSMSB=10時(shí)，為數(shù)據(jù)線D8～D11位。VSS：負(fù)電源輸入端。電壓范圍：－4.5V～－5.5V，典型值為－5V。VDD：正電源輸入端。電壓范圍：+4.75V～+5.5V，典型值為+5V。VREFAB：A、B通道基準(zhǔn)電壓輸入端。電壓范圍：1.2V～VDD－2.2V。VREFCD：C、D通道基準(zhǔn)電壓輸入端。電壓范圍：1.2V～VDD－2.2V。這兩個(gè)輸入端使每一對(duì)DAC都能有不同的滿刻度輸出電壓范圍。AGND、DGND：模擬信號(hào)地和數(shù)字信號(hào)地。單片機(jī)原理及接口技術(shù)圖7-16MAX527引腳圖單片機(jī)原理及接口技術(shù)（2）單極性和雙極性輸出電路

MAX527工作在單極性狀態(tài)時(shí)，輸出電壓和基準(zhǔn)輸入電壓的極性相同，如式（7-8）所示。

(7-8)

采用圖7-17所示的連接電路，MAX527可工作在雙極性輸出狀態(tài)。每一個(gè)通道需要外接一個(gè)運(yùn)算放大器和兩個(gè)電阻。當(dāng)R1=R2時(shí)，輸出電壓Vout與輸入數(shù)字量B的關(guān)系如式（7-9）所示。

(7-9)

設(shè)VREFAB=2.5V

當(dāng)B=FFFH=4095時(shí)，最大輸出電壓：Vmax=2.4988V

當(dāng)B=000H時(shí)，最小輸出電壓：Vmin=－2.5V

當(dāng)B=801H=2049時(shí)，一個(gè)最低有效位電壓：VLSB=0.0012V單片機(jī)原理及接口技術(shù)圖7-17MAX527單路雙極性輸出電路

單片機(jī)原理及接口技術(shù)3）MAX527應(yīng)用現(xiàn)通過一個(gè)實(shí)例來說明MAX527的應(yīng)用。如圖7-18所示，單片機(jī)的P1.0和MAX527的/LDAC連接，單片機(jī)通過控制此引腳讓MAX527實(shí)現(xiàn)由輸入寄存器到DAC寄存器的數(shù)據(jù)傳輸；P1.1、P1.2和MAX527的A0、Al相連，單片機(jī)通過設(shè)置此組引腳可以選擇4個(gè)DAC通道中的一個(gè)，本例中只選用一路輸出VOUTA，程序設(shè)計(jì)時(shí)需使P1.1、P1.2=00；P2.6、P2.7分別和MAX527的/CSLSB、/CSMSB相連，它們的作用是進(jìn)行12位數(shù)據(jù)的高低位選擇，即輸入低8位數(shù)據(jù)時(shí)地址為BFFFH，輸入高4位數(shù)據(jù)時(shí)地址為7FFFH；單片機(jī)的/WR與MAX527的/WR連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入控制；在此使用外部中斷0是為了每次觸發(fā)外部中斷時(shí)啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換。MAX527的基準(zhǔn)電壓選用2.5V，此基準(zhǔn)電壓可以由基準(zhǔn)電壓芯片MAX6192提供。單片機(jī)原理及接口技術(shù)圖7-18MAX527與MCS-51單片機(jī)接口電路單片機(jī)原理及接口技術(shù)

例7-4

設(shè)單片機(jī)片內(nèi)RAM20H和21H單元存有一個(gè)12位數(shù)字量（20H單元中為低8位，21H單元中為高4位），根據(jù)圖7-18編寫出將這個(gè)12位數(shù)字量進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換的程序。解：C51程序清單如下：#include"reg51.h"#include"absacc.h"#defineucharunsignedchar/*內(nèi)部RAM地址定義*/#defineODAL8DBYTE[0x0020]#defineODAH4DBYTE[0x0021]/*MAX527片外地址定義*/#defineNDAL8XBYTE[0xbfff]#defineNDAH4XBYTE[0x7fff]sbitLDAC=P1^0;sbitA0=P1^1;sbitA1=P1^2;voidmain(){EA=1;EX0=1;while(1);}voidint0sur(void)interrupt0{uchari;A0=0;A1=0;LDAC=1;ACC=ODAL8;B=ODAH4;NDAL8=ACC;for(i=0;i<200;i++)i=i;NDAH4=B;LDAC=0;

}單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.3.3串行D/A轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)并行D/A轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間短，通常不超過10μs，但它們的引腳較多，芯片體積大，與單片機(jī)連接時(shí)電路較為復(fù)雜。因此，在有些遠(yuǎn)距離通信且對(duì)轉(zhuǎn)換速度要求不是很高的場(chǎng)合，為了節(jié)省連結(jié)導(dǎo)線，可以選用串行D/A轉(zhuǎn)換芯片。雖然輸出建立時(shí)間較并行D/A轉(zhuǎn)換芯片長(zhǎng)，但是串行D/A轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)連接時(shí)所用引線少、電路簡(jiǎn)單，而且芯片體積小、價(jià)格低。下面介紹一種常用的串行D/A轉(zhuǎn)換芯片。AD7543是美國模擬器件（ADI）公司生產(chǎn)的12位電流輸出型串行輸入D/A轉(zhuǎn)換器。AD7543的建立時(shí)間為2μs，采用CMOS工藝，功耗最大為40mW。其數(shù)字量是由高位到低位逐次一位一位地輸入。單片機(jī)原理及接口技術(shù)（1）AD7543結(jié)構(gòu)及引腳功能圖7-19AD7543內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖單片機(jī)原理及接口技術(shù)AD7543的片內(nèi)邏輯電路由12位串行移位寄存器（A）和12位DAC輸入寄存器（B）以及12位D/A轉(zhuǎn)換單元組成，如圖7-19所示。DAC輸入寄存器（B）和D/A轉(zhuǎn)換單元與并行D/A轉(zhuǎn)換器完全相同，不同的只是移位寄存器（A）。出現(xiàn)在AD7543的SRI腳上的數(shù)據(jù)，在選通輸入信號(hào)STB1、STB2、STB4的上升沿或STB3的下降沿（由用戶選定），定時(shí)地把SRI引腳上的串行數(shù)據(jù)裝入寄存器A。一旦寄存器A裝滿，在加載脈沖/LD1、/LD2的控制下，寄存器A的數(shù)據(jù)便裝入寄存器B中，并進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。

AD7543采用16引腳雙列直插式封裝，其引腳如圖7-20所示，各引腳說明如下。單片機(jī)原理及接口技術(shù)IOUTl、IOUT2：D/A轉(zhuǎn)換后電流輸出端。AGND：模擬信號(hào)地。STBl、STB2、/STB3、STB4：移位寄存器A選通輸入端，其對(duì)應(yīng)選通的關(guān)系如表7-1所示。/LD1、/LD2：寄存器B加載輸入選擇端，其對(duì)應(yīng)關(guān)系也如表7-1所示。SRI：輸入到寄存器A的串行數(shù)據(jù)輸入端。DGND：數(shù)字信號(hào)地。/CLR：寄存器B清除輸入，低電平有效，用于將寄存器B復(fù)位為全0。VDD：+5V電源輸入端。VREF：基準(zhǔn)電壓輸入端。電壓范圍：－10V～+10V。Rfb：內(nèi)部反饋電阻引出端，可以直接連接外部運(yùn)算放大器的輸出端。單片機(jī)原理及接口技術(shù)圖7-20AD7543引腳圖單片機(jī)原理及接口技術(shù)表7-1AD7543真值表

單片機(jī)原理及接口技術(shù)圖7-21AD7543單極性輸出接口電路（2）AD7543應(yīng)用

AD7543與MCS-51單片機(jī)的接口電路如圖7-21所示。圖中單片機(jī)的串行口直接與AD7543相連，選用工作方式0（同步移位寄存器方式），其TXD端移位脈沖的下降沿將RXD輸出的位數(shù)據(jù)移入AD7543的寄存器A中，然后利用P1.0的輸出信號(hào)產(chǎn)生/LD2，從而將AD7543移位寄存器A中的內(nèi)容輸入到寄存器B中，并啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換。單片機(jī)原理及接口技術(shù)ORG0100HOUTDA：MOVA，DBUFH；取高位SWAP；高4位和低4位交換MOVDBUFH，AMOVA，DBUFL；取低位ANLA，#0F0H；截取高4位SWAP；高4位和低4位交換ORLA，DBUFH；合成，(A)=D11D10D9D8D7D6D5D4LCALLASMB；順序轉(zhuǎn)換由于AD7543的12位數(shù)據(jù)是由高位至低位串行輸入的，而MCS-51單片機(jī)串行口工作于方式0時(shí)，其數(shù)據(jù)是由低位至高位串行輸出的。因此，在數(shù)據(jù)輸出到AD7543之前必須對(duì)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式進(jìn)行重新調(diào)整。以下為AD7543進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換的程序，設(shè)待轉(zhuǎn)換的12位數(shù)字量存儲(chǔ)在內(nèi)部RAM單元，地址為DBUFH（高4位）和DBUFL（低8位），則D/A轉(zhuǎn)換子程序如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及接口技術(shù)MOVDBUFH，A；存結(jié)果(DBUFH)=D4D5D6D7D8D9D10D11MOVA，DBUFL；取低位ANLA，#0FH；截取低4位SWAP；交換，(A)=D3D2D1D00000LCALLASMBB；順序轉(zhuǎn)換MOVDBUFL，A；存結(jié)果(A)=0000D0D1D2D3MOVSCON，#00H；設(shè)置串行口工作于方式0輸出MOVA，DBUFHMOVSBUF，A；發(fā)送高8位JNBTI，$；等待發(fā)送完成CLRTI；發(fā)送完畢，清標(biāo)志MOVA，DBUFLMOVSBUF，A；發(fā)送低4位JNBTI，$；等待CLRTI；發(fā)送完畢CLRP1.0；A寄存器加載到B寄存器NOPSETBP1.0；恢復(fù)RETASMBB：MOVR6，#00HMOVR7，#08HCLRCALO：RLCAXCHA，R6RRCAXCHA，R6DJNZR7，ALOXCHA，R6RET單片機(jī)原理及接口技術(shù)

在單片機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)控和智能化儀表等應(yīng)用系統(tǒng)中，常需將檢測(cè)到的連續(xù)變化的模擬量（如溫度、壓力、流量、速度、液位和成分等）通過模擬量輸入通道轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以接收的數(shù)字量信號(hào)，輸入到單片機(jī)中進(jìn)行處理。A/D轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)稱ADC）是模擬量輸入通道的主要組成部分，用于完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換接口設(shè)計(jì)主要是根據(jù)用戶提出的數(shù)據(jù)采集精度及速度等要求，按一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)則合理的選擇通道結(jié)構(gòu)和A/D轉(zhuǎn)換器芯片，并配置多路模擬開關(guān)、前置放大器、采樣保持器、接口和控制電路等，實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的線性轉(zhuǎn)換，對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行采集和處理。7.4模擬量輸入通道接口技術(shù)單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.4.1A/D轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標(biāo)

ADC的性能指標(biāo)是正確選用ADC芯片的基本依據(jù)，也是衡量ADC質(zhì)量的關(guān)鍵問題。由于與D/A轉(zhuǎn)換是互逆的過程，因此它們的性能指標(biāo)定義基本上是相同的。（1）分辨率

ADC的分辨率是指使ADC輸出數(shù)字量的最低位發(fā)生變化時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸入模擬電壓變化的值。和DAC一樣，它表示A/D轉(zhuǎn)換器所能分辨的最小量化單位。通常定義為滿刻度電壓值與（2n－1）之比。ADC的分辨率也用位數(shù)表示，例如12位ADC的分辨率就是12位。（2）轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度是通過轉(zhuǎn)換時(shí)間來衡量的，轉(zhuǎn)換時(shí)間是指啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換結(jié)束所需要的時(shí)間。不同型號(hào)、不同分辨率的器件轉(zhuǎn)換時(shí)間相差很大，一般是幾十納秒到幾百毫秒。選擇A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)，應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)需要及經(jīng)濟(jì)因素選用。單片機(jī)原理及接口技術(shù)（3）轉(zhuǎn)換精度

ADC的轉(zhuǎn)換精度由模擬誤差和數(shù)字誤差組成。模擬誤差是由比較器、解碼網(wǎng)絡(luò)中電阻值以及基準(zhǔn)電壓波動(dòng)等引起的誤差。數(shù)字誤差主要包括丟失碼誤差和量化誤差，前者屬于非固定誤差，由器件質(zhì)量決定；后者和ADC輸出數(shù)字量位數(shù)有關(guān)，位數(shù)越多，誤差越小。

A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度通常有兩種表示形式，絕對(duì)精度和相對(duì)精度。絕對(duì)精度指滿刻度輸出的實(shí)際電壓與理想輸出值之差。相對(duì)精度是指絕對(duì)精度相對(duì)于轉(zhuǎn)換器滿刻度輸出模擬電壓的百分比。

還有一些其它參數(shù)也與D/A轉(zhuǎn)換器類似，這里不再一一介紹。單片機(jī)原理及接口技術(shù)7.4.2并行A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)1.ADC0809ADC0809是美國國家半導(dǎo)體（NS）公司生產(chǎn)的8位八通道逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。它采用CMOS工藝，功耗約15mW。ADC0809的特點(diǎn)是：具有鎖存控制的八路模擬開關(guān)分時(shí)選通8路模擬信號(hào)；采用脈沖形式的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)；輸入、輸出引腳電平與TTL電平兼容；輸出數(shù)據(jù)寄存器設(shè)置成可控的三態(tài)門，允許與單片機(jī)直接相連；當(dāng)輸入電壓范圍為0～5V時(shí)，可使用單一的+5V電源，不需要外部的調(diào)零和滿量程校準(zhǔn)。單片機(jī)原理及接口技術(shù)（1）ADC0809結(jié)構(gòu)及引腳功能圖7-22所示為ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖，它由八路模擬開關(guān)、8位A/D轉(zhuǎn)換器、三態(tài)輸出鎖存器以及地址譯碼器等組成。A/D轉(zhuǎn)換器將多路模擬開關(guān)輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)換成8位數(shù)據(jù)，每比較一次確定一位，第一次確定D7位，最后一次確定D0位。每次比較需8個(gè)時(shí)鐘周期，比較8次共需64個(gè)時(shí)鐘周期。當(dāng)ADC0809采用典型時(shí)鐘頻率640kHz時(shí)，則轉(zhuǎn)換一路模擬信號(hào)所需的轉(zhuǎn)換時(shí)間為64/640kHz＝100μs。最后將轉(zhuǎn)換結(jié)果送三態(tài)輸出緩沖器。單片機(jī)原理及接口技術(shù)圖7-22ADC0809結(jié)構(gòu)圖單片機(jī)原理及接口技術(shù)ADC0809共有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖7-23所示，各引腳說明如下。IN0～I(xiàn)N7：8個(gè)通道的模擬量輸入端，電壓范圍：0～+5V。D0～D7：數(shù)字量輸出端。ADDA～ADDC：8路模擬開關(guān)的選通地址輸入端，用以選擇8個(gè)通道中的一個(gè)模擬量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，其中ADDA為低位，ADDC為高位。ALE：地址鎖存使能端，ALE的上升沿將ADDA、ADDB、ADDC輸入的地址鎖存到地址鎖存器，經(jīng)譯碼后控制多路模擬開關(guān)，將對(duì)應(yīng)輸入通道接至內(nèi)部比較器的輸入端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制端，加正脈沖后轉(zhuǎn)換開始。START上升沿對(duì)內(nèi)部所有寄存器清0；START下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。單片機(jī)原理及接口技術(shù)START常與ALE短接，以便選擇通道的同時(shí)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，要求START和ALE的信號(hào)寬度不小于100ns。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換開始后EOC變低，而轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)EOC返回高電平。該信號(hào)可以作為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束的狀態(tài)信號(hào)供查詢用，也可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，向CPU申請(qǐng)取走A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。OE：輸出允許使能端，當(dāng)OE端的電平由低變高時(shí)，三態(tài)輸出緩沖器打開，將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上。與單片機(jī)連接時(shí)該信號(hào)一般由片選或讀信號(hào)產(chǎn)生。CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端，頻率范圍：10kHz～1.28MHz，典型頻率為640kHz。VREF(＋)、VREF(－)：參考電壓輸入端，一般VREF(＋)與電源VCC連接，VREF(－)與GND連接。VCC：+5V電源電壓輸入端。GND：信號(hào)地。單片機(jī)原理及接口技術(shù)圖7-23ADC0809引腳圖單片機(jī)原理及接口技術(shù)（2）ADC0809的操作時(shí)序

ADC0809的操作時(shí)序如圖7-24所示。圖中：tWE：ALE脈寬100～200ns；tws：?jiǎn)?dòng)脈寬100～200ns；tEOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志復(fù)位延遲時(shí)間（1～8個(gè)時(shí)鐘周期）；tc：轉(zhuǎn)換時(shí)間為64個(gè)時(shí)鐘周期。單片機(jī)原理及接口技術(shù)

ADC0809的操作時(shí)序圖定量地描述了芯片操作時(shí)的時(shí)序配合關(guān)系，是正確使用芯片的依據(jù)，具有十分重要的意義。圖7-24ADC0809操作時(shí)序圖單片機(jī)原理及接口技術(shù)（3）ADC0809應(yīng)用

ADC0809內(nèi)部有一個(gè)8位三態(tài)鎖存緩沖器，可以鎖存A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，因此它即可以和單片機(jī)直接連接，也可以通過外部并行接口芯片，如8255A與單片機(jī)間接連接。圖7-25中，ADC0809與單片機(jī)是直接連接的。根據(jù)ADC0809的時(shí)序圖可知，其工作步驟分為選擇通道、啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換、確認(rèn)轉(zhuǎn)換結(jié)束和讀取數(shù)據(jù)4個(gè)步驟。在這4個(gè)步驟中需要解決兩個(gè)關(guān)鍵問題：一是8路模擬通道的選擇信號(hào)與單片機(jī)的連接問題，圖7-25中8路模擬通道的選擇信號(hào)ADDA、ADDB、ADDC與單片機(jī)地址總線的最低3位連接，當(dāng)然這三個(gè)通道選擇信號(hào)也可以與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線連接，如圖7-26所示。不同的連接編程方式不同，在具體應(yīng)用時(shí)需要加以注意；二是采取什么樣的方式確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換已完成，為此可采用如下三種方式：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及接口技術(shù)1）由于ADC0809的轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知和固定的，可根據(jù)此指標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序。A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后，就調(diào)用這個(gè)延時(shí)子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。這稱為定時(shí)傳送方式。2）通過查詢ADC0809的EOC端是否發(fā)生正跳變（由低變高），即可確知轉(zhuǎn)換是否完成。若完成，則接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。這稱為查詢方式，如圖7-25中將EOC連接到MCS-51單片機(jī)的P1.0端（實(shí)線）。3）把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，如圖7-25中將EOC取反后連接到MCS-51單片機(jī)的/INT0引腳（虛線）。不管使用上述哪種方式，一旦確認(rèn)轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。下面通過實(shí)例說明ADC0809的應(yīng)用。單片機(jī)原理及接口技術(shù)圖7-25ADC0809與MCS-51單片機(jī)接口1單片機(jī)原理及接口技術(shù)

ORG0000HAJMPSTARTORG0050HSTART：MOVDPTR，#7FF0H；指向通道0

MOVR2，#08H

MOVR0，#20H

ROT：MOVX@DPTR，A；選擇通道并啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換LOOP：JBP1.0，LOOP；等待轉(zhuǎn)換開始LOOP1：JNBP1.0，LOOP1；等待轉(zhuǎn)換結(jié)束例7-5如圖7-25所示，試用查詢和中斷兩種方式編寫程序，對(duì)IN0～I(xiàn)N7通道上的模擬電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行一次采集，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果送入內(nèi)部RAM20H單元開始的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。解：如圖所示，ADC0809的START、ALE短接并與MCS-51單片機(jī)的P2.7（A15）連接，ADDA、ADDB、ADDC與MCS-51單片機(jī)經(jīng)鎖存后的P0.0、P0.1、P0.2（A0、A1、A2）連接，因此選擇和啟動(dòng)8個(gè)通道的地址為7FF0H～7FF7H。若按查詢方式連接EOC后，程序清單如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及接口技術(shù)MOVXA，@DPTR；讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)MOV@R0，A；存儲(chǔ)數(shù)據(jù)INCDPTR；指向下一個(gè)通道INCR0DJNZR2，ROTEND若按中斷方式連接EOC后，程序清單如下：ORG0000HLJMPSTARTORG0003H ；外中斷0的入口地址LJMP1000H；轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序的入口地址ORG0050HSTART：MOVDPTR，#7FF0HMOVR2，#08HMOVR0，#20H SETBEASETBEX0；開外中斷0SETBIT0；中斷請(qǐng)求信號(hào)為負(fù)邊沿觸發(fā)RETIROT：MOVX@DPTR，A；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換LOOP：SJMPLOOP；等待中斷DJNZR2，ROTENDORG1000HMOVXA，@DPTR；讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)MOV@R0，A；存儲(chǔ)數(shù)據(jù)INCDPTR；指向下一個(gè)通道INCR0RETI單片機(jī)原理及接口技術(shù)

指令MOVX@DPTR，A中的A存放的是任意數(shù)，目的是為了利用該指令產(chǎn)生有效的ALE、/WR信號(hào)和P2.7、P0口的地址線，這樣ADC0809才能鎖存地址信號(hào)并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。當(dāng)單片機(jī)用數(shù)據(jù)線選擇通道時(shí)，可以不使用地址鎖存器，如圖7-26所示。此時(shí)ADC0809的鎖存和啟動(dòng)通道地址為7FFFH，通道選擇信號(hào)線分別連接單片機(jī)數(shù)據(jù)線的最低三位，因此8路模擬通道號(hào)分別為00H～07H。圖7-26ADC0809