單片機(jī) 第8章 MCS-51單片機(jī)的測(cè)控接口.ppt

1、,第八章 MCS-51單片機(jī)的測(cè)控接口,內(nèi)容提要:,8-1 概述,8-2 D / A轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)接口,8-3 A / D轉(zhuǎn)換,8.1 概述,圖9-1 單片機(jī)和被控實(shí)體間的接口示意圖,8.2 D/A轉(zhuǎn)換器及其接口,8.2.1 D/A轉(zhuǎn)換器 8.2.2 MCS-51和D/A的接口,8.2.1 D/A轉(zhuǎn)換器,圖9-2 最簡(jiǎn)單D/A轉(zhuǎn)換器框圖,關(guān)系式：Vout=BVR 式中，VR為常量，由參考電壓VREF決定；B為 數(shù)字量，常為一個(gè)二進(jìn)制數(shù)。數(shù)字量B的位數(shù)通常為8位和12位等，由D/A轉(zhuǎn)換器芯片型號(hào)決定。B為n位時(shí)的通式為： B= bn-1 bn-2b1 b0= bn-12n-1+ bn-22n

2、-2+ b121+ b020 式中，bn-1為B的最高位；b0為最低位。,1D/A轉(zhuǎn)換器的原理,D/A轉(zhuǎn)換器的原理： 把輸入數(shù)字量中每位都按其權(quán)值分別轉(zhuǎn)換成模擬量，并通過運(yùn)算放大器求和相加（如圖9-3所示）。根據(jù)克希荷夫定律，如下關(guān)系成立： I3=23 I2=22 I1=21 I0=20,圖9-3 T型電阻網(wǎng)絡(luò)型D/A轉(zhuǎn)換器,2D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo),l分辨率（Resolution）辨率是指D/A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)。 l轉(zhuǎn)換精度（Conversion Accuracy）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。 l偏移量誤差（Offset E

3、rror）偏移量誤差是指輸入數(shù)字量為零時(shí)，輸出模擬量對(duì)零的偏移值。 l線性度（Linearity）線性度是指DAC的實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線和理想直線之間的最大偏移差。,3DAC0832,lDAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu) DAC0832內(nèi)部由三部分電路組成（如圖9-4所示）。 “8位輸入寄存器”、“8位DAC寄存器”、“8位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， l引腳功能 DAC0832共有20條引腳，雙列直插式封裝。引腳連接和命名如圖9-5所示。 （1）數(shù)字量輸入線DI7DI0（8條）；（2）控制線（5條）；（3）輸出線（3條）； （4）電源線（4條）。,圖9-4 DAC0832原理框圖,有2

4、0個(gè)引腳。 DI0 DI7 數(shù)據(jù)輸入線 ILE 數(shù)據(jù)允許鎖存 /CS 輸入寄存器選擇 /WR1 輸入寄存器的寫選通 /WR2 DAC寄存器的寫選通 /XREF 數(shù)據(jù)傳送信號(hào) Vref 基準(zhǔn)電源輸入 Rfb 反信號(hào)輸入（內(nèi)有反饋電阻） Iout1、Iout2 電流輸出 Vcc、AGND、DGND 電源、地,圖9-5 雙極性DAC的接法,8.2.2 MCS-51和D/A的接口,1DAC的應(yīng)用 l DAC用作單極性電壓輸出 l DAC用作雙極性電壓輸出 l DAC用作控制放大器,表8-1 雙極性輸出電壓與輸入數(shù)字量的關(guān)系,圖9-6 雙極性DAC的另一種接法,圖9-7 控制放大器用DAC0832,2M

5、CS-51與8位DAC的接口 MCS-51和DAC0832接口時(shí)，有三種連接方式： 直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式,圖9-8 單緩沖方式下的DAC0832,圖9-9 例9.3所產(chǎn)生的波形,圖9-10 8031和兩片DAC0832的接口（雙緩沖方式）,3MCS-51與12位DAC的接口 lDAC1208的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理 l MCS-51和DAC1208的連接,圖9-11 DAC1208內(nèi)部框圖,圖9-12 8031和DAC1208,應(yīng)用 例、利用單片機(jī)及DAC 0832產(chǎn)生階梯波，DAC 0832采用單緩沖方式，定時(shí)1ms，增幅10，10ms一循環(huán)。,解： START：MOV A，#00H M

6、OV DPTR，#7FFFH ；轉(zhuǎn)換器地址 MOV R1，#0AH ；10個(gè)臺(tái)階（10ms）,LOOP：MOVX DPTR，A ；送欲轉(zhuǎn)換數(shù)字量 CALL DL1 ；延時(shí)1ms DJNZ R1，NEXT ；10個(gè)臺(tái)階未完繼續(xù)增幅 SJMP START NEXT： ADD A，#10 JMP LOOP DL1 ： MOV 20H，#249 DLL ： NOP NOP DJNZ 20H，DLL RET 如此，還可產(chǎn)生鋸齒波，三角波等。,45245435,8.3 A/D轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī),8.3.1 A/D接口設(shè)計(jì)要點(diǎn) 8.3.2 雙積分型A/D 轉(zhuǎn)換器工作原理 8.3.3 逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器接

7、口,對(duì)于一個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)所要求的基本部件有： 模擬多路轉(zhuǎn)換器與信號(hào)調(diào)節(jié)電路。 采樣/保持電路。 A/D轉(zhuǎn)換器。 通道控制電路。,8.3.1 A/D接口設(shè)計(jì)要點(diǎn),1選擇合適的系統(tǒng)采樣速度 2減小A/D轉(zhuǎn)換的孔徑誤差 3合理選用A/D轉(zhuǎn)換器,8.3.2 雙積分型A/D 轉(zhuǎn)換器工作原理,1雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器工作原理 雙積分型A/D轉(zhuǎn)換是一種間接A/D轉(zhuǎn)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)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BCD碼輸出。因此，雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間較長，一般要大于4050ms。 圖8-13給出了微機(jī)控制的雙積分

8、電路原理圖。其工作原理可由圖8-14所示的工作波型圖予以說明。,圖8-13 雙積分ADC電路原理圖,圖8-14 各點(diǎn)輸出波形,2MC14433與MCS-51單片機(jī)的接口,圖8-15 MC14433與8031直接連接的接口方法,37109與MCS-51單片機(jī)接口,圖8-16 ICL7109與8031的接口電路圖,圖8-17 ICL7109工作時(shí)序圖,8.3.3 逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器接口,1逐次逼近型ADC基本原理,圖8-18 逐次逼近ADC原理電路框圖,圖8-19 四位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換時(shí)序,2ADC0808/0809與MCS-51單片機(jī)的接口,圖8-20 0808/0809與8031接口電路,圖8-21 0808/0809工作時(shí)序圖,3AD574A與MCS-51單片機(jī)接口,圖8-22 A