单片机第11章ppt课件.ppt

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1、第第1111章章 89C51 89C51单片机与单片机与D/AD/A转换器、转换器、 A/DA/D转换器的接口转换器的接口 非电物理量非电物理量（温度、压力、流量、速度等），须经（温度、压力、流量、速度等），须经传感器传感器转换成模拟电信号（电压或电流），必须转换成数字量，才能转换成模拟电信号（电压或电流），必须转换成数字量，才能在单片机中处理。在单片机中处理。 A/D A/D转换器转换器（ADCADC）：模拟量模拟量数字量的器件。数字量的器件。 D/A D/A转换器转换器（DACDAC）：数字量数字量模拟量的器件模拟量的器件。数字量，也常常需要转换为模拟信号。数字量，也常常需要转换为模拟信号

2、。 只需只需合理选用商品化合理选用商品化的大规模的大规模ADCADC、DACDAC芯片，芯片，了解引脚及了解引脚及功能以及与单片机的接口设计。功能以及与单片机的接口设计。11.1 11.1 89C5189C51与与DACDAC的接口的接口11.1.1 D/A11.1.1 D/A转换器概述转换器概述1. 1. 概述概述 输入：输入：数字量，数字量，输出：输出：模拟量。模拟量。 转换过程：转换过程：送到送到DACDAC的各位二进制数按其权的大小转换为相的各位二进制数按其权的大小转换为相应的模拟分量，再把各模拟分量叠加，其和就是应的模拟分量，再把各模拟分量叠加，其和就是D/AD/A转换的结果。转换的

3、结果。 使用使用D/AD/A转换器时，要注意区分转换器时，要注意区分: :* * D/A D/A转换器的转换器的输出形式输出形式; ; * * 内部内部是否带有锁存器是否带有锁存器。(1)(1)电压与电流电压与电流输出形式输出形式 两种输出形式两种输出形式: :电压输出电压输出形式与形式与电流输出电流输出形式。电流输出形式。电流输出的的D/AD/A转换器，如需模拟电压输出，可在其输出端加一个转换器，如需模拟电压输出，可在其输出端加一个I-VI-V转转换换电路。电路。（2 2）D/AD/A转换器内部是否带有锁存器转换器内部是否带有锁存器 D/A D/A转换需要一定时间，这段时间内转换需要一定时间

4、，这段时间内输入端的数字量应稳定，输入端的数字量应稳定，为此应在数字量输入端之前设置锁存器，以提供数据锁存功能。为此应在数字量输入端之前设置锁存器，以提供数据锁存功能。根据芯片内是否带有锁存器，可分为根据芯片内是否带有锁存器，可分为内部无锁存器的内部无锁存器的和和内部有内部有锁存器锁存器的两类。的两类。* * 内部无锁存器的内部无锁存器的D/AD/A转换器转换器 可与可与P1P1、P2P2口口直接相接（因直接相接（因P1P1口和口和P2P2口的输出有锁存功能）。口的输出有锁存功能）。但与但与P0P0口口相接，需增加锁存器。相接，需增加锁存器。* * 内部带有锁存器的内部带有锁存器的D/AD/A

5、转换器转换器 内部不但有锁存器，还包括地址译码电路，有的还有双重或内部不但有锁存器，还包括地址译码电路，有的还有双重或多重的数据缓冲电路，可与多重的数据缓冲电路，可与89C5189C51的的P0P0口直接相接。口直接相接。2.2.主要技术指标主要技术指标(1)(1)分辨率分辨率 输入给输入给DACDAC的的单位数字量变化单位数字量变化引起的模拟量输出的变化，通引起的模拟量输出的变化，通常常定义为输出满刻度值与定义为输出满刻度值与2 2n n之比。显然，二进制位数越多，分之比。显然，二进制位数越多，分辨率越高。辨率越高。 例如，例如，若若满量程为满量程为1010V V，根据定义则根据定义则分辨率

6、为分辨率为1010V/2V/2n n。设设8 8位位D/AD/A转换，即转换，即n=8n=8，分辨率为分辨率为1010V/2V/2n n =39.1mV =39.1mV，该值占满量程该值占满量程的的0.391%0.391%，用，用1 1LSBLSB表示。表示。同理：同理：1010位位 D/AD/A：1 1 LSB=9.77mV=0.1% LSB=9.77mV=0.1% 满量程满量程1212位位 D/AD/A：1 1 LSB=2.44mV=0.024% LSB=2.44mV=0.024% 满量程满量程根据对根据对DACDAC分辨率的需要分辨率的需要, ,来选定来选定DACDAC的位数。的位数。

7、(2)(2)建立时间建立时间 描述描述DACDAC转换快慢的参数转换快慢的参数, ,表明转换速度。表明转换速度。定义：定义：为从输入数字量到输出达到终值误差为从输入数字量到输出达到终值误差(1/2)(1/2)LSB(LSB(最低有最低有效位效位) )时所需的时间。时所需的时间。电流输出时间较短电流输出时间较短，电压输出电压输出再加上再加上I-VI-V转换时间，因此建立时间要长一些。快速转换时间，因此建立时间要长一些。快速DACDAC可达可达1 1 s s以下。以下。(3(3）精度）精度 理想情况，精度与分辨率基本一致，理想情况，精度与分辨率基本一致，位数越多精度越高。位数越多精度越高。但由于电

8、源电压、参考电压、电阻等各种因素存在着误差但由于电源电压、参考电压、电阻等各种因素存在着误差, ,精精度与分辨率并不完全一致。度与分辨率并不完全一致。 位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转换器精度位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转换器精度会有所不同。会有所不同。例如例如，某型号的，某型号的8 8位位DACDAC精度为精度为0.19%0.19%，另一型号的，另一型号的8 8位位DACDAC精度为精度为0.05%0.05%。11.1.2 11.1.2 89C5189C51与与8 8位位DAC0832DAC0832的接口的接口1. 1. DAC0832DAC0832芯片介绍芯片介绍(1

9、)(1)DAC0832DAC0832的特性的特性 美国国家半导体公司产品，具有美国国家半导体公司产品，具有两个输入数据寄存器两个输入数据寄存器的的8 8位位DAC,DAC,能直接与能直接与89C5189C51单片机相连。主要特性如下：单片机相连。主要特性如下： * * 分辨率为分辨率为8 8位位； * * 电流输出，电流输出，稳定时间为稳定时间为1 1 s s； * * 可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入；可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入； * * 单一电源供电（单一电源供电（+5+5+15+15V V）；）；（2 2）DAC0832DAC0832的引脚及逻辑结构的引脚及逻辑结构引脚

10、：引脚：图图11-111-1DAC0832DAC0832的的逻辑结构逻辑结构：图图11-211-2引脚功能：引脚功能：DI0DI0DI7DI7：8 8位数字信号输入端位数字信号输入端CSCS* *： 片选端。片选端。ILEILE： 数据锁存允许控制端，高电平有效。数据锁存允许控制端，高电平有效。WR1WR1* *：输入寄存器写选通控制端。当输入寄存器写选通控制端。当CSCS* *=0=0、ILE=1ILE=1、 WR1 WR1* *=0=0时，数据信号被锁存时，数据信号被锁存在在输入寄存器中。输入寄存器中。XFERXFER* *：数据传送控制。数据传送控制。WR2WR2* * ：DACDAC寄

11、存器写选通控制端。当寄存器写选通控制端。当XFERXFER* *=0=0，WR2WR2* * =0=0 时，输入寄存器状态传入时，输入寄存器状态传入DACDAC寄存器中。寄存器中。I IOUT1OUT1：电流输出电流输出1 1端，输入数字量全端，输入数字量全“1”“1”时，时，IOUT1IOUT1最大，最大， 输入输入数字量全为数字量全为“0”“0”时，时，IOUT1IOUT1最小。最小。 I IOUT2OUT2：D/AD/A转换器电流输出转换器电流输出2 2端，端，IOUT2+IOUT1=IOUT2+IOUT1=常数。常数。RfbRfb：外部反馈信号输入端，外部反馈信号输入端， 内部已有反馈

12、电阻内部已有反馈电阻R Rfbfb，根据需要根据需要也可外接反馈电阻。也可外接反馈电阻。VccVcc：电源输入端，可在电源输入端，可在+5+5V V+15V+15V范围内。范围内。DGNDDGND：数字信号地。数字信号地。AGNDAGND：模拟信号地。模拟信号地。“8“8位输入寄存器位输入寄存器”用于存放用于存放CPUCPU送来的数字量，使输入数字量送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由得到缓冲和锁存，由LE1LE1* *控制；控制；“8“8位位DACDAC寄存器寄存器” 存放待转换的数字量，由存放待转换的数字量，由LE2LE2* *控制；控制；“8“8位位D/AD/A转换电路转换电路”

13、由由T T型电阻网络和电子开关组成，型电阻网络和电子开关组成，T T型电阻型电阻网络输出和数字量成正比的模拟电流。网络输出和数字量成正比的模拟电流。2. 2. DACDAC的的单、双极性的电压输出的的单、双极性的电压输出 接口电路与接口电路与DACDAC的具体应用有关。的具体应用有关。(1) (1) DACDAC用作单极性电压输出用作单极性电压输出 单极性模拟电压输出，可采用单极性模拟电压输出，可采用图图11-11-4 4或或图图11-11-8 8所示接线。所示接线。输输出电压出电压V Voutout与与输入数字量输入数字量B B的关系的关系: : V Voutout = = （B/256B/

14、256）* *V VRFERFE 式中，式中，B=b7B=b72 27 7+ b6+ b62 26 6+ + b1+ b12 21 1+ b0+ b02 20 0； B B为为0 0时，时，V Voutout也为也为0 0，输入数字量为，输入数字量为255255时，时，V Voutout为最大值为最大值, ,单单极性。极性。 （2 2）DACDAC用作双极性电压输出用作双极性电压输出 双极性电压输出，采用双极性电压输出，采用图图11-311-3接线：接线：V Voutout = =（B B128128）* *（V VREFREF/128/128） 由上式，在由上式，在选选用用+ +V VREF

15、REF时，（时，（1 1）若输入数字量）若输入数字量b7b71 1，则则V Voutout为为正；（正；（2 2）若输入数字量）若输入数字量b7b70 0，则则V Voutout为负。为负。 在选用在选用- -V VREFREF时，时，V Voutout与与+ +V VREFREF时极性相反。时极性相反。图图11-311-33. 3. 89C5189C51与与DAC0832DAC0832的接口电路的接口电路(1)(1)单缓冲方式单缓冲方式 DAC0832DAC0832的两个数据缓冲器有的两个数据缓冲器有一个处于直通方式一个处于直通方式，另一个处于另一个处于受控的锁存方式。受控的锁存方式。 在不

16、在不要求多路输出同步要求多路输出同步的情况下，可采用单缓冲方式。的情况下，可采用单缓冲方式。单缓冲方式的接口如单缓冲方式的接口如图图11-11-4 4: :图图11-411-4图图11-411-4中，中，WR2WR2* *和和XFERXFER* *接地，故接地，故DAC0832DAC0832的的“8“8位位DACDAC寄存器寄存器”（见图（见图11-211-2）处于处于直通方式直通方式。“8“8位输入寄存器位输入寄存器”受受CSCS* *和和WR1WR1* *端控制端控制，且由译码器输出端，且由译码器输出端FEHFEH送来（也可由送来（也可由P2P2口的某一根口线口的某一根口线来控制）。因此，

17、来控制）。因此，8 89C519C51执行如下两条指令就可在执行如下两条指令就可在WR1WR1* *和和CSCS* *上上产生低电平信号，使产生低电平信号，使08320832接收接收8 89C519C51送来的数字量。送来的数字量。MOVMOVR0R0，#0FEH#0FEH ；DACDAC地址地址FEHFEHR0 R0 MOVX R0MOVX R0，A A ；WRWR* *和译码器和译码器FEHFEH输出端有效输出端有效现说明现说明DAC0832DAC0832单缓冲方式的应用。单缓冲方式的应用。例例11-111-1 DAC0832DAC0832用作波形发生器。试根据用作波形发生器。试根据图图1

18、1-411-4，分别写出，分别写出产生产生锯齿波、三角波锯齿波、三角波和和矩形波矩形波的程序。的程序。 锯齿波的产生锯齿波的产生 ORG 2000HORG 2000HSTART:MOV R0START:MOV R0，#0FEH#0FEH；DACDAC地址地址FEHFEH R0 R0MOV AMOV A，#00H#00H；数字量数字量A ALOOP: MOVX R0LOOP: MOVX R0，A A ；数字量数字量D/AD/A转换器转换器INC A INC A ；数字量逐次加数字量逐次加1 1SJMP SJMP LOOPLOOP图图11-511-5 输入数字量从输入数字量从0 0开始，逐次加开始

19、，逐次加1 1，为为FFHFFH时，加时，加1 1则清则清0 0，模拟，模拟输出又为输出又为0 0，然后又循环，输出锯齿波，如，然后又循环，输出锯齿波，如图图11-11-5 5。 每一上升斜边分每一上升斜边分256256个小台阶，每个小台阶暂留时间为执行个小台阶，每个小台阶暂留时间为执行后三条指令所需要的时间后三条指令所需要的时间。 三角波的产生三角波的产生ORG 2000HORG 2000HSTART: MOV R0START: MOV R0，#0FEH#0FEHMOV AMOV A，#00H#00HUP: MOVXUP: MOVXR0R0，A A ；三角波上升边三角波上升边INC AINC

20、 AJNZ UPJNZ UPDOWN:DOWN: DEC A DEC A；A=0A=0时再减时再减1 1又为又为FFHFFHMOVX R0MOVX R0，A AJNZ DOWNJNZ DOWN ；三角波下降边三角波下降边SJMP UPSJMP UP 矩形波的产生矩形波的产生ORG 2000HORG 2000HSTART:START: MOV R0MOV R0，#0FEH#0FEHLOOP:LOOP: MOV AMOV A，#data1#data1MOVX R0MOVX R0，A A；置矩形波上限电平置矩形波上限电平LCALL DELAY1LCALL DELAY1；调用高电平延时程序调用高电平延

21、时程序MOV AMOV A，#data2#data2图图11-611-6MOVX R0MOVX R0，A A；置矩形波下限电平置矩形波下限电平LCALL DELAY2LCALL DELAY2；调用低电平延时程序调用低电平延时程序SJMP LOOPSJMP LOOP；重复进行下一个周期重复进行下一个周期 DELAY1 DELAY1、DELAY2DELAY2为两个延时程序，决定矩形波高、低电平为两个延时程序，决定矩形波高、低电平时的持续时的持续时间时间。频率也可采用延时长短来改变。频率也可采用延时长短来改变。图图11-711-7（2 2）双缓冲方式）双缓冲方式 多路多路同步输出，必须采用双缓冲同步

22、方式同步输出，必须采用双缓冲同步方式。接口电路如。接口电路如图图11-11-8 8： 1 1# #DAC0832DAC0832因和译码器因和译码器FDHFDH相连，占有两个相连，占有两个端口地址端口地址FDHFDH和和FFHFFH。 2 2# #DAC0832DAC0832的两个的两个端口地址端口地址为为FEHFEH和和FFHFFH。其中，其中，FDHFDH和和FEHFEH分别分别为为1 1# #和和2 2# #DAC0832DAC0832的数字量输入控制端口地址，而的数字量输入控制端口地址，而FFHFFH为启动为启动D/AD/A转换的端口地址。转换的端口地址。 图图11-11-8 8中中DA

23、CDAC输出的输出的V VX X和和V VY Y信号要同步，控制信号要同步，控制X X- -Y Y绘图仪绘绘图仪绘制的曲线光滑，否则绘制的制的曲线光滑，否则绘制的曲线是阶梯状曲线是阶梯状。控制程序如下：。控制程序如下：图图11-811-8 例例11-211-2 内部内部RAMRAM中两个长度为中两个长度为2020的数据块，起始地址为分别的数据块，起始地址为分别为为addr1addr1和和addr2addr2，编写能把编写能把addr1addr1和和addrr2addrr2中数据中数据从从1 1# #和和2 2# #DAC0832DAC0832同步输出同步输出的程的程序。序。addr1addr1

24、和和addr2addr2中的数据，为绘制曲中的数据，为绘制曲线的线的X X、Y Y坐标点。坐标点。 DAC0832 DAC0832各端口地址：各端口地址： FDH: FDH: 1 1# #DAC0832DAC0832数字量输入控制端口数字量输入控制端口FEH: FEH: 2 2# #DAC0832DAC0832数字量输入控制端口数字量输入控制端口FFH: FFH: 1 1# #和和2 2# #DAC0832DAC0832启动启动D/AD/A转换端口转换端口 工作寄存器工作寄存器0 0区区的的R1R1指向指向addr1addr1；1 1区区的的R1R1指向指向addr2addr2；0 0区的区的

25、R2R2存放数据块长度；存放数据块长度；0 0区和区和1 1区的区的R0R0指向指向DACDAC端口地址。程序为：端口地址。程序为：ORG 2000HORG 2000Haddr1 DATA 20Haddr1 DATA 20H； 定义存储单元定义存储单元addr2 DATA 40Haddr2 DATA 40H； 定义存储单元定义存储单元DTOUT: MOV R1DTOUT: MOV R1，#addr#addr； 0 0区区R1R1指向指向addr1addr1MOV R2MOV R2，#20#20； 数据块长度送数据块长度送0 0区区R2R2SETB RS0SETB RS0； 切换到工作寄存器切换

26、到工作寄存器1 1区区MOV R1MOV R1，#addr2#addr2； 1 1区区R1R1指向指向addr2addr2CLR RS0CLR RS0； 返回返回0 0区区NEXT: MOV R0NEXT: MOV R0，#0FDH#0FDH； 0 0区区R0R0指向指向1 1# #DAC0832DAC0832数数 ；字量控制端口；字量控制端口MOV AMOV A，R1R1；addr1addr1中数据送中数据送A AMOVX ROMOVX RO，A A；addr1addr1中数据送中数据送1 1# #DAC0832DAC0832INC R1 INC R1 ； 修改修改addr1addr1指针指

27、针0 0区区R1R1SETB RS0 SETB RS0 ； 转转1 1区。区。MOV R0MOV R0，#0FEH #0FEH ；1 1区区R0R0指向指向2 2# #DAC0832DAC0832数字量数字量 ；控制端口控制端口MOV AMOV A，R1 R1 ；addr2addr2中数据送中数据送A AMOVX R0MOVX R0，A A ；addr2addr2中数据送中数据送2 2# #DAC0832DAC0832INC R1 INC R1 ；修改修改addr2addr2指针指针1 1区区R1R1INC R0 INC R0 ；1 1区区R0R0指向指向DACDAC的启动的启动D/AD/A转

28、换端口转换端口MOVX R0MOVX R0，A A ；启动启动DACDAC进行转换进行转换CLR RS0 CLR RS0 ；返回返回0 0区区DJNZ R2DJNZ R2，NEXT NEXT ；若未完，则跳若未完，则跳NEXTNEXTLJMP DTOUT LJMP DTOUT ；若送完，则循环若送完，则循环ENDEND11.1.3 11.1.3 89C5189C51与与1212位电压输出型位电压输出型D/AD/A转换器转换器AD667AD667的接口的接口 8 8位位DACDAC分辨率不够，可采用分辨率不够，可采用1010位、位、1212位、位、1414位、位、1616位的位的DACDAC。本

29、节介绍。本节介绍89C5189C51与与1212位电压输出型的位电压输出型的D/AD/A转换器转换器AD667AD667的接口设计。的接口设计。AD667AD667是分辨率为是分辨率为1212位位的的电压输出型电压输出型D/AD/A转换器，转换器，建立时间建立时间3 3 s s（至（至0.01%0.01%）。）。输入方式输入方式: :双缓冲输入双缓冲输入；输出方式输出方式: :电压输出电压输出，通过硬件编程可输出，通过硬件编程可输出+5V+5V，+10V+10V， 2.5V2.5V，5V5V和和10V10V；内含高稳定的基准电压源内含高稳定的基准电压源可方便地与可方便地与4 4位、位、8 8位

30、或位或1616位微处理器接口位微处理器接口；双电源工作电压双电源工作电压: :12V12V15V15V。1.1.引脚介绍引脚介绍标准标准2828脚双列直插式脚双列直插式。图图11-911-9为为DIPDIP封装引脚图封装引脚图，表表11-111-1为其为其引脚说明。引脚说明。（1 1）内部功能结构及应用特性）内部功能结构及应用特性图图11-1011-10是是AD667AD667内部功能结构框图。内部功能结构框图。AD667AD667的应用特性的应用特性: : 模拟电压输出范围的配置模拟电压输出范围的配置AD667AD667通过通过片外引脚的不同连接片外引脚的不同连接，可，可获得不同的输出电压获

31、得不同的输出电压量程量程范围。范围。单极性工作时，单极性工作时，可以获得可以获得0 05V5V和和0 010V10V的电压。的电压。双极性工作时，双极性工作时，可获得可获得2.5V2.5V，5.5V5.5V和和10V10V的电压。具体的电压。具体量程配置可由引脚量程配置可由引脚1 1，2 2，3 3，9 9的不同连接实现，如的不同连接实现，如表表11-211-2所列。所列。图图11-911-9图图11-1011-10由于由于AD667AD667内置的量程电阻与其他元器件具有内置的量程电阻与其他元器件具有热跟踪性能热跟踪性能，所，所以以AD667AD667的增益和偏置漂移非常小。的增益和偏置漂移

32、非常小。 单极性电压输出单极性电压输出 图图11-1111-11为为0 010V10V单极性电压输出电路原理图。单极性电压输出电路原理图。 在电路运行之前，为保证转换精度，首先要进行电路调零在电路运行之前，为保证转换精度，首先要进行电路调零和增益调节。和增益调节。 电路调零电路调零 数字输入量全为数字输入量全为“0”0”时，调节时，调节50k50k 电位器电位器W1W1，使其模拟电压输出端（使其模拟电压输出端（VOUTVOUT）电压为）电压为0.000V0.000V。在大多数情况。在大多数情况下，并不需要调零，只要把下，并不需要调零，只要把4 4脚与脚与5 5脚相连（接地）即可。脚相连（接地）

33、即可。 增益调节增益调节 数字输入量全为数字输入量全为“1” 1” 时，调节时，调节100100 电位器电位器W2W2，使其模拟电压输出为使其模拟电压输出为9.9976V,9.9976V,即满量程的即满量程的10.000V10.000V减去减去1LSB1LSB（约为（约为2.44mV2.44mV）所对应的模拟输出量。）所对应的模拟输出量。图图11-1111-11 双极性电压输出双极性电压输出 图图11-1211-12是是-5V-5V+5V+5V双极性电压输出。在电路运行之前，双极性电压输出。在电路运行之前，为保证转换精度，首先要进行偏置调节和增益调节。为保证转换精度，首先要进行偏置调节和增益调

34、节。图图11-1211-12 内部内部/ /外部基准电压源的使用外部基准电压源的使用 AD667 AD667有有内置低噪声基准电源内置低噪声基准电源，其绝对精度和温度系数都是，其绝对精度和温度系数都是通过激光修正的，具有长期的稳定性。通过激光修正的，具有长期的稳定性。 片内基准电源可提供片内片内基准电源可提供片内D/AD/A转换器所需的基准电流，典型值转换器所需的基准电流，典型值为为V VREFINREFIN端提供的端提供的0.5mA0.5mA，BPOFFBPOFF（Bipolar OffsetBipolar Offset）端提供的）端提供的1.0mA1.0mA。 接地与动态电容的接法接地与动

35、态电容的接法 模拟地模拟地AGNDAGND与电源地与电源地PGNDPGND分开，可以减少器件的低频噪声分开，可以减少器件的低频噪声和增强高速性能。把地回路分开的目的是为了尽量减少低电平和增强高速性能。把地回路分开的目的是为了尽量减少低电平信号路径中的电流。信号路径中的电流。AGNDAGND是输出放大器中的地端，应与系统中是输出放大器中的地端，应与系统中的的模模拟地拟地直接相连直接相连。 电源地电源地PGNDPGND可以可以与模拟电源的接地点就近连接与模拟电源的接地点就近连接。最后最后AGNDAGND与与PGNDPGND在一点上进行连接在一点上进行连接，一般连接到电源地，一般连接到电源地PGND

36、PGND上。上。另外，另外，AD667AD667的电源引脚到模拟地引脚间应加上适当的去耦的电源引脚到模拟地引脚间应加上适当的去耦电容。电容。在输出放大器反馈电阻两端加一个在输出放大器反馈电阻两端加一个20pF20pF的小电容，可以明显的小电容，可以明显改善输出放大器的动态性能。改善输出放大器的动态性能。 数字输入控制与数据代码数字输入控制与数据代码AD667AD667的总线接口逻辑由的总线接口逻辑由4 4个独立个独立的的可寻址锁存器可寻址锁存器组成，其中组成，其中有有3 3个个4 4位位的输入数据锁存器的输入数据锁存器（第一级锁存器）和（第一级锁存器）和1 1个个1212位位的的DACDAC锁

37、存器（第二级锁存器）。利用锁存器（第二级锁存器）。利用3 3个个4 4位锁存器可以直接从位锁存器可以直接从4 4位、位、8 8位或位或1616位微处理器总线分次或一次加载位微处理器总线分次或一次加载1212位数字量；位数字量；一旦数字量被装入一旦数字量被装入1212位的输入数据锁存器，就可以把位的输入数据锁存器，就可以把1212位位 数据传入第二级的数据传入第二级的DACDAC锁存器，这种双缓冲结构可以避免产锁存器，这种双缓冲结构可以避免产生错误的模拟输出。生错误的模拟输出。 4 4个锁存器个锁存器由由4 4个地址输入个地址输入A0A0A3A3和控制，所有的控制都和控制，所有的控制都是低电平有

38、效，对应关系如是低电平有效，对应关系如表表11-311-3所列。所列。 所有锁存器都是所有锁存器都是电平触发电平触发，当，当控制信号有效控制信号有效时，锁存器时，锁存器输出跟踪输入输出跟踪输入数据；当数据；当控制信号无效控制信号无效时，数据就时，数据就被锁存被锁存。它。它允许一个以上的锁存器被同时锁存。允许一个以上的锁存器被同时锁存。 建议任何建议任何未使用未使用的数据和控制引脚最好与的数据和控制引脚最好与电源地电源地相连，相连，以改善抗噪声干扰特性。以改善抗噪声干扰特性。 AD667 AD667使用使用正逻辑正逻辑编码。编码。单极性输出单极性输出时，输入编码采用直接二进制编码，时，输入编码采

39、用直接二进制编码，输入输入000H000H产生产生零模拟输出；零模拟输出；输入输入FFFHFFFH产生比满量程少产生比满量程少1LSB1LSB的模拟输出。的模拟输出。双极性输出双极性输出时，输入编码采用偏移二进制编码。时，输入编码采用偏移二进制编码。输入为输入为000H000H时，产生时，产生负的满量程输出负的满量程输出；输入为输入为FFFHFFFH时，产生时，产生比满量程少比满量程少1LSB1LSB的模拟输出的模拟输出；输入为输入为800H800H时，模拟时，模拟输出为输出为0 0。其中。其中1LSB1LSB为最低位对应的模拟电为最低位对应的模拟电压。双极性输出时压。双极性输出时输入与输出关

40、系输入与输出关系如如图图11-1311-13所示，所示，输入数输入数字量字量N N与输出模拟电压与输出模拟电压V VOUTOUT的关系为：的关系为：式中，式中，V VR R为输出电压量程。为输出电压量程。图图11-1311-13 与微处理器的接口数据格式与微处理器的接口数据格式AD667AD667与位微处理器接口的数据格式为左对齐或右对齐的数据与位微处理器接口的数据格式为左对齐或右对齐的数据格式。格式。左对齐左对齐调整数据格式为调整数据格式为D D1111D D1010D D9 9D D8 8D D7 7D D6 6D D5 5D D4 4D D3 3D D2 2D D1 1D D0 0右对齐

41、右对齐调整数据格式为调整数据格式为 D D1111D D1010D D9 9D D8 8D D7 7D D6 6D D5 5D D4 4D D3 3D D2 2D D1 1D D0 02 2AD667AD667与与89C5189C51单片机的接口单片机的接口图图11-1411-14所示为所示为AD667AD667与与89C5189C51单片机接口电路。单片机接口电路。图图11-1411-14 89C51 89C51把把AD667AD667所占的所占的3 3个端口个端口地址地址视为外部数据存储器的视为外部数据存储器的3 3个单元个单元，对其进行选通。假定，对其进行选通。假定低低8 8位位数据存于

42、数据存于20H20H单元，单元，高高4 4位位数据存入数据存入21H21H的低的低4 4位，实现位，实现D/AD/A转换的程序如下：转换的程序如下：MOVMOVA,20HA,20HMOVMOVDPTR,#7FFEHDPTR,#7FFEHMOVXMOVXDPTR,ADPTR,A; ;低低8 8位进位进第一级第一级锁存器锁存器MOVMOVA,21HA,21HMOVMOVDPTR,#7FFDHDPTR,#7FFDHMOVXMOVXDPTR,ADPTR,A; ;高高4 4位进位进第一级第一级锁存器锁存器MOVMOVDPTR,#7FFBHDPTR,#7FFBHMOVXMOVXDPTR,A DPTR,A

43、; ;启动启动第二级第二级锁存器锁存器RETRET11.2.1 A/D11.2.1 A/D转换器概述转换器概述 A/D A/D转换器（转换器（ADCADC）的作用就是把模拟量转换成数字量，以便）的作用就是把模拟量转换成数字量，以便于计算机进行处理。于计算机进行处理。 随着超大规模集成电路技术的飞速发展，随着超大规模集成电路技术的飞速发展，A/DA/D转换器的新设转换器的新设计思想和制造技术层出不穷。为满足各种不同的检测及控制任计思想和制造技术层出不穷。为满足各种不同的检测及控制任务的需要，大量结构不同、性能各异的务的需要，大量结构不同、性能各异的A/DA/D转换芯片应运而生。转换芯片应运而生。

44、1 1A/DA/D转换器简介转换器简介 尽管尽管A/DA/D转换器的种类很多，但目前广泛应用在单片机应用转换器的种类很多，但目前广泛应用在单片机应用系统中的系统中的主要有以下几种类型主要有以下几种类型：逐次比较型转换器、双积分型：逐次比较型转换器、双积分型转换器、转换器、-式转换器。式转换器。逐次比较型逐次比较型: :精度、速度和价格都适中，是最常用的精度、速度和价格都适中，是最常用的A/DA/D转换转换器件。器件。双积分型双积分型: :精度高、抗干扰性好、价格低廉精度高、抗干扰性好、价格低廉, ,但转换速度慢，但转换速度慢，得到广泛应用。得到广泛应用。-型型: :具有积分式与逐次比较式具有积

45、分式与逐次比较式ADCADC的双重优点。的双重优点。 对工业现场的对工业现场的串模干扰串模干扰具有具有较强的抑制能力较强的抑制能力，不亚于双积，不亚于双积分分ADCADC，但比双积分但比双积分ADCADC的转换速度快的转换速度快，与逐次比较式与逐次比较式ADCADC相相比，有较高的信噪比，分辨率高，线性度好不需采样保持电比，有较高的信噪比，分辨率高，线性度好不需采样保持电路。因此，路。因此，-型得到重视。型得到重视。 V/FV/F转换型转换型: :适于转换速度要求不太高，远距离信号传输。适于转换速度要求不太高，远距离信号传输。 2. 2. A/DA/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标（

46、1 1）转换时间和转换速率）转换时间和转换速率 完成一次转换所需要的时间。完成一次转换所需要的时间。转换时间的倒数转换时间的倒数为转换速率。为转换速率。并行式并行式：2020- -50ns50ns，速率为速率为5050-20M-20M次次/ /s s（1M=1061M=106）；）；逐次比较式逐次比较式：0.40.4 s s，速率为速率为2.52.5M M次次/ /s s。 (2) (2) 分辨率分辨率 用输出二进制位数或用输出二进制位数或BCDBCD码位数表示。码位数表示。例如例如AD574AD574，二进制，二进制1212位，即用位，即用212212个数进行量化，个数进行量化，分辨分辨为为

47、1 1LSBLSB，百分数表示百分数表示1/212=0.241/212=0.24。 又如又如双积分式双积分式A/DA/D转换器转换器MC14433MC14433, , 分辨率为三位半。若满分辨率为三位半。若满字位为字位为19991999，其，其分辨率为分辨率为1/1999=0.05%1/1999=0.05%。 量化过程引起的误差为量化过程引起的误差为量化误差量化误差，是由于，是由于有限位数字有限位数字对模拟对模拟量进行量化而引起的误差。量进行量化而引起的误差。量化误差量化误差理论上规定为理论上规定为1 1个单位分辨个单位分辨率率，提高分辨率可减少量化误差。，提高分辨率可减少量化误差。（3 3）

48、转换精度）转换精度 定义为一个实际定义为一个实际ADCADC与一个理想与一个理想ADCADC在量化值上的差值。可用在量化值上的差值。可用绝对误差或相对误差表示。绝对误差或相对误差表示。3. 3. A/DA/D转换器的选择转换器的选择 按输出代码的有效位数分按输出代码的有效位数分:8:8位、位、1010位、位、1212位等。位等。 按转换速度分为按转换速度分为超高速超高速（11nsns）、）、高速高速（11 s s）中速中速（11msms）、）、低速低速（11s s）等。等。 为适应系统集成需要，将多路转换开关、时钟电路、基准为适应系统集成需要，将多路转换开关、时钟电路、基准电压源、二电压源、二

49、/ /十进制译码器和转换电路集成在一个芯片内，为十进制译码器和转换电路集成在一个芯片内，为用户提供方便。用户提供方便。（1 1）A/DA/D转换器位数的确定转换器位数的确定 系统总精度涉及的环节较多：系统总精度涉及的环节较多：传感器传感器变换精度、变换精度、信号预处信号预处理电路理电路精度和精度和A/DA/D转换器转换器及输出电路、控制机构精度，还包括软及输出电路、控制机构精度，还包括软件控制算法。件控制算法。 A/D A/D转换器的位数至少要比系统总精度要求的最低分辨率转换器的位数至少要比系统总精度要求的最低分辨率高高1 1位，位，位数应与其他环节所能达到的精度相适应。只要不低位数应与其他环

50、节所能达到的精度相适应。只要不低于它们就行，太高无意义，且价高。于它们就行，太高无意义，且价高。 8 8位以下：位以下：低分辨率低分辨率，9 91212位：位：中分辨率中分辨率，1313位以上：位以上：高高分辨率分辨率。（2 2）A/DA/D转换器转换速率的确定转换器转换速率的确定 从启动转换到转换结束，输出稳定的数字量，需要一定的时从启动转换到转换结束，输出稳定的数字量，需要一定的时间，这就是间，这就是A/DA/D转换器的转换时间。转换器的转换时间。低速：低速：转换时间从几转换时间从几msms到几十到几十m ms s 。中速：中速：逐次比较型的逐次比较型的A/DA/D转换器的转换时间可从几转