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1、第八章第八章 MCS-51MCS-51单片机的测控接口单片机的测控接口内容提要内容提要:8-1 8-1 概述概述8-2 8-2 D/AD/A转换器转换器及其与单片机接口及其与单片机接口8-3 8-3 A/DA/D转换转换8.1概述概述图9-1 单片机和被控实体间的接口示意图 8.2D/A转换器及其接口转换器及其接口8.2.1 D/A转换器8.2.2 MCS-51和D/A的接口8.2.1D/A转换器转换器图9-2 最简单D/A转换器框图关系式：Vout=BVR式中，VR为常量，由参考电压VREF决定；B为 数字量，常为一个二进制数。数字量B的位数通常为8位和12位等，由D/A转换器芯片型号决定。
2、B为n位时的通式为：B=bn-1 bn-2b1 b0=bn-12n-1+bn-22n-2+b121+b020式中，bn-1为B的最高位；b0为最低位。1D/A转换器的原理D/A转换器的原理：转换器的原理：把输入数字量中每位都按其权值分别转换成模把输入数字量中每位都按其权值分别转换成模拟量，并通过运算放大器求和相加（如图拟量，并通过运算放大器求和相加（如图9-3所所示）。根据克希荷夫定律，如下关系成立：示）。根据克希荷夫定律，如下关系成立：I3=23I2=22I1=21I0=20图9-3 T型电阻网络型D/A转换器2D/A转换器的性能指标转换器的性能指标l l分分辨辨率率（Resolution）
3、辨辨率率是是指指D/A转转换换器器能能分分辨辨的的最最小小输输出出模模拟拟增增量量，取取决决于于输输入入数数字字量量的的二进制位数。二进制位数。l l转转换换精精度度（ConversionAccuracy）指指满满量量程程时时DAC的实际模拟输出值和理论值的接近程度。的实际模拟输出值和理论值的接近程度。l l偏偏移移量量误误差差（OffsetError）偏偏移移量量误误差差是是指指输入数字量为零时，输出模拟量对零的偏移值。输入数字量为零时，输出模拟量对零的偏移值。l l线线性性度度（Linearity）线线性性度度是是指指DAC的的实实际际转转换特性曲线和理想直线之间的最大偏移差。换特性曲线和
4、理想直线之间的最大偏移差。3DAC0832l lDAC0832内部结构内部结构DAC0832内部由三部分电路组成（如图内部由三部分电路组成（如图9-4所示）所示）。“8位输入寄存器位输入寄存器”、“8位位DAC寄存器寄存器”、“8位位D/A转换电路转换电路”由由8位位T型电阻网络和电子型电阻网络和电子开关组成，开关组成，l l引脚功能引脚功能DAC0832共共有有20条条引引脚脚，双双列列直直插插式式封封装装。引引脚连接和命名如图脚连接和命名如图9-5所示。所示。（1）数数字字量量输输入入线线DI7DI0（8条条）；（2）控控制制线线（5条条）；（3）输输出出线线（3条条）；（4）电电源源线（
5、线（4条）。条）。图9-4 DAC0832原理框图有有20个引脚。个引脚。DI0DI7数据输入线数据输入线ILE数据允许锁存数据允许锁存/CS输入寄存器选择输入寄存器选择/WR1输入寄存器的写选通输入寄存器的写选通/WR2DAC寄存器的写选通寄存器的写选通/XREF数据传送信号数据传送信号Vref基准电源输入基准电源输入Rfb反信号输入（内有反馈电阻）反信号输入（内有反馈电阻）Iout1、Iout2电流输出电流输出Vcc、AGND、DGND电源、地电源、地图9-5 双极性DAC的接法 8.2.2MCS-51和和D/A的接口的接口1DAC的应用的应用l lDAC用作单极性电压输出用作单极性电压输
6、出l lDAC用作双极性电压输出用作双极性电压输出l lDAC用作控制放大器用作控制放大器输入数字量Bb7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0Vout（理想值）+VREF时-VREF时1 1 1 1 1 1 1 1|VREF|-LSB-|VREF|+LSB1 1 0 0 0 0 0 0|VREF|/2-|VREF|/21 0 0 0 0 0 0 0000 1 1 1 1 1 1 1-LSBLSB0 0 1 1 1 1 1 1-|VREF|/2-LSB|VREF|/2+LSB0 0 0 0 0 0 0 0-|VREF|VREF|表表8-1 双极性输出电压与输入数字量的关系双极性输出电压与输
7、入数字量的关系图9-6 双极性DAC的另一种接法 图9-7 控制放大器用DAC08322MCS-51与与8位位DAC的接口的接口MCS-51和和DAC0832接接口口时时，有有三三种种连连接接方式：方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式图9-8 单缓冲方式下的DAC0832图9-9 例9.3所产生的波形 图9-10 8031和两片DAC0832的接口（双缓冲方式）3MCS-51与与12位位DAC的接口的接口l lDAC1208的内部结构和原理的内部结构和原理l lMCS-51和和DAC1208的连接的连接图9-11 DAC1208内部框图 图9-12 8031和
8、DAC1208 应用应用例例、利利用用单单片片机机及及DAC0832产产生生阶阶梯梯波波，DAC0832采采用用单单缓缓冲方式，定时冲方式，定时1ms，增幅增幅10，10ms一循环。一循环。解：解：START：MOVA，#00HMOVDPTR，#7FFFH；转换器地址转换器地址MOVR1，#0AH；10个台阶（个台阶（10ms）1ms0vtLOOP：MOVXDPTR，A；送欲转换数字量送欲转换数字量CALLDL1；延时延时1msDJNZR1，NEXT；10个台阶未完继续增幅个台阶未完继续增幅SJMPSTARTNEXT：ADDA，#10JMPLOOPDL1：MOV20H，#249DLL：NOPN
9、OPDJNZ20H，DLLRET 如此，还可产生锯齿波，三角波等。如此，还可产生锯齿波，三角波等。452454358.3A/D转换器及其与单片机转换器及其与单片机8.3.1A/D接口设计要点接口设计要点8.3.2双积分型双积分型A/D转换器工作原理转换器工作原理8.3.3逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器接口转换器接口对对于于一一个个模模拟拟信信号号转转换换成成数数字字信信号号所所要要求的基本部件有：求的基本部件有：模拟多路转换器与信号调节电路。模拟多路转换器与信号调节电路。采样采样/保持电路。保持电路。A/D转换器。转换器。通道控制电路。通道控制电路。8.3.1A/D接口设计要点接口设计要点1
10、选择合适的系统采样速度选择合适的系统采样速度2减小减小A/D转换的孔径误差转换的孔径误差3合理选用合理选用A/D转换器转换器8.3.2双积分型双积分型A/D转换器工作原理转换器工作原理1双积分型双积分型A/D转换器工作原理转换器工作原理双双积积分分型型A/D转转换换是是一一种种间间接接A/D转转换换技技术术。首首先先将将模模拟拟电电压压转转换换成成积积分分时时间间，然然后后用用数数字字脉脉冲冲计计时时方方法法转转换换成成计计数数脉脉冲冲数数，最最后后将将此此代代表表模模拟拟输输入入电电压压大大小小的的脉脉冲冲数数转转换换成成二二进进制制或或BCD码码输输出出。因因此此，双双积积分分型型A/D转
11、转换换器器转转换换时间较长，一般要大于时间较长，一般要大于4050ms。图图8-13给给出出了了微微机机控控制制的的双双积积分分电电路路原原理理图图。其其工工作作原原理理可可由由图图8-14所所示示的的工工作作波波型型图图予予以以说明。说明。图8-13 双积分ADC电路原理图 图8-14 各点输出波形2MC14433与与MCS-51单片机的接口单片机的接口图图8-15MC14433与与8031直直接接连连接接的的接接口口方方法法37109与MCS-51单片机接口图8-16 ICL7109与8031的接口电路图图8-17 ICL7109工作时序图8.3.3逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器接口转换
12、器接口1逐次逼近型ADC基本原理图8-18 逐次逼近ADC原理电路框图图8-19 四位逐次逼近型A/D转换时序 2ADC0808/0809与MCS-51单片机的接口图8-20 0808/0809与8031接口电路图8-21 0808/0809工作时序图3AD574A与与MCS-51单片机接口单片机接口图8-22 AD574A与8031接口电路图 表8-2 AD574A逻辑控制真值表（a）启动与转换启动与转换（b）转换结果输出转换结果输出图图8-23AD574A控制时序图控制时序图REFINLIPOFFOFF REFOUTAD574+15V-15V100K100K10012100108图8-24 AD574的单极性转换THANK YOU VERY MUCH！本章到此结束，本章到此结束，谢谢您的光临！谢谢您的光临！