单片机系统10

1、北华航天工业学院北华航天工业学院 电子工程系电子工程系Prof. Prof. 胡辉胡辉 Tel:2083013Tel:2083013Email: 中国水利水电出版社ISBN 7-5084-2910-9本章学习目标本章学习目标 vMCS-51单片机与单片机与8位位A/D、D/A转换器的接口技术转换器的接口技术vMCS-51单片机与单片机与12位位A/D转换转换器的串、并行接口技术器的串、并行接口技术vMCS-51单片机与具有总线接口单片机与具有总线接口芯片芯片PCF8591的使用方法的使用方法 10.1 A/D转换器的应用转换器的应用 10.1.1 8位逐次比较式A/D转换器0809的应用 1A

2、DC0809的逻辑结构八路模拟量开关地址锁存与译码八路A/D转换器三态输出锁存器38IN0AIN7CBALESTCLKVR+ VR-OEEOCGND0D7DCCVADC0809的主要特性 ADC0809的主要特性的主要特性 （1）分别率为）分别率为8位。位。 （2）最大不可调误差小于）最大不可调误差小于1LSB。 （3）单一）单一+5V电源供电，模拟输入范围为电源供电，模拟输入范围为05V。 （4）具有锁存控制的）具有锁存控制的8路模拟开关。路模拟开关。 （5）功耗为）功耗为15mW。 （6）可锁存三态输出，输出与）可锁存三态输出，输出与TTL兼容。兼容。 （7）不必进行零点和满度调整。）不必

3、进行零点和满度调整。 （8）转换速度取决于芯片的时钟频率，时钟频率）转换速度取决于芯片的时钟频率，时钟频率 范围：范围：101280kHz。2ADC0809的引脚 12345678910111213141918171615282726252423222120ADC08094INADDCEOC3DSTARTCLOCKOEGND)(REFVCCVALE)(REFVADDB3IN5IN6IN7IN0IN1IN2IN1D2D)LSB(0D4D5D6D)MSB(7DADDA 地址与通道对应关系 ADD CADD BADD A输入通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5

4、110IN6111IN7 （1）IN0IN7：8路模拟通道的输入端。 （2）D0D7：8位数字量输出端。 （3）VREF（+）、VREF（-）：正、负参考电压输入端。一般情况下VREF（+）与VCC相连接，VREF（-）与GND相连接 （4）CLOCK：时钟输入信号。 （5）START：转换启动信号，高电平有效。 （6）ADDA、ADDB、ADDC：模拟通道选择输入端。 （7）ALE：地址锁存信号。 （8）EOC：A/D转换结束信号，此信号常被用来作为中断请求信号。 （9）OE：允许输出信号。3ADC0809与8051接口电路 +ALECLKP2.7P074LS373GA0A1A2A7WRRD

5、1INTEOCADDCADDBADDA0D7DSTARTALEOEDCKQQ74LS74)(REFV)(REFV7IN0IN八路模拟量输入89C51+5V74LS02GNDADC0809 ORG0000H SJMP MAIN ORG0013H SJMPINT1 ORG0030H MAIN:MOVR1，#30H；置数据区首址 MOVR7，#08H；置通道数 MOVDPTR，#7FF8H；P2.70，指向IN0 SETBIT1；开中断 SETBEX1 SETBEA READ：MOVX DPTR，A；启动A/D HERE：SJMPHERE；等待中断 DJNZR7，READ；巡回未完继续 INT1：M

6、OVXA，DPTR；读取转换结果 MOVXR1，A；存放数据 INCR1；指向下一存储单元 INCDPTR；指向下一通道 RETI；中断返回 END（2）利用查询方式对8路模拟信号进行采集 ORG0000H AJMPMAIN ORG0030H MAIN：MOVDPTR，#7FF8H；P2.7=0，且指向IN0 MOVR1，#30H；置数据区首地址 MOVR7，#08H；置通道数 READ：MOVX DPTR，A ；启动A/D HERE：JB P3.3，HERE ；查询转换完否 MOVXA，DPTR ；读取转换结果 MOVXR1，A；存放数据 INCR1；指向下一个存储单元 INCDPTR；指向

7、下一通道 DJNZ R7，READ ；巡回未完继续 END10.2 D/A转换器的应用转换器的应用 10.2.1 8位D/A转换器0832的应用 1DAC0832的逻辑结构与引脚功能 8位输入锁存器8位DAC寄存器8位D/A转换器2LE1LE2WR70DIDI765416151413ILE1912181781211931020VCCDGNDAGNDREFV2OUTI1OUTIfbRfbR1WRCSXFER其主要特性参数如下： （1）分辨率：8位； （2）增益温度系数：0.02； （3）单电源供电：电源范围为+5V+15V； （4）转换速度：约1us； （5）数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方

8、式。各引脚功能如下： （1）DI0DI7：数字量输入端； （2）：/CS片选信号输入端，低电平有效； （3）ILE ：允许输入锁存信号，高电平有效； （4）/WR1 ：输入锁存器写选通信号；12345678910111213141516DAC0832VrefWR1AGNDDI3DI2DI1VCCWR2XFERDI4DI5DI6DI7CSDI0ILE19201817IOUT1IOUT2RfbDGND（5）/WR2 ： 8位DAC寄存器写选通信号；（6）/XFER ：传送控制信号，低电平有效；（7）IOUT1：DAC电流输出1端。当8位输入数字量全为1时，此电流最大；当8位输入数字量全为0时，此电

9、流为0；（8）IOUT2：DAC电流输出2端。IOUT1+ IOUT2=常数；（9）：反馈电阻； （10）：参考电压输入端，可在-10V+10V范围内选择；（11）AGND、DGND：模拟地和数字地。（12）VCC：电源，可在+5V+15V间选择。 2D/A转换器的输出方式 D/A转换器输出分为单极性和双极性两种输出形式。 70DIDI-+1OUTI2OUTIfbRDAC0832OUTVREFV+5V70DIDI-+1OUTI2OUTIfbRDAC0832OUTV-+REFV+5V 单极性输出 双极性输出3DAC0832与8051的接口电路 MCS-51与DAC0832接口时，可以有三种连接方

10、式：单缓冲方式、双缓冲方式和直通方式。70DIDI-+1OUTI2OUTIfbRDAC0832REFV+5VCS1WR2WRXFERAGNDILEVCC89C51P0P2.7LM358WRVOUT+12V-12V 单缓冲方式产生锯齿波的程序如下： DAADREQU7FFFH； DAC0832端口地址ORG1000H STAR：MOV DPTR，#DAADR；选中DAC0832MOV A，#00H LP：MOVXDPTR，A；向DAC0832输出数据INCASJMP LP10.2.2 总线接口芯片总线接口芯片PCF8591的应用的应用 1串行总线概述 总线进行数据传输时只需两根信号线，一根是双向

11、的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。 总线是一个多主机总线，即一个总线可以有一个或多个主机，总线运行由主机控制。 SDASCL单片机A单片机BSRAM或E2PROMA/D或D/A日历时钟其他I2C外围设备SDASDASDASDASDASDASCLSCLSCLSCLSCLSCL总线的基本结构 CI22总线数据传送的模拟 （1）总线数据传送的时序要求 为了保证数据传送的可靠性，标准的总线数据传送有着严格的时序要求，如总线上时钟信号的最小低电平周期为4.7us，最小的高电平周期为4us等。 用单片机的普通I/O口模拟总线的数据传送时，单片机的时钟信号都能满足SDA、SCL上升沿、下降沿的时间要求，

12、因此，在时序模拟时，最重要的是保证典型信号。I2C总线数据传送典型信号时序 4.0s4.7s4.0s4.7s4.0s4.0sSCL/P1.0SDA/P1.1SCL/P1.0SDA/P1.1SDA/P1.1SCL/P1.0SCL/P1.0SDA/P1.1(a)启动(b)终止(c)发送0/发送应答位(d)发送1/发送非应答位(2) 总线典型信号的模拟子程序 启动信号子程序STA STA：SETBP1.0 ；总线启动子程序 SETB P1.1 NOP NOP CLRP1.1 NOP NOP CLRP1.0 RET终止信号子程序STOP STOP： NOP；停止子程序 CLRP1.1SETBP1.0

13、NOP NOP SETB P1.1 NOP NOP CLR P1.0 RET发送应答位子程序MACK MACK：CLR P1.1；应答子程序 SETB P1.0；准备发送 NOP NOP CLR P1.0 SETB P1.1 RET发送非应答位子程序MNACK MNACK： CLRP1.0 CLR P1.1 SETB P1.1 ；非应答子程序 SETB P1.0 NOP NOP CLRP1.0 CLRP1.1 RET（3）总线模拟传送的通用子程序 总线数据模拟传送的通用软件包除了上述基本的启动、停止、发送应答位和发送非应答位子程序外，还有应答位检查（CACK）、发送一个字节数据（WRBYT）、

14、接收一个字节数据（RDBYT）、发送n个字节数据（ W R N B Y T ） 、 接 收 n 个 字 节 数 据（RDNBYT）子程序。 应答位检查子程序CACK 在应答位检查子程序（CACK）中，设置了标志位，CACK中用F0作标志位，当检查到正常应答位后，F0=0，否则F0=1。 CACK： SETBP1.1 ；设P1.1为输入 SETB P1.0 ；准备读 CLR F0 MOV A，P1；读P1.1 JNBACC.1，GEND ；判断有无应答 SETB F0；P1.1为“1”，无应答，F0=1 GEND： CLR P1.0；P1.1为“0”，有应答，F0=0 NOP RET 发送一个字

15、节数据（WRBYT）子程序 占用资源：R0，C。 WRBYT：MOVR0，#08H CLRP1.0 CLRC WLP： RLCA JCWR1 AJMPWR2 WLP1： DJNZR0，WLP RET WR1：SETBP1.1 SETBP1.0 NOP NOP CLRP1.0 CLRP1.1 AJMPWLP1 WR2：CLRP1.1 SETBP1.0 NOP NOP CLRP1.0 AJMPWLP1 接收一个字节数据（RDBYT）子程序 RDBYT： MOV R0，#08H RLP：SETB P1.1 SETBP1.0 MOVA，P1 JNBACC.1，RD0 AJMPRD1 RLP1： DJN

16、ZR0，RLP RET RD0： CLRC MOVA，R2 RLCA MOVR2，A CLRP1.0 AJMPRLP1 RD1：SETB MOVA，R2 RLCA MOVR2，A CLRP1.0 AJMPRLP1 发送n个字节数据（WRNBYT）子程序 WRNBYT：PUSH PSW MOVPSW，#18H MOVR3，NUMBYT LCALLSTA MOVA，SLA LCALLWRBYT LCALLCACK JBF0，WRNBYT MOVR1，MTD WRDA：MOV A，R1 LCALLWRBYT LCALLCACK LCALLWRBYT LCALLCACK JBF0，WRNBYT INC

17、R1 DJNZR3，WRDA LCALLSTOP POPPSW RET 读取n个字节数据（RDNBYT）子程序 RDNBYT：PUSH PSW MOVPSW，#18 MOVR3，NUMBYT LCALLSTA MOVA，SLA LCALLWRBYT JBF0，RDNBYT RDN：MOVR1，#MRD RDN1：LCALLRDBY MOV R1，A DJNZR3，ACK LCALLMNACK LCALLSTOP POPPSW RET ACK: LCALLMACK INCR1 SJMPRDN1 3PCF8591的主要特性与引脚功能 （1）AIN0AIN3：模拟输入端； （2）VSS：电源地线；

18、（3）A0A2：地址输入端； （4）SDA：总线数据线； （5）SCL：总线的时钟输入端； （6）OSC：外部时钟输入端/内部时钟输出端； （7）EXT：时钟选择端。为1时，用外部时钟；为0时，用内部时钟； （8）AGND：模拟信号地； （9）VREF：基准电源输入端； （10）AOUT：D/A转换模拟 12345678910111213141516PCF8591VSSAIN1AIN2AIN3A0A1VCCVREFAGNDEXTOSCSCLSDAAIN0A2AOUT 4PCF8591的结构与应用原理 控制寄存器其控制字格式如下： D1、D0=00时：模拟量输入通道选择0通道 D1、D0=01时

19、：模拟量输入通道选择1通道 D1、D0=10时：模拟量输入通道选择2通道 D1、D0=11时：模拟量输入通道选择3通道D7D6D5D4D3D2D1D000 D2：自动增量选择位，此位有效，A/D转换通道自动循环递增，每次A/D转换结束都自动选择下一通道。 D3、D7：标志位，必须设置为“0”。 D5、D4：模拟量输入方式选择，分别为4路单端输入、3路差分输入、单端与差分混合、两路差分输入4种方式。 D5 D4 AIN0 AIN1 AIN2 AIN3 输入方式 0 0 （独立） （独立） （独立） （独立） 4路单端输入 0 1 （公共端） 3路差分输入 1 0 （独立） （独立） （AIN3） 单端与差分混合 1 1 （AIN1） （AIN3） 2路差分输入 D6：模拟量输出允许位，D6=1时激活模拟量输出5PCF8591的数据操作格式 （1）DAC数据操作格式 S