第十章输入输出设备及接口技术(打印ADDA)

1、第十章第十章 输入输入/ /输出设备及接口技术技术输出设备及接口技术技术 10.3 10.3 打印机接口技术打印机接口技术1 1TPP-40ATPP-40A的主要技术性能的主要技术性能（1 1）采用单片机控制，具有）采用单片机控制，具有2KB2KB监控程序及标准监控程序及标准的的CentronicCentronic 并行接口。并行接口。（2 2）具有较丰富的打印命令，命令代码均为单字）具有较丰富的打印命令，命令代码均为单字节，格式简单。节，格式简单。（3 3）可产生全部标准的）可产生全部标准的ASCIIASCII代码字符，以及代码字符，以及128128个非标准字符和图符。个非标准字符和图符。2

2、 2接口要求接口要求 TPP-40A TPP-40A微型打印机与计算机应用系统通微型打印机与计算机应用系统通过过2020芯扁平电缆及插件相连芯扁平电缆及插件相连 引脚信号如下图所示引脚信号如下图所示 DB0 DB0DB7DB7：数据线，单向，由计算机到打印机：数据线，单向，由计算机到打印机 STROBESTROBE：数据选通信号：数据选通信号 BUSYBUSY：打印机：打印机“忙忙”状态信号状态信号 ACKNOWLEGEACKNOWLEGE：打印机的应答信号：打印机的应答信号 ERRORERROR：出错信号：出错信号 BUSYDB24681012141618201357911131517192

3、1192020ns50ns62201050ns0.5NO CARE时间不定（不同命令，数据而异）输入插头扁平电缆从打印机背面视图GND GNDGND GNDGNDGND GNDGND ACKACKERRDBDBDBDBDBDBDBSTBBUSYDBDBSTB01234770NEXT56DATA s s3020 sBUSYDB246810121416182013579111315171921192020ns50ns62201050ns0.5NO CARE时间不定（不同命令，数据而异）输入插头扁平电缆从打印机背面视图GND GNDGND GND GNDGND GNDGND ACKACKERRDBD

4、BDBDBDBDBDBSTBBUSYDBDBSTB01234770NEXT56DATA s s3020 s信号时序图WRP2.7RDP0.7P0.0GNDSTBBUSYDB7DB0GNDTPP-40A/16A16281732333435363738391191715131197538031TPP-40A/16A与8031数据总线接口电路图TPP-40A/16ATPP-40A/16A与与80318031扩展扩展I/OI/O口连接的接口电路图口连接的接口电路图WRP2.7RDP0.7P0.0GNDSTBBUSYDB7DB0GNDTPP-40A/16A162817323334353637383911

5、91715131197538031TPP-40A/16ATPP-40A/16A与与MCS-51MCS-51单片机接口电路图单片机接口电路图字符代码串实例：字符代码串实例： 打印字符串打印字符串“$3265.37”$3265.37”输送代码串为：输送代码串为：2424，3333，3232，3636，3535，2E2E，3333，3737，0D0D 打印打印“This is Micro-Printer”This is Micro-Printer”输送代码串为：输送代码串为：5454，6868，6969，7373，2020，6969，7373，2020，4D4D，6969， 6363，7272，6F

6、6F，2D2D，7070，7272，6969，6E6E，7474，6565，7272，2E2E，0D0D 打印打印“32.8cm”32.8cm”输送代码串为：输送代码串为：3333，3232，2E2E，3838，6363，6D6D，0D0DLP: MOV DPTR,#7FFFHLP: MOV DPTR,#7FFFH MOV R4,#ADREL1 ; MOV R4,#ADREL1 ;表表PRTABPRTAB的表首偏移量的表首偏移量LP1: MOVX A,DPTRLP1: MOVX A,DPTR JB ACC.7,LP1 ; JB ACC.7,LP1 ;查询打印机忙？查询打印机忙？ MOV A,R

7、4 MOV A,R4 MOVC A,A+PC MOVC A,A+PC JZ LP2 JZ LP2 MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A INC R4 INC R4 SJMP LP1 SJMP LP1LP2: RETLP2: RETPRTAB:DB PRTAB:DB 33H,32H,2EH,38H33H,32H,2EH,38H DB 63H,6DH,0DH,00H DB 63H,6DH,0DH,00H ；打印的字符；打印的字符 打印出：打印出：32.8cm32.8cm10.4 D/A 10.4 D/A 、A/DA/D接口技术接口技术一、D/A转换器及接口技术 D/AD/A转换即是将数字

8、量转换成对应的模拟量转换即是将数字量转换成对应的模拟量 常用于控制系统中。如单片机输出不同的数常用于控制系统中。如单片机输出不同的数字量经字量经D/AD/A转换后控制转换后控制直流直流电机的转速电机的转速D/AD/A转换的一般工作原理转换的一般工作原理: : D/AD/A转换器将数字信息转换成与数值成正比的电转换器将数字信息转换成与数值成正比的电压压/ /电流电流 常用电阻分压常用电阻分压/ /分流来实现分流来实现D/AD/A转换转换 有权电阻解码网络与有权电阻解码网络与 T T型解码网络两种构建方法型解码网络两种构建方法, ,以以T T型解码网络最为常用型解码网络最为常用权电阻解码网络权电阻

9、解码网络 + +I IVoutVoutR0R0R1R1R2R2R3R3R4R4R5R5R6R6R7R7若：若： R0 = 256RR0 = 256R R1 = 128R R1 = 128R R2 = 64R R2 = 64R R3 = 32R R3 = 32R R7 = 2R R7 = 2R从而从而:I0 =D0:I0 =D0* *Vref/256RVref/256R I1 =D1 I1 =D1* *Vref/128RVref/128R I2 =D2 I2 =D2* *Vref/64RVref/64R I3 =D3 I3 =D3* *Vref/32RVref/32R I7 =D7 I7 =D7

10、* *Vref/2RVref/2R开关控开关控制电路制电路开关控制电路的作用：开关控制电路的作用：将将“0”0”值对应的开关打到地，值对应的开关打到地，将将“1”1”值对应的开关接通值对应的开关接通VrefVref加法器电路加法器电路简单简单, , 权电阻值跨度大，权电阻值跨度大，在集成电路中实现不便在集成电路中实现不便D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0VrefVrefRFI= I= V Vrefref* *（D7/R7+D6/R6+D0/R0D7/R7+D6/R6+D0/R0） = = V Vrefref* *（D7/2R+D6/4R+D0/256RD7/2R+

11、D6/4R+D0/256R）V Voutout=- I=- I * *R RF F = -= -V Vrefref* * R RF F /R /R（D7/2+D6/4+D0/256D7/2+D6/4+D0/256）如果如果D7D7D0D0全全“1”1”，则，则 V Voutout=- =- V Vrefref* * R RF F /R /R* *255/256255/256 + +VoutVout2R2R2R2R2R2R2R2R2R2R2R2R2R2R2R2R每个每个2R2R支路的电流均为支路的电流均为上一支路的上一支路的1/21/2： I7 = (Vref/2R)I7 = (Vref/2R)

12、 I6 = (Vref/2R)/2 I6 = (Vref/2R)/2 I5 = (Vref/2R)/4 I5 = (Vref/2R)/4 I0 = (Vref/2R)/128 I0 = (Vref/2R)/128开关控开关控制电路制电路开关控制电路开关控制电路:“0”:“0”值将开关打到地；值将开关打到地；“1”1”值将开关接通值将开关接通VrefVref加法器电路加法器电路T T 型解码网络型解码网络2R2RR RR RR RR RR RR RR R开环增益极大,输入端之间电压差约为“0”因输入阻抗极大,输入电流约为“0”从而从而: : 由节点向下看，阻值均为由节点向下看，阻值均为2R2R

13、由节点向下、右看，阻值均为由节点向下、右看，阻值均为R RVrefVref“1”“0”I7I6I5I4I3I2I0I1电阻数量增大一倍电阻数量增大一倍, , 但阻值归一，容易制造，精度高但阻值归一，容易制造，精度高D7D7D0D0RFIV Voutout=-I=-I * *R RF F =-=-V Vrefref* *R RF F/R/R* *（D7/2+D6/4+D0/256D7/2+D6/4+D0/256）如果如果D7D7D0D0全全“1”1”，则，则 V Voutout=-=-V Vrefref* *R RF F/R/R* *（1/2+1/4+1/8+1/16+1/2561/2+1/4+

14、1/8+1/16+1/256） =- =-V Vrefref* * R RF F/R/R* * 255/256 255/256如果如果D7D7D0D0不全不全“1”1”，如，如D7=1D7=1，其余全，其余全“0”0”，则，则 V Voutout =-=-V Vrefref* * R RF F/R/R* * /2 /2权电阻解码网络权电阻解码网络 简单。但随着简单。但随着D/AD/A转换的位数增加，权电阻转换的位数增加，权电阻值跨度增大，在集成电路中不便实现值跨度增大，在集成电路中不便实现T T 型解码网络型解码网络 电阻数量多一倍。但电阻值归一化程度高电阻数量多一倍。但电阻值归一化程度高,

15、,容易集成，精度高。目前应用普遍容易集成，精度高。目前应用普遍 D/AD/A电路一般是制成集成电路芯片电路一般是制成集成电路芯片使用时要注意使用时要注意2 2个问题：个问题：一是转换精度一是转换精度 二是转换时间二是转换时间另外注意转换得到的模拟量是电流量还是电压另外注意转换得到的模拟量是电流量还是电压量。量。 分辨率是分辨率是D/AD/A转换器对输入量变化敏感程度的描述，转换器对输入量变化敏感程度的描述，与输入数字量的位数有关。与输入数字量的位数有关。 如果数字量的位数为如果数字量的位数为n n，则，则D/AD/A转换器的分辨率为转换器的分辨率为2 2 n n。意味着数意味着数/ /模转换器

16、能对满刻度的模转换器能对满刻度的2 2 n n输入量做出反应。输入量做出反应。 例如例如8 8位数的分辨率为位数的分辨率为1/2561/256，1010位数的分辨率为位数的分辨率为1/10241/1024等。因此数字量位数越多，分辨率也就越高，等。因此数字量位数越多，分辨率也就越高， 应根据分辨率的需要来选定转换器的位数。应根据分辨率的需要来选定转换器的位数。 DAC DAC常有常有8 8位、位、1010位、位、1212位等位等 建立时间是描述建立时间是描述D/AD/A转换速度快慢的一个参数，转换速度快慢的一个参数，指从输入数字量变化到输出达到终值误差指从输入数字量变化到输出达到终值误差（1/

17、21/2）LSBLSB（最低有效位）时所需的时间。（最低有效位）时所需的时间。 通常以建立时间来表示转换速度。通常以建立时间来表示转换速度。 转换器的输出形式为电流时建立时间较短；而转换器的输出形式为电流时建立时间较短；而输出形式为电压时，由于建立时间还要加上运算放输出形式为电压时，由于建立时间还要加上运算放大器的延迟时间，因此建立时间要长一点。大器的延迟时间，因此建立时间要长一点。 D/A D/A转换速度远高于转换速度远高于A/DA/D转换速度，例如快速的转换速度，例如快速的D/AD/A转换器的建立时间可达转换器的建立时间可达1 1 s s D/A D/A转换器与单片机接口方便与否，主要决定

18、于转换器与单片机接口方便与否，主要决定于转换器本身是否带数据锁存器。转换器本身是否带数据锁存器。 两类两类D/AD/A转换器，一类是不带锁存器的，另一类转换器，一类是不带锁存器的，另一类是带锁存器的。是带锁存器的。 不带锁存器的不带锁存器的D/AD/A转换器，为了保存来自单片机转换器，为了保存来自单片机的转换数据，接口时要另加锁存器，因此这类转换器的转换数据，接口时要另加锁存器，因此这类转换器必须在口线上；必须在口线上； 带锁存器的带锁存器的D/AD/A转换器，可以把它看做是一个输转换器，可以把它看做是一个输出口，因此可直接在数据总线上，而不需另加锁存器出口，因此可直接在数据总线上，而不需另加

19、锁存器8 8位位CMOSCMOS数模转换芯片数模转换芯片 DAC0832DAC0832DAC0832DAC083220 PIN DIP20 PIN DIP封装封装8 8位位D/AD/A，分辨率分辨率=Vref/256=Vref/256CMOSCMOS低功耗器件，低功耗器件，+5+5+15V+15V单电源供电单电源供电电流输出型器件电流输出型器件( (需外接运放需外接运放) )具有双缓冲控制输出具有双缓冲控制输出采用采用T T型电阻解码网络结构型电阻解码网络结构参考电压源，参考电压源，-10-10+10V+10V电流建立时间为电流建立时间为1 1 s s，CMOSCMOS工艺，低功工艺，低功耗耗

20、20mW20mWDAC0832 DAC0832 引脚定义引脚定义 DAC0832DAC083220 PIN DIP20 PIN DIP封装封装D0D7D0D7：8 8位数字量输入端位数字量输入端CSCS： 片选端，低有效片选端，低有效ILEILE： 数据锁存允许数据锁存允许, ,高有效高有效WR1WR1： 写控制信号写控制信号1,1,低有效低有效WR2WR2： 写控制信号写控制信号2,2,低有效低有效XFERXFER： 数据传送控制信号数据传送控制信号Iout1Iout1： 电流输出端电流输出端1 1Iout2Iout2： 电流输出端电流输出端2 2RfbRfb： 内置反馈电阻端内置反馈电阻端

21、VrefVref: : 参考电压源参考电压源,-10+10V,-10+10VDGNDDGND： 数字量地数字量地AGNDAGND： 模拟量地模拟量地VccVcc: +5: +5+15V+15V单电源供电端单电源供电端输入寄存器DAC寄存器D/A转换器ILECSWR1WR2XFERIOUT1IOUT2DI7DI0RFRVREFDAC0832的内部结构框图DAC0832DAC0832的工作方式的工作方式直通方式直通方式单缓冲方式单缓冲方式双缓冲方式双缓冲方式DAC0832 DAC0832 与单片机的连接与单片机的连接单缓冲方式单缓冲方式DAC0832 DAC0832 的编程应用举例的编程应用举例产

22、生矩形波产生矩形波产生锯齿波产生锯齿波LL:MOV ALL:MOV A，#00H ;#00H ;低电平低电平 MOV DPTR,#7FFFHMOV DPTR,#7FFFH MOVX DPTR,A ; MOVX DPTR,A ;送送转换转换 LCALL DMS1 ;LCALL DMS1 ;低宽度低宽度 MOV AMOV A，#0FFH ;#0FFH ;高电平高电平 MOVX DPTR,A ;MOVX DPTR,A ;送转换送转换 LCALL DMS2 ;LCALL DMS2 ;高宽度高宽度 SJMP LLSJMP LLMOV AMOV A，#00H ;#00H ;起始值起始值 MOV DPTR,

23、#7FFFHMOV DPTR,#7FFFHMMMM：MOVX DPTR,A ;MOVX DPTR,A ;送转换送转换 INC AINC A NOP NOP NOP NOP NOP ; NOP ;决定坡度决定坡度 SJMP MMSJMP MMDAC0832DAC0832编程应用举例：编程应用举例： MOV AMOV A，#00H#00H MOV DPTR,#7FFFH MOV DPTR,#7FFFHSS1: MOVX DPTR,A ;SS1: MOVX DPTR,A ;送转换送转换 NOPNOP NOP NOP NOP NOPSS2: INC A ;SS2: INC A ;等速上升等速上升 JN

24、Z SS1JNZ SS1SS3: DEC ASS3: DEC A MOVX DPTR MOVX DPTR，A A NOP NOP NOP NOP NOP ; NOP ;等速下降等速下降 JNZ SS3JNZ SS3 SJMP SS2 SJMP SS2同样的编程思路，若要产生同样的编程思路，若要产生如下的梯形波也很容易：如下的梯形波也很容易：三角波三角波梯形波梯形波双缓冲方式双缓冲方式1 1、 程序功能程序功能 实现实现X X、Y Y两个方向坐标量的同步输出两个方向坐标量的同步输出2 2、程序地址定义、程序地址定义 假定假定X X方向方向08320832输入寄存器地址为输入寄存器地址为F0HF0

25、H Y Y方向方向08320832输入寄存器地址为输入寄存器地址为F1HF1H 两个两个DACDAC寄存器公用地址为寄存器公用地址为F2HF2H X X坐标数据存于坐标数据存于DATADATA单元中单元中 Y Y坐标数据存于坐标数据存于DATA+1DATA+1单元中单元中控制控制X-YX-Y绘图仪的双片绘图仪的双片DAC 0832 DAC 0832 接口接口MOV R1MOV R1，#DATA #DATA ；X X坐标数据单元地址坐标数据单元地址MOV R0MOV R0，#0F0H #0F0H ；X X向输入寄存器地址向输入寄存器地址MOV AMOV A，R1 R1 ；X X坐标数据送坐标数据

26、送A AMOVX R0MOVX R0，A A ；X X坐标数据送输入寄存器坐标数据送输入寄存器INC R1 INC R1 ；指向；指向Y Y坐标数据单元地址坐标数据单元地址INC R0 INC R0 ；指向；指向Y Y向输入寄存器地址向输入寄存器地址MOV AMOV A，R1 R1 ；Y Y坐标数据送坐标数据送A AMOVX R0MOVX R0，A A ；Y Y坐标数据送输入寄存器坐标数据送输入寄存器INC R0 INC R0 ；指向两个；指向两个DACDAC寄存寄存 器地址器地址MOVX R0MOVX R0，A A ；X X、Y Y转换数据同步输出转换数据同步输出RETRET双缓冲方式应用举

27、例双缓冲方式应用举例程序清单程序清单二、二、A/DA/D转换器及接口技术转换器及接口技术 实现模拟量变换为数字量的器件称为模数转换器实现模拟量变换为数字量的器件称为模数转换器（ADCADC）简称）简称A/DA/D转换器。转换器。 A/DA/D转换器在单片机控制转换器在单片机控制系统中主要用于数据采集，向单片机提供被控对象系统中主要用于数据采集，向单片机提供被控对象的各种实时参数的各种实时参数 1 1、A/DA/D转换器概述转换器概述 2 2、A/DA/D转换器的选择转换器的选择 3 3、A/DA/D转换器接口芯片转换器接口芯片ADC0809ADC0809 1 1、A/DA/D转换器概述转换器概

28、述1 1） A/DA/D转换器分类转换器分类 2 2） A/DA/D转换器的基本原理转换器的基本原理 3 3） A/DA/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 1 1）A/DA/D转换器分类转换器分类 逐次逼近式逐次逼近式 双积分式双积分式 压频变换式压频变换式A/DA/D转换器转换器 其中逐次逼近式和双积分式其中逐次逼近式和双积分式最为最为常见常见2 2）A/DA/D转换器的基本原理转换器的基本原理 逐次逼近式逐次逼近式A/D A/D 转换器的工作原理转换器的工作原理 双积分式双积分式A/DA/D转换器的工作原理转换器的工作原理 压频（压频（V/FV/F）变换式）变换式A/DA/D转换

29、器原理转换器原理控制逻辑与时序控制逻辑与时序D/AD/A转换器转换器SARSARVinVin比较器比较器输输出出锁锁存存器器STARTSTARTCLKCLKEOCEOCD0D0D7D7+ +VrefVref- -VrefVrefOEOEVstVst逐次逼近式逐次逼近式A/DA/D转换器原理转换器原理+ +- - 转换过程：转换过程： 模拟量模拟量VinVin送到比较器后，启动送到比较器后，启动A/DA/D转换，先设转换，先设N N位寄存器位寄存器SARSAR的最高位为的最高位为1 1，其余位全为，其余位全为0 0，进行，进行D/AD/A转换，得到的模拟量转换，得到的模拟量VstVst与与输入输

30、入VinVin比较：比较： 若若VstVinVstVin，最高位，最高位1 1保留，再设次高位为保留，再设次高位为1 1，继续，继续 若若VstVstVinVin，最高位清零，再设次高位为，最高位清零，再设次高位为1 1，继续，继续 如此反复，经过如此反复，经过N N次比较后，最后一位次比较后，最后一位D D0 0得到确定，此时，得到确定，此时，N N位位寄存器的内容就是转换好的数字量，而寄存器的内容就是转换好的数字量，而EOCEOC输出转换结束信号，在输出转换结束信号，在输出允许输出允许OEOE（高电平）有效时，数字量经输出缓冲器读出（高电平）有效时，数字量经输出缓冲器读出 转换速度较快（比

31、较次数等于转换速度较快（比较次数等于A/DA/D的位数）通常在几的位数）通常在几 S S至几百至几百 S S数量级。精度较高，数量级。精度较高， 被转换的模拟量若频率很高（变化较快）则要加被转换的模拟量若频率很高（变化较快）则要加S/HS/H电电路。路。注意：注意： 被转换的模拟量一般要通过信号调理电路，进行信号放被转换的模拟量一般要通过信号调理电路，进行信号放大、滤波。大、滤波。逐次逼近式逐次逼近式A/DA/D转换器特点转换器特点双双积分式积分式A/DA/D转换器结构与工作原理转换器结构与工作原理比较器比较器积分器积分器+ +- -+ +- -标准电压标准电压时钟时钟控制逻辑控制逻辑计数器计

32、数器VinTT 时间固定时间固定斜率固定斜率固定Vint输出输出 先对输入电压进行积分先对输入电压进行积分( (充电充电),), 时间时间T T固定。然固定。然后对标准电压进行反向积分后对标准电压进行反向积分( (放电放电) )，同时计数，放，同时计数，放电到电到0 0，停止计数，放电时间，停止计数，放电时间T T 正比于输入电压正比于输入电压 在转换开始信号控制下，开关接通模拟输入端，输入的在转换开始信号控制下，开关接通模拟输入端，输入的模拟电压模拟电压V VININ 在固定时间在固定时间T T内对积分器上的电容内对积分器上的电容C C充电（正向充电（正向积分），时间一到，控制逻辑将开关切换

33、到与积分），时间一到，控制逻辑将开关切换到与V VININ极性相反极性相反的基准电源上，此时电容的基准电源上，此时电容C C开始放电（反向积分），同时计开始放电（反向积分），同时计数器开始计数。当比较器判定电容数器开始计数。当比较器判定电容C C放电完毕时就输出信号，放电完毕时就输出信号，由控制逻辑停止计数器的计数，并发出转换结束信号由控制逻辑停止计数器的计数，并发出转换结束信号 特点：反向积分的斜率是固定的，特点：反向积分的斜率是固定的， V VININ越大，积分器的越大，积分器的输出电压就越大，反向积分时间就越长输出电压就越大，反向积分时间就越长 计数器在反向积分时间内的计数值就是输入电压

34、计数器在反向积分时间内的计数值就是输入电压V VININ在在时间时间T T 内的平均值对应的数字量。内的平均值对应的数字量。 这种这种A/DA/D要经历正、反两次积分，故转换速度较慢。常要经历正、反两次积分，故转换速度较慢。常用的双积分用的双积分A/DA/D转换集成电路有转换集成电路有MC14433MC14433、ICL7135ICL7135等。等。双双积分式积分式A/DA/D转换器特点转换器特点 转换精度高，抗干扰性能好，价格便宜；但转转换精度高，抗干扰性能好，价格便宜；但转换速度较慢，通常在几十换速度较慢，通常在几十mSmS至几百至几百mSmS数量级，因此数量级，因此这种转换器主要用于速度

35、要求不高的场合这种转换器主要用于速度要求不高的场合 性价比高，与逐次比较型相比，性价比高，与逐次比较型相比，同样价格条件同样价格条件下转换精度较高，常用于数字多用表等下转换精度较高，常用于数字多用表等压频（压频（V/FV/F）变换式）变换式A/DA/D转换器原理转换器原理同时启动计数器与定时器，计数器将同时启动计数器与定时器，计数器将V/FV/F输出的频率信号作为计数脉冲，输出的频率信号作为计数脉冲，定时器用基准频率作为定时脉冲，当定时结束时，定时器输出信号使定时器用基准频率作为定时脉冲，当定时结束时，定时器输出信号使计数器停止计数，这样计数器的计数值与频率之间的关系为计数器停止计数，这样计数

36、器的计数值与频率之间的关系为: :式中：式中：D D是计数值，是计数值，T T是计数时间，只要知道计数值是计数时间，只要知道计数值D D及计数时间及计数时间T T就能就能算出频率算出频率f f，并根据频率计算出模拟电压。，并根据频率计算出模拟电压。TDf 压频变换式（压频变换式（V/FV/F）A/DA/D转换器的特点转换器的特点 电路简单，对外围器件要求不高，适应环境能电路简单，对外围器件要求不高，适应环境能力强，转换速度可与双积分式力强，转换速度可与双积分式A/D A/D 相比，且价格低相比，且价格低3 3）A/DA/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标分辨率与量化误差分辨率与量化误差

37、 A/DA/D转换器的分辨率是指转换器所能感受到的模拟输入量转换器的分辨率是指转换器所能感受到的模拟输入量的最小变化值。通常定义为满刻度电压值与的最小变化值。通常定义为满刻度电压值与2N2N之比值之比值 量化误差是由于量化误差是由于A/DA/D转换器的分辨率有限所引起的误差，其转换器的分辨率有限所引起的误差，其大小通常规定为大小通常规定为1/2LSB1/2LSB精度精度 A/DA/D的转换精度是反映实际的转换精度是反映实际A/DA/D转换器在量化值上与一个理转换器在量化值上与一个理想想A/DA/D转换器的差值，可表示成绝对误差和相对误差转换器的差值，可表示成绝对误差和相对误差 绝对误差的大小由

38、实际模拟量输入值与理论值之差来度量绝对误差的大小由实际模拟量输入值与理论值之差来度量 相对误差是指绝对误差与满刻度值之比，用百分数（）相对误差是指绝对误差与满刻度值之比，用百分数（）来表示来表示转换时间和转换速率转换时间和转换速率 A/DA/D转换器完成一次转换所需的时间叫转换时间。而转换转换器完成一次转换所需的时间叫转换时间。而转换速率是转换时间的倒数速率是转换时间的倒数 A/D A/D转换器按转换速度可分为三类：低速、中速和高速。转换器按转换速度可分为三类：低速、中速和高速。 2 2、A/DA/D转换器的选择转换器的选择1 1）位数）位数2 2）转换时间）转换时间3 3）接口时注意的问题）

39、接口时注意的问题 模拟量输入信号的连接模拟量输入信号的连接 对对A/DA/D转换器的输入极性的不同可通过改变外接线路来改转换器的输入极性的不同可通过改变外接线路来改变量程。变量程。 微机系统的多通道输入可采用两种方法：微机系统的多通道输入可采用两种方法：a. a. 采用单路模采用单路模拟输入的拟输入的A/DA/D芯片，在模拟量输入端加接多路开关；芯片，在模拟量输入端加接多路开关；b. b. 采用采用带有多路开关的带有多路开关的A/DA/D转换器。转换器。 输出数字量引脚的连接输出数字量引脚的连接 a. a. 有无锁存器的区别；有无锁存器的区别； b.b.根据位数的不同，根据位数的不同，A/DA

40、/D转换器转换器与单片机数据总线的连接方法不同。与单片机数据总线的连接方法不同。 A/DA/D转换器的启动方式转换器的启动方式 电平触发和脉冲触发电平触发和脉冲触发 判断判断A/DA/D转换结束及读取数据转换结束及读取数据 软件延时方式软件延时方式 程序查询方式程序查询方式 中断方式中断方式参考电源的连接参考电源的连接 若模拟量信号为单极性时，若模拟量信号为单极性时，VREF(VREF() ) 端接模端接模拟地，拟地，VREF(VREF() ) 端接参考电源正端；当模拟量信端接参考电源正端；当模拟量信号为双极性时，则号为双极性时，则VREF(VREF() ) 接参考电源的正端，接参考电源的正端

41、，VREF(VREF() ) 接参考电源负端。接参考电源负端。IN3 IN2IN3 IN2IN4 IN1IN4 IN1IN5 IN0IN5 IN0IN6 ADDAIN6 ADDAIN7 ADDBIN7 ADDBSTART ADDC START ADDC EOC ALEEOC ALED3 D7D3 D7OE D6OE D6CLK D5CLK D5VCC D4VCC D4VrefVref+ D0+ D0GND GND VrefVref- -D1 D2D1 D2ADC08093 3、典型、典型A/DA/D转换芯片转换芯片ADC 0809ADC 08098位A/D,量化间隔=Vin/(256-1)8通

42、道多路开关输入切换电路单电源+5,Vref=+5VVin范围:单极性0+5V逐次逼近式每次转换时间：100S fmax=640KHz (推荐CLK=500KHz)转换结果读取方式： 延时读数 查询EOC=1? EOC申请中断ADC0809 ADC0809 结构框图结构框图8 8 通通道多道多路开路开关关IN0IN0IN7IN7地址地址译码译码锁存锁存ADDAADDAADDBADDBADDCADDCALEALE控制逻辑与时序控制逻辑与时序D/AD/A转换器转换器SARSARVinVin比较器比较器输输出出锁锁存存器器STARTSTARTCLKCLKEOCEOCD0D0D7D7+ +VrefVre

43、f- -VrefVrefOEOEVstVst+ +- -IN3 IN2IN3 IN2IN4 IN1IN4 IN1IN5 IN0IN5 IN0IN6 ADDAIN6 ADDAIN7 ADDBIN7 ADDBSTART ADDC START ADDC EOC ALEEOC ALED3 D7D3 D7OE D6OE D6CLK D5CLK D5VCC D4VCC D4VrefVref+ D0+ D0GND GND VrefVref- -D1 D2D1 D2ADC0809IN0IN7：8通道模拟量输入端D0D7： 8位数字量输出端ADDC、ADDB、ADDA： 接地址锁存器的低三位地址ALE： 地址锁

44、存允许控制信号START：清0内寄存器,启动转换OE： 输出允许控制,高有效CLK： 时钟输入端,应640KHzEOC： 转换结束时为高Vcc： +5VVref+：参考电压，+5VVref-：0VADC0809ADC0809引脚定义引脚定义: :C CB BA A选中通道选中通道0 00 00 0IN0IN00 00 01 1IN1IN10 01 10 0IN2IN20 01 11 1IN3IN31 10 00 0IN4IN41 10 01 1IN5IN51 11 10 0IN6IN61 11 11 1IN7IN7IN0IN0IN7IN7：8 8路模拟量输入端。允许路模拟量输入端。允许8 8路

45、模拟量分时输入，路模拟量分时输入，共用一个共用一个A/DA/D转换器转换器C C、B B、A A：3 3位地址线即模拟量通道选择线。位地址线即模拟量通道选择线。ALEALE为高电平为高电平时，地址译码与对应通道选择见上表所示时，地址译码与对应通道选择见上表所示ADC0809 ADC0809 与单片机的连接与单片机的连接( (一一) )89C51单片机单片机ADC 0809锁存器锁存器74LS373P0.0-P0.7ALEP2.78DQ0ALECLKADDAD0-D7GEAOESTARTRDWROEQ1Q2ADDBADDC+5VINT1EOC116MHz6MHz30Px230Px2 2 2CK

46、QCK QD /QD /Q图中图中2 2分频电路可用分频电路可用D D触发器实现触发器实现口口地址可为：地址可为：7F00H7F00H7F07H 7F07H 也可为：也可为：7FF0H7FF0H 7FF7H7FF7H8031080911P0ALECLKALESTARTOERDP2.7WRABCP0.0P0.1P0.2VR(+)VR(-)+5VGNDIN0 INT7D0D7CPDQQADC0809 ADC0809 与单片机的连接（二）与单片机的连接（二） 对上图：对上图： 启动通道启动通道0 0进行进行A/DA/D转换转换 MOV DPTRMOV DPTR，#7FFFH #7FFFH ；选中；选

47、中08090809 MOV A MOV A ，#0 #0 ；选中；选中IN0IN0 MOVX DPTR , A MOVX DPTR , A ；启动；启动A/DA/D转转换换 读入转换好的数据读入转换好的数据 MOV DPTRMOV DPTR，#7FFFH#7FFFH MOVX A, DPTR MOVX A, DPTR 转换结果的读取，转换结果的读取，可采用下述可采用下述3 3种方式种方式 ：1 1、定时传送方式、定时传送方式 对于一种对于一种A/DA/D转换器来说，转换时间作为一项技术指标是转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知且固定的。例如已知且固定的。例如ADC0809ADC0809转

48、换时间为转换时间为128128 s s，相当于，相当于6MHz6MHz的的MCS-51MCS-51单片机共单片机共6464个机器周期。可据此设计一个延时子程个机器周期。可据此设计一个延时子程序，序，A/DA/D转换启动后即调用这个延时子程序，延迟时间一到，转换启动后即调用这个延时子程序，延迟时间一到，转换已经完成了，就可读取转换已经完成了，就可读取2 2、查询方式、查询方式 A/D A/D转换芯片有表明转换完成的状态信号，例如转换芯片有表明转换完成的状态信号，例如ADC0809ADC0809的的EOCEOC端。因此可以用查询方式，软件测试端。因此可以用查询方式，软件测试EOCEOC的状态，即可

49、确的状态，即可确知转换是否完成，就可读取知转换是否完成，就可读取3 3、中断方式、中断方式 把表明转换完成的状态信号（把表明转换完成的状态信号（EOCEOC）作为中断请求信号，）作为中断请求信号，允许中断，在中断服务子程序中读取数据允许中断，在中断服务子程序中读取数据1.1.延时等待方式延时等待方式AD09AD09：MOV DPTRMOV DPTR，#7FF8H #7FF8H ；选中选中0809 IN00809 IN0 MOVX DPTR , A MOVX DPTR , A ；启动；启动A/DA/D转换转换 MOV R7, #50H MOV R7, #50H DJNZ R7, $ DJNZ R

50、7, $ ；延时等待；延时等待 MOVX A, DPTR MOVX A, DPTR ；读入转换好的数据；读入转换好的数据 MOV 30H MOV 30H，A A SJMP $ SJMP $程序：程序：2.2.查询方式查询方式80310809373111P0.7.P0.0ABC+5VGNDIN0 INT7CPDQQALESTARTOERDP2.7WRP3.3EOCALECLKD7.D0VR(+)VR(-)GINT1MAINMAIN：MOV R1, #70H MOV R1, #70H ；置数据区首地址；置数据区首地址 MOV DPTR MOV DPTR，#7FF8H #7FF8H ；选中；选中IN

51、0IN0通道通道 MOV R7 MOV R7，#8H #8H ；置通道数；置通道数LOOPLOOP：MOVX DPTRMOVX DPTR，A A ；启动；启动A/DA/D转换转换TESTTEST：JB P3.3JB P3.3，TEST TEST ；查询；查询A/DA/D转换结束否转换结束否 MOVX A MOVX A，DPTR DPTR ；转换结束，读入转换结果；转换结束，读入转换结果 MOV R1 MOV R1，A A ；存入内部；存入内部RAMRAM存储区存储区 INC DPTR INC DPTR ；指向下一个通道；指向下一个通道 INC R1 INC R1 ；修改存储指针；修改存储指针

52、DJNZ R7 DJNZ R7，LOOP LOOP ；8 8个通道是否转换完成个通道是否转换完成 RET RET8 8路模拟信号轮流采样一次，并将转换结果分别存入内部路模拟信号轮流采样一次，并将转换结果分别存入内部RAM RAM 以以70H70H为起始地址的连续为起始地址的连续8 8个单元中个单元中 ORG 0000HORG 0000H AJMP MAIN AJMP MAIN ORG 0013H ORG 0013H ；外部中断；外部中断1 1的入口地址的入口地址 AJMP INTAJMP INTMAIN: MOV R0,#70H MAIN: MOV R0,#70H ；存结果的缓冲区；存结果的缓

53、冲区:70H-77H :70H-77H MOV R2,#08H MOV R2,#08H ；待采集的通道数为；待采集的通道数为 8 8 SETB IT1 SETB IT1 ；选择下降沿触发中断；选择下降沿触发中断 SETB EA SETB EA ；开中断；开中断 SETB EX1SETB EX1 MOV DPTR,#7FF8H MOV DPTR,#7FF8H ；通道；通道0 0的地址的地址 MOVX DPTR, A MOVX DPTR, A ；启动转换。；启动转换。HEREHERE：SJMP HERE SJMP HERE ；等待中断；等待中断3.3.中断式中断式:8:8路巡回数据采集路巡回数据采

54、集中断式中断式8 8路巡回数据采集路巡回数据采集INT:MOVX AINT:MOVX A，DPTR DPTR ；读数据；读数据 MOV R0, A MOV R0, A ；数据放进缓存单元；数据放进缓存单元 INC R0 INC R0 ；指向下一缓存；指向下一缓存 INC DPTR INC DPTR ；指向下一通道；指向下一通道 DJNZ R2DJNZ R2，RTN RTN ；8 8次未完就继续采集次未完就继续采集, ,否则关中断、停否则关中断、停 CLR EACLR EA CLR EX1 CLR EX1 RETI RETIRTN:MOVX DPTR,A RTN:MOVX DPTR,A ；启动采

55、集；启动采集 RETIRETI补充：外部中断源的扩展补充：外部中断源的扩展 51 51系列单片机有两个外部中断源（系列单片机有两个外部中断源（INT0INT0、INT1INT1） 如果不够用，则可：如果不够用，则可： 1.1.中断源的扩展可采用外接中断控制芯片（如中断源的扩展可采用外接中断控制芯片（如82598259）来进行扩展来进行扩展 2.2.也可以利用单片机中的定时器也可以利用单片机中的定时器T0T0、T1T1来扩展来扩展 3.3.还可以外接门电路配合相应的查询软件进行扩展还可以外接门电路配合相应的查询软件进行扩展 80311111P1.0P1.1P1.2P1.3INT0ITS4ITS3ITS2ITS1+5V扩展外部中断源扩展外部中断源R要注意的是：要注意的是： ：图中的非门是：图中的非门是OCOC（即集电极开路）门，图中的电阻即集电极开路）门，图中的电阻是这些非门的上拉负载电阻，注意只有是这些非门的上拉负载电阻，注意只有OCOC门才可以如图中门才可以如图中那样采取线与方式连接那样采取线与方式连接 ：此处是将一个外部中断源（：此处是将一