单片机系统的扩展ppt课件

1、1第九章第九章 单片机系统的扩展单片机系统的扩展docin/sundae_meng2图图9-1 89C51最小应用系统最小应用系统docin/sundae_meng3MCS-51MCS-51系列典型产品资源配置系列典型产品资源配置系列典型芯片I/O口定时/计数器中断源串行通信口片内RAM片内ROM51系列80C314x8位2x16位51128字节无80C514x8位2x16位51128字节4kB掩膜ROM87C514x8位2x16位51128字节4kB EPROM89C514x8位2x16位51128字节4kB Flash52系列80C324x8位3x16位61256字节无80C524x8位3

2、x16位61256字节8kB掩膜ROM87C524x8位3x16位61256字节8kB EPROM89C524x8位3x16位61256字节8kB Flashdocin/sundae_meng4图图9-2 89C51单片机三总线扩展方法单片机三总线扩展方法（非总线型的单片机不能采用）（非总线型的单片机不能采用）docin/sundae_meng5图图9-3 89C51单片机扩展框图单片机扩展框图docin/sundae_meng6图图9-4 P0口地址和数据复用图口地址和数据复用图ALEP0P2A0-A7DATA OUTA0-A7A8-A15A8-A15docin/sundae_meng7单片

3、机单片机P0口地址和数据分离电路口地址和数据分离电路docin/sundae_meng8单片机扩展能力单片机扩展能力 受地址信号限制，受地址信号限制，64K空间。空间。 程序空间和数据空间独立。程序空间和数据空间独立。 其它功能共用数据空间操作方法与数据存储器其它功能共用数据空间操作方法与数据存储器相同）。相同）。 控制信号产生方法控制信号产生方法 在指令控制下，自动产生，不用在指令控制下，自动产生，不用BIT操作。如操作。如ALE、/RD、/WR和和/PSEN等。等。docin/sundae_meng99.1 数据存储器数据存储器RAM扩展方法扩展方法 常用的数据存储器常用的数据存储器SRA

4、M芯片有芯片有61166264和和62256等。等。docin/sundae_meng10D0D7： 三态数据线三态数据线CE ： 片选线片选线OE ： 读出选通线读出选通线WE ： 写允许信号输入线写允许信号输入线VCC： 电源线，接电源线，接+5VGND: 电源地电源地A0Ai： 地址输入线，地址输入线， i=106116），）， i=126264） i=1362128），）， i=1462256）docin/sundae_meng11数据存储器扩展电路数据存储器扩展电路OE6264A7:A0A8-A12D0D774LS573OEGALE89C51D7:D0Q7:Q0RDEAP2.0-P2

5、.4P0CS+5VWEWRP2.7CEdocin/sundae_meng12存储器片选信号的连接存储器片选信号的连接 线选法：地址信号直接连接片选。地址不连续。线选法：地址信号直接连接片选。地址不连续。 译码法：地址组合译码后连接片选。增加芯片。译码法：地址组合译码后连接片选。增加芯片。 编址：地址的确定。编址：地址的确定。 时序配合时序配合 存储器的时序和单片机提供的时序必须一致见存储器的时序和单片机提供的时序必须一致见教材教材P217的时序图）。的时序图）。docin/sundae_meng13P2.7P2.7P2.5P2.5P2.6P2.6P0P0口口/CE/CE/CE/CE/CE/CE

6、P2.2-2.0P2.2-2.0RAM RAM （2K2K） A10 A9 A8A10 A9 A8P2.5 P2.5 做做 RAM RAM 片选线片选线 （C000HC7FFHC000HC7FFH）P2.2,P2.1,P2.0P2.2,P2.1,P2.0与与P0P0口共同寻址口共同寻址 2K 2K字节存储单元字节存储单元地址范围：地址范围： 110X X000 0000 0000 110X X000 0000 0000 110X X111 1111 1111 110X X111 1111 1111说明：说明：X X可取可取1 1或或0 0，一般取，一般取0 0线选例子：用地址线对外寻址线选例子

7、：用地址线对外寻址 MCS-51MCS-51单片机单片机AD7-0AD7-0D7-0D7-0D7-0D7-0Q7-0Q7-0Q7-0Q7-0锁存器锁存器缓冲器缓冲器docin/sundae_meng14P2.7P2.7P2.5P2.5P2.6P2.6P0P0口口/CE/CE/CE/CE/CE/CEP2.2-2.0P2.2-2.0RAM RAM （2K2K） A10 A9 A8A10 A9 A8P2.7 P2.7 做输出锁存器的片选线做输出锁存器的片选线 地址范围：地址范围：011X XXXX XXXX XXXX011X XXXX XXXX XXXXMCS-51MCS-51单片机单片机AD7-0

8、AD7-0D7-0D7-0D7-0D7-0Q7-0Q7-0P2.6 P2.6 做输入缓冲器的片选线做输入缓冲器的片选线 地址范围：地址范围：101X XXXX XXXX XXXX101X XXXX XXXX XXXX锁存器锁存器缓冲器缓冲器( (例例:6000H):6000H)( (例例:A000H):A000H)docin/sundae_meng15P2.7P2.7P2.5P2.5P2.6P2.6/CE/CE/CE/CE/CE/CE常用译码器件：常用译码器件： 74LS138 74LS138：3-83-8译码器译码器C C高高A A低）低）译码例子：地址线经过译码器后对外寻址译码例子：地址线

9、经过译码器后对外寻址 P0.7-P0.7-P0.0P0.074LS13874LS138Y0Y0A AB BC CG G G2A G2A G2BG2B0#0#8K8K1#1#8K8K2#2#7#7#+5V+5VMCSMCS-51-51Y1Y1Y2Y2Y7Y7/CE/CE74LS13974LS139：双：双2-42-4译码器译码器0000H0000H1FFFH1FFFH2000H2000H3FFFH3FFFH4000H4000HE000HE000Hdocin/sundae_meng16访问扩展数据存储器的方法访问扩展数据存储器的方法如对如对4000H的地址单元操作，指令是：的地址单元操作，指令是：

10、MOV DPTR, #4000HMOVX A, DPTR;读操作读操作MOVX DPTR, A;写操作写操作操作时，数据、地址和操作时，数据、地址和/RD，/WR控制信号自动控制信号自动产生，不需要其它指令。产生，不需要其它指令。docin/sundae_meng17C51操作扩展操作扩展RAM的例子的例子 #include unsigned char newdata; unsigned char xdata ramdata _at_ 0 x4000; void main( void ) XBYTE0 x4000 = 0 xaa; newdata = XBYTE0 x4000; ramdata

11、 = 0 xaa; newdata = ramdata; while(1); docin/sundae_meng189.2 程序存储器程序存储器flash ROM扩展方法扩展方法 常用常用AT29系列芯片进行扩展。系列芯片进行扩展。三种封装三种封装AT29010A的引脚图的引脚图docin/sundae_meng19程序存储器扩展电路程序存储器扩展电路OE29C010AA7:A0A8-A15CED0D774LS573OEGALE89C51D7:D0Q7:Q0PSENEAP2P0+5VA16docin/sundae_meng20访问程序存储器的方法编程不区分访问程序存储器的方法编程不区分是否扩展

12、）是否扩展）如对如对5000H的地址单元操作，指令是：的地址单元操作，指令是：MOV DPTR, #5000HCLR AMOVC A, A+DPTR;只有读操作只有读操作C51的操作方法：的操作方法：#include unsigned char newdata;void main( void ) newdata = CBYTE0 x9000; while(1); docin/sundae_meng21接口：在微型计算机系统中，接口：在微型计算机系统中，CPU 与外部设备之与外部设备之间的联系，需要有特定的硬件连接和相应的软件间的联系，需要有特定的硬件连接和相应的软件控制。完成这一任务的软、硬件

13、综合称为接口。控制。完成这一任务的软、硬件综合称为接口。端口：指接口电路中那些完成信息传送，可由程端口：指接口电路中那些完成信息传送，可由程序寻址进行读写的寄存器。序寻址进行读写的寄存器。四种数据传送方式：无条件、查询、中断、四种数据传送方式：无条件、查询、中断、DMA可用可用74系列芯片和可编程芯片进行扩展。操作方系列芯片和可编程芯片进行扩展。操作方法与数据存储器相同。法与数据存储器相同。9.3 I/O9.3 I/O端口的扩展方法端口的扩展方法docin/sundae_meng22常用的常用的74系列芯片有：系列芯片有：通常输出需要锁存，输入需要三态缓冲。通常输出需要锁存，输入需要三态缓冲。

14、CLR VCC CLR VCC 1Q 8Q 1Q 8Q 1D 8D 1D 8D 2D 7D 2D 7D 2Q 7Q 2Q 7Q 3Q 6Q 3Q 6Q 3D 6D 3D 6D 4D 5D 4D 5D 4Q 5Q 4Q 5Q GND CLKGND CLKOE VCC OE VCC 1D 1Q 1D 1Q 2D 2Q 2D 2Q 3D 3Q 3D 3Q 4D 4Q 4D 4Q 5D 5Q 5D 5Q 6D 6Q 6D 6Q 7D 7Q 7D 7Q 8D 8Q 8D 8Q GND CPGND CPDIR VCC DIR VCC A1 OE A1 OE A2 B1 A2 B1 A3 B2 A3 B2

15、A4 B3 A4 B3 A5 B4 A5 B4 A6 B5 A6 B5 A7 B6 A7 B6 A8 B7 A8 B7 GND B8GND B874LS27374LS24574LS574docin/sundae_meng23利用利用74LS245扩展输入口扩展输入口原理：地址、数据分离，编址原理：地址、数据分离，编址DIR1A12A23A34A45A56A67A78A89B811B712B613B514B415B316B217B118G19U474LS245-1DIR1A12A23A34A45A56A67A78A89B811B712B613B514B415B316B217B118G19U574

16、LS245-2VCCVCCVCCD0-D716 INPUTA1B2C3G2A4G2B5G16Y77Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015U374LS138OE1D02D13D24D35D46D57D68D79LE11Q712Q613Q514Q415Q316Q217Q118Q019U274HCT573EA/VP31X119X218RESET9INT012INT113T014T115P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P2.021P2.122P

17、2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728RD17WR16PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U189C51docin/sundae_meng24简单简单I/OI/O扩展电路扩展电路输出指令：输出指令： MOV DPTR，#0100H;P2.1=0, P2.0=1 MOVX DPTR， A输入指令：输入指令： MOV DPTR，#0200H;P2.1=1, P2.0=0 MOVX A， DPTR注意：注意：273的的CLK在上升沿有效，在上升沿有效，244的的CE在低电平有效。在低电平有效。单片机单片机锁存器锁存器74LS273P0.0-P0.7P2.0P

18、2.1RDWRD0 D0 D7D7Q0 Q0 Q7Q7Q0 Q0 Q7Q7D0 D0 D7D7缓冲器缓冲器74LS2441111CLKCLKCE1CE1CE2CE2输出输出输入输入或门或门docin/sundae_meng25其它常用扩展芯片的连接图其它常用扩展芯片的连接图245的的G为低电平有效，为低电平有效，573的的C为高电平有为高电平有效。操作时效。操作时P2.7为低。为低。图图9-19 采用采用74系列逻辑电路扩展输入和输出接口系列逻辑电路扩展输入和输出接口OC1C111D21Q192D32Q183D43Q174D54Q165D65Q156D76Q147D87Q138D98Q1274

19、HCT573G19DIR1A12B118A23B217A34B316A45B415A56B514A67B613A78B712A89B81174HCT245ORNORP3.6/WR16P2.7/A1528P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039P3.7/RD17MCS-51docin/sundae_meng26用可编程芯片用可编程芯片(8255)(8255)扩展扩展I/OI/O口口docin/sundae_meng27可编程并行可编程并行I/OI/O接口芯片接口芯片825582

20、55管脚管脚PA3 PA4PA3 PA4PA2 PA5PA2 PA5PA1 PA6PA1 PA6PA0 PA7PA0 PA7RD WRRD WRGND D0GND D0A1 D1A1 D1A0 D2A0 D2PC7 D3PC7 D3PC6 D4PC6 D4PC5 D5PC5 D5PC4 D6PC4 D6PC0 D7PC0 D78255PC2 PB7PC2 PB7PC3 PB6PC3 PB6PB0 PB5PB0 PB5PB1 PB4PB1 PB4PB2 PB3PB2 PB3CS RESETCS RESETPC1 VCCPC1 VCC40 PIN82558255的基本特性与引脚：的基本特性与引脚：

21、 PA PA，PBPB，PC PC 三个三个8 8位位I/OI/O口口; ; PC PC口分高口分高4 4位和低位和低4 4位。高位。高4 4位位 可与可与PAPA口合为一组口合为一组(A(A组组),),低低4 4 位可与位可与PBPB口合为一组口合为一组(B(B组组) )。 3 3种工作方式。内部有种工作方式。内部有4 4个寄存个寄存 器，由器，由A1,A0A1,A0与读与读, ,写信号选择。写信号选择。 片选低有效片选低有效, ,复位高有效。复位高有效。 PC PC可按位置位可按位置位/ /复位。复位。 40 40条引脚，条引脚，DIPDIP封装。须注意封装。须注意 VCC VCC与与GN

22、DGND引脚的位置。引脚的位置。 一个一个8 8位的数据口位的数据口D0D0D7D7。docin/sundae_meng2882558255的的PA,PB,PCPA,PB,PC口有三种工作方式：口有三种工作方式： 三种方式中只有方式三种方式中只有方式0 0用得最多且最容易使用。用得最多且最容易使用。 基本输入基本输入/ /输出方式就是简单输入输出方式就是简单输入/ /输出方式。输出方式。 方式方式1 1 和方式和方式2 2 使用复杂。因单片机能自动提供使用复杂。因单片机能自动提供 各种应答信号，这两种方式已不用于单片机系统。各种应答信号，这两种方式已不用于单片机系统。工作方式工作方式A口口B口

23、口C口口0基本输入基本输入/输出输出输出锁存输出锁存, 输入三态输入三态基本输入基本输入/输出输出输出锁存输出锁存, 输入三态输入三态基本输入基本输入/输出输出输出锁存输出锁存, 输入三态输入三态1应答式输入应答式输入/输出输出输入输入/输出均锁存输出均锁存应答式输入应答式输入/输出输出输入输入/输出均锁存输出均锁存提供提供A口和口和B口的口的应答信号应答信号2应答式双向输入应答式双向输入/输出输出输入输入/输出均锁存输出均锁存B口无此方式口无此方式提供提供A口的口的应答信号应答信号docin/sundae_meng29PAPA，PBPB，PCPC口的三种工作方式示意图：口的三种工作方式示意图

24、：RD WR D7D0 A1 A0RD WR D7D0 A1 A0地址总线地址总线控制总线控制总线数据总线数据总线A AB BC CPA0-7PA0-7PB0-7PB0-7PC4-7PC4-7PC0-3PC0-3A A组组B B组组82558255的方式的方式 0 0A AB BPA0-7PA0-7PB0-7PB0-7控制线控制线控制线控制线A A组组B B组组A AB BPA0-7PA0-7PB0-7PB0-7控制线控制线I/OI/OA A组组B B组组7 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1 0PCPC口口82558255的方式的方式 1 182558255的方式的方式 2

25、 27 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1 0PCPC口口docin/sundae_meng3082558255的端口选择表：的端口选择表：注意：对注意：对A A，B B，C C 三个口的任何读三个口的任何读/ /写操作，就是对写操作，就是对 PA PA，PBPB，PCPC这三个寄存器进行这三个寄存器进行I/OI/O操作操作 第第4 4个寄存器是控制字寄存器个寄存器是控制字寄存器( (命令字寄存器命令字寄存器) )A1A0A1A0RDRDWRWRCSCS操操 作作 说说 明明0 00 00 01 10 0CPUCPU读取读取PAPA口数据口数据从从82558255的的I/OI

26、/O口口读有效读有效0 10 1CPUCPU读取读取PBPB口数据口数据1 01 0CPUCPU读取读取PCPC口数据口数据0 00 01 10 0CPUCPU向向PAPA口输出数据口输出数据向向82558255的的I/OI/O口口写有效写有效0 10 1CPUCPU向向PBPB口输出数据口输出数据1 01 0CPUCPU向向PCPC口输出数据口输出数据1 11 11 10 00 0对对控制寄存器控制寄存器写控制字写控制字初始化初始化82558255时必须做的工作时必须做的工作X X X X X XX X1 1没有选中，没有选中，82558255不工作不工作82558255对系统总线呈对系统总

27、线呈高阻态高阻态1 11 10 01 10 0非法状态非法状态控制寄存器只能写不能读控制寄存器只能写不能读X XX X1 11 10 0非法状态非法状态82558255对系统总线呈对系统总线呈高阻态高阻态docin/sundae_meng318255方式选择及方式控制字方式选择及方式控制字方式选择控制字方式选择控制字 各口控制位定义：各口控制位定义：1输入，输入，0输出输出D7D6D5D4D3D2D1D0 C C口下半部控制位口下半部控制位B B口控制位口控制位B B组方式控制位，组方式控制位，D2=1D2=1方式方式1 1，反之方式，反之方式0 0C C口上半部控制位口上半部控制位A A口控

28、制位口控制位A A组方式控制组方式控制 D6D5=00 D6D5=00 方式方式0 0 01 方式1 1X 方式2总控制选择位总控制选择位 D7=1 D7=1 选择选择A A、B B、C C口工作方式口工作方式 D7=0 C口进行位操作docin/sundae_meng32 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 特征位特征位=0=0Dont care bitsDont care bits选中的选中的位将要位将要输出的输出的状态状态= 0= 0，清，清0 0= 1= 1，置，置1 182558255控制寄存器可对控制寄存器可对PCPC口按位进行口按位进行“置置1 1和和“清清0 0操作

29、。操作。具体命令格式如下具体命令格式如下: :（地址同样是：（地址同样是：A1,A0 = A1,A0 = 1111）例如：设例如：设82558255的控制寄存器在的控制寄存器在系统中的地址是系统中的地址是: 0003H,: 0003H,要将要将PC5PC5引脚置引脚置 1, 1, 可用如下指令可用如下指令完成：完成： MOV DPTR MOV DPTR，#0003H#0003H MOV A MOV A， #0BH #0BH MOVX DPTR MOVX DPTR，A AD3D3D2D2D1D1选中选中PCxPCx引脚引脚0 00 00 0PC0PC00 00 01 1PC1PC10 01 10

30、 0PC2PC20 01 11 1PC3PC31 10 00 0PC4PC41 10 01 1PC5PC51 11 10 0PC6PC61 11 11 1PC7PC7docin/sundae_meng3382558255与单片机的连接：与单片机的连接：AT89C51AT89C518255825574LS37374LS373P0.0-P0.7P0.0-P0.7ALEALEP2.7P2.78D8DQ0Q0Q1Q1CSCSRESETRESETA0A0A1A1D0-D7D0-D7G GEAEAOEOERESETRESETRDRDWRWRWRWRRDRD+5VPAPCPBP2.7P2.7接片选接片选/C

31、S/CS端端,8255,8255的的( (一组一组) )寄存器地址可以是：寄存器地址可以是：PAPA口口:7000H PB:7000H PB口口:7001H PC:7001H PC口口:7002H :7002H 命令口命令口:7003H:7003Hdocin/sundae_meng3482558255的其它连接方式的其它连接方式cscs不同）：不同）：AT89C51AT89C518255825574LS37374LS373P0.0-P0.7P0.0-P0.7ALEALE8D8DQ0Q0Q1Q1Q7Q7CSCSRESETRESETA0A0A1A1D0-D7D0-D7G GEAEAOEOERESE

32、TRESETRDRDWRWRWRWRRDRD+5VPAQ7Q7接片选接片选/CS/CS端端,8255,8255的的( (一组一组) )寄存器地址可以是：寄存器地址可以是：PAPA口口:0000H PB:0000H PB口口:0001H PC:0001H PC口口:0002H :0002H 命令口命令口:0003H:0003H也可以是：也可以是：007CH,007DH,007EH,007FH007CH,007DH,007EH,007FHPC7PC7PC0PC0微型微型 打印机打印机docin/sundae_meng358255的初始化的初始化例如，要求例如，要求82558255为方式为方式0 0

33、，PAPA、PBPB和和PCPC口都为输出。口都为输出。 MOV DPTR, #7003H MOV DPTR, #7003H ；82558255控制口地址控制口地址 MOV A MOV A， #80H #80H ；满足以上要求的控制字；满足以上要求的控制字 MOVX DPTR, A MOVX DPTR, A ；控制字送入；控制字送入82558255控制口控制口如要求为方式如要求为方式0 0，PAPA输出，输出，PBPB和和PCPC输入，则控制字为：输入，则控制字为：MOV A, #8BHMOV A, #8BH设置设置8255三个端口的工作方式主要使用方式三个端口的工作方式主要使用方式0和输入、

34、输出方式。和输入、输出方式。docin/sundae_meng3682558255应用举例：应用举例：A A、B B和和C C口输出方波口输出方波 ORG 0000H ORG 0000HWAVE: MOV DPTR,#03H ;8255 WAVE: MOV DPTR,#03H ;8255 控制字寄存器地址控制字寄存器地址 MOV A, #80H ; MOV A, #80H ;初始化初始化A,B,CA,B,C口为基本输出口口为基本输出口 MOVX DPTR, A MOVX DPTR, A MOV A, #55H ;8 MOV A, #55H ;8位高位高/ /低电平相间输出低电平相间输出REPT

35、: MOV DPTR,#00H ;8255 AREPT: MOV DPTR,#00H ;8255 A口地址口地址 MOVX DPTR, A MOVX DPTR, A INC DPTR ;8255 B INC DPTR ;8255 B口地址口地址01H01H） MOVX DPTR, A MOVX DPTR, A INC DPTR ;8255 C INC DPTR ;8255 C口地址口地址10H10H） MOVX DPTR, A MOVX DPTR, A LCALL DELY1S ; LCALL DELY1S ;延时延时 CPL A ; CPL A ;取反取反 SJMP RETP ; SJMP

36、RETP ;循环：输出连续波形循环：输出连续波形docin/sundae_meng3782558255应用例子：应用例子：A.B.CA.B.C口输出方波口输出方波PA0输出PA1输出PA2输出PA3输出PA4输出PA5输出PA6输出PA7输出PB0输出docin/sundae_meng38非总线方式扩展系统资源非总线方式扩展系统资源扩展的功能包括扩展的功能包括I/OI/O端口和端口和D/AD/A转换等简单功能。转换等简单功能。特点：使用灵活，编程不如总线方式简练。特点：使用灵活，编程不如总线方式简练。图中可使用多个锁存器扩展输出端口。图中可使用多个锁存器扩展输出端口。docin/sundae_

37、meng399.4 A/D和和D/A转换器扩展方法转换器扩展方法 在工业系统的控制和测量等场合，在工业系统的控制和测量等场合，常用到模数和数模转换器。常用到模数和数模转换器。微微机机功放功放放大放大A/DD/A执行部件执行部件传感器传感器工工业业系系统统docin/sundae_meng40 在其它控制系统的应用场合，也需要模数和数在其它控制系统的应用场合，也需要模数和数模转换器。模转换器。连续变化的物理量连续变化的物理量 如：温度、压力、流量如：温度、压力、流量 速度、位移等速度、位移等物理过程物理过程微微 机机传感器传感器A/DD/A执行机构执行机构物理过程物理过程v / iDataDat

38、a过程控制示意图过程控制示意图模拟量模拟量docin/sundae_meng41一、一、D/AD/A转换器的基本原理转换器的基本原理 常用的是形电阻网络常用的是形电阻网络D/AD/A转换器，输出转换器，输出电压的大小与数字量具有对应的关系，电压的大小与数字量具有对应的关系，因为输出电压与电流成比例关系，而因为输出电压与电流成比例关系，而电流电流 In = 2In-1 In = 2In-19.4.1 D/A转换器及其应用转换器及其应用docin/sundae_meng42权电阻网络转换权电阻网络转换 与与T T形电阻网络转换的原理相似形电阻网络转换的原理相似VoVo- -（D3/R+D2/2R+

39、D1/4R+D0/8RD3/R+D2/2R+D1/4R+D0/8R）VrVrRfRfdocin/sundae_meng43二、二、D/AD/A转换器的主要性能指标转换器的主要性能指标1 1、分辨率、分辨率分辨率是指输入数字量的最低有效位分辨率是指输入数字量的最低有效位LSBLSB发生变化时，发生变化时，所对应的输出模拟量常为电压的变化量。它反映了输所对应的输出模拟量常为电压的变化量。它反映了输出模拟量的最小变化值。出模拟量的最小变化值。分辨率与输入数字量的位数有确定的关系，可以表示成分辨率与输入数字量的位数有确定的关系，可以表示成FS FS /2n/2n。FSFS表示满量程输入值，表示满量程输

40、入值，n n为二进制位数。对于为二进制位数。对于5V5V的满的满量程，采用位的量程，采用位的DACDAC时，分辨率为时，分辨率为5V/2565V/25619.5mV19.5mV；当采；当采用用1212位的位的DACDAC时，分辨率则为时，分辨率则为5V/40965V/40961.22mV1.22mV。显然，位。显然，位数越多分辨率就越高。数越多分辨率就越高。2 2、线性度、线性度线性度也称非线性误差是实际转换特性曲线与理想线性度也称非线性误差是实际转换特性曲线与理想直线特性之间的最大偏差。常以相对于满量程的百分数直线特性之间的最大偏差。常以相对于满量程的百分数表示。如是指实际输出值与理论值之差

41、在满刻度表示。如是指实际输出值与理论值之差在满刻度的以内。的以内。docin/sundae_meng443、绝对精度和相对精度、绝对精度和相对精度绝对精度简称精度是指在整个刻度范围内，任绝对精度简称精度是指在整个刻度范围内，任一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之间的最大误差。绝对精度是由间的最大误差。绝对精度是由DAC的增益误差当的增益误差当输入数码为全输入数码为全1时，实际输出值与理想输出值之差）、时，实际输出值与理想输出值之差）、零点误差数码输入为全时，零点误差数码输入为全时，DAC的非零输出的非零输出值）、非线性误差和噪声等引起的。绝对

42、精度即值）、非线性误差和噪声等引起的。绝对精度即最大误差应小于最大误差应小于1个个LSB。相对精度与绝对精度表示同一含义，用最大误差相相对精度与绝对精度表示同一含义，用最大误差相对于满刻度的百分比表示。对于满刻度的百分比表示。docin/sundae_meng454、建立时间、建立时间建立时间是指输入的数字量发生满刻度变化时，输建立时间是指输入的数字量发生满刻度变化时，输出模拟信号达到满刻度值的出模拟信号达到满刻度值的1/2LSB所需的时间。所需的时间。是描述是描述D/A转换速率的一个动态指标。转换速率的一个动态指标。电流输出型电流输出型DAC的建立时间短。电压输出型的建立时间短。电压输出型D

43、AC的建立时间主要决定于运算放大器的响应时间。根的建立时间主要决定于运算放大器的响应时间。根据建立时间的长短，可以将据建立时间的长短，可以将DAC分成超高速（分成超高速（1S)、高速、高速101S）、中速）、中速10010S）、）、低速（低速（100S几档。几档。 应当注意，精度和分辨率具有一定的联系，但应当注意，精度和分辨率具有一定的联系，但概念不同。概念不同。DAC的位数多时，分辨率会提高，对的位数多时，分辨率会提高，对应于影响精度的量化误差会减小。但其它误差应于影响精度的量化误差会减小。但其它误差如温度漂移、线性不良等的影响仍会使如温度漂移、线性不良等的影响仍会使DAC的精度变差。的精度

44、变差。docin/sundae_meng46三、三、DAC0832DAC0832芯片及其与单片机接口芯片及其与单片机接口 DAC0832 DAC0832是使用非常普遍的位是使用非常普遍的位D/AD/A转换器，由于其片转换器，由于其片内有输入数据寄存器，故可以直接与单片机接口。内有输入数据寄存器，故可以直接与单片机接口。DAC0832DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可外接运算以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。属于该系列的芯片还有放大器。属于该系列的芯片还有DAC0830DAC0830、DAC0831DAC0831，它们，它们可以相互代换精度不同）。可

45、以相互代换精度不同）。DAC0832DAC0832主要特性：主要特性：分辨率位；分辨率位；电流建立时间电流建立时间SS；数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式；数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式；T T形电阻网络结构；形电阻网络结构；逻辑电平输入与逻辑电平输入与TTLTTL电平兼容；电平兼容；单电源供电（单电源供电（5V5V15V15V），低功耗，），低功耗，20m20m。 docin/sundae_meng47DAC 0832 DAC 0832 引脚定义引脚定义CS VCCCS VCCWR1 ILEWR1 ILEAGND WR2AGND WR2D3 XFERD3 XFERD2 D4D2

46、D4D1 D5 D1 D5 D0 D6D0 D6Vref D7Vref D7Rfb Iout2Rfb Iout2DGND Iout1DGND Iout1DAC0832DAC083220 PIN DIP20 PIN DIP封装封装D0D7：8位数字量输入端位数字量输入端/CS： 片选端，低有效片选端，低有效ILE： 数据锁存允许数据锁存允许,高有效高有效/WR1： 写控制信号写控制信号1,低有效低有效/WR2： 写控制信号写控制信号2,低有效低有效/XFER： 数据传送控制信号数据传送控制信号Iout1： 电流输出端电流输出端1Iout2： 电流输出端电流输出端2Rfb： 内置反馈电阻端内置反馈

47、电阻端Vref: 参考电压源参考电压源,-10+10VDGND：数字量地：数字量地AGND：模拟量地：模拟量地Vcc: +5+15V单电源供电端单电源供电端docin/sundae_meng48DAC 0832DAC 0832内部框图内部框图RfbRfb：内置反馈电阻端。：内置反馈电阻端。VrefVref：参考电压源：参考电压源,-10+10V,-10+10V方框中方框中LE1LE1、LE2LE2高有效，跟随；为低时锁存高有效，跟随；为低时锁存docin/sundae_meng49DAC0832DAC0832与单片机的连接与单片机的连接89C5189C51单片机单片机DAC0832DAC083

48、2P0.0P0.7P0.0P0.7P2.0P2.08 8位位DI0DI7DI0DI7EAEAWRWRXFERXFERCSCS+5V+5V6MHz6MHz30p30p2 2WR1WR1WR2WR2+5V+5VVccVccVrefVrefILEILE + +uA741uA741-12V-12V+12V+12VGNDGNDAGNDAGNDDGNDDGNDIout1Iout1Iout2Iout2RfbRfb接接示示波波器器编程：输出与数字量编程：输出与数字量DATADATA相对应的模拟量：相对应的模拟量：MOVMOVDPTRDPTR，#0FEFFH#0FEFFHMOVMOVA A，#DATA#DATA

49、MOVXMOVXDPTR,ADPTR,Adocin/sundae_meng50输入数字量输入数字量模拟量输出模拟量输出（V V）MSB LSBMSB LSB1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1-VREF (255/256)-VREF (255/256)1 0 0 0 0 0 1 01 0 0 0 0 0 1 0-VREF (130/256)-VREF (130/256)1 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 0-VREF (128/256)-VREF (128/256)0 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1-VREF (127/2

50、56)-VREF (127/256)0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0-VREF (0/256)-VREF (0/256)输出电压的输出电压的D/AD/A关系关系= - Vref= - VrefD/256D/256，可接反相器得到正电压。，可接反相器得到正电压。数数字字量量与与模模拟拟量量的的转转换换关关系：系： docin/sundae_meng51DAC0832与与80C51单片机的连接方式单片机的连接方式1、直通工作方式单片机锁存）、直通工作方式单片机锁存）当当DAC0832芯片的片选信号、写信号、及传送控制信芯片的片选信号、写信号、及传送控制信号的引脚全部接地

51、，允许输入锁存信号号的引脚全部接地，允许输入锁存信号ILE引脚接引脚接5V时，即为直通工作方式，数字量一旦输入，就直接时，即为直通工作方式，数字量一旦输入，就直接进入进入DAC寄存器，进行寄存器，进行D/A转换。转换。docin/sundae_meng522、单缓冲工作方式、单缓冲工作方式 此方式适用于只有一路模拟量输出，或有几此方式适用于只有一路模拟量输出，或有几路模拟量输出但并不要求同步的系统。路模拟量输出但并不要求同步的系统。 docin/sundae_meng533、双缓冲工作方式、双缓冲工作方式 多路多路D/A转换输出，如果要求同步进行，转换输出，如果要求同步进行，就应该采用双缓冲器

52、同步方式就应该采用双缓冲器同步方式 。docin/sundae_meng54DAC0832DAC0832的应用及编程举例单缓冲方式）的应用及编程举例单缓冲方式）例例1 1 产生矩形波产生矩形波例例2 2 产生锯齿波产生锯齿波 MOV DPTR,#0FEFFH MOV DPTR,#0FEFFHLL:MOV ALL:MOV A，#00H ;#00H ;低电平低电平 MOVX DPTR,A ; MOVX DPTR,A ;送转换送转换 LCALL DMS1 ; LCALL DMS1 ;低宽度低宽度 MOV A MOV A，#0FFH ;#0FFH ;高电平高电平 MOVX DPTR,A ; MOVX

53、DPTR,A ;送转换送转换 LCALL DMS2 ; LCALL DMS2 ;高宽度高宽度 SJMP LL SJMP LL MOV A MOV A，#00H ;#00H ;起始值起始值 MOV DPTR,#0FEFFH MOV DPTR,#0FEFFHMMMM：MOVX DPTR,A ;MOVX DPTR,A ;送转换送转换 INC A INC A NOP NOP NOP NOP NOP ; NOP ;决定坡度决定坡度 SJMP MM SJMP MMdocin/sundae_meng55例例3 3产生三角波产生三角波 MOV A MOV A，#00H#00H MOV DPTR,#0FEFFH

54、 MOV DPTR,#0FEFFHSS1: MOVX DPTR,A ;SS1: MOVX DPTR,A ;送转换送转换 NOP NOP NOP NOP NOP NOPSS2: INC A ;SS2: INC A ;等速上升等速上升 JNZ SS1 JNZ 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 SS3 JNZ 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

55、梯形波docin/sundae_meng56例例4 4 正弦波电压输出正弦波电压输出可用查表法：将一个周期内电压变化的幅值可用查表法：将一个周期内电压变化的幅值(0(05V)5V)按按8 8位位D/AD/A分辨率分为分辨率分为256256个数值列成个数值列成表格，然后依次将这些数字量送到表格，然后依次将这些数字量送到D/AD/A转换转换输出。只要循环不断地送数，在输出端就能输出。只要循环不断地送数，在输出端就能获得连续正弦波输出。获得连续正弦波输出。 SIN SIN： MOV MOV R7R7，#00H#00H DAS0 DAS0：MOV MOV A A，R7 R7 ； MOV MOV DPT

56、RDPTR，#TAB#TAB；设指；设指针针 MOVC AMOVC A，A+DPTR A+DPTR ；取数据；取数据 MOV MOV DPTRDPTR，#8000H#8000H MOVX DPTRMOVX DPTR，A A ；送；送D/AD/A转换转换 INC INC R7 R7 ；修改偏移量；修改偏移量 AJMP AJMP DAS0DAS0 TAB TAB： DB DB 80H80H，83H83H，86H86H，89H89H，8DH8DH，90H90H DB DB93H93H，96H96H，99H99H，9CH9CH，9FH9FH，0A2H0A2H DB DB 0A5H0A5H，0A8H0A

57、8H，0ABH0ABH，0AEH0AEH DB DB 6FH6FH，72H72H，76H76H，79H79H，7CH7CH，80H80Hdocin/sundae_meng579.4.2 A/D转换器及其应用转换器及其应用一、逐次逼近式一、逐次逼近式A/DA/D转换的基本原理转换的基本原理docin/sundae_meng58二、双积分式二、双积分式ADC的转换原理的转换原理两次积分完成转换。两次积分完成转换。T固定，固定，T1与与Vin成成比例。比例。三、电压频率型转换三、电压频率型转换由压控振荡器得到相应的频率，测量其频率由压控振荡器得到相应的频率，测量其频率即完成了转换。即完成了转换。do

58、cin/sundae_meng59不同不同A/D转换方式的特点转换方式的特点1、逐次逼近式、逐次逼近式转换速度较快、精度较高、价格适中。转换速度较快、精度较高、价格适中。2、双积分式、双积分式精度高、抗干扰性强、速度慢。精度高、抗干扰性强、速度慢。3、V/F式式精度高、速度慢、定标麻烦。精度高、速度慢、定标麻烦。docin/sundae_meng60四、四、A/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标1、分辨率、分辨率ADC的分辨率是指使输出数字量变化一个相的分辨率是指使输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。常用二进邻数码所需输入模拟电压的变化量。常用二进制的位数表示。例如制的

59、位数表示。例如12位位ADC的分辨率就是的分辨率就是12位，或者说分辨率为满刻度位，或者说分辨率为满刻度FS的的1/212。一。一个个10V满刻度的满刻度的12位位ADC能分辨输入电压变能分辨输入电压变化的最小值是化的最小值是10V1/212=2.4mV。docin/sundae_meng612、量化误差、量化误差ADC把模拟量变为数字量，用数字量近似表示把模拟量变为数字量，用数字量近似表示模拟量，这个过程称为量化。量化误差是模拟量，这个过程称为量化。量化误差是ADC的有限位数对模拟量进行量化而引起的误差。的有限位数对模拟量进行量化而引起的误差。实际上，要准确表示模拟量，实际上，要准确表示模拟

60、量，ADC的位数需很的位数需很大甚至无穷大。一个分辨率有限的大甚至无穷大。一个分辨率有限的ADC的阶梯的阶梯状转换特性曲线与具有无限分辨率的状转换特性曲线与具有无限分辨率的ADC转换转换特性曲线直线之间的最大偏差即是量化误特性曲线直线之间的最大偏差即是量化误差。差。 docin/sundae_meng623、偏移误差、偏移误差偏移误差是指输入信号为零时，输出信号不偏移误差是指输入信号为零时，输出信号不为零的值，所以有时又称为零值误差。假定为零的值，所以有时又称为零值误差。假定ADC没有非线性误差，则其转换特性曲线各没有非线性误差，则其转换特性曲线各阶梯中点的连线必定是直线，这条直线与横阶梯中点