第10章模量接口技术ppt课件

1、第第1010章章 MCS-51 MCS-51系列单片机模系列单片机模拟量接口技术拟量接口技术 本章主要对单片机应用系统的模拟本章主要对单片机应用系统的模拟量接口问题进行说明，包括三节内容：量接口问题进行说明，包括三节内容：10101 1 概述概述10102 D/A2 D/A转换器接口技术转换器接口技术10103 A/D3 A/D转换器接口技术转换器接口技术10101 1 概述概述 一、典型的微机闭环控制应用系统的结一、典型的微机闭环控制应用系统的结构图构图 二、二、D/AD/A转换器概述转换器概述 三、三、A/DA/D转换器概述转换器概述一、一、 典型的微机闭环控制应用典型的微机闭环控制应用系

2、统的结构图系统的结构图二、二、D/AD/A概述概述 1 1、原理、原理 在计算机测控系统中，在计算机测控系统中，D/AD/A转换器是计转换器是计算机与测控对象之间传输信息时必不可算机与测控对象之间传输信息时必不可少的桥梁，担负着把数字量转换成模拟少的桥梁，担负着把数字量转换成模拟量的任务。量的任务。2 2主要指标主要指标 （1 1分辨率分辨率 分辨率分辨率=满量程电压满量程电压/2n /2n =Vref/2n=Vref/2n （2 2建立时间建立时间 （3 3转换精度转换精度三、三、A/DA/D转换器概述转换器概述逐次逼近式逐次逼近式A/DA/D转换器转换器双斜率积分式双斜率积分式A/DA/D

3、转换器转换器V/FV/F变换式变换式A/DA/D转换器转换器A/DA/D器件的主要性能指标器件的主要性能指标 转换时间转换时间 分辨率分辨率 转换精度。转换精度。 四、多路模拟开关及采样保持电路四、多路模拟开关及采样保持电路 10102 MCS-512 MCS-51单片机单片机D/AD/A转换器转换器接口技术接口技术 一、一、 8 8位并行位并行D/AD/A转换器转换器DAC0832DAC0832 二、二、 12 12位串行位串行D/AD/A转换器转换器DAC7512DAC7512 三、三、 串行电压输出型串行电压输出型D/AD/A转换器转换器一、一、D/AD/A转换器转换器DAC0832 D

4、AC0832 1 1主要特性主要特性 输出电流线性度可在满量程下调节；输出电流线性度可在满量程下调节； 转换时间为转换时间为1s1s； 数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通形式；形式； 每次输入数字量为每次输入数字量为8 8位二进制数；位二进制数； 逻辑电平输入与逻辑电平输入与TTLTTL兼容；兼容； 供电电源为单一电源，可在供电电源为单一电源，可在5V5V15V15V内。内。2 2内部结构及外部引脚内部结构及外部引脚3 3和和80518051单片机的连接单片机的连接4 4D/AD/A转换器接口应用转换器接口应用 例例1 1：将片内：将片内30H30H的内容送的

5、内容送D/AD/A转换转换 D/AD/A转换器的口地址：转换器的口地址：7FFFH7FFFH ORG 0000HORG 0000H MOV DPTR,#7FFFH MOV DPTR,#7FFFH MOV A,30H MOV A,30H MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A SJMP $ SJMP $ 问题：问题： 假设假设30H30H）=80H,=80H, Vout=? Vout=?5 5、DTHS-ADTHS-A互动装置互动装置D/AD/A电路电路需外接控制信号：需外接控制信号：CSCS，WRWR；模拟；模拟输出输出AOUTAOUT。例例2 2：测量：测量D/AD/A输出电压输出电

6、压 DAOUT EQU 80H ;DAOUT EQU 80H ;宏定义宏定义 ORG 0000HORG 0000H MOV DPTR,#7FFFH ;MOV DPTR,#7FFFH ;片选地址，用的是总线的片选地址，用的是总线的A15A15 MOV A,#DAOUT MOV A,#DAOUT MOVX DPTR,AMOVX DPTR,A SJMP $ ;SJMP $ ;自身跳转自身跳转 DAOUTDAOUT取不同的值，测量取不同的值，测量D/AD/A的输出电压。的输出电压。例例3 3、D/AD/A输出锯齿波输出锯齿波 MOV DPTR,#7FFFHMOV DPTR,#7FFFH MOV A,#

7、00H MOV A,#00H LOOP: MOVX DPTR,A LOOP: MOVX DPTR,A INC A INC A SJMP LOOP SJMP LOOP 问题问题1 1：若单片机晶振：若单片机晶振fosc=12MHzfosc=12MHz，输出锯齿，输出锯齿波幅度、频率为多少？波幅度、频率为多少？ 问题问题2 2：若改变锯齿波频率，应如何修改程序？：若改变锯齿波频率，应如何修改程序？用示波器功能观察锯齿波。用示波器功能观察锯齿波。 分析分析 T=5T=5256=1280256=12802S f=1/T=781Hz2S f=1/T=781Hz1S1S2S2S检测源置外部测量信号入例例4

8、 4：利用：利用D/AD/A转换器输出如下波形。转换器输出如下波形。 分析：分析： 1V1VDx=51Dx=51；2V2VDx=102Dx=102 上升段：上升段：t=10mst=10ms(10ms/51-7)=189S(10ms/51-7)=189S 延时时间常数延时时间常数=189/2=94=189/2=94DELAY: MOV R7,#NDELAY: MOV R7,#N DJNZ R7 DJNZ R7，$ $ RET RETDA1 EQUDA1 EQU51 51 DA2 EQUDA2 EQU102102 ORG 0000H ORG 0000H MOV DPTR,#7FFFH MOV DP

9、TR,#7FFFH MOV A,DA1 MOV A,DA1 LOOP1: MOVX DPTR,A LOOP1: MOVX DPTR,A ；上升段；上升段 LCALL DELAY LCALL DELAY INC A INC A CJNE A,#DA2 CJNE A,#DA2，LOOP1LOOP1 LOOP2: MOVX DPTR,A LOOP2: MOVX DPTR,A ；下降段；下降段 LCALL DELAY LCALL DELAY DEC A DEC A CJNE A,#DA1 CJNE A,#DA1，LOOP2LOOP2 LJMP LOOP1 LJMP LOOP1 DELAY: MOV R

10、7 DELAY: MOV R7，#93 ;#93 ;延时延时189S 189S DJNZ R7 DJNZ R7，$ $ RET RET 拓展：直流电机调速控制拓展：直流电机调速控制 DTHS-ADTHS-A互动装置直流电机调速电路互动装置直流电机调速电路互动装置电机模块图片互动装置电机模块图片DTHS-ADTHS-A互动装置直流电机调速电路特点：互动装置直流电机调速电路特点： 1 1、采用偏移二进制控制电机：、采用偏移二进制控制电机： DAOUTDAOUT输出输出0 05V5V经偏移电路偏移经偏移电路偏移-2.5V-2.5V： -2.5V-2.5V0 0+2.5V+2.5V，控制电机反转，控制

11、电机反转停顿停顿正正传；传； 2 2、D/AD/A数字量：数字量：0080HFFH0080HFFH对用于对用于-2.5V-2.5V0 0+2.5V+2.5V； 3 3、测速脉冲输出电路。、测速脉冲输出电路。例例5 5：电机正反转控制：电机正反转控制 当当K1K1闭合时，电机正转；闭合时，电机正转；K2K2闭合时电机反转；闭合时电机反转；K1K1、K2K2断开时，电机停止。断开时，电机停止。K3K3断开时，电机以速度断开时，电机以速度1 1运行，运行，K3K3闭合时，电机以速度闭合时，电机以速度2 2运行。运行。TINGZHI EQU 80HTINGZHI EQU 80H SUDU1 EQU 6

12、0 ;0-127 SUDU1 EQU 60 ;0-127对应电机速度对应电机速度0-100%0-100% SUDU2 EQU 30 SUDU2 EQU 30 K1 BIT P1.0 K1 BIT P1.0 K2 BIT P1.1 K2 BIT P1.1 K3 BIT P1.2 K3 BIT P1.2 ORG 0000H ORG 0000H MOV DPTR,#7FFFH ;DA MOV DPTR,#7FFFH ;DA地址地址 TZHI:MOV A,#TINGZHI ; TZHI:MOV A,#TINGZHI ;电机停止电机停止 LOOP:MOVX DPTR,A LOOP:MOVX DPTR,A

13、 JB K3,SU1 JB K3,SU1 MOV A,#SUDU2 ; MOV A,#SUDU2 ;速度速度2 2 SJMP LOOP1 SJMP LOOP1 SU1:MOV A,#SUDU1 ; SU1:MOV A,#SUDU1 ;速度速度1 1 LOOP1:JB K1,LOOP2 ;K1 LOOP1:JB K1,LOOP2 ;K1闭合？闭合？ ADD A,#80H ; ADD A,#80H ;电机正转，加偏移量电机正转，加偏移量80H80H SJMP LOOP SJMP LOOP LOOP2:JB K2,TZHI ;K2 LOOP2:JB K2,TZHI ;K2闭合？闭合？ XCH A,B

14、 XCH A,B MOV A,#80H ; MOV A,#80H ;电机反转，减去偏移量电机反转，减去偏移量 CLR C CLR C SUBB A,B SUBB A,B SJMP LOOP SJMP LOOP进步：速度测量显示进步：速度测量显示 1 1、测速原理：、测速原理： 设圆盘上开设圆盘上开N N个孔，个孔，T1T1定时时间为定时时间为tsts，电机转速为，电机转速为n n转转/ /分，则在分，则在t t时间内，时间内，T1T1计数值为计数值为TH1TL1TH1TL1，有：，有： TH1TL1/t=NTH1TL1/t=Nn/60sn/60s， 即：即：n=(60n=(60 TH1TL1)

15、/(t TH1TL1)/(tN)N) 2 2、如、如T1T1定时定时0.5s0.5s，N=12,N=12,那么：转速那么：转速n= 10n= 10TH1TL1TH1TL1 误差：误差：1010转转 3 3、T1T1定时定时1s1s，则转速，则转速n=5n=5TH1TL1TH1TL1，误差：，误差：5 5转转例例6 6：电机转速显示程序：电机转速显示程序 改变电机转速，用改变电机转速，用4 4位位LEDLED显示电机转速显示电机转速 程序中，使用计数器程序中，使用计数器T1T1计测速输出的脉冲个数，每隔计测速输出的脉冲个数，每隔0.5S0.5S读出计数值，按标度转换公式计算出电机转速，读出计数值

16、，按标度转换公式计算出电机转速，转换成转换成BCDBCD码送显示缓冲区。码送显示缓冲区。 BINBINBCDBCD转换子程序：转换子程序：IBCDIBCD 转换原理：转换原理：R2R3R2R3中为中为1616位二进制，那么：位二进制，那么： a15a14a13.a1a0a15a14a13.a1a0 =a15=a15215+a14215+a14214+a1214+a121+a021+a0 =(0=(02)+a15)2)+a15)2)+a14)2)+a14)2)+a13)2)+a13)2)+a1)2)+a1)2)+a02)+a0 设设R4R5R6=0R4R5R6=0，那么：，那么：(R4R5R6(

17、R4R5R62)+ai2)+ai调整成调整成BCDBCD，循环循环1616次。次。 IBCD:CLR A MOV R4，A ;0R4RR5R6 MOV R5，A MOV R6，A MOV R7，#10H IBCD1:CLR C MOV A，R3 RLC A MOV R3，A MOV A，R2 RLC A MOV R2，A ;R2R3左移左移1位位CY MOV A，R6 ADDC A，R6 ;(R4R5R6) 2+CYR4R5R6 DA A MOV R6，A MOV A，R5 ADDC A，R5 DA A MOV R5，A MOV A，R4 ADDC A，R4 DA A MOV R4，A DJN

18、Z R7，IBCD1 RET10103 MCS-513 MCS-51单片机单片机A/DA/D转换器转换器接口技术接口技术 一、一、 并行并行A/DA/D转换器转换器ADC0809ADC0809 二、二、 并行并行A/DA/D转换器转换器AD574AD574 三、三、 串行串行A/DA/D转换器转换器TLC2543TLC2543 四、四、 V/F V/F式式A/DA/D转换电路的应用转换电路的应用 一、一、ADC0809ADC0809 1 1主要功能特点主要功能特点 分辨率为分辨率为8 8位；位； 总的不可调误差在（总的不可调误差在（1/21/2LSBLSB和和1LSB1LSB之之间；间； 典型

19、转换时间为典型转换时间为100s100s； 具有锁存控制的具有锁存控制的8 8路多路开关；路多路开关； 具有三态缓冲输出控制；具有三态缓冲输出控制； 单一单一+5V+5V供电，此时输入范围为供电，此时输入范围为0 05V5V； 输出与输出与TTLTTL兼容；兼容；2 2结构与外部引脚结构与外部引脚3 3、时序、时序4 4与单片机的接口设计实例与单片机的接口设计实例（4 4互动教学装置互动教学装置ADAD连接图连接图 ADAD口地址：口地址：7FF8H7FF8H7FFFH7FFFH例例1 1、对模拟量从通道、对模拟量从通道0 0输入，转换成输入，转换成数字量存入片内数字量存入片内30H30H单元

20、。单元。 模拟量通道模拟量通道0 0的地址：的地址：7FF8H7FF8H； 采用查询方式：采用查询方式： MOV DPTR, #7FF8H MOV DPTR, #7FF8H MOVX DPTR,A ; MOVX DPTR,A ;启动启动A/DA/D JNB P3.3 JNB P3.3，$ ;$ ;等待转换完毕等待转换完毕 MOVX A,DPTR ; MOVX A,DPTR ;读取结果读取结果 MOV 30H,A MOV 30H,A例例2 2、采用中断方式、采用中断方式 ORG 0000H ORG 0000H LJMP MAIN LJMP MAIN ORG 0013H ;INT1 ORG 001

21、3H ;INT1中断入口中断入口 LJMP INTN1 LJMP INTN1 ORG 0030H ORG 0030H MAIN:SETB EA ; MAIN:SETB EA ;开中断开中断 SETB EX1 ; SETB EX1 ;允许允许INT1INT1中断中断 SETB IT1 ; SETB IT1 ;边沿方式边沿方式 MOV DPTR,#7FF8H MOV DPTR,#7FF8H MOVX DPTR,A ; MOVX DPTR,A ;启动启动ADAD SJMP $ ; SJMP $ ;等待中断等待中断 INTN1:MOVX A,DPTR ; INTN1:MOVX A,DPTR ;读读ADAD结果结果 MOV 30H,A MOV 30H,A RETI RETI 例例3 3、采用延时方式、采用延时方式 MO