章节ATS单片机与DAAD 转换器接口PPT学习教案

1、会计学122 第11章 目录11.1 AT89S51单片机与DAC的接口 11.1.1 D/A转换器简介 11.1.2 AT89S51单片机与8位D/A转换器0832的接口设计 11.1.3 AT89S51单片机与12位D/A转换器AD667的接口设计 11.1.4 AT89S51与串入的12位D/A转换器AD7543的接口设计11.2 AT89S51单片机与ADC的接口 11.2.1 A/D转换器简介 11.2.2 AT89S51与逐次比较型8位A/D转换器ADC0809的接口 11.2.3 AT89S51与逐次比较型12位A/D转换器AD1674的接口 第1页/共148页3 11.2.4

2、AT89S51与双积分型A/D转换器MC14433的接口11.3 89S51单片机与V/F转换器的接口 11.3.1 用V/F转换器实现A/D转换的原理 11.3.2 常用V/F转换器LMX31简介 11.3.3 V/F转换器与MCS-51单片机接口 11.3.4 LM331应用举例第2页/共148页4内容概要在单片机测控系统中，被测量的温度、压力、流量、速度等非电物理量，须经传感器先转换模拟电信号，必须转换成数字量后才能在单片机中用软件进行处理。模拟量转换成数字量的器件为A/D转换器（ADC）。单片机处理完毕的数字量，有时需转换为模拟信号输出。器件称为D/A转换器（DAC）。本章介绍典型的A

3、DC、DAC集成电路芯片，以及与单片机的硬件接口设计及软件设计。第3页/共148页5些工业控制方面的应用，低5第4页/共148页6另一种是电流输出电流输出。6第5页/共148页7单片机与单片机与D/A转换器的转换器的接口形式接口形式。7第6页/共148页8n例如，例如，8位的D/A转换器，若满量程输出为10V，根据分辨率定义，则分辨率为则分辨率为10V/2n，分辨率为，分辨率为:8第7页/共148页9LSB=0.076mV=0.00076%满量程n使用时，应根据对根据对D/A转换转换器分辨率器分辨率的需要来选定D/A转换器的位数位数。9第8页/共148页1010第9页/共148页1111第10

4、页/共148页12n s。12第11页/共148页1313第12页/共148页1414图11-1 DAC0832的引脚图第13页/共148页1515图11-2 DAC0832的逻辑结构第14页/共148页16n=0，ILE=1，=0时，待转换的数时，待转换的数据信号被锁存到第一级据信号被锁存到第一级8位输入寄存器中。位输入寄存器中。16CSWR1CSWR1第15页/共148页17nRfb：外部反馈信号输入端，内部已有反馈电阻Rfb，根据需要也可外接反馈电阻。nVCC：电源输入端，在+5V+15V范围内。17XFER2WRXFER2WR第16页/共148页18器”输出的数字量控制，能输出和数字量

5、成正比的模拟电流。因此，需外接I-V转换转换的运算放大器电路，才能得到模拟输出电模拟输出电压压。18LE12LE第17页/共148页19n单缓冲方式单缓冲方式的接口电路如图图11-3所示所示。19第18页/共148页2020图11-3 单缓冲方式下单片机与DAC0832的接口电路第19页/共148页21o绝对值输出，且不会大于VREF。21REFo256VvB 第20页/共148页22nMOV R0，#0FEH；DAC端口地址FEHR0nMOVXR0，A；单片机的 和译码器FEH输出端有效22XFERWR2WR1CSWR1CS第21页/共148页23n 锯齿波的产生锯齿波的产生nORG2000

6、HnSTART：MOVR0，#0FEH；DAC地址FEHR0nMOVA，#00H ；数字量A23第22页/共148页24率。24第23页/共148页2525图11-4 DAC0832产生的锯齿波输出第24页/共148页2626第25页/共148页2727第26页/共148页2828第27页/共148页2929第28页/共148页30DAC0832在双缓冲方式双缓冲方式下的连接如图图11-7所示。30LE1LE2第29页/共148页3131 图11-7 单片机和两片DAC0832的双缓冲方式接口电路第30页/共148页32-图仪由X、Y两个方向的步进电机驱动，其中一个电机控制绘笔沿X方向运动；另

7、一个电机控制绘笔沿Y方向运动。32CS第31页/共148页3333第32页/共148页34口34第33页/共148页35nMOVR2，#20；数据块长度送0区R2nSETBRS0；切换到工作寄存器1区nMOVR1，#addr2；1区R1指向addr2nCLRRS0；返回工作寄存器0区nNEXT：MOVR0，#0FDH ；0区R0指向1#DAC数字量控制端口nMOVA，R1；addr1中数据送A35第34页/共148页3636第35页/共148页3737REFo(128)128VvB第36页/共148页3838第37页/共148页39为12V15V。39第38页/共148页40n图图11-9 A

8、D667引脚图引脚图40第39页/共148页4141CSCS第40页/共148页4242图11-10 AD667内部功能结构框图第41页/共148页43。43第42页/共148页4444第43页/共148页45n45图11-11 010V单极性电压输出的电路原理图第44页/共148页4646第45页/共148页472.44mV47第46页/共148页4848图11-12 5V双极性电压输出电路原理图第47页/共148页49减少低电平信号路径中的电流。49第48页/共148页50态性能。50第49页/共148页51n制，所有的控制都是低电平有效，对应关系见表表11-3。51CS第50页/共148

9、页5252CS第51页/共148页53输入编码，大于大于2.0V的输入电压表示逻辑“1”，而小于小于0.8V的输入电压表示逻辑“0”。53第52页/共148页54为0。其中1LSB为最低位对应的模拟电压。双极性输出时输入与输出关系如图图11-13所示，输输入数字量入数字量N与输出模拟电压与输出模拟电压VOUT的关系为的关系为:54第53页/共148页5555OUTR1112NVV图11-13 双极性输出与输入关系第54页/共148页5656第55页/共148页57n57图11-14 AD667与AT89S51单片机的接口电路第56页/共148页58nMOVA，21HnMOVDPTR，#7FFD

10、HnMOVXDPTR，A；高4位进第一级锁存器nMOVDPTR，#7FFBHnMOVXDPTR，A ；启动第二级锁存器nRET58第57页/共148页59nAD7543片内由12位位串行输入串行输入并行输出移位寄存器并行输出移位寄存器（寄存器A）和12位位DAC输入寄存器输入寄存器（寄存器B）组成。在选通信号的前沿或后沿（可选择）定时把SRI引脚上的串行数据装入寄存器A，一旦寄存器A装满，在加载脉冲的控制下，寄存器A的数据便装入寄存器B中。第58页/共148页6060图11-15 AD7543的片内结构第59页/共148页61n61LD1LD2LD1LD2第60页/共148页6262CLRST

11、B3第61页/共148页6363图11-16 AD7543的引脚第62页/共148页64n64图11-17 AD7543与AT89S51的接口电路第63页/共148页65AT89S51的串行口方式串行口方式0是低至是低至高高逐位串行输出的，因65第64页/共148页6666第65页/共148页6767第66页/共148页6868第67页/共148页69性能各异的A/D转换芯片应运转换芯片应运而生而生。69第68页/共148页70n逐次比较型逐次比较型A/D转换器转换器，在精度、速度和价格上都适中，是最常用的最常用的A/D转换器转换器。70第69页/共148页71的转换速度，与逐次比较型ADC相

12、比，有较高的信噪比，分辨率高，线性度好，不需要采样保持电路。由于上述优点，式ADC得到了重视，已有已有多种多种 式式A/D芯片可供用户芯片可供用户选用选用。71第70页/共148页72位）、TLC1549（10位）以及TLC1543（10位）和TLC2543（12位）。72第71页/共148页73等几种不同转换速度的芯片。为适应系统集成的需要，有些为适应系统集成的需要，有些转换器还将转换器还将多路转换开关、时多路转换开关、时钟电路、基准电压源、钟电路、基准电压源、二十进进制译码器制译码器和和转换电路转换电路集成在一集成在一个芯片内个芯片内，为用户提供很多方便。73第72页/共148页74AD1

13、674的满量程输入电压为5V，可输出12位二进制数，即用212个数进行量化，74第73页/共148页75二进制位数表示，其分辨率约分辨率约为为11位位，因为1999最接近于211=2048。n量化过程引起的误差称为量量化误差化误差。是由于有限位数字量有限位数字量对模拟量进行量化对模拟量进行量化而引起的误差。理论上规定为一个单位分辨率的-1/2 - +1/2LSB ，提高A/D位数既可以提高分辨率，又能够减少量化误差。75第74页/共148页76n逐次比较型8路模拟输入、8位数字量输出的A/D转换器，其引脚如图图11-18所示所示。76第75页/共148页7777图11-18 ADC0809的引

14、脚图 第76页/共148页78间切换由软件改变C、B、A引脚的编码来实现。78第77页/共148页79换需100 s左右左右（转换时间与CLK脚的时钟频率有关），具有输出TTL三态锁存缓冲器，可直接连到单片机数据总线上。通过适当的外接电路，ADC0809可对05V的模拟信号进行转换。79第78页/共148页8080图11-19 ADC0809结构框图第79页/共148页81片机查询，也可反相后作为向单片机发出的中断请求信号。81WR第80页/共148页8282RD第81页/共148页83nADC0809与AT89S51的查询查询式接口式接口如图图11-20所示所示。83第82页/共148页84

15、84图11-20 ADC0809与AT89S51查询式接口第83页/共148页85问外部数据存储器时，将少一个ALE脉冲）。如果单片机时钟频率采用6MHz，则ALE引脚的输出频率为1MHz，85第84页/共148页8686第85页/共148页8787WR第86页/共148页8888第87页/共148页8989第88页/共148页90A/D结果结果，并启动ADC0809的下一次转换，外部中断外部中断1采用跳跳沿触发沿触发方式。90第89页/共148页9191第90页/共148页9292第91页/共148页93n1AD1674n美国AD公司12位逐次比较型位逐次比较型A/D转换器转换器。转换时间为

16、转换时间为10 s，单通道最大采集速率最大采集速率100kHz。为28引脚双列直插式封装引脚双列直插式封装，其引脚如图图11-21所示所示。93第92页/共148页94 图11-21 AD1674的引脚第93页/共148页95容，可以直接替换AD574、AD674使用，但最大转换时间由25s提高到10s。95第94页/共148页9696CSCS第95页/共148页97容，故只能直接接至+5V或0V上。97CC8888第96页/共148页98988第97页/共148页99n转换完成时转换完成时，为低电平。nSTS可以作为状态信息被CPU查询，也可用它的下跳沿向单片机发出中断申请，通知单片机A/D

17、转换已完成，可读取转换结果。99第98页/共148页100100第99页/共148页101单极性或双极性的输入。n10VIN：10V或5+5V模拟信号输入端。101第100页/共148页102、。102CS8C第101页/共148页103工作。n当当AD1674处于数据读出工作状态处于数据读出工作状态（R/ =1）时，A0和12/ 成为数据输出格式控制端。103CS8CC8C第102页/共148页104s一个转换周期后，STS跳回低电平，表示A/D转换完毕，可读取新的转换数据。104888CCCCS第103页/共148页105现单极性输入和双极性输入模拟信号的转换。n（1）单极性输入电路）单极

18、性输入电路n图图11-22（a）为单极性输入电路，可实现输入信号010V或020V的转换。当输入信号输入信号为为010V时，应从10VIN引脚输入（引脚13）；输入信号为输入信号为020V时，应从105CSC第104页/共148页106图11-22 AD1674模拟输入电路的外部接法第105页/共148页107字量D为全0。单片机系统模拟信号的地线应与9脚AGND相连，使其地线的接触电阻尽可能小。107第106页/共148页108n式中VFS为满量程电压。108第107页/共148页109109第108页/共148页110若遵循左对齐若遵循左对齐的原则，DB3DB0应接单片机的P0.7P0.4

19、。110第109页/共148页111nA/D换的查询方式的程序如下换的查询方式的程序如下（高8位转换结果存入R2中，低4位存入R3中，遵循左对齐原则）：111CSCCSCCCS第110页/共148页112112图11-23 AD1674与AT89S51单片机的接口电路第111页/共148页113113CC第112页/共148页114nAD1674的电源电压要有较好的电源电压要有较好的稳定性和较小的噪声的稳定性和较小的噪声，噪声大的电源会产生不稳定的输出代码，所以在设计印制电路板时，要注意电源去耦、布线以及地线的布置。114第113页/共148页115再并联一个0.1F的陶瓷电容。n5更高分辨率

20、的更高分辨率的A/D转换器转换器的选用的选用n如果需要更高分辨率的ADC，可采用14位的位的A/D转换器转换器AD7685或16位的位的A/D转换器转换器AD7656。AD7656是6通道、逐次逼近型ADC，每通道可达250kSPS的采样率，可对模拟输入电压10+10V或0+20V进行A/D转换。115第114页/共148页116能承受高电源电压，同时提高性能、显著降低功耗和缩n116第115页/共148页117对周期变化的干扰信号积分为周期变化的干扰信号积分为零零，抗干扰性能也较好。117第116页/共148页118BCD码的形式分码的形式分4次次送出送出（最高位输出内容特殊，详见表11-5

21、）。n引脚如图图11-24所示所示。下面介绍各引脚的功能。118第117页/共148页119119图11-24 MC14433引脚图第118页/共148页120nR1=470；VX=200mVR1=27k。120第119页/共148页121后，自动启动新的转换。121第120页/共148页122122OR第121页/共148页123123图11-25 MC14433选通脉冲时序图第122页/共148页124124第123页/共148页125125第124页/共148页126126第125页/共148页127A/DDU端与端与EOC端端相连即选择连127第126页/共148页128128图11-26 MC14433与AT89S51单片机的接口电路第127页/共148页129的结果的结果，应选用跳沿触发方式跳沿触发方式。如果将A/D转换的结果存放到AT89S51单片机内部RAM的20H、21H单元中，则数据存放的格式数据存放的格式如图图11-27所示所示。129INT01INT第128页/共148页130130第129页/共148页131号位07H置“1”nAJMPPL2131第130页/共148页132132第131页/