第7章MCS51基本扩展举例74AD转换及其扩展75DA转换及其扩展

第7章MCS-51单片机外部并行口扩展技术7.4A/D转换及其扩展7.5D/A转换及其扩展概述模/数转换（A/D）：由模拟量变为数字量的转换数/模转换（D/A）：由数字量转为模拟量的转换被测控的对象单片微机应用系统传感器采样保持A/D开关控制部件模拟执行部件D/A非电信号模拟电信号单片机应用系统结构7.4A/D转换及其扩展7.4.1A/D转换原理及主要性能指标7.4.2MCS-51单片机与ADC0809芯片接口设计7.4.1A/D转换原理及主要性能指标A/D转换的分类计数器式结构简单，转换速度很慢，很少采用双积分式抗干扰能力强，转换精度也很高，转换速度不理想逐次逼近型结构不太复杂，转换速度也高逐次逼近式A/D转换原理A/D转换器的性能指标分辨率转换器所能分辨的被测量的最小值。如果数字量的位数为n，分辨率就等于1/2n满刻度值。转换速度转换精度：量化间隔＋量化误差A/D转换误差量化间隔：量化误差：绝对量化误差相对量化误差隔7.4.2MCS-51单片机与ADC0809芯片接口设计特性8位A/DCMOS低功耗器件8通道多路开关输入切换电路单电源+5，Vref=+5V逐次逼近结构，每次转换时间：100S转换结果读取方式①延时读数②查询EOC=1③EOC申请中断1.ADC0809内部结构与引脚功能8路模拟量输入通道地址锁存信号模拟通道地址线

A/D转换启动信号时钟信号转换结束状态信号

参考电压

输出允许信号

数据输出线

上升沿—清空内部寄存器下降沿—开始A/D转换A/D期间—应为低电平表5-12ADC0809通道选择表CBA选通的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7引脚:（双列直插28脚为例）IN0～IN7：8路模拟输入信号A、B、C：地址选择线ALE：地址锁存控制线D0～D7：8位数字输出线Vcc、GND：电源Vref(+)、Vref(-)：参考电压输入，一般Vref(+)接参考电压，Vref(-)接地OE：允许输出控制端CLK：时钟输入信号；典型640KHz，大于1.43MHz，将停止转换START：A/D转换启动信号，下降沿启动芯片并开始A/D转换EOC：转换结束标志，0在转换，1转换结束。有0信号是在启动信号START下降沿有效后大约10微秒（8CLK+2微秒）以后2.MCS—51单片机与ADC0809的接口CLKALE信号分频→CLOCK端，可得500KHz的A/D转换脉冲ALE在MOVX的每个机器周期内少出现一次，但通常影响不大必须处理好三个问题：①在START端送一个100ns宽的启动正脉冲。②获取EOC端上的状态信息，它是A/D转换的结束标志。③给OE端送一个地址译码器的输出信号。ADC0809程序设计（1）模拟通道选择（2）转换数据的传送MOV DPTR，#7FF8H;送入ADC0809口地址及路数地址MOVX @DPTR,A ;启动A/D转换(IN0)A与A/D转换无关可为任意值仅为程序“写”操作(1)模拟通道选择(2)转换数据的传送（a）定时传送方式（b）查询方式（c）中断方式关键：如何确认A/D转换已经完成[例]编程对IN0～INT7上的模拟电压信号进行巡回检测要求采用中断方式采集数据依次存放在内部RAM的60H～67H单元中中断方式

主程序：中断初始化(启动转换、送模拟量路数地址等) ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H AJMP LINT1

ORG 0100HMAIN: MOV R0,#60H ;数据区起始地址送R0 MOV R2,#08H ;模拟量路数送R2 SETB EA ;CPU开中断 SETB EX1 ;允许/INT1中断 SETB IT1 ;/INT1为边沿触发 MOV DPTR,#7FF8H ;送端口地址

MOVX @DPTR,A ;启动A/D转换LOOP: SJMP LOOP ;等待中断A与A/D转换无关可为任意值仅为程序“写”操作中断方式

中断服务程序：接收A/D转换后的数字量LINT1: MOVX A,@DPTR ;输入数字量送A

INC DPTR ;模拟路数+1

MOV @R0,A ;存入数据区

INC R0 ;数据区指针+1 DJNZ R2,LOP1 ;8路未转换完，则继续等待下次转换

CLR EA ;转换完毕，则关中断

CLR EX1 ;禁止外部中断1中断

RETI ;中断返回LOP1: MOVX @DPTR,A ;再次启动A/D转换

RETI ;中断返回

END定时传送方式;P2.7接启动控制端;A、B、C分别接A0、A1、A2;延时读取

ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV DPTR,#7FF8H MOV R0,#60H MOV R2,#08HMAIN0: MOVX @DPTR,A LCALL DELAY

MOVX A,@DPTR MOV @R0,A INC DPTR INC R0 DJNZ R2,MAIN0 SJMP $DELAY:MOV R6,#20HNEXT: NOP NOP NOP DJNZ R6,NEXT

RET END查询传送方式;P2.7接启动控制端;A、B、C分别接A0、A1、A2;查询P3.3(INT1)引脚状态读取

ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV DPTR,#7FF8H MOV R0,#60H MOV R2,#08HMAIN0: MOVX @DPTR,A JB P3.3,$

MOVX A,@DPTR MOV @R0,A INC DPTR INC R0 DJNZ R2,MAIN0 SJMP $ ENDADC0809的三个地址端A、B、C也可与数据线相连MOV DPTR,#7FF8H ;送入0809的口地址MOV A,#07H ;D2D1D0=111选择IN7通道

MOVX @DPTR,A ;启动A/D转换7.5D/A转换及其扩展7.5.1D/A转换原理及主要性能指标7.5.2MCS-51单片机与DAC0832芯片接口设计7.5.1D/A转换原理及主要性能指标D/A转换的原理正比于输出模拟量输入数字量输出模拟量反映输入数字量大小

T形电阻网络D/A转换器的性能指标分辨率（resolution）能分辨的最小输出模拟增量——LSB转换精度(conversionaccuracy)满量程时，实际模拟输出值和理论值的接近程度。分辨率的一半，即为LSB／2

偏移量误差(offseterror)输出模拟量对零的偏移值

线性度(linearity)实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏差其他：转换速度(conversionrate)、温度灵敏度(temperaturesensitivity)7.5.2MCS-51单片机与DAC0832芯片接口设计DAC0832芯片内部结构和引脚DAC0832芯片内部结构存放CPU送来的数字量（缓冲和锁存）00111接收信号0锁存信号DAC0832芯片内部结构存8位输入寄存器送的数字量001跟随输入0锁存输入引脚功能（双列直插20脚为例）DI0～DI7：8位数据输入端ILE：输入数据允许锁存信号/CS：片选端/WR1：输入寄存器写选通信号/WR2：DAC寄存器写选通信号/XFER：数据传送信号IOUT1、IOUT2：电流输出端RFB：反馈电流输入端VREF：基准电压输入端VCC：正电源端AGND：模拟地DGND：数字地DAC0832的应用特性内无Vref，外接Vref输出为电流型DAC，要获得模拟电压，外加转换电路，获得的模拟电压有单极性和双极性两种转换关系单极性：A=-Vref×D／256双极性：A=±Vref×（D－128）／128两级数据锁存器，能实现多通道D/A同步转换输出单极性：A=-Vref×D／256双极性：A=±Vref×（D－128）／128DAC0832与MCS-51的典型应用波形产生锯齿波梯形波三角波正弦波任意波形发生器DAC0832的工作方式三种工作方式(1)直通5个控制端均有效，直接D/A转换；(2)单缓冲5个控制端一次选通，即两个输入寄存器中任意一个处于直通方式，另一个工作于受控方式。(3)双缓冲5个控制端分二次选通，即两个锁存器都处于受控状态。5个控制端ILE、/CS、/WR1、/WR2、/XFER（1）直通常用于不带微机的控制系统。（2）单缓冲DAC0832内部的两个数据缓冲器一个：直通方式；另一个：受MCS—51控制

MOV DPTR,#7FFFH ;指向DAC0832MOVX @DPTR,A ;完成一次D/A输入与转换01锯齿波程序 ORG 0200HSAW: MOV DPTR,#7FFFH ;输入寄存器地址

MOV A,#00H ;转换初值WW: MOVX@DPTR,A ;D/A转换

INC A ;A中的值加1

NOP ;延时

NOP NOP AJMPWW ;循环三角波程序 ORG 0000HSTART: MOV DPTR,#7FFFH CLR A DOWN: MOVX @DPTR,A ;线性下降段

INC A JNZ DOWN ;(A)≠0时，转DOWN MOV A,#0FFHUP: MOVX @DPTR,A ;线性上升段

DEC A JNZ UP ;(A)≠0时，转UP SJMP DOWN ;完成一轮循环后，再次循环

END方波程序 ORG 0000HSTART: MOV DPTR,#7FFFHLOOP: MOV A,#33H ;设置为“-1V”

MOVX @DPTR,A ;设置上限电平为“-1V” ACALL DELAY ;形成方波宽度

MOV A,#0FFH

MOVX @DPTR,A ;设置下限电平

ACALL DELAY ;形成方波宽度

SJMP LOOP ;完成一个周期循环后，再次循环DELAY: … RET矩形波程序BEGIN: MOV DPTR,#7FFFHLP: MOV A,#DATAH ;矩形波上限

MOVX@DPTR,A LCALLDELAYH ;高电平延时时间 MOV A,#DATAL ;矩形波下限

MOVX@DPTR,A LCALLDELAYL ;低电平延时时间

SJMP LP（3）双缓冲同步输出“8位输入寄存器”和“8位DAC寄存器”都不在直通方式下工作[例]利用DAC0832实现两路同步输出ORG 0100HMOV DPTR,#0DFFFH ;DPTR指针指向0DFFFHMOV A,#XdataMOVX @DPTR,A ;Xdata写入