单片机原理及应用课件第7章 MCS-51单片机测控接口

第7章MCS-51单片机

测控接口本章学习目标：了解80C51单片机与常用D/A转换器、A/D转换器的接口方法和开关量接口方法。重点掌握A/D转换器和D/A转换器技术指标，A/D、D/A转换器与单片机的信号连接，单片机开关量I/O的驱动接口三个内容。

在智能仪表、测控系统等自动控制领域中，常用单片机进行实时数据处理和控制，而被测、被控对象的参量通常是一些连续变化的模拟物理量，如：温度、速度、电压、电流、压力、位移、流量等。7.1D/A转换器及应用7.1.1D/A转换器概述1．D/A转换器的基本原理2．D/A转换器的分类（1）依数字量的位数分为：8位、10位、12位、16位D/A转换器。（2）依数字量的数码形式分为：二进制码和BCD码D/A转换器。（3）依数字量的传送方式分为：并行和串行D/A转换器。（4）依D/A转换器的输出方式分为；电流输出型和电压输出型D/A转换器。（5）依带与不带锁存器分为：内部无锁存器和内部有锁存器D/A转换器。3．D/A转换器的主要性能指标（1）分辨率（2）建立时间（3）接口形式7.1.2DAC0832芯片及与单片机接口1．DAC0832芯片（1）DAC0832内部结构（2）DAC0832各引脚的功能图7-4DAC0832引脚2．DAC0832芯片与单片机接口的应用（1）单缓冲方式的接口与应用①单缓冲方式连接所谓单缓冲方式就是使DAC0832的两个输入寄存器中有一个（多为DAC寄存器）处于直通方式，而另一个处于受控的锁存方式或2级寄存器并接变为1级寄存器使用。②单缓冲方式的应用

例7-1

产生锯齿波。在一些控制应用中，需要有一个线性增长的电压（锯齿波）来控制检测过程、移动记录笔和移动电子束等。对此可通过在DAC0832的输出端接运算放大器，由运算放大器产生锯齿波来实现，其电路还接如图7-7所示。ORG8000HAJMPDASAWORG8200HDASAW：MOVDPTR，#5000H；输入寄存器地址

MOVR0，#00H；转换初值

WW：MOVA，R0MOVX@DPTR，A；D/A转换

INCR0；转换值增量

NOP；延时

NOPNOPAJMPWW（2）双缓冲方式的接口与应用①双缓冲方式连接

DAC0832工作于双缓冲工作方式时，数字量的输入锁存和D/A转换是分两步完成的。首先CPU的数据总线分时地向各路D/A转换器输入要转换的数字量并锁存在各自的输入锁存器中，然后CPU对所有的D/A转换器发出控制信号，使各个D/A转换器输入锁存器中的数据打入DAC寄存器，实现同步转换输出。②双缓冲方式应用举例双缓冲方式用于多路数/模转换系统，以实现多路模拟信号的同步输出，例如使用单片机控制X-Y绘图仪。（3）直通方式的接口与应用当DAC0832芯片的片选信号、写信号、及传送控制信号的引脚全部接地，允许输入锁存信号ILE引脚接+5V时，DAC0832芯片就处于直通工作方式，数字量一旦输入，就直接进入DAC寄存器，进行D/A转换。3．DAC0832芯片的单极性与双极性输出（1）单极性输出工作方式在图7-6中，由于使用了反相比例放大器来实现电流到电压的转换，因此输出模拟信号的极性与参考电压的极性相反。数字量与模拟量的转换关系VOUT1＝－VREF（数字码/256），如表7-1所示。当VREF=+5V（或－5V）时，输出模拟电压的范围是0～－5V（或0～+5V）。若VREF＝+10V（或－10V）时，输出电压范围0～－10V（或0～+10V）。（2）双极性输出工作方式如果要求D/A转换器输出为双极性，只需在图7-6的基础上增加一个运算放大器，其电路如图7-11所示。7.2A/D转换器及应用7.2.1A/D转换器概述1．逐次逼近型A/D转换原理2．D/A转换器的主要性能指标（1）分辨率（2）转换速率7.2.2ADC0809芯片及与单片机接口1．ADC0809芯片（1）ADC0809内部结构（2）ADC0809各引脚的功能①IN7～IN0：8路模拟量输入端②A、B、C：地址输入端③D7～D0：8位数字量输出端④ALE：地址锁存允许信号输入端⑤START：A/D转换启动控制信号输入端⑥OE：输出允许控制端⑦CLK：时钟信号输入端⑧EOC：转换结束信号输出端⑨VCC：电源供给输入端⑩Vref（±）：参考基准电源的正负输入端2．ADC0809芯片与单片机接口的应用

例7-2设有一个8路模拟量输入的巡回检测系统，采样数据依次存放在外部RAM的A0H～A7H单元中，按图7-15所示的接口电路，ADC0809的8个通道地址为FEF8H～FEFFH，其数据采样的初始化程序和中断服务程序（假设只采样一次）如下：7.3开关量接口7.3.1开关量输入接口图7-18和后面的程序是扳键类开关应用的示例。根据8个开关中哪一个开关闭合并使相应口线为低电平而转去执行相应的工作程序。各开关通过扩展接入口74LS244与80C51的P0接口连接：开关合上时将向P0接口的相应引脚送低电平；反之，开关打开时送高电平。7.3.2开关量输出接口1．输出口的隔离在单片机应用系统中，为防止现场强电磁的干扰或工频电压通过输出通道反串到测控系统一般采用通道隔离技术。输出信道的隔离最常采用的组件是光耦合器，简称光耦。2．继电器输出接口继电器方式的开关量输出，是目前最常用的一种输出方式，一般在驱动大型设备时，往往利用继电器作为测控系统输出至输出驱动级之间的第一级执行机构。通过该级继电器输出，可完成从低压直流到高压交流的过渡。3．双向晶闸管输出接口双向晶闸管具有双向导通功能，能在交流、大电流场合使用，且开关无触点，因此在工业控制领域有着极为广泛的应用。图7-21为MOC3041与双向晶闸管的接线图。4．固态继电器输出接口适宜于在微机测控系统中作为输出信道的控制组件；其输出利用晶体管或晶闸管驱动，无触点。与普通的电磁式继电器和磁力开