第九章-单片机与AD、DA接口课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,南京工业大学,第九章 片机与AD、DA接口,第九章 片机与AD、DA接口,1,工业常用单片机系统框图,工业常用单片机系统框图,2,9-1 A/D转换器,一、基本概念：,1、A/D的概念：将模拟量转换成数字量的器件.,要点：,（1）模拟量可是电压、电流等电信号，也可是声、光、压力和温度等随时间连续变化的非电物理量。,（2）非电物理量可通过合适的传感器等转换成电信号，模拟量只有转换成数字量才能被计算机采集、分析和计算处理。,9-1 A/D转换器一、基本概念：,3,2、AD的分类：按原理分：,（1）积分式：抗干扰能力好，转换速度低,（2）逐次逼近式：转换速度较快,（3）并行比较转换：,（4）计数式：,2、AD的分类：按原理分：,4,3、技术指标,分辨率,：即输出的数字量变化一个相邻的值所对应的输入模拟量的变化量。,通常用数字输出最低位,（LSB）所对应的模拟输入的电平值表示。,（38位/912位/13位以上）,精度,：反映实际A/D转换器在量化值上与理想A/D转换器的差值。可表示成绝对精度和相对精度,A/D转换时间和路数,输入/输出特性和范围,电源种类和功耗,接口,3、技术指标,5,二、ADC0809的介绍,1、基本特点：,ADC0809是逐次逼近式的8路8位A/D转换器，并行输出，28脚，DIP封装，转换速度为100,s,，电源电压+5V,二、ADC0809的介绍1、基本特点：,6,2、ADC0809的内部结构图,2、ADC0809的内部结构图,7,3、管脚介绍,（1）IN0IN7：输入没有采样保持电路，故对频率高的模拟量必应增加；,（2）,A，B，C：,（3）,D0-D7：,（4）,START：启动信号，下降沿启动启动，并在转换过程中保持低电平；,（5）,ALE：地址锁存，上跳沿有效；,（6）,OE：0：数据输出为高阻，1：输出为转换的数据；,（7）,EOC:开始转换时为低电平,当转换结束时为高电平；,（8）：参考电压，典型05V；,要点：START，ALE为边沿有效；,3、管脚介绍（1）IN0IN7：输入没有采样保持电路，故,8,三、ADC0809与8051的接口,1、,编址问题，接口电路，包括8路模拟量的选择,三、ADC0809与8051的接口1、编址问题，接口电路，,9,2、转换后的数据传输问题,（1）等待方式：,（2）查询方式:查询EOC引脚,（,3）中断方式:EOC经反相器接8051的外部中断引脚,2、转换后的数据传输问题（1）等待方式：,10,四、程序设计：,1流程,选通模拟量输入通道,发出启动信号,用查询或中断方法等待转换结束(延时),读取转换结果,四、程序设计：1流程 选通模拟量输,11,2、程序举例：（,1,）查询法：,MAIN:MOV R1,#data,MOV DPTR,#7FF8H ;P2.7=0,且指向通道O,MOV R7,#08H ;置通道数,LOOP:MOVXDPTR,A ;启动A/D转换,MOV R6,#OAH ;,DLAY：NOP,DJNZ R6,DLAY,MOVX A,DPTR ;读取转换结果,MOVR1，A,INC DPTR ;指向下一个通道,INC R1 ;修改数据区指针,DJNZ R7,LOOP ;8个通道全采样完了吗?,2、程序举例：（1）查询法：,12,（2）中断法：,SETB IT1,SETB EX1,SETB EA,MOV DPTR,#7FF8H,MOV A，#0,MOVX DPTR，A,EINT1:,MOV DPTR,#7FF8H,MOVX A,DPTR,MOV 30H,A,MOV A,#00,MOVX DPTR,A,RETI,（2）中断法：EINT1:,13,3,A/D,采集的抗干扰措施,：,算术平均,滑动平均值法(循环队列),去极值法,低通滤波,3A/D采集的抗干扰措施：,14,五、总结：,1重点：,（1）,AD的概念；,（2）,ADC0809的特性；,（3）,ADC0809的软硬件设计：要求给出电路能分析编程；,五、总结：,15,9-2 D/A转换器接口,一、基本概念：,1、,D/A的概念,：D/A转换器是将数字量转换成模拟量的器件。,要点：模拟量可以是电压或者电流信号；,2、,D/A的技术指标及特性，也即,硬件设计考虑的问题,（1）,分辨率：,输出的模拟量最小变化量,；,（2）,满刻度误差：,输入全1时输出电压与理想值的误差,（3）电压型或电流型；,（4）内部带不带锁存器；,（5）DA建立时间；（1US以下）,（6）电源类型：,9-2 D/A转换器接口一、基本概念：,16,9-1-2 DAC0832芯片介绍,分辨率8位,电流输出,稳定时间1US,双缓冲、单缓冲、直接数字输入,单电源供电,基准电压范围:正负10V,9-1-2 DAC0832芯片介绍分辨率8位,17,1.,引脚和逻辑结构,20个引脚、双列直插式,8位,输入,寄存器,8位,DAC,寄存器,8位,D/A,转换器,V,REF,I,OUT2,R,FB,A,GND,V,CC,D,GND,DI7DI0,CS,WR1,WR2,XFER,ILE,LE,LE,I,OUT1,&,&,&,R,FB,1.引脚和逻辑结构 20个引脚、双列直插式8位8位,18,V,cc,芯片电源电压,+5V+15V,V,REF,参考电压,-10V+10V,输出 10V-10V,R,FB,反馈电阻引出端,此端可接运算放大器输出端,A,GND,模拟信号地,D,GND,数字信号地,8位,DAC,寄存器,8位,D/A,转换器,V,REF,I,OUT2,R,FB,A,GND,V,CC,D,GND,DI7DI0,LE,I,OUT1,LE,CS,WR1,WR2,XFER,ILE,&,&,&,8位,输入,寄存器,R,FB,V cc 芯片电源电压,+5V+15V,19,DI,7,DI,0,数字量输入信号,其中:DI,0,为最低位，DI,7,为最高位,8位,DAC,寄存器,8位,D/A,转换器,V,REF,I,OUT2,R,FB,A,GND,V,CC,D,GND,DI7DI0,LE,I,OUT1,LE,CS,WR1,WR2,XFER,ILE,&,&,&,8位,输入,寄存器,R,FB,DI7 DI0 数字量输入信号8位8位VREF,20,8位,DAC,寄存器,8位,D/A,转换器,V,REF,I,OUT2,R,FB,A,GND,V,CC,D,GND,DI,7,DI,0,LE,I,OUT1,LE,CS,WR1,WR2,XFER,ILE,&,&,&,8位,输入,寄存器,R,FB,0,0,1,1,ILE,输入锁存允许信号,高电平有效,CS,片选信号,低电平有效,WR1,写信号1，低电平有效,LE1,当,ILE、CS、WR1,同时有效时,LE=1,，,输入寄存器的输出随输入而变化,WR1 ,LE=0,，将输入数据锁存到输入寄存器,8位8位VREFIOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7,21,LE2,XFER,转移控制信号，,低电平有效,WR2,写信号2，低电平有效,当,XFER、WR2,同时有效时,LE2=1,DAC寄存器输出随输入而变化；,WR1 ,LE=0,，将输入数据锁存到DAC寄存器，数据进入D/A转换器，开始D/A转换,V,REF,8位,DAC,寄存器,8位,D/A,转换器,I,OUT2,R,FB,A,GND,V,CC,D,GND,DI,7,DI,0,LE,I,OUT1,LE,CS,WR1,WR2,XFER,ILE,&,&,&,8位,输入,寄存器,R,FB,0,0,1,LE2XFER 转移控制信号，低电平有效 当XFER,22,8位,DAC,寄存器,8位,D/A,转换器,V,REF,I,OUT2,R,FB,A,GND,V,CC,D,GND,DI,7,DI,0,LE,I,OUT1,LE,CS,WR,1,WR,2,XFER,ILE,&,&,&,8位,输入,寄存器,I,OUT1,模拟电流输出端1,当输入数字为全”1”时,输出电流最大，约为：,全”0”时,输出电流为0,I,OUT2,模拟电流输出端2,I,OUT1,+I,OUT2,=常数,255V,REF,256R,FB,R,FB,8位8位VREFIOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7,23,2 工作方式,直通方式：各控制端口一直有效,单缓冲方式：输入寄存器和8位DAC寄存器锁存信号同时有效；或者一个寄存器控制端一直有效。,双缓冲方式：输入寄存器和8位DAC寄存器锁存信号分开控制,2 工作方式直通方式：各控制端口一直有效,24,系统只有一路模拟量输出或几路模拟量不许同步的输出场合,可采用单缓冲方式,转换一个数据,的程序段：,MOV DPTR,#7FFFH,MOV A,#00H,MOVX DPTR,A,系统只有一路模拟量输出或几路模拟量不许同步的输出场合,可采用,25,DAC0832与MCS51的接口,双缓冲方式适用于几个模拟量同时输出的系统,DAC0832与MCS51的接口双缓冲方式适用于几个模拟量同,26,例程,MOV DPTR,#0DFFFH ;1,MOV A,#X ;2,MOVX DPTR,A ;3,MOV DPTR,#0BFFFH ;4,MOV A,#Y ;5,MOVX DPTR,A ;6,MOV DPTR,#7FFFH ;7,MOVX DPTR,A ;8,例程MOV DPTR,#0DFFFH ;1,27,3.应用举例(调幅）,例1,连线如图，计算当数字量为0CDH时的输出Vo,。,DAC0832,PC总线,数 据 线,WR1,IOW,DI0,DI7,D0,D7,+5V,ILE,+,-,Vo,I,OUT1,I,OUT2,R,FB,WR2,D,GND,CS,地,址,译,码,A0,A9,XFER,V,REF,-,5V,port1,port2,转换一个数据的程序段：,MOV AL,0CDH,MOV DX，,port1,OUT DX,AL,MOV DX,port2,OUT DX,AL,3.应用举例(调幅）例1 连线如图，计算当数字量,28,调幅分析：,当数字量为,0FFH,=255时，I,OUT1,=,Vo=,-,I,OUT1,R,FB,=,-,FB,REF,256R,255V,256,255 V,REF,所以：,当数字量为0CDH=205，V,REF,=-5V时：,Vo=-,=4V,256,205V,REF,数据线,WR1,IOW,DI0,DI7,D0,D7,+5V,ILE,+,-,Vo,I,OUT1,I,OUT2,R,FB,WR2,D,GND,CS,地,址,译,码,A0,A9,XFER,V,REF,-,5V,port1,port2,FBREF256R255V256255 VREF256205,29,注意：,Vo的输出与参考电压,V,REF,、,以及输出的连接方法（同相还是反相）有关。,数据线,WR1,IOW,DI0,DI7,D0,D7,+5V,ILE,+,-,Vo,I,OUT1,I,OUT2,R,FB,WR2,D,GND,CS,地,址,译,码,A0,A9,XFER,V,REF,-,5V,port1,port2,4V,上例中,，若V,REF,接的是,-10V,则,Vo=8V,-10V,8V,10V,若V,REF,接的是,10V,则,Vo=-8V,-8V,注意：Vo的输出与参考电压VREF、数据线WR1I,30,例2,利用上例连线图，编程输出一锯齿波,。,t,Vo,4V,0V,例2 利用上例连线图，编程输出一锯齿波。tVo4V0,31,MOV DPTR,#7FFFH,MOV A,#00H,LOOP:MOVX DPTR,A,INC A,AJMP LOOP,Vo,5V,0V,FFH,MOV DPTR,#7FFFHVo5V0VFFH,32,4V,0V,Vo,t,实际输出的波形图,t,Vo,4V,0V,不是,4V0VVot实际输出的波形图tVo4V0V不是,33,9.3 单通道串行输出A/D芯片TLC1549及接口,逐次比较型10位A/D,电源电压范围：-0.5 V6.5 V；,正基准电压：VCC+0.1 V；,负基准电压：-0.1 V；,6个工作方式：区别主要是cs是否连续为低电平,快速、慢速：决定于I/O CLOCK周期,9.3 单通道串行输出A/D芯片TLC1549及接口逐次比,34,TLC1549工作原理,CS无效，I/O CLOCK被禁止，DATA OUT处于高阻状态，,CS有效，I/OCLOCK控制DATA OUT输出前次转换数据，同时A/D转换器对本次转换采样。,TLC1549工作原理CS无效，I/O CLOCK被禁止，D,35,TLC1549与89C51接口,89C51,P3.0,P3.1,P3.2,TLC1549,ANALOG IN,CS,I/O CLOCK,DATA OUT,REF-,GND,VCC,REF+,TLC1549与89C51接口89C51TLC1549REF,36,89C51读取TLC1549中10位数据程序如下：,ORG 0050H,R1549：CLR P3.0 ：片选有效，选中TLC1549,MOV R0，#2 ；先读取高两位数据,LCALL RDADA ；调用读数子程序,MOV R1，A ；高两位数据存入R1,MOV R0，#8 ；要读取低8位数据,LCALL RDATA,MOV R2，A ；低8位数据存入R2,SETB P3.0 ；片选无效,CLR P3.1 ；时钟低电平,RET ；程序结束,RDADA：CLR P3.1 ；时钟低电平,MOV C，P3.2 ；数据送进位位CY,RLC A ；数据送累加器A,SETB P3.1 ；时钟变高电平,DJNZ R0，RDATA ；读书结束了吗,RET ；子程序结束,89C51读取TLC1549中10位数据程序如下：,37,