第九章 系统扩展之AD,DA

,*,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,内容提要,:,9.1 D / A,转换,9.2 A / D,转换,CPU,处理的数据是数字量信号实际控制系统中计算机除了处理数字信号量以外，还需要处理渐变的模拟量信息，如对温度、压力、位移等工程信号量检测得到的模拟电压量等，另外还需要输出模拟信号量进行实时控制，如直流电机调速所需要的不同幅值直流电压量输出等，因此，计算机系统需要模拟量到数字量以及数字量到模拟量的转化处理。,实现模拟信号到数字信号转化的专用芯片叫,A/D,转换器,；而完成数字量到模拟量转化的专用芯片称为,D/A,转换器,。,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,图,9-1,单片机和被控实体间的接口示意图,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,9.1 D / A,转换,9.1.1 D/A,转换器分类与性能指标,按转换方式分为并行和串行两大类，按生产工艺分为双极型和,MOS,型等，转换数字量的长度有,8,位、,10,位、,12,位等，而转换速度有低速、高速不同芯片，输出形式有电压型和电流型等。,描述,D/A,转换器性能的技术指标主要有：,1.,分辨率,分辨率反映输出模拟电压的最小变化量，即一位输入数据变化使输出模拟量变化的值的大小，一般用数字量的位数来表示。同样满量程电压输出，,D/A,位数越多其分辨率越高。,2.,建立时间,建立时间指输入数字量从零变为最大值，而模拟输出达到终值误差,1/2LSB,时所用时间，反应了转换速度。,3.,转换精度,转换精度具体分为绝对精度和相对精度两种衡量指标，主要指的是理论输出值和实际输出值间的偏差。,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,9.1.2 D / A,转换的重要指标,分辨率的定义：,最小输出电压与最大输出电压所对应的数字量,之比。,如,10,位,D / A,转换器：,分辨率,= 1/,（,2,10,1,）,= 1/1023 = 0.001,反映了,D / A,转换的灵敏度。,9.1.3 D / A,转换器,DAC0830 0832,8,位分辨率,具有两个输入数据寄存器（,8,位）；可单缓冲、双缓冲或,直接输入，实现多通道,D / A,同步转换输出。,须外接参考电压源,为电流输出型,D / A,转换器,1,、,DAC 0832,内部结构,P242,图,9.,3,有,20,个引脚。,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,D/A,有,20,个引脚。,DI0 DI7 ,数据输入线,ILE ,数据允许锁存,/CS ,输入寄存器选择,/WR1 ,输入寄存器的写选通,/WR2 DAC,寄存器的写选通,/XREF ,数据传送信号,Vref,基准电源输入,Rfb,反信号输入（内有反馈电阻）,Iout1,、,Iout2 ,电流输出,Vcc,、,AGND,、,DGND,电源、地,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,D/A,2,、与,8031,单片机接口及操作软件,（,1,）单缓冲方式,P243,图,9.4,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,D/A,完成一次,D / A,转换的程序：,MOV DPTR,，,#7FFFH,；,DAC 0832,口地址,MOV A,，,#DATA,；,欲转换的数字量,MOVX DPTR , A,；,D/A,转换,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,D/A,（,2,）双缓冲器同步方式,电路：图,9.12,图中：译码器输出口,1,选中,DAC 0832(1),译码器输出口,2,选中,DAC 0832(2),输入锁存器,译码器输出口,3,控制两芯片,/XREF,同步转换,3,、应用,例、利用单片机及,DAC 0832,产生阶梯波，,DAC 0832,采用单缓冲方式，定时,1ms,，,增幅,10,，,10ms,一循环。,解：,START,：,MOV A,，,#00H,MOV DPTR,，,#7FFFH,；,转换器地址,MOV R1,，,#0AH,；,10,个台阶（,10ms,）,（图）,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,D/A,LOOP,：,MOVX DPTR,，,A,；,送欲转换数字量,CALL DL1,；,延时,1ms,DJNZ R1,，,NEXT,；,10,个台阶未完继续增幅,SJMP START,NEXT,：,ADD A,，,#10,JMP LOOP,DL1,：,MOV 20H,，,#249,DLL,：,NOP,NOP,DJNZ 20H,，,DLL,RET,如此，还可产生锯齿波，三角波等。,9.2 A / D,转换,9.2.1,常用,A / D,转换器的转换原理,1,、逐次逼近式,2,、双积分式,首先将模拟电压转换成积分时间，然后用数字脉冲计时方法转换成计数脉冲数，最后将此代表模拟输入电压大小的脉冲数转换成二进制或,BCD,码输出。因此，双积分型,A/D,转换器转换时间较长，一般要大于,40,50ms,。,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,分辨率的定义：,输出数字量变化一个相邻数码所需要输入模拟,电压的变化量。用公式表示为：,满刻度电压,/2,n,（,n,为位数）,9.2.2 ADC 0808 / 0809,8,路,8,位,A / D,转换器,采用逐次逼近式,A / D,转换原理（时钟：,10 1280KHz,）,模拟输入有,8,个通道（任一通道模拟都可以转换为一个,8,位数字量输出）,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,A/D,1,、,ADC 0809,内部结构及引脚,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,A/D,引脚（有,28,条）：,IN0 IN7 8,路模拟量输入通道的输入口；,2,-1, 2,-8, 8,位数字量输出口；,START ,启动输入口 启动转换,ALE ,通道地址锁存,EOC ,转换结束输出信号,OE ,输出允许,CLK ,时钟端,ADDA,、,ADDB,、,ADDC 8,路模拟开关的,3,位地址选择端,REF,（,+,）、,REF,（,-,）,参电压输入端,Vcc,、,GND,电源、地。,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,A/D,2,、,ADC 0809,与,8031,单片机接口设计,有查询方式、中断方式、等待延时方式。,片内无时钟，由单片机的,ALE,（,fosc/6,）经二分频后接入。,若,fosc,= 6MHz,，则接入时钟为,500KHz,，满足：,10 1280KHz,的要求。,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,A/D,P2.7,（,片选） 地址码 输入通道,C B A,7FF8H 0 0 0 0 IN0, , , ,7FFFH 0, ,1 1 1 IN7,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,A/D,例,对通道,IN0,采样一次，转换，并将转换结果存到数据存储区。,解：,MAIN,：,MOV R1,，,#data,；,存数地址,MOV DPTR,，,#7FF8H,；,P2.7 = 0,，,指向,IN0,MOVX DPTR,，,A,；,不论,A,中为何内容都启动转换,MOV R6,，,#0AH,；,软件延时,DLAY,：,NOP,NOP,NOP,NOP,NOP,DJNZ R6,，,DLAY,MOVX A,，,DPTR,；,读转换结果,MOV R1 , A,；,存储数据,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,A/D,A / D,转换接口的设计,1,、硬件连线,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,A/D,图中，,ALE = START = /,（,/WR+P2.7,）,OE = /,（,/RD+P2.7,）,通道地址：,P27 P26 P20 P07 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0,A15 A14 A8 A7 A3 A2 A1 A0,7FFBH 0 0 0 0, , , ,7FFFH 0,1 1 1,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,A/D,2,、软件设计方法,（,1,）延时等待方式,分别,8,路模拟信号轮流采样一次，并依次把结果转存,到数据存储区的采,样转换程序如下（设数据区首地址,30H,；,采样采用循环程序，,R7,作计数器）：,ORG 0000H,AJMP MAIN,ORG 0100H,MAIN,：,MOV R1,，,#30H,MOV DPTR,，,#7FF8H,MOV R7,，,#08H,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,A/D,LOOP,：,MOVX DPTR,，,A,MOV R6,，,#0FH,DLAY,：,NOP,NOP,NOP,NOP,DJNZ R6,，,DLAY,MOVX A,，,DPTR,MOV R1,，,A,INC DPTR,INC R1,DJNZ R7,，,LOOP,RET,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,A/D,(2),中断方式,合上,K1,，,启动转换后，经,t,EOC,时间，,EOC,输出负脉冲波形，表示某通道转换已结束，单片机可以取走数据。让八个通道轮流转换一遍。,ORG 0000H,AJMP MAIN2,ORG 0013H,AJMP INTR1,ORG 0300H,MAIN2,：,MOV R1,，,#30H,SETB IT1,；,下降沿触发,/INT1,中断,SETB EX1,；,允许,/INT1,中断,SETB EA,；,开中断,MOV R7,，,#08H,；,待转换的通道个数，即循环次数,MOV DPTR,，,#7FF8H,；,指向通道,0,MOV DPTR,，,A,；,启动首次转换,WAIT,：,CJNE R7,，,#00H,，,$,；,等待中断,CLR EX1,；,8,个通道转换完成，结束,SJMP $,ORG 0500H,INTR1: MOVX A,，,DPTR,；,读取转换结果,MOV R1,，,A,；,存数,INC DPTR,；,通道号加,1,INC R1,DEC R7,MOVX DPTR,，,A,；,启动下一次转换,RETI,END,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,A/D,（,3,） 查询方式,启动转换后，经,t,OEC,时间后，转换结束，,EOC,输出负脉冲。,所以，启动转换后，延时,t,EOC,时间，检查,EOC,电平，若为,0,说明仍在转换中，若为高电平说明转换结束，书中只针对,IN0,通道模似量转换一次而编程。,ADC 0801 0804,转换芯片与,ADC 0809,芯片的区别是：,ADC 0801 0804,是单通道模拟信号。,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,A/D,P00 DB0 REF+,P01 DB1 REF-,P02 DB2, , , ,P07 DB7,P27 /CS VIN+,/WR /WR VIN-,/RD /RD,/INT1 INTR,8031 ADC0801,上图中，模拟通道地址是：,7FFFH,。,编程同,ADC 0809,，,只是仅有一个通道。,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,A/D,小结：,DAC 0832,的作用是什么？分辨率是多少位？,ADC0809,的作用是什么？有几个模拟通道？,布置作业：,用,DAC0832,产生锯齿波，周期,ms.,试画出,8051,与,DAC0832,接线图，并,写出程序,第,9,章,MCS-51,扩展之,A/D,，,D/A,转换接口,