单片机 第8章 MCS-51单片机的测控接口

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,*,第八章,MCS-51,单片机的测控接口,内容提要:,8-1 概述,8-2,D/A,转换器,及其与单片机接口,8-3,A/D,转换,8.1 概述,图9-1 单片机和被控实体间的接口示意图,8.2,D/A,转换器及其接口,8.2.1,D/A,转换器,8.2.2,MCS-51,和,D/A,的接口,8.2.1,D/A,转换器,图9-2 最简单,D/A,转换器框图,关系式：,V,out,=BV,R,式中，,VR,为常量，由参考电压,VREF,决定；,B,为 数字量，常为一个二进制数。数字量,B,的位数通常为8位和12位等，由,D/A,转换器芯片型号决定。,B,为,n,位时的通式为：,B=,bn,-1,bn,-2b1 b0=,bn,-12n-1+,bn,-22n-2+b121+b020,式中，,bn,-1,为,B,的最高位；,b0,为最低位。,1,D/A,转换器的原理,D/A,转换器的原理：,把输入数字量中每位都按其权值分别转换成模拟量，并通过运算放大器求和相加（如图9-3所示）。根据克希荷夫定律，如下关系成立：,I,3,=2,3,I,2,=2,2,I,1,=2,1,I,0,=2,0,图9-3,T,型电阻网络型,D/A,转换器,2,D/A,转换器的性能指标,l,分辨率（,Resolution）,辨率是指,D/A,转换器能分辨的最小输出模拟增量，取决于输入数字量的二进制位数。,l,转换精度（,Conversion Accuracy）,指满量程时,DAC,的实际模拟输出值和理论值的接近程度。,l,偏移量误差,（,Offset Error）,偏移量误差是指输入数字量为零时，输出模拟量对零的偏移值。,l,线性度（,Linearity）,线性度是指,DAC,的实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏移差。,3,DAC0832,l,DAC0832,内部结构,DAC0832,内部由三部分电路组成（如图9-4所示）。“8位输入寄存器”、“8位,DAC,寄存器”、“8位,D/A,转换电路”由8位,T,型电阻网络和电子开关组成，,l,引脚功能,DAC0832,共有20条引脚，双列直插式封装。引脚连接和命名如图9-5所示。,（1）数字量输入线,DI,7,DI,0,（8,条）；（2）控制线（5条）；（3）输出线（3条）；（4）电源线（4条）。,图9-4,DAC0832,原理框图,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,图9-5 双极性,DAC,的接法,8.2.2,MCS-51,和,D/A,的接口,1,DAC,的应用,l,DAC,用作单极性电压输出,l,DAC,用作双极性电压输出,l,DAC,用作控制放大器,输入数字量,B,b,7,b,6,b,5,b,4,b,3,b,2,b,1,b,0,V,out,（,理想值）,+,V,REF,时,-,V,REF,时,1 1 1 1 1 1 1 1,|V,REF,|-LSB,-|,V,REF,|+LSB,1 1 0 0 0 0 0 0,|V,REF,|/2,-|,V,REF,|/2,1 0 0 0 0 0 0 0,0,0,0 1 1 1 1 1 1 1,-LSB,LSB,0 0 1 1 1 1 1 1,-|,V,REF,|/2-LSB,|V,REF,|/2+LSB,0 0 0 0 0 0 0 0,-|,V,REF,|,|V,REF,|,表,8-1,双极性输出电压与输入数字量的关系,图9-6 双极性,DAC,的另一种接法,图9-7 控制放大器用,DAC0832,2,MCS-51,与8位,DAC,的接口,MCS-51,和,DAC0832,接口时，有三种连接方式：,直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式,图9-8 单缓冲方式下的,DAC0832,图9-9 例9.3所产生的波形,图9-10 8031和两片,DAC0832,的接口（双缓冲方式）,3,MCS-51,与12位,DAC,的接口,l,DAC1208,的内部结构和原理,l,MCS-51,和,DAC1208,的连接,图9-11,DAC1208,内部框图,图9-12 8031和,DAC1208,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1,ms，,增幅10，10,ms,一循环。,解：,START：MOV A，#00H,MOV DPTR，#7FFFH ；,转换器地址,MOV R1,，,#0AH,；,10,个台阶（,10,ms,）,1ms,0,v,t,LOOP：MOVX DPTR，A ；,送欲转换数字量,CALL DL1 ；,延时1,ms,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。,45245435,8.3,A/D,转换器及其与单片机,8.3.1,A/D,接口设计要点,8.3.2 双积分型,A/D,转换器工作原理,8.3.3 逐次逼近型,A/D,转换器接口,对于一个模拟信号转换成数字信号所要求的基本部件有：,模拟多路转换器与信号调节电路。,采样/保持电路。,A/D,转换器。,通道控制电路。,8.3.1,A/D,接口设计要点,1选择合适的系统采样速度,2减小,A/D,转换的孔径误差,3合理选用,A/D,转换器,8.3.2 双积分型,A/D,转换器工作原理,1双积分型,A/D,转换器工作原理,双积分型,A/D,转换是一种间接,A/D,转换技术。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4050,ms。,图8-13给出了微机控制的双积分电路原理图。其工作原理可由图8-14所示的工作波型图予以说明。,图8-13 双积分,ADC,电路原理图,图8-14 各点输出波形,2,MC14433,与,MCS-51,单片机的接口,图8-15,MC14433,与8031直接连接的接口方法,37109与,MCS-51,单片机接口,图8-16,ICL7109,与8031的接口电路图,图8-17,ICL7109,工作时序图,8.3.3 逐次逼近型,A/D,转换器接口,1逐次逼近型,ADC,基本原理,图8-18 逐次逼近,ADC,原理电路框图,图8-19 四位逐次逼近型,A/D,转换时序,2,ADC0808/0809,与,MCS-51,单片机的接口,图8-20 0808/0809与8031接口电路,图8-21 0808/0809工作时序图,3,AD574A,与,MCS-51,单片机接口,图8-22,AD574A,与8031接口电路图,表8-2,AD574A,逻辑控制真值表,（,a）,启动与转换 （,b）,转换结果输出,图8-23,AD574A,控制时序图,REFIN,LIPOFFOFF,REFOUT,AD574,+15,V,-15,V,100,K,100,K,100,12,100,10,8,图8-24,AD574,的单极性转换,THANK YOU VERY MUCH！,本章到此结束，,谢谢您的光临！,