单片机原理及应用PPT电子课件教案-第七章　单片机的典型外围接口技术.ppt

单片机原理及应用,北京化工大学 信息科学与技术学院,第七章 单片机的典型外围接口技术,一、a/d转换器,a/d转换器是将模拟量转换成数字量的器件.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。 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。,第一节 接口,二、a/d转换方法,电压频率式：精度高 价格低，但转换速度不高 积分式：抗干扰能力好，转换速度低 逐次逼近式：转换速度较快 并行转换： 串行转换：,三、硬件设计考虑的问题,选择分辨率（38位/912位/13位以上） 确定精度（误差范围） a/d转换时间和通道数 输入/输出特性和范围 电源种类和功耗 工作环境 接口是否方便,8051和adc0809的接口,adc0809是逐次比较式的8路8位a/d转换器，转换速度为100us，电源电压+5v,adc0809的内部结构图,adc0809与8051的接口原理图,adc0809与8051接口工作方式,eoc:开始转换时为低电平,当转换结束时为高电平. 查询方式:查询eoc引脚 中断方式:eoc经反相器接8051的外部中断引脚 ale=start= oe= 端口地址确定应使p2.7=a15=0,a0、a1、a2给出被选择的模拟通道地址,编程要点,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,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 nop 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?,中断方式程序,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,四、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,五、实验电路,通道的选择是由地址线a0、a1、a2来完成,a/d转换实验,1、采用定时中断方式，每500ms采样一次，采样通道0 2、a/d采样采用外部中断方式，后边沿触发 3、程序流程：初始化 开定时器 定时时间到？ 启动a/d转化 a/d转换结束？ 读a/d转换结果 转换结果送发光二极管显示 4、实验要求：提前编写程序，并调试正确 5、带上第一次实验程序，准备接受检查 6、第3次实验为8255键盘显示实验,程序概要,伪指令 adport equ 8100h;adc0809通道0地址 disport equ 8300h;显示端口地址 flag1 bit 00h ;定时时间到标志 flag2 bit 01h ;ad转换结束标志 org 0000h ajmp main org 0003h ajmp intad org 000bh ajmp t0int,程序初始化 org 0030h main：mov sp，#70h mov tmod，#xxh mov th0，# xxh mov tl0，#xxh mov r7,#0ah;用于计数定时中断次数 clr flag1 clr flag2 setb it0; 后边沿触发外部中断 setb et0;t0中断允许 setb ex0;外部中断0中断允许 setb ea setb tr0;开启定时器0,主程序 loop1：jbc flag1,sample ;等待定时时间到， ajmp loop1 sample: mov dptr,#adport movx dptr,a ;启动a/d转换 loop2: jbc flag2,rdata ;等待a/d转换结束 ajmp loop2 rdata: movx a,dptr ;读a/d转换结果 mov dptr,#disport movx dptr,a ;输出数据到发光管 ajmp loop1 ; 程序循环,定时中断与外部中断程序 t0int: mov th0,#xxh mov tl0,#xxh dec r7 cjne r7,#00h,rtn mov r7,#0ah setb flag1 rtn: reti intad: setb flag2 reti,通过串行总线的接口,通过spi三总线的接口 具有spi总线的a/d转换器max187 引脚分配如图所示：,max187的引脚功能（1）,其各引脚的功能如下： vdd：电源电压+5v。 ain：模拟输入，输入范围为0vvref。 shdn：有三级输入。 1）若shdn拉到低电平，表示芯片处于低功耗状态，此时的电源电流为10ua； 2）若shdn拉到高电平，允许使用内部的参考电源； 3）若shdn处于悬浮状态，则禁止内部参考电源，允许使用外部的参考电源。 vref：参考电压端。当允许内部参考源时，输出4.096v的电压，退藕电容为4.7uf；当禁止内部参考源时，可输入2.5vvdd范围的精密电压，退藕电容除了4.7uf，还需增加0.1uf的退藕电容。,gnd：模拟地及数字地。 dout：串行数据输出。在sclk的下降沿，数据改变状态。 sclk：串行时钟输入，时钟输入速率为5mhz。 cs：片选端，输入，低电平有效。在 cs 的下降沿，初始化转换。当为高时，dout 线为高阻态。max187 使用采样/保持器（t/h）和逐位逼近寄存器（sar）电路将一个模拟输入信号转换成一个12位的数字输出。 采样/保持器（t/h）无须外部的保持电容。max187的输入信号在 0vvref 范围内，转换时间包括t/h的采样时间在内为10us。串行接口只需三根数字线：sclk、cs和dout，与微处理器的接口十分简单。,max187的引脚功能（2）,max187的工作方式,工作方式：正常方式和暂停方式。 1）将shdn拉成低电平，器件处于暂停状态，电源电流减低至10ua； 2）当shdn拉成高电平或不接，器件将进入正常工作方式。cs的下降沿将初始化转换。转换结果是在dout端以单极性串行格式输出。转换结束（eoc）为高电平，跟着是串行数据流（msb在先）。 参考电压选择：max187运行于下述两种状态之一：内部参考或外部参考。 1）强迫shdn为高时，选择内部参考运行； 2）shdn悬浮时，选择外部参考运行。,参考源的零刻度和满刻度,max187的工作时序,8051与max187接口程序设计,max187与80c51的接口非常简单，只需三根数字线：cs,sclk和dout，接口电路如图所示。 80c51的p1.5、p1.6和p1.7分别与max187的cs,sclk和dout相连接。 在串行接口有效时，设置 cpu 的串行接口为主方式，因而 cpu 发出串行时钟，并选择时钟频率为2.5mhz。用p1.5将芯片的片选拉成低电平cs，并保持sclk为低电平。 等待最大转换时间，检测dout的上升沿，确定转换是否结束。然后输出sclk，sclk有效至少13个时钟周期。,8051与max187接口程序设计,时钟的第一个下降沿，dout端将出现转换结果的最高位（msb）。 dout端在sclk的下降沿出现数据，在sclk的上升沿稳定，80c51可以读入数据。 在时钟的第13个下降沿时或之后，将cs拉成高电平。如果第13个下降沿之后cs仍为低电平，在输出lsb位之后将输出0。 随着cs=1，等待特定的时间tcs之后，若使cs拉成低电平，将进行新的一次转换。如果转换结束之前，将cs拉成高电平来中止转换，则需至少等待一个采样时间taqcq，才能启动一次新的转换。,8051与max187接口程序设计,cs bit p1.5 sclk bit p1.6 dout bit p1.7 setb cs clr sclk setb dout stad:clr cs jnb dout,$ setb sclk nop clr sclk mov a.#00h clr c mov r7,#04h setb sclk,loop1:clr sclk nop setb sclk mov c,dout rlc a djnz r7,loop mov b,a mov r7,#08h clr a loop2:clr sclk nop setb sclk mov c,dout rlc a djnz r7,loop2 setb cs,第二节 d/a转换器接口,用d/a转换器把微型机输出的数字量转换成电压或电流，可输出各种波形的信号。,一、硬件设计考虑的问题,选择分辨率（38位/912位/13位以上） 确定精度（误差范围） d/a转换时间和路数 输入/输出特性和范围 电源种类和功耗 工作环境 接口是否方便,二、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,逻辑结构,工作方式,直通方式：各控制端口一直有效 单缓冲方式：输入锁存器和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：输入锁存器和8位dac寄存器锁存信号分开控制,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,时序图,mov dptr,#0dfffh ;1 mov a,