凌宏江-单片微型计算机原理10

1、单片微型计算机原理与应用单片微型计算机原理与应用主讲教师：凌宏江华中科技大学材料学院材料学院本科生用电子教案2012-2013学年第一学期材料学院 单片微型计算机原理与应用 2目目 录录第一章第一章 概述概述第二章第二章 mcs-51的内部结构的内部结构第三章第三章 mcs-51的指令系统的指令系统第四章第四章 汇编语言程序设计汇编语言程序设计第五章第五章 存储器及扩展技术存储器及扩展技术第六章第六章 中断系统中断系统第七章第七章 i/o口扩展及应用口扩展及应用第八章第八章 定时器定时器/计数器计数器第九章第九章 串行通信及其接口串行通信及其接口 第十章第十章 a/d和和d/a转换器接口转换器

2、接口第十一章第十一章 显示器、键盘、打印机接口显示器、键盘、打印机接口材料学院 单片微型计算机原理与应用 3第十章第十章 a/d和和d/a转换器接口转换器接口10.1 单片机与单片机与d/a转换器的接口转换器的接口10.2 单片机与单片机与a/d转换器的接口转换器的接口材料学院 单片微型计算机原理与应用 4内容概要内容概要 在单片机测控系统中，被测量被测量的温度、压力、流量、速度等非电物理量非电物理量，须经传感器先转换模拟电信号，必须转换成数字量后才能在单片机中用软件进行处理。模拟量转换成模拟量转换成数字量的器件为数字量的器件为a/d转换器（转换器（adc）。 单片机处理完毕的数字量，有时需转

3、换为转换为模拟信号输出模拟信号输出。器件称为d/a转换器（转换器（dac）。 本章介绍典型的adc、dac集成电路芯片，以及与单片机的硬件接口设计及软件设计。材料学院 单片微型计算机原理与应用 510.1 单片机与单片机与d/a转换器的接口转换器的接口10.1.1 典型典型d/a转换器芯片转换器芯片dac08321dac0832芯片介绍芯片介绍 美国国家半导体公司的dac0832芯片是具有两个输入数据寄存器的8位dac，它能直接与单片机连接，主要特性主要特性如下如下: 分辨率为分辨率为8位。位。 电流输出，建立时间为电流输出，建立时间为1 s 可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入。可双缓冲输

4、入、单缓冲输入或直接数字输入。 单一电源供电（单一电源供电（+5v+15v）。）。 低功耗，低功耗，20mw。材料学院 单片微型计算机原理与应用 62. dac0832的引脚及逻辑结构的引脚及逻辑结构 8位输入寄存器位输入寄存器用于存放单片机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由le1控制；8位位dac寄存器寄存器用于存放待转换的数字量，由le2控制；8位位d/a转换电路转换电路受“8位dac寄存器”输出的数字量控制，能输出和数字量成正比的模拟电流，需外接i-v转换转换的运算放大器电路。cs1wragnddi3di2di1di0vrefrfbdgndvccile2wrdi4di5di6d

5、i7iout2iout1xfer1234567891011121314151617181920dac0832图9.2 dac0832引脚图功能ile8位d/a转换器8位dac寄存器8位数据输入寄存器vcc20iout212iout111rfb93agnd1013141516567lsbd0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d74vss(dgnd)vref817181912xfer2wrcs1wr1le2le图9.1 dac0832的内部结构材料学院 单片微型计算机原理与应用 73. dac0832工作方式 dac0832利用wr1、wr2、ile、xfer控制信号可以构成三种不同的工作方式

6、： 直通方式直通方式 wr1= wr2 =0时，数据可以从输入端经两个寄存器直接进入d/a转换器。 单缓冲方式单缓冲方式 两个寄存器之一始终处于直通，即wr1=0或wr2=0，另一个寄存器处于受控状态。 双缓冲方式双缓冲方式 两个寄存器均处于受控状态。这种工作方式适合于多模拟信号同步输出的应用场合。材料学院 单片微型计算机原理与应用 810.1.2 单缓冲方式的接口与应用单缓冲方式的接口与应用1单缓冲方式连接单缓冲方式连接 所谓单缓冲方式就是使dac0832的两个输入寄存器中有一个（8位dac寄存器）处于直通方式，而另一个处于受控锁存方式。 单缓冲方式连接 如图所示。 为使dac寄存器处于直通

7、方式，应使wr2=xfer=0。为此可把这两个信号固定接地，或如电路中把wr2与wr1相连，把xfer与cs相连。 为使输入寄存器处于受控锁存方式，应把wr1接8051的wr，ile接高电平。此外还应把cs接高位地址线或地址译码输出，以便于对输入寄存器进行选择。wr74ls373gdac0832di7 0csxfer1wr2wrvccilevrefrfbiout1iout2agnddgnd-+5vp2.7alep080c51vout材料学院 单片微型计算机原理与应用 92单缓冲方式应用举例单缓冲方式应用举例【例】波形电压发生器 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

8、、移动记录笔或移动电子束等。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、三角波。csdiodi71wr地址译码输出p0.7 p0.0wrile vccvrefrfbiout1iout22wrxfer-+-+10v-10v10k10k+5v1/2lm324dac0832材料学院 单片微型计算机原理与应用 10 锯齿波org2000hstart：movr0，#0feh；dac地址feh r0mova，#00h；数字量aloop：movx r0，a ；数字量d/a转换器 inca ；数字量逐次加1sjmp loop材料学院 单片微型计算机原理与应用 11 三角波的产生。三

9、角波的产生。 org2000hstart：movr0，#0fehmova，#00hup： movx r0，a；产生三角波的上升边incajnzupdown：deca ；a=0时减1为ffh， 产生三角波的下降边movx r0，ajnzdown sjmpup材料学院 单片微型计算机原理与应用 1210.1.3 双缓冲方式的接口与应用双缓冲方式的接口与应用 在多路d/a转换的情况下，若要求同步转换输出，必须采用双缓冲方式。dac0832采用双缓冲方式时，数字量的输入锁存和d/a转换输出是分两步进行的。 第一，cpu分时向各路d/a转换器输入要转换的数字量并锁存在各自的输入寄存器中。 第二，cpu对

10、所有的d/a转换器发出控制信号，使各路输入寄存器中的数据进入dac寄存器，实现同步转换输出。材料学院 单片微型计算机原理与应用 13dac0832双缓冲方式接口电路双缓冲方式接口电路csxferrfbiout1iout21wr2wrwrdac0832dac0832rfbiout1iout2csxferdi7di01wr2wrdi7di0-+-+vxvyp0.7 p0.080c51p2.5p2.6p2.7材料学院 单片微型计算机原理与应用 14实现两路同步输出的程序 mov dptr，#0dfffh；送0832（1）输入锁存器地址 mov a，#data1 ；data1送0832（1）输入锁存器

11、 movx dptr，a； mov dptr，#0bfffh；送0832（2）输入锁存器地址 mov a，#data2 ；data2送0832（2）输入锁存器 movx dptr，a； mov dptr，#7fffh ；送两路dac寄存器地址 movx dptr，a ；两路数据同步转换输出 材料学院 单片微型计算机原理与应用 1510.2 单片机与单片机与a/d转换器的接口转换器的接口10.2.1 典型典型a/d转换器芯片转换器芯片adc0809逐次比较型逐次比较型8路模拟输入、路模拟输入、8位数字量输出的位数字量输出的a/d转换器转换器 8位分辨率逐次比较位分辨率逐次比较adc a/d转换时

12、间约为转换时间约为100 s 片内有片内有8路模拟开关路模拟开关 单一单一+5v电源供电电源供电 并行输出，带三态锁存缓冲器并行输出，带三态锁存缓冲器材料学院 单片微型计算机原理与应用 161. adc0809的内部逻辑结构的内部逻辑结构8位a/d转换器三态输出锁存缓冲器地址锁存与译码8位模拟开关vref(+)12vref(-)16adc08097eocmsbd7d01920211881517141113vccgndoe910clkstart6ale22addc23addb24adda25in754321282726in0123456789101112131415161718192021222

13、32425262728adc0809in3in4in5in6in7starteocd3oeclockvccvref(+)gndd1in2in1in0addaaddbaddcaled7d6d5d4d0d2vref(-)材料学院 单片微型计算机原理与应用 172. 多路开关选通表多路开关选通表 多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个a/d转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。地址锁存与译码电路完成对a、b、c 3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连。c b a0 0 00 0 10 1

14、 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1被选择的通道in0in1in2in3in4in5in6in7材料学院 单片微型计算机原理与应用 183. adc0809的工作时序图ale地址ad模拟量输入instarteocoed0 d7数字量输出data材料学院 单片微型计算机原理与应用 1910.2.2 单片机与单片机与adc0809的接口的接口 电路连接主要涉及两个问题。 8路模拟信号通道的选择； a/d转换完成后转换数据的传送。a0 a7+5vgndin0in7abcvr(+)vr(-)clkd0d7eocstaleoeadc080974ls373alep2.01intwrrdp

15、080c512+-a0a1a2材料学院 单片微型计算机原理与应用 201. 8路模拟通道选择路模拟通道选择 如图所示模拟通道选择信号a、b、c分别接最低三位地址a0、a1、a2即（p0.0、p0.1、p0.2），而地址锁存允许信号ale由p2.0控制，则8路模拟通道的地址为0fef8h0feffh。此外，通道地址选择以wr作写选通信号。p2.0wra0a1a3alestartabcwralestart寄存器清“0”地址锁存a/d启动材料学院 单片微型计算机原理与应用 21 从图中可以看到，把ale信号与start信号接在一起了，这样连接使得在信号的前沿写入（锁存）通道地址，紧接着在其后沿就启动

16、转换。图9.19是有关信号的时间配合示意图。 启动a/d转换只需要一条movx指令。在此之前，要将p2.0清零并将最低三位与所选择的通道好像对应的口地址送入数据指针dptr中。例如要选择in0通道时，可采用如下两条指令，即可启动a/d转换： mov dptr , #fe00h ；送入0809的口地址 movx dptr , a ；启动a/d转换（in0） 注意：此处的a与a/d转换无关，可为任意值。 材料学院 单片微型计算机原理与应用 222. 转换数据的传送转换数据的传送a/d转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认a/d转换的完成，因为只有确认完成后，才能进

17、行传送。为此可采用下述三种方式。(1) 定时传送方式定时传送方式对于一种a/d转换其来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如adc0809转换时间为128s，相当于6mhz的mcs-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，a/d转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。(2) 查询方式查询方式a/d转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如adc0809的eoc端。因此可以用查询方式，测试eoc的状态，即可确定转换是否完成，并接着进行数据传送。材料学院 单片微型计算机原理与应用 23 (3) 中断方式中断方式把表明转换完成的状态信号

18、（eoc）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。不管使用上述那种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以rd信号有效时，oe信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。 不管使用上述那种方式，只要一旦确认转换结束，便可通过指令进行数据传送。所用的指令为movx 读指令，仍以图9-17所示为例，则有 mov dptr, #0fe00h movx a, dptr该指令在送出有效口地址的同时，发出有效信号rd，使0809的输出允许信号oe有效，从而打开三态门输出，使转换后的数据通过数据总线送入a累加器中。 材料学院 单片微型计算机原理与应用 2410.2.3 a/d转换应用举例转换应用举例设有一个8路模拟量输入的巡回监测系统，采样数据依次存放在外部ram 0a0h0a7h单元中，按图所示的接口电路，adc0809的8个通道地址为0fef8h0feffh。其数据采样的初始化程序和中断服务程序（假定只采样一次）如下：a0 a7+ 5 vg n di n0i n7abcvr( + )vr( - )c l kd0d7e o cs ta l eo ea d c 0 8 0 97 4 l s 3 7 3a l ep2 . 01in tw rr dp08 0 c 5 12+-a0a1a2材料学院 单片微型计算机原理与应用 25主程序