第17讲：单片机系统的前向通道(过程输入通道)与接口(2)

1、单片机与控制技术单片机与控制技术第第07章：过程输入通道（前向通道）与接口章：过程输入通道（前向通道）与接口本章主要内容：l 数字量输入通道（信号调理、开关量去抖、输入隔离）【已介绍】l 模拟量输入通道（）： 信号检测与放大电路、信号隔离电路、硬件滤波电路【已介绍】 采样保持电路、模数转换电路、信号变换电路（I/V）、 多路开关电路（从几路模拟输入中选取一路）等3、模拟量输入通道的功能模块（单元电路）介绍l （3）采样保持电路采样保持电路 在采集变化较快的信号时，为保证A/D转换器转换期间输入电压不变，需要加上采样保持电路。1）采样保持器（S/H）的作用 保证A/D转换器进行转换期间输入电压不

2、变，以免引起A/D的转换误差（孔径误差）。 两种工作模式：采样、保持2）采样保持器（S/H）的工作原理C对采样保持精度影响很大3）采样保持器（S/H）的选取 在选择采样保持器时，要注意以下几个主要参数： 1）孔径时间（孔径误差？） 2）捕捉时间 3）保持时间 4）输出电压变化率dv0/dt 4）采用的集成采样保持器IC 典型器件：LF198/298/398，使用时参看相应的数据手册3、模拟量输入通道的功能模块（单元电路）介绍l （4）多路模拟开关多路模拟开关电路多路模拟开关器件：CD4051INHC B A所选通道00 0 0VI000 0 1VI100 1 0VI200 1 1VI301 0

3、 0VI401 0 1VI501 1 0VI601 1 1VI71X X XVI07均未选中3、模拟量输入通道的功能模块（单元电路）介绍l （5）A/D转换电路（重点，考点）模数转换电路8位转换器位转换器ADC0809与与MCS51单片机接口电路单片机接口电路 ADC0809是采用逐次逼近法原理的A/D转换器。 1）主要性能 a）分辨率为8位二进制数； b）模入电压范围05V，对应A/D转换值为00HFFH； c）每路A/D转换完成时间为100us； d）允许输入8路模拟电压，通过具有锁存功能的8路模拟开关，可以分时进行8路A/D转换； e）工作频率为500kHz。输出与TTL电平兼容。 2）

4、ADC0809芯片组成原理与引脚功能 ADC0809芯片的内部结构 ADC0809引脚功能 ADC0809采用28只引脚的封装，双列直插式。 IN0IN7：8路0+5V模拟电压输入端。 DB7DB0：8位数字输出线。输出8位A/D转换值。 START：起动A/D转换输入端。若单片机在此引脚加一个正脉冲时，脉冲的上升沿将内部寄存器清0；其下降沿起动A/D进行一次新的转换。 EOC：A/D转换结束输出信号，高电平有效。在起动A/D转换START有效开始EOC=0，表示A/D转换正在进行中；当转换一结束，EOC=1。因此EOC可作为A/D转换状态输出信号，供CPU查询或用来向CPU申请中断。 OE：

5、允许数字量输出信号，高电平有效。当OE=1时，打开三态门，将A/D转换后的8位数字量放在数据总线DB7DB0上，供CPU用指令取走。 CLOCK：输入时钟脉冲端。频率为500kHz。 ADDA、ADDB、ADDC：模入通道IN0IN7的地址选择线。可控制8路转换开关进行8取1切换。 ALE：地址锁存允许输入信号。锁存ADDC、ADDB、ADDA。 ADC0809与单片机的接口有两种方式：一种是将0809通过并行I/O口如8155与单片机连接；另一种是将0809直接与8031连接，这时8031应分配给ADC0809一个外部RAM单元地址。由于ADC0809没有片选CS端，因此用START和OE端

6、代替CS。ADC0809和单片机接口应解决以下问题：l 8个模入通道IN0IN7地址的确定： 由于ADC0809自带地址锁存器，可直接将ADDC、ADDB、ADDA和P0.2、P0.1和P0.0连接。l 工作方式的选择：A/D转换结束后，CPU可以用查询方式或中断方式读走A/D转换值。 若采用查询方式，可将EOC连接P1.0，CPU用JNB P1.0，HERE指令查询。 若采用中断方式，将EOC经一个非门连接INT0，A/D转换结束后EOC=1， INT0 =0，CPU在INT0中断服务程序中将A/D转换值读走。 3）ADC0809与8031的硬件接口l ADC0809控制信号的产生： ADC

7、0809所需控制信号的产生如图所示。 用单片机的高位地址线（如P2.7）和WR共同控制0809的ALE和起动A/D转换START端。当P2.7=0、WR=0时，ALE=START=1有效。ALE先锁存通道地址，然后START起动A/D转换。 启动转换： MOVX DPTR，A；A中内容任意。指令执行时，DPTR的高位DPH使 ；P2.7=0，DPL选通地址，写操作使WR=0，满足要求。 当A/D转换结束，EOC=1，通知CPU，而CPU使OE=1才能完成读A/D转换值操作。 读取转换结果： MOVX A，DPTR；执行时RD=0，P2.7=0，使OE=1有效信号，将A/D转换值 ；读入A中。

8、按图连线，选通IN0IN7地址应为0000H0007H（未使用的位P2.6P2.0、P0.7P0.3设为0）。ALE4分频用2个D触发器来实现。 ADC0809与8031单片机硬件接口4）ADC0809芯片A/D转换程序 采用中断方式进行A/D转换。 在主程序中对INT0 进行初始化，并启动A/D转换。当A/D转换结束EOC=1经 INT0 =0向CPU发出中断申请，CPU在 INT0中断程序中读A/D转换值，并启动下一次A/D转换，直到8路采集都完成。初始化程序如下：ORG 0000HLJMP STAD8ORG 0003HLJMP INADRORG 0100H;中断矢量；转 实际中断程序入口

9、地址STAD8：MOV R0，#30HMOV DPTR，#0000H；片内RAM区首地址；选IN0通道地址，P2.7=0MOV R7，#08H；转换8路A/DSETB EX0；允许 中断SETB EA；开放CPU总中断MOVX DPTR，A；启动IN0A/D转换，P2.7=0，WR=0L1：LJMP L1；等待A/D转换结束中断以下为中断服务程序：ORG 0200H INADR：MOVX A， DPTR；输入A/D转换值MOV R0， A；存入片内RAM区INC R0；修改RAM区地址INC DPTR；指下一个A/D通道MOVX DPTR，A；启动A/D转换DJNZ R7，LOOP；8路未采集完，返回CLR EX0；采集完，关int0中断LOOP：RETI；中断返回l 补充：采用C51编写的实现相同功能的源程序3、模拟量输入通道的功能模块（单元电路）介绍l （6）其它电路： 电流/电压变换a）无源I/V变换电路b）有源I/V 变换电路3、模拟量输入通道的功能模块（单元电路）介绍l （6）其它电路： V/F电压频率变换 V/F转换器是把电压信号转换成频率信号的器件。它具有应用电路简单、较好的精度、较好的线性度且频率变化动态范围宽、抗干扰能力强、价格较低等诸多优点，因而在输入通道中广泛采用。在一些高精度、数据远距离传输而速度要求不高的场合取代A/D转换器，从而