单片机原理及应用 第七章 单片机的典型外围接口技术

1、 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。 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： 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 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 E

2、OC: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 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,

3、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? 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 算术平均 滑动平均值法(循环队列) 去极值法 低通滤波 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02、A/D

4、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 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

5、始化 ORG 0030HMAIN：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 LOOP1SAMPLE: MOV DPTR,#ADPORT MOVX DPTR,A;启动A/D转换LOOP2: JBC FLAG2,RD

6、ATA;等待A/D转换结束 AJMP LOOP2RDATA: 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 FLAG1RTN: RETIINTAD: SETB FLAG2 RETI AD574A是一个完整的逐位比较式12位模/数转换器，具有可与8位、12位或16位微处理器直接接口的三态输出缓冲器。其引脚分配和内部结构框

7、图示于下图。 AD574A是一片模拟电路，一片数字电路组成的混合式集成芯片。 其主要特点为： 不需要外围缓冲电路可直接与最通用的8位或16位微处理器接口。 短的转换时间，在独立工作方式下，可在25us时间内完成一次转换，并将数据锁存在输出锁存器中。 可提供四种不同的输入范围： 单极性输入010v或020v； 双极性输入 -5 +5v 或 -10 +10v。 自带参考电压。该电源除供本身使用外，还可以为外部负载提供1mA的电流输出。AD574A有两组控制引脚：一般控制引脚（CE、CS和R/C）和内部寄存器控制引脚（12/8和A0）。一般控制引脚（CE、CS和R/C）主要控制启动转换和允许的。 当

8、CE=1、CS=0、R/C=0时，启动转换； 当CE=1、CS=0、R/C=1时，读允许。内部寄存器控制引脚（12/8和A0）主要控制数据输出形式和转换时间的长短的。 若12/8=1，当一般控制引脚发出读数据命令时，12根输出数据线上的数据均有效。 若12/8=0，对于一个8位接口，则根据A0的状态来确定到底是高8位有效还是低4位有效。这时，数据线低4位（1619脚）要硬连接到高4位（2427脚）上。 在这种情况下，若A0=0，读出高8位数据；若A0=1，高8位数据线禁止，读出低4位数据。 A0的另一功能是控制转换周期的长短。在转换周期开始前，若A0处于低电平，完成完整的12位转换需要25us

9、；若A0处于高电平，仅完成8位转换需时约16us。 若将AD574A作为一个存储器来对待，为了与8位总线接口，需占据两个存储器地址（用A0来选择）。 当A0为低时，执行的写操作是启动一次完整的12位转换周期；而当A0为高时，执行的写操作是启动一次8位的短转换周期，这样的读数精度低而速度较快。 在转换完成之后，可读取两个字节的数据：当A0为低时，读取的12位中的高8位；当A0为高时，读取的是12位中的低4位。为此，一般将A0接在地址线的A0上。 STS为状态线，当转换开始时，它变高；在转换过程中，一直维持为高；转换周期结束时，它将变为低。 采用中断法采集数据，编程如下： ORG 0003HLJM

10、P INTR1ORG 0300HMOV R0，#20HMOV DPTR，#0HSETB EX0SETBEAMOVX DPTR ，AORG1000HINTR1：MOVXA，DPTRMOVR0,AINCR0INCDPTRMOVXA,DPTRMOV R0,ARETI MAX187的引脚分配如图所示：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：有三极输入。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；若SHDN拉到高电平，允许使用内部的参考电源；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。Vre

11、f：参考电压端。当允许内部参考源时，输出4.096V的电压；当禁止内部参考源时，可输入2.5VVDD范围的精密电压，作参考电压。若采用内部参考源，退藕电容为4.7Uf；若加上的是外部内部参考源，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。

12、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， 转换有两中工作方式：正常方式和暂停方式。将SHDN拉成低电平，器件处于暂停状态，电源电流减低至10uA；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）。 MAX187运行于下述两种状态之一：内部参考或外部参考。强迫SHDN为高时，选择内部参考运行；SHDN悬浮时，选择外部参考运行。 参考源零刻度满刻度内部参考0V4.096V

13、外部参考0VVrefMAX187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。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的下降沿出现下降沿 出

14、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。如果此后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。 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。 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 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 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 双缓冲方式适用于几个模拟量同时输出的系统 MOV DPTR,#0DFFFH ;1 MOV A,#X ;2 MOVX DPTR,A ;3 MOV DPTR,#0BFFFH ;4 MOV A,#Y ;5 MOVX DPTR,A