《单片机原理与应用》-8

8.1单片机人机接口技术8.1.1显不接口在单片机应用系统中，使用的显示器主要有LED(发光二极管显示器)和LCD(液晶显示器)。一、LED显示器接口

LED显示器是由发光二极管来显示字段的器件，主要有LED数码管显示器LED点阵模块显示器。这里我们主要学习LED数码管显示器。

LED数码管又称为七段数码管，由7个条形发光二极管按照一定顺利规则排[，可以构成阿拉伯数字0一9，十六进制的A一F以及其他一些简单的字符，为使用方便，往往还会加上一个小数点。其结构如图8一1所示。下一页返回8.1单片机人机接口技术

要显示相关的字符或数字，需要给数码管的a一f段送相应的段控码，其共阴共阳的数码管代码见表8一1。LED数码管有两种常见的显示驱动方式。静态显示方式就是当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定地导通或截止，直到显示另一个字符为止。静态显示时的亮度较高，编程容易，管理也较简单，但占用I/()口资源较多，因此在显示位数较多时，一般采用动态显示方式。１静态显示方式静态显示方式就是当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定地导通或截止，直到显示另一个字符为止。上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术静态显示时的亮度较高，编程容易，管理也较简单，但占用Ｉ／Ｏ口资源较多，因此在显示位数较多时，一般采用动态显示方式。【例８－１】设８２５５的ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ三个８位Ｉ／Ｏ口输出分别显示字符“１”、“２”、“３”的程序如下（设８２５５控制口地址为７ＦＦＦＨ）：ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７ＦＦＦＨ；８２５５控制口ＭＯＶＡ，＃８０ＨＭＯＶ＠ＤＰＴＲ，Ａ；设８２５５ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ都为输出口ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７ＦＦＣＨ；指向８２５５ＰＡ口地址ＭＯＶＡ，＃０Ｆ９ＨＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ；显示字符“１”上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７ＦＦＤＨ；指向８２５５ＰＢ口地ＭＯＶＡ，＃０Ａ４ＨＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ；显示字符“２”ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７ＦＦＥＨ；指向８２５５ＰＣ口地址ＭＯＶＡ，＃０Ｂ０ＨＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ；显示字符“３”ＲＥＴ电路图如图８－２

所示２动态显示方式上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术在多位ＬＥＤ显示时，为了节省Ｉ／Ｏ口线，一般采用动态显示方式。动态显示方式是一位一位地分时轮流点亮各位显示器，对每一位显示器来说，每隔一段时间轮流点亮一次。显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮和熄灭时间的比例有关。调整导通电流和时间参数，可实现亮度较高较稳定的显示。这种显示方式将七段ＬＥＤ显示器的所有段选位并联在一起，由一个８位Ｉ／Ｏ口控制，而共阴极或共阳极的公共端分别由相应的Ｉ／Ｏ口控制，实现各位显示器的分时选通。图８－３

中设６位显示器的显示缓冲器单元为内部ＲＡＭ７９Ｈ～７ＥＨ，分别存放６位显示器的显示数上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术ＤＩＲ６：ＭＯＶＲ０，＃７９Ｈ；置显示缓冲区首地址ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７Ｆ００Ｈ；设８１５５的命令字寄存器地址为７Ｆ００ＨＭＯＶＡ，＃０３ＨＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ；设８１５５ＰＡ、ＰＢ口为输出口ＭＯＶＲ３，＃０１ＭＯＶＡ，Ｒ３；为ＰＡ口输出准备数据ＬＤ０：ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７Ｆ０１Ｈ；指向８１５５ＰＡ口地址ＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ；设一个显示器的公共端为0上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术ＩＮＣＤＰＴＲ；指向８１５５ＰＢ口地址ＭＯＶＡ，＠Ｒ０；取显示缓冲区的数据ＡＤＤＡ，＃０ＤＨＭＯＶＣＡ，＠Ａ＋ＰＣ；查表找出与该显示器显示缓冲区对应的字符数据ＤＩＲ１：ＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ；从８１５５ＰＢ口输出数据ＡＣＡＬＬＤＬ１；进行适当的延时，延时程序从略ＩＮＣＲ０；指向下一个显示缓冲区地址ＭＯＶＡ，Ｒ３ＪＢＡＣＣ５，ＬＤ１；是否显示到第６个显示器？上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术ＲＬＡ；为显示下一个数据准备ＰＡ口数据ＭＯＶＲ３，ＡＳＪＭＰＬＤ０；６个数据未显示完，则继续显示ＬＤ１：ＲＥＴＤＳＥＧ：ＤＢ３ＦＨ，０６Ｈ，５ＢＨ，４ＦＨ，６６Ｈ；０、１、２、３、４；ＤＳＥＧ１：ＤＢ６ＤＨ，７ＤＨ，０７Ｈ，７ＦＨ，６ＦＨ；５、６、７、８、９；二、ＬＣＤ显示器及接口上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术ＬＣＤ显示器件工作电流小、质量轻、功耗低、寿命长，字迹清晰美观，在便携式仪表、低功耗应用的较高档仪器仪表中被广泛采用。ＬＣＤ器件的基本结构是在上、下两玻璃电极之间注入向列型液晶材料，密封透明。液晶显示器从显示的形式上可分为段式、点阵字符式和点阵图形式。段式ＬＣＤ显示器显示字型的笔画与ＬＥＤ显示器相同，也有ａ～ｇ七个段选位，另外小数点和其他一些符号，也可作为一个电极出现。同样它也有一个公共端ＣＯＭ。其显示方式也有静态显示方式和动态显示方上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术静态显示方式需加直流电，动态显示方式需加交流电。液晶分子在长时间的单向电流作用下容易发生电解，使ＬＣＤ的寿命减少，因此液晶的驱动很少用直流电的静态驱动方式，而是通常采用动态驱动方式。且因液晶在高频交流电作用下也不能很好地显示，故一般采取１２５～１５０Ｈｚ的方波来驱动液晶。实用时，当前、背两极之间电压为０Ｖ时，该字段不亮，当两极电压为２倍幅值时，该字段呈现黑色显示。极间电压０Ｖ产生的原理：当ＶＢ＝０Ｖ，因是异或门，所以总有ＶＣ＝ＶＡ，即前、背两电压相等，从而电位差为０或ＶＡ－ＶＣ＝０。故可以用Ｂ端作为液晶段的显示控制端上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术图８－４

为某一字段驱动回路、驱动波形及真值表。显示数字的液晶显示板有：３位半（如３５５５）、４位半（如ＹＸＹ４５０１）、５位（如ＹＸＹ５００１）、６位（如ＹＸＹ６５００）、８位（如ＹＸＹ８００２）等。用于驱动的集成电路的型号很多，一般选用一次能驱动多位数的芯片，如ＩＣＭ７２１１。如要显示一定的字符，可选择带有字库的液晶显示屏，与单片机的接口非常简洁，程序也不难，同学们可查阅相关的资料。上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术8.1.2键盘接口键盘是由若干个按键组成的开关矩阵，是实现人机会话或人机通信的常用工具。由硬件识别键的闭合为编码键盘，由软件识别键的闭合为未编码键盘。在由单片机组成的测控系统及智能化仪器中，用得较多的是未编码键盘。通常按键开关为机械弹性开关，机械开关在闭合及断开瞬间均伴随有一连串的抖动，时间一般为５～２０ｍｓ。按键过程中产生的波形如图８－５

所示。消除键抖动可用硬件和软件两种方法。图８－６

是硬件消抖的一种方法，利用ＲＳ触发器消除按键时产生的抖动；软件消抖主要是利用软件延时进行消除，延时的时间多为１０～２０ｍｓ。上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术一、独立式未编码键盘接口及处理程序独立式键盘是各按键相互独立地接通一条输入数据线。如图８－７

所示可用如下程序处理独立式按键。ＳＴＡＲＴ：ＭＯＶＡ，＃０ＦＦＨＭＯＶＰ１，Ａ；Ｐ１口作为输入时，其口锁存器必须保持为１ＭＯＶＡ，Ｐ１；取Ｐ１口的值，即读键状态ＪＮＢＡＣＣ０，Ｋ０；０号键按下转Ｋ０ＪＮＢＡＣＣ１，Ｋ１；１号键按下转Ｋ１ＪＮＢＡＣＣ２，Ｋ２；２号键按下转Ｋ２上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术ＪＮＢＡＣＣ３，Ｋ３；３号键按下转Ｋ３ＪＮＢＡＣＣ４，Ｋ４；４号键按下转Ｋ４ＪＮＢＡＣＣ５，Ｋ５；５号键按下转Ｋ５ＪＮＢＡＣＣ６，Ｋ６；６号键按下转Ｋ６ＪＮＢＡＣＣ７，Ｋ７；７号键按下转Ｋ７ＪＭＰＳＴＡＲＴ；无键按下返回Ｋ０：ＬＪＭＰＰＫ０；转０号键按下处理程序Ｋ１：ＬＪＭＰＰＫ１；转１号键按下处理程序上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术…Ｋ７：ＬＪＭＰＰＫ７；转７号键按下处理程序ＰＫ０：……；０号键处理程序ＪＭＰＳＴＡＲＴ……ＰＫ７：……；７号键处理程序ＪＭＰＳＴＡＲＴ上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术二、行列式未编码键盘原理及处理程序对于未编码键盘一般排列成ｎ×ｍ矩阵形式，即由ｎ行ｍ列组成。当无键按下时，Ｘｉ均为高电平；当有键按下时，Ｘｉ的电平由Ｙｉ决定。如果把行线接单片机的输入口，列线接单片机的输出口，则可在单片机的控制下，先使列线Ｙ０为低电平，其他列线为高电平，读行线状态，如所有行线均为高电平，则表明Ｙ０这一列没有键闭合；如读出的行线状态不全为高电平，则为低电平的行线和Ｙ０相交的键闭合。依次类推可获得与其他列线相交的闭合键。获取键状态的方式有：①ＣＰＵ空闲时扫描键盘；②定时扫描键盘；③中断方式扫描键盘。用Ｐ１实现口４×４行列式未编码键盘结构图如图８－８

所示上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术【例８－２】利用８１５５扩展口驱动６位数码管与１２位按键。电路图如图８－９

所示参考程序如下：ＫＤ１：ＭＯＶＡ，＃０３ＨＭＯＶＤＰＴＲ，＃７Ｆ００Ｈ；设８１５５命令字地址为７Ｆ００ＨＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ；ＰＡ、ＰＢ为输出，ＰＣ为输入ＫＥＹ１：ＡＣＡＬＬＫＳ１；调用判别有无键闭合子程序上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术ＪＮＺＬＫ１；有键闭合，则转ＬＫ１ＡＣＡＬＬＤＩＳ；无键闭合，调用显示延时ＡＪＭＰＫＥＹ１；返回继续判键是否闭合ＬＫ１：ＡＣＡＬＬＤＩＳ；调用显示程序延时消除抖动ＡＣＡＬＬＤＩＳＡＣＡＬＬＫＳ１；消抖后，再次判键是否闭合ＪＮＺＬＫ２；有键闭合，则转ＬＫ２ＡＣＡＬＬＤＩＳＡＪＭＰＫＥＹ１；无键闭合，继续判键是否闭合ＬＫ２：上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术ＭＯＶＲ２，＃０１Ｈ；先扫描第一列ＭＯＶＲ４，＃００Ｈ；设第一列键序号为０ＬＫ４：ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７Ｆ０１Ｈ；指向８１５５ＰＡ口地址ＭＯＶＡ，Ｒ２ＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ；８１５５ＰＡ输出ＩＮＣＤＰＴＲＩＮＣＤＰＴＲ；指向ＰＣ口地址ＭＯＶＸＡ，＠ＤＰＴＲ；读ＰＣ口的内容ＪＢＡＣＣ０，ＬＯＮＥ；表明０行无键按下上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术ＭＯＶＡ，＃０；０行有键按下，行起始键号为０ＡＪＭＰＬＫＰ；跳转至ＬＫＰ，计算键号ＬＯＮＥ：ＪＢＡＣＣ１，ＮＥＸＴ；表明１行无键按下ＭＯＶＡ，＃６；１行有键按下，行起始键号为６ＡＪＭＰＬＫＰＬＫＰ：ＡＤＤＡ，Ｒ４；行起始键号与列号之和为键号ＰＵＳＨＡＣＣ；保存键号ＬＫ３：ＡＣＡＬＬＤＩＳ；延时上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术ＡＣＡＬＬＫＳ１；判键是否释放ＪＮＺＬＫ３；等待键释放ＰＯＰＡＣＣ；取键号……；对应的键处理程序从略ＲＥＴＮＥＸＴ：ＩＮＣＲ４；指向下一列，列号加１ＭＯＶＡ，Ｒ２ＪＢＡＣＣ５，ＫＮＤ；是否６列全部扫描一遍ＲＬＡ；没有，则准备扫描下一列ＭＯＶＲ２，Ａ；即准备扫描下一列上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术ＡＪＭＰＬＫ４ＫＮＤ：ＡＪＭＰＫＥＹ１；继续扫描键盘ＫＳ１：ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７Ｆ０１Ｈ；指向８１５５ＰＡ口ＭＯＶＡ，＃０ＦＦＨＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ；输出０ＦＦＨ，即选中全部键盘列ＩＮＣＤＰＴＲＩＮＣＤＰＴＲ；指向８１５５ＰＣ口ＭＯＶＸＡ，＠ＤＰＴＲ；读８１５５ＰＣ口内容上一页下一页返回8.1单片机人机接口技术ＣＰＬＡ；读出的内容取反ＡＮＬＡ，＃０３Ｈ；只有低位两行键ＲＥＴ以上键盘扫描程序，ＣＰＵ需不停的扫描键盘，影响其他功能的执行，工作效率较低。在实际使用键盘时常采用定时扫描键盘的方式或中断方式。图８－１０

为一个４×４键盘与ＭＣＳ－５１采用中断方式的一种接口电路。当键盘上有任一个键闭合时Ｐ３.３变为低电平，向ＣＰＵ发出中断请求。上一页返回8.2D／A数模转换技术8.2.1Ｄ／Ａ转换器的工作原理Ｄ／Ａ是将数字量转换成模拟量的器件，Ｄ／Ａ的输出是电压或电流信号。衡量Ｄ／Ａ性能的主要参数如下。分辨率：即输出的模拟量的最小变化量，分辨率越小越好；满刻度误差：输入为全１时，实际输出电压与理想值之差，满刻度误差越小越好；输出范围：模拟的输出范围，通常情况下，越宽越好。转换时间：从转换器的输入改变到输出稳定的时间间隔，转换时间越短说明速度越快；是否容易与ＣＰＵ接口：与单片机接口是否简单，是否需要增加额外的芯片。下一页返回8.2D／A数模转换技术一、Ｄ／Ａ转换器的转换特性对ｎ位Ｄ／Ａ转换器，其输入是ｎ位二进制数字输入信号Ｄｉｎ，将Ｄｉｎ看成小二进制数码，则Ｄｉｎ可表示为：Ｄｉｎ＝ｄ１×２－１＋ｄ２

×２－２＋…＋ｄｎ

×２－ｎ设Ｄ／Ａ转换器的基准电压为ＵＲ，则理想Ｄ／Ａ转换器的输出电压为：ＵＯ＝ＵＲ

×Ｄｉｎ＝ｄ１

×２－１＋ｄ２

×２－２＋…＋ｄｎ

×２－ｎ则满量程输出电压值为：上一页下一页返回8.2D／A数模转换技术即满量程值比基准电压小一个最低有效位（ＬＳＢ）的数码值二、Ｄ／Ａ转换器结构及原理单片Ｄ／Ａ转换器的基本组成包括基准电压源、解码网络、电子开关阵列和相加运算放大器等部分，其中电阻解码网络是其核心，常用的解码网络有二进制权电阻网络和Ｒ－２Ｒ梯形电阻网络。１加权电阻网络电路加权电阻网络电路如图８－１１

所示。上一页下一页返回8.2D／A数模转换技术模拟开关由相应位的二进制数码控制，当某位为１时，模拟开关与参考电压源接通，则流向求和点Ａ的总电流和电压为：即模拟输出电压ＵＯ与二进制输入信号成正比。但电路用到的电阻规格太多，则电阻差别大，故精度不高。２Ｒ－２Ｒ梯形电阻网络电路Ｒ－２Ｒ梯形电阻网络电路如图８－１２所示，图中Ａ１～Ａｎ各节点往右看，对地的电阻值均等于Ｒ。从左到右，各路电流分配规律是ＩＲ／２，ＩＲ／２２，…，ＩＲ／２ｎ，则输出电压为：上一页下一页返回8.2D／A数模转换技术8.2.2典型Ｄ／Ａ芯片ＤＡＣ０８３２的应用一、ＤＡＣ０８３２结构ＤＡＣ０８３是８位Ｄ／Ａ芯片，片内带数据锁存器，电流输出。该系列产品包括ＤＡＣ０８３０、ＤＡＣ０８３１、ＤＡＣ０８３２，它们可以完全相互代换。它由８位输入锁存器、８位ＤＡＣ寄存器、８位Ｄ／Ａ转换电路及转换控制电路组成。如图８－１３

所示。上一页下一页返回8.2D／A数模转换技术ＤＡＣ０８３２的各引脚的功能如下。Ｄ０～Ｄ７：８位数据输入线ＣＳ：片选信号ＷＲ１：输入锁存器写选通ＷＲ２：ＤＡＣ寄存器写选通ＸＦＥＲ：数据传送控制信号ＩＬＥ：数据允许锁存控制信号输入线Ｉｏｕｔ１：电流输出端１，其值随ＤＡＣ内容线性变化Ｉｏｕｔ２：电流输出端２，Ｉｏｕｔ１＋Ｉｏｕｔ２＝常数上一页下一页返回8.2D／A数模转换技术Ｒｆｂ：反馈端，改变Ｒｆｂ端外接电阻调整转换满量程精度ＶＲＥＦ：基准电压输入线，－１０～＋１０ＶＶＣＣ：＋５～＋１５ＶＡＧＮＤ：模拟地ＤＧＮＤ：数字地ＤＡＣ０８３２引脚图与外围连接图如图８－１４

所示。二、ＤＡＣ０８３２工作方式ＤＡＣ０８３２可以有三种工作方式。１单缓冲方上一页下一页返回8.2D／A数模转换技术若应用系统中只有一路Ｄ／Ａ转换或虽然有多路转换，但并不要求各路信号同步输出时，则采用单缓冲方式来接口。方法是：使锁存器和ＤＡＣ寄存器同时接收数据。２双缓冲方式当多路Ｄ／Ａ信号要求同步输出时，则采用双缓冲方式。方法是：（１）分别使其输入锁存器接收数据。（２）同时传送数据到其ＤＡＣ寄存器，以实现多路转换同步输出。３直通方式所有控制信号均有效，适宜于连续控制。上一页下一页返回8.2D／A数模转换技术三、ＤＡＣ０８３２与ＭＣＳ－５１的接口方法具有一路模拟量输出的系统。ＣＳ和ＸＦＥＲ相连。即锁存器有效的同时寄存器也有效，故一次完成转换。【例８－３】利用ＤＡＣ０８３２产生一个锯齿电压波形。分析：电路图如图８－１５所示，参考程序如下：ＭＡＩＮ：ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７ＦＦＦＨＭＯＶＡ，＃０ＬＯＯＰ：ＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ上一页下一页返回8.2D／A数模转换技术ＩＮＣＡＡＪＭＰＬＯＯＰ四、ＤＡＣ０８３２的应用１单缓冲方式这种方式比较简单，只要简单的几条指令就可以完成转换。ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７ＦＦＦＨ；指向ＤＡＣ０８３２ＭＯＶＡ，＃ＤＡＴＡ；数字量装入ＡＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ；完成一次Ｄ／Ａ输入与转换电路连接也比较简单，如图８－１６

所示。上一页下一页返回8.2D／A数模转换技术２双缓冲方式双缓冲方式主要用于要求两路或两路以上模拟量同时输出的情况，如绘图仪。ＤＡＣ０８３２组成同步双通道输出如图８－１７

所示。ＭＯＶＤＰＴＲ，＃０ＤＦＦＦＨ；指向ＤＡＣ０８３２（１）ＭＯＶＡ，＃ｄａｔａ１；ｄａｔａ１送入ＤＡＣ０８３２（１）中锁存ＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，ＡＭＯＶＤＰＴＲ，＃０ＢＦＦＦＨ；指向ＤＡＣ０８３２（２）ＭＯＶＡ，＃ｄａｔａ２；ｄａｔａ２送入ＤＡＣ０８３２（２）中锁存上一页下一页返回8.2D／A数模转换技术ＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，ＡＭＯＶＤＰＴＲ，＃７ＦＦＦＨ；给０８３２（１）和（２）提供ＷＲ信号ＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ；同时完成Ｄ／Ａ转换输出【例８－４】利用ＤＡＣ０８３２产生如图８－１８的阶梯波。参考程序如下：ＳＴＡＲＴ：ＭＯＶＡ，＃００ＨＭＯＶＤＰＴＲ，＃７ＦＦＦＨ；０８３２的地址送ＤＰＴＲＭＯＶＲ１，＃０ＡＨ；台阶数为１０上一页下一页返回8.2D／A数模转换技术ＬＰ：ＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ；送数据至０８３２ＣＡＬＬＤＥＬＡＹ；１ｍｓ延时ＤＪＮ２Ｒ１，ＮＥＸＴ；不到１０台阶转移ＳＪＭＰＳＴＲＴ；产生下一个周期ＮＥＸＴ：ＡＤＤＡ，＃１０；台阶增幅上一页下一页返回8.2D／A数模转换技术ＳＪＭＰＬＰ；产生下一台阶ＤＥＬＡＹ：ＭＯＶ２０Ｈ，＃２４９；１ｍｓ延时程序ＡＧＡＩＮ：ＮＯＰＮＯＰＤＪＮＺ２０Ｈ，ＡＧＡＩＮ上一页返回8.3Ａ／Ｄ模数转换技术8.3.1Ａ／Ｄ转换器的工作原理Ａ／Ｄ是将模拟量转换成数字量的器件。模拟量可以分为电信号与非电信号，而非电量必须通过传感器转换为电量才能进行模数转换。模拟量只有转换成数字量才能被计算机采集、分析和计算。图８－１９

是单片机系统信号的典型流程图。衡量Ａ／Ｄ性能的主要参数如下。分辨率：即输出的数字量变化一个相邻的值所对应的输入模拟量的变化值；满刻度误差：即输出全１时输入电压与理想输入量值之差；转换速率：完成一次转换所需时间的倒数。如常用Ａ／Ｄ转换器ＡＤＣ０８０９的转换时间为１２８μｓ；下一页返回8.3Ａ／Ｄ模数转换技术转换精度：量化值与一个理想Ａ／Ｄ转换器进行模／数转换的差值。或者说是实际Ａ／Ｄ与理想Ａ／Ｄ的差别；是否可方便地与ＣＰＵ接口：与单片机的连接越简单可靠性越高。ＭＣＳ－５１个别单片机内部具有Ａ／Ｄ转换线路（例如：８ＸＣ５１ＧＡ／ＧＢ内具有８路８位逐次逼近式Ａ／Ｄ）。Ａ／Ｄ转换器主要有以下几种类型：①逐次逼近式；②双积分式（单积分、四积分…）；③电荷平衡式；④并行式。一、双积分Ａ／Ｄ转换原理上一页下一页返回8.3Ａ／Ｄ模数转换技术由积分器、过零电压比较器、控制逻辑电路、时钟和计数器等部分组成。双积分Ａ／Ｄ工作时分为两个步骤：固定时间积分；固定斜率积分上一页下一页返回8.3Ａ／Ｄ模数转换技术则有：Ｔ２＝Ｔ１/ＵＲＵｉａｖ，因Ｔ１＝Ｎ１ＴＣ，Ｔ２＝Ｎ２ＴＣ，得Ｎ２＝Ｎ１ＵＲＵｉａｖ。双积分Ａ／Ｄ输出是采样周期内输入信号Ｕｉ的平均值，因此对叠加在输入信号的交流干扰有很强的抑制能力，但转换速度较慢。双积分Ａ／Ｄ转换原理图如图８－２０

所示。二、逐次逼近式Ａ／Ｄ转换原理如图８－２１所示，逐次逼近Ａ／Ｄ由比较器、Ｄ／Ａ转换器、时钟电路、逐次逼近寄存器、逻辑控制电路、输出缓冲器等组成，它是采用逐次比较法来实现的。转换开始后，在逻辑控制电路控制下，时钟电路使逐次逼近寄存器的最高位置１，其他各位置０。上一页下一页返回8.3Ａ／Ｄ模数转换技术然后经Ｄ／Ａ转换成对应的模拟电压ＵＳ，送到比较器的一个输入端并与比较器另一个输入端的模拟电压Ｕｉ比较，若ＵＳ＞Ｕｉ，则表明预设的这一数码太大，逻辑控制电路将逐次逼近寄存器的该位置０；若ＵＳ＜Ｕｉ，则表明预设的这一数码不够大，逻辑控制电路将逐次逼近寄存器的该位保持为１，再将逐次逼近寄存器的下一位置１，其他各位仍为０，然后再经Ｄ／Ａ转换成对应的模拟电压ＵＳ，再比较以确定这一位的１是保留还是要清除。这样逐位进行比较，直至Ｄ／Ａ转换器输出电压ＵＳ与Ｕｉ相等或Ｕｉ－ＵＳ小于最大量化误差值为止。比较结束时，寄存器中所保留的代码就是与Ｕｉ相应的数字代码，从而完成了Ａ／Ｄ转换。这种Ａ／Ｄ只需ｎ次操作就能完成ｎ位的转换，转换速度较高，精度也较高，电路结构简单。上一页下一页返回8.3Ａ／Ｄ模数转换技术8.3.2典型Ａ／Ｄ芯片ＡＤＣ０８０９的应用ＡＤＣ０８０９是一种８路模拟输入，８位逐次逼近式Ａ／Ｄ转换器一、ＡＤＣ０８０９原理简介ＡＤＣ０８０９的引脚图与内部结构分别如图８－２２、图８－２３所示。ＩＮ０～ＩＮ０７：８路模拟量输入线；Ａ、Ｂ、Ｃ：通路选择输入线；ＥＯＣ：转换结束信号输出线，转换结束后ＥＯＣ输出一个宽为８个ＣＬＫ周期的正脉冲。转化时间为１２８μｓ，相当于６ＭＨｚ的ＭＣＳ－５１单片机共６４个机器周期。上一页下一页返回8.3Ａ／Ｄ模数转换技术二、ＡＤＣ０８０９的应用要获得转换数据，通常有３种方式：定时传送方式；查询传输方式；中断传输方式。【例８－５】在一个８路数据采集系统中，分别对８路模拟信号轮流采样一次，并依次把结果转存到数据存储区，分别写出查询和中断两种方式Ａ／Ｄ转换的程序。１查询方式ＡＤＣ０８０９查询方式连接图见图８－２４。上一页下一页返回8.3Ａ／Ｄ模数转换技术参考程序如下：ＭＯＶＲ１，＃ｄａｔａ；置数据区首址ＭＯＶＤＰＴＲ，＃７ＦＦ８Ｈ；Ｐ２７＝０，指向通道０ＭＯＶＲ７，＃０８Ｈ；置通道数ＬＰ１：ＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ；启动Ａ／Ｄ转换ＭＯＶＲ６，＃０ＡＨ；软件延时ＤＡＬＹ：ＮＯＰ上一页下一页返回8.3Ａ／Ｄ模数转换技术ＮＯＰＮＯＰＤＪＮＺＲ６，ＤＡＬＹＭＯＶＸＡ，＠ＤＰＴＲ；读取转换结果ＭＯＶ＠Ｒ１，Ａ；存储数据ＩＮＣＤＰＴＲ；指向下一个通道ＩＮＣＲ１；修改数据区指针ＤＪＮＺＲ７，ＬＰ１；８个通道全采样完了吗？２中断方式ＡＤＣ０８０９中断方式连接图如图８－２５

所示上一页下一页返回8.3Ａ／Ｄ模数转换技术参考程序如下：ＯＲＧ１０００ＨＩＮＡＤＣ：ＳＥＴＢＩＴ１；ＩＮＴ１设为边沿触发ＳＥＴＢＥＡ；开中断ＩＮＴ１ＳＥＴＢＥＸ１ＭＯＶＤＰＴＲ，＃０ＦＥＦＦＨ；端口地址送ＤＰＴＲＭＯＶＡ，＃００Ｈ；选择０通道输入ＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ；启动输入上一页下一页返回8.3Ａ／Ｄ模数转换技术ＯＲＧ００１３ＨＡＪＭＰＰＩＮＴ１ＰＩＮＴ１：ＭＯＶＤＰＴＲ，＃０ＦＥＦＦＨ；端口地址送ＤＰＴＲＭＯＶＸＡ，＠ＤＰＴＲ；读取ＩＮ０的转换结果ＭＯＶ５０Ｈ，Ａ；存入５０Ｈ单元ＭＯＶＡ，＃００ＨＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，Ａ；启动Ａ／Ｄ，ＩＮ０通道输入并转换ＲＥＴＩ；返回上一页下一页返回8.3Ａ／Ｄ模数转换技术【例８－６】如图８－２６

所示，在一个８路数据采集系统中，要求在Ｐ１.０输入的同步脉冲控制下对８路模拟量依次各采集２５６个数据，存放在外部０Ｂ０００Ｈ～０ＢＦＦＦＨ单元中（０Ｂ０００Ｈ～０Ｂ０ＦＦＨ中为ＩＮ０的采样数据，０Ｂ１００Ｈ～０Ｂ１ＦＦＨ中为ＩＮ１的采样数据，…，０Ｂ７００Ｈ～０Ｂ７ＦＦＨ中为ＩＮ７的采样数据）。参考程序如下：ＡＤ０８０９：ＭＯＶＲ０，＃００ＭＯＶＰ２，＃０Ｂ０Ｈ上一页下一页返回8.3Ａ／Ｄ模数转换技术ＭＯＶＲ７，＃０ＭＯＶＲ５，＃０ＭＯＶＲ６，＃０８ＨＭＯＶＤＰＴＲ，＃７ＦＦ８Ｈ；置ＩＮ０地址ＷＡＩＴ：ＪＢＰ１０，ＷＡＩＴＬ０：ＭＯＶＸ＠ＤＰＴＲ，ＡＭＯＶ３０Ｈ，＃０ＡＨＤＥＬＡＹ：ＤＪＮＺ３０Ｈ，ＤＥＬＡＹ上一页下一页返回8.3Ａ／Ｄ模数转换技术ＦＩＮＩＳＨ：ＪＢＰ３３，ＦＩＮＩＳＨＭＯＶＸＡ，＠ＤＰＴＲＭＯＶＸ＠Ｒ０，ＡＩＮＣＤＰＴＲＩＮＣＰ２ＤＪＮＺＲ６，Ｌ０ＤＪＮＺＲ７，Ｌ１ＡＪＭＰＡＤ０８０９上一页下一页返回8.3Ａ／Ｄ模数转换技术Ｌ１：ＩＮＣＲ５ＭＯＶＰ２，＃０Ｂ０ＨＭＯＶＡ，Ｒ５ＭＯＶＲ０，ＡＭＯＶ