单片机原理及其应用课件第八章修订

单片机原理及其应用课件第八章修订演示文稿第1页，共93页。8.3D/A转换器及其接口 8.3.1D/A转换器 8.3.2MCS-51和D/A的接口第2页，共93页。1．D/A转换器的原理D/A转换器的原理：

把输入数字量中每位都按其权值分别转换成模拟量，并通过运算放大器求和相加（如图8-3-2所示）。第3页，共93页。图8-3-2T型电阻网络型D/A转换器根据克希荷夫定律，如下关系成立：I0==1/2·I1

I1==1/2·I2

I2==1/2·I3

I3==VREF/2R第4页，共93页。n位D/A转换器第5页，共93页。D/A转换器的输出形式电压输出电流输出 输出加运放将电流转为电压。D/A转换器的输入锁存无锁存器 不能与P0直接相连。有锁存器能与P0直接相连。第6页，共93页。2．D/A转换器的性能指标l分辨率：分辨率是指D/A转换器的单位数字量引起的模拟量输出的变化。一般定义为：输出满度与2n的比值。 例如：8位D/A,输出满度是5V，分辨率为5/28=19.5mv

l转换精度：转换精度指满度校准时，在全量程内，DAC的实际模拟输出值与理论值的最大相对误差。

l线性度：线性度是指DAC的实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏移误差。l建立时间：建立时间是数据变化满刻度时，输出达到终值±(1/2)LSB所需的时间。第7页，共93页。3．DAC0832lDAC0832内部结构DAC0832内部由三部分电路组成（图8-3-3）。“8位输入寄存器”、“8位DAC寄存器”、“8位D/A转换电路”由8位T型电阻网络和电子开关组成。图8-3-3DAC0832原理框图第8页，共93页。l引脚功能DAC0832共有20条引脚，双列直插式封装。（1）数字量输入线DI7～DI0（8条）；（2）控制线（5条）；（3）输出线（3条）；（4）电源和地线（4条）。图8-3-4DAC0832原理框图第9页，共93页。第一级寄存器选通：ILE=1,CE=0,WR1=0第二级寄存器选通：WR2=0,XFER=0第10页，共93页。8.3.2MCS-51和D/A的接口

1．DAC的应用(输出端)l

DAC用作单极性电压输出l

DAC用作双极性电压输出（图8-3-5、表8-3-1）l

DAC用作程控放大器（图8-3-6）第11页，共93页。+5V图8-3-4单极性DAC的接法第12页，共93页。图8-3-5双极性DAC的接法第13页，共93页。2．MCS-51与8位DAC的接口(输入端)MCS-51和DAC0832接口时，有三种连接方式：直通方式单缓冲方式(只有一路模拟量输出,或多路模拟量输出但不要求同步)双缓冲方式(多路模拟量输出且要求同步)第14页，共93页。图8-3-7单缓冲方式下的DAC0832(一个直通,一个受控)MOVA,#80HMOV R0,#0FEHMOVX@R0,A +5V第15页，共93页。图8-3-8DAC产生波形第16页，共93页。锯齿波 ORG 0000HSTART: MOV R0,#0FEH CLR ALOOP: MOVX @R0,A INC A SJMP LOOP END第17页，共93页。三角波 ORG 0000HSTART: MOV R0,#0FEH CLR ADOWN: MOVX @R0,A INC A JNZ DOWNUP: DEC A MOVX @R0,A JNZ UP SJMP DOWN END第18页，共93页。矩形波 ORG 0000HSTART: MOV R0,#0FEHLOOP: MOV A,#33H MOVX @R0,A ACALL DELAY1 MOV A,#0FFH MOVX @R0,A ACALL DELAY2 SJMP LOOP END第19页，共93页。图8-3-98031和两片DAC0832的接口（双缓冲方式,数字量的输入锁存和转换输出分两步）FDH 1#DAC0832输入寄存器地址FEH 2#DAC0832输入寄存器地址FFH 1#和2#DAC0832DAC寄存器地址第20页，共93页。

设8031内部RAM中有两个长度为20的数据块，其起始地址分别为20H和40H，编出能把20H和40H中的数据同步从1#和2#DAC0832输出的程序。程序设计：设0区R1寄存器指向20H单元,1区R1指向40H单元，0区R2寄存器存放数据块长度,0区和1区的R0指向DAC端口地址。第21页，共93页。

ORG 0000HDTOUT:MOV R1，#20H ；1#DAC数据区指针 MOV R2，#20；数据块长度计数器 SETBRS0;切换到1区 MOV R1，#40H ；2#DAC数据区指针 CLR RS0 ;回0区NEXT：MOVR0,#0FDH ;1#DAC输入寄存器地址MOV A,@R1；取1#DAC数据指针指向单元中的数据 MOVX @R0，A ；数据送1#DAC0832输入寄存器 INC R1 ;修改1#数据指针

第22页，共93页。SETB RS0 ；转1区MOV R0，#0FEH ；2#DAC输入寄存器地址 MOV A，@R1 ；取2#DAC数据指针指向单元中的数据 MOVX @R0，A ；数据送2#DAC0832输入寄存器 INC R1 ；修改2#数据指针 INC R0 ;指向1#，2#DAC端口地址 MOVX @R0，A；启动两片DAC0832同时进行转换 CLR RS0 ；回0区 DJNZ R2，NEXT ；数据未传送完，继续 LJMP DTOUT END第23页，共93页。3．MCS-51与12位DAC的接口l

DAC1208的内部结构和原理（图8-3-10）l

MCS-51和DAC1208的连接（图8-3-11）第24页，共93页。图8-3-10DAC1208内部框图BYTE1/BYTE2=1,8,4位输入寄存器同时开启BYTE1/BYTE2=0,仅4位输入寄存器开启第25页，共93页。高8位输入寄存器地址4001H,先送8位数据低4位输入寄存器地址4000H，再送4位数据DAC寄存器地址6000H, 最后再打开DAC寄存器图8-3-118031和DAC1208接口图

第26页，共93页。软件编程

将存在DIGIT和DIGIT+1的12位数据送入DAC1208作D/A转换。ORG 100HMOV DPTR,#4001H ;8位输入寄存器地址MOV R1,#DIGIT ；高8位数据地址MOV A,@R1 ；取数据MOVX@DPTR,A ；高8位送入DAC1208DEC DPL ；4位输入寄存器地址INC R1 ；低4位数据地址MOV A,@R1 ；取数据MOVX@DPTR,A ；低4位送入DAC1208MOV DPTR,6000H ；DAC寄存器地址MOVX@DPTR,A ；同步作D/A转换第27页，共93页。第28页，共93页。8.4A/D转换器及其接口

8.4.1A/D转换器概述 8.4.2逐次逼近式A/D转换器的工作原理8.4.3MCS-51和ADC0809的接口8.4.4MCS-51和AD574的接口第29页，共93页。对于一个模拟信号转换成数字信号所要求的基本部件有：Ø

模拟多路转换器与信号调理电路。Ø

采样/保持电路。Ø

A/D转换器。Ø

通道控制电路。第30页，共93页。8.4.1A/D转换器概述 1．A/D转换器的分类

第31页，共93页。2.A/D转换器的性能指标(1)转换时间:完成一次模拟量到数字量转换所需的 时间。转换时间的倒数为转换速率。(2)分辨率：用二进制位数n来表示，如8位、12位、 16位等。分辨率为n位表示它能对满量程输入的1／2n的增量做出反映。若n＝8，满量程输入为5V，则能辨别的模拟电压增量是5V／28＝19.5mV。(3)转换精度：在满量程内，实际转换值与理想转换 值的最大误差。

第32页，共93页。3.A/D转换器的选用(1)A/D转换器位数的确定 位数确定即分辨率的确定，决定精度要求。估算时至少比总精度要求的分辨率高一位。(2)转换速率的确定根据实际需求确定A/D的转换速率。温度、流量、压力等缓变量的采集可用慢速A/D,几毫秒～上百毫秒。 转速、电流等的采集用几十微秒的A/D。位数速度第33页，共93页。(3)采样保持器的使用 原则上A/D转换器对模拟信号转换期间，其输入信号应保持不变，通过采样保持器完成信号保持的功能。 对直流和相对A/D转换速率很慢的信号可以不用采样保持器。 8位100us的A/D，在无采保时，能转换的最高正弦信号频率为12Hz。(4)其他 工作电压 基准电压 串行与并行第34页，共93页。8.4.2逐次逼近型ADC基本原理

图8-4-1逐次逼近ADC原理电路框图

逐次逼近式A/D转换器是一种采用对分搜索原理来实现A/D转换的方法，逻辑框图如图8-4-1所示。

第35页，共93页。图8-4-2四位逐次逼近型A/D转换时序第36页，共93页。8-4-3ADC0809逻辑框图8.4.3MCS-51和ADC0809的接口1.ADC0809逻辑结构图OE第37页，共93页。2.引脚结构

ADC0809采用双列直插式封装，共有28条引脚。其引脚结构如图8-4-4所示。引脚结构（1）IN7~IN0：8条模拟量输入通道（2）地址输入和控制线：4条（3）数字量输出及控制线：11条（4）电源线及其他：5条图8-4-4ADC0809引脚图第38页，共93页。被选通道和地址的关系第39页，共93页。图8-4-50809工作时序图3.时序图复位SAR启动转换锁存通道地址实际应用中，ALE与START接在一起。启动A/D转换，用MOVX@DPTR,A。转换结束可查询EOC状态读取结果，也可EOC产生中断，CPU响应中断后读入结果。第40页，共93页。4．ADC0809与MCS-51单片机的接口电路图8-4-60809与8031接口电路6MHz第41页，共93页。编程：软件延时对8路模拟信号采集一次并存入数据存储区。MAIN: MOVR1,#30H MOVDPTR,#7FF8H ;P2.7=0,选0通道 MOVR7,#08H ;置通道个数LOOP:MOVX@DPTR,A ;启动A/D转换 MOVR6,#0AHDELAY:NOP NOP NOP DJNZR6,DELZY MOVXA,@DPTR ;读结果 MOV@R1,A ；存结果 INC DPTR ;下一通道 INCR1DJNZR7,LOOP第42页，共93页。编程：用中断方式编写程序（硬件图在EOC和INT1之间加

一个非门） ORG00013H AJMPPINT1 ┆INTT1:SETBEA SETBIT1 ;下沿触发 SETBEX1 MOVR1,#30H MOVR7,#08H ;置通道个数MOVDPTR,#7FF8H ;P2.7=0,选0通道 MOVX@DPTR,A ;启动A/D ┆第43页，共93页。PINT1:MOVXA,@RPTR ;读A/D结果 MOV@R1,A ;存结果 DJNZR7,NEXT CLR EX1 CLR EA SJMPEXITNEXT:INC DPTR ;下一通道 INCR1 MOVX@DPTR,A ；启动A/DEXIT:RETI第44页，共93页。8.4.4MCS-51和AD574的接口1.AD574逻辑结构图与引脚AD574A引脚排列图8-4-7AD574A的原理结构图第45页，共93页。2.结构特点①AD574内部集成有转换时钟，参考电压源和三态输出锁存器，因此使用方便，可直接和微机接口，不需要外接时钟电路。②ADC0809的输入模拟电压为0～+5V，是单极性的。而AD574的输入模拟电压既可是单极性也可是双极性。③AD574的数字量的位数可以设定为12位，也可设定为8位。第46页，共93页。3.极性与量程设定单极性时:BIPOFF接0V，双极性时:BIPOFF接10V。量程:10V(-5V～＋5V)，输入信号接至10VIN； 20V(-10V～+10V),输入信号接至20VIN。第47页，共93页。图8-4-8AD574的输入极性转换第48页，共93页。5.输出宽度选择

三态缓冲器用于存放12位转换结果D(D＝0～212-1)。D的输出方式有两种：引脚12/8＝1时， D的D11～D0，并行输出；12/8＝0时， D的高8位D11～D4，与低4位D3～D0分时输出。4.转换位数设定转换期间，A0=0，12位转换 A0=1,8位转换读出时，A0=0，高8位数据有效。 A0=1,低4位数据有效，中间4位为零，高4位为三态。若低4位接在数据总线高半字节，12位数据按左对齐原则排列结果高8位结果低4位4个0

三态缓冲器用于存放12位转换结果D(D＝0～212-1)。D的输出方式有两种：引脚12/8＝1时， D的D11～D0，并行输出；12/8＝0时， D的高8位D11～D4，与低4位D3～D0分时输出。第49页，共93页。6.控制逻辑+5V接地×第50页，共93页。（a）启动与转换（b）转换结果输出图8-4-9AD574A控制时序图7.时序STS=1,正在转换启动:CS=0,CE=1,R/C=0然后CS=1,CE=0

读结果：CS=0,CE=1,R/C=1然后CS=1,CE=0第51页，共93页。单极性输入左对齐原则CE=1,MOVX,@R0,A [(R0)=7CH]R/C=1,MOVXA,@R0[(R0=7CH或7DH]P0.4P0.78．AD574A与MCS-51单片机接口启动转换地址01111100＝7CH读结果地址高8位01111100＝7CH低4位01111101＝7DH第52页，共93页。程序:启动一次A/D转换，按左对齐原则存结果高8位于 R2,低4位于R3中。MAIN:MOV R0,#7CH ;启动地址 MOVX @R0,A ；启动A/D SETB P3.2LOOP: NOP JB P3.2,LOOP ;查询转换结束否 MOVX A,@R0 ；读结果高8位 MOV R2,A ；存高8位 MOV R0,#7DH ；设读低4位地址 MOVX A,@R0 ；读结果地位 MOV R3,A ；存低4位第53页，共93页。+5V其中启动A／D的地址为1FH，读出低4位数地址为7FH，读出高8位数地址为3FH。第54页，共93页。图中STS可有三种接法以对应三种控制方式：1）如果STS空着，单片机只能采取延时等待方式，在启动转换后，延时25μs以上时间，再读入A／D转换结果；2）如果STS接单片机一条端口线，单片机就可以用查询的方法等待STS为低后再读入A／D转换结果；3）如果STS接单片机外部中断线，就可以在引起单片机中断后，再读入A／D转换结果。第55页，共93页。本例采用延时等待方式，其对应控制程序清单如下： MOVRo，#1FH；启动 MOVX＠Ro，A MOVR7，#10H；延时 DJNZR7，$ MOVR1，#7FH;读低四位 MOVXA，＠R1 MOVR2，A；存低四位 MOVR1，#3FH；读高八位 MOVXA，＠R1 MOVR3，A；存高八位 SJMP$第56页，共93页。第57页，共93页。第58页，共93页。8.5打印机接口8.5.1TPμP-40A主要性能、接口要求及时序 8.5.2字符代码及打印命令8.5.3TPμP-40A/16A与MCS-51单片机接口8.5.4打印程序实例第59页，共93页。8.5.1TPμP-40A主要性能、接口要求及时序1．TPμP-40A的主要技术性能（1）采用单片机控制，具有2KB监控程序及标准的Centronic并行接口。（2）具有较丰富的打印命令，命令代码均为单字节，格式简单。（3）可产生全部标准的ASCII代码字符，以及128个非标准字符和图符。（4）可打印出8×240点阵的图样。（5）字符、图符和点阵图可以在高和宽的方向放大为×2、×3、×4倍。第60页，共93页。（6）每行字符的点行数可用命令更换，即字符行间距空点行在0～256间任选。（7）带有水平和垂直制表命令，便于打印表格。（8）具有重复打印同一字符命令，以减少输送代码的数量。（9）带有命令格式的检错功能。第61页，共93页。2．接口要求TPμP-40A微型打印机与计算机通过机箱后部的20芯扁平电缆及插件相连。接插件引脚信号如图8-24所示。图8-5-1TPμP-40A/16A插脚安排（从打印机背视）第62页，共93页。DB0～DB7：数据线，单向由计算机输入打印机。STROBE：数据选通信号。BUSY：打印机“忙”状态信号。ACKNOWLEGE：打印机的应答信号。ERROR：出错信号。第63页，共93页。3．接口信号时序图8-5-2TPμP-40A/16A接口信号时序第64页，共93页。8.5.2字符代码及打印命令 1．字符代码字符代码串实例如下：l

打印字符串“＄3265.37”输送代码串为：24，33，32，36，35，2E，33，37，0D。l打印“ThisisMicro-Printer”输送代码串为：54，68，69，73，20，69，73，20，4D，69，63，72，6F，2D，70，72，69，6E，74，65，72，2E，0D。第65页，共93页。2．打印命令命令代码命令功能01H打印字符、图等，增宽（×1，×2，×3，×4）02H打印字符、图等，增高（×1，×2，×3，×4）03H打印字符、图等，宽和高同时增加（×1,×2，×3，×4）04H字符行间距更换/定义05H用户自定义字符点阵06H驻留代码字符点阵式样更换07H水平（制表）跳区08H垂直（制表）跳区09H恢复ASCII代码和清输入缓冲区命令0AH一个空位后回车换行0BH～0CH无效0DH回车换行0EH重复打印同一字符命令0FH打印位点阵图命令表8-5-1TPμP-40A打印命令代码及功能第66页，共93页。3．命令非法时的出错提示图8-5-3出错代码信息打印格式第67页，共93页。8.5.3TPμP-40A/16A与MCS-51单片机接口TPμP-40A/16A没有读写信号线，只有一对握手线、BUSY，接口如图8-5-4所示。图8-5-5是通过单片机系统中的扩展I/O口连接的打印机接口电路。图8-5-4、图8-5-5中打印机的口地址由地址线P2口线决定，使用时，口地址设为7FFFH。第68页，共93页。图8-5-4TPμP-40A/16A与8031数据总线接口电路图第69页，共93页。图8-5-5TPμP-40A/16A与8031扩展I/O口连接的接口电路图第70页，共93页。8.5.4打印程序实例

下面以图8-29作为打印机接口，介绍一种使用TPμP-16A打印机打印16×16点阵汉字“作业”的程序。程序清单如下：HZDY：MOV DPTR，#TAB2 ；置字型表首址 MOV R6，#02HDY1： MOV B，#20H LCALL SUB2 ；调用打印机控制子程序 DJNZ R6，DY1 RETSUB1：PUSH DPH ；DPTR入栈 MOV DPTR，#TAB1；置打印机控制字表首址第71页，共93页。 MOV R5，#05H ；送打印控制字串到打印机SB11： LCALL DAY2 LCALL DAY1 DJNZ R5，SB11 MOV A，B LCALL DAY1 MOV A，#00H LCALL DAY1 POP DPL ；DPTR出栈 POP DPH RETSUB2： MOV R5，B ；送由B设置个数的汉字字型码到打印机SB21： LCALL DAY2 LCALL DAY1 DJNZ R5，SB21 MOV A，#0DH ；回车换行 LCALL DAY1 RETDAY1：PUSH DPH第72页，共93页。PUSH DPL MOV DPTR，#7F01H ；将字型码送8155PA口 MOVX @DPTR，A MOV DPTR，#7F03H ；用8155PC口模拟打印机信号 MOV A，#00H MOVX @DPTR，A MOV A，#01H MOVX @DPTR，A JB P3.3，$ ；打印机忙等待 POP DPL POP DPH RETDAY2：CLR A ；取字型码子程序 MOVX A，@A+DPTR INC DPTR RET第73页，共93页。TAB1：DB 1BH，31H，00H，1BH，4BH；打印机控制字符串TAB2：DB 00H，00H，00H，0FFH，0FEH，00H，00 ；汉字“作”的下半部字形码 DB 00H，0FFH，0FFH，20H，20H，20H，60H，20H DB 00H，02H，02H，0E2H，0C2H，0FEH，0FEH，02H ；汉字“业”下半部字形码 DB 02H，0FEH，0FEH，62H，0C2H，02H，06H，02H DB 00H，01H，06H，1FH，0F7H，60H，02H，0CH ；汉字“作”的上半部字形码 DB 38H，0FFH，5FH，12H，12H，16H，32H，10H DB 00H，08H，07H，03H，00H，0FFH，7FH，00H ；汉字“业”的上半部字形码 DB 00H，0FFH，7FH，00H，03H，1FH，0CH，00H第74页，共93页。8.6拨码盘及语音接口

8.6.1拨码盘接口及应用实例8.6.2ISD1420语音接口芯片及其应用第75页，共93页。8.6.1拨码盘接口及应用

1．十线拨盘（如图8-6-1所示）图8-6-1十线拨盘第76页，共93页。

十线拨盘接口：多个拨盘输入时，接口如图8-6-2所示。为节约I/O口，采用并联连接，分时选通输入的办法。图8-6-2十线拨盘组接口第77页，共93页。

读数及自检软件:十线拨码盘便于实现自检。在正常情况下，十线中只能有一个为低电平“0”。如果有一个以上的低电平“0”，则为短路故障；如全为高电平“1”，则为开路或接触不良故障。图8-6-3是读数自检子程序流程图。第78页，共93页。图8-6-3十线拨盘读数自检程序流程图第79页，共93页。2．BCD拨码盘（如图8-6-4~8-6-5所示）l

硬件接口：只用两个BCD拨码盘输入时，可把A端接+5V，8个输出脚接8个并行输出口，并通过10KΩ电阻接地，从8位并行口输入的数据即是两个拨盘的BCD码。多个拨盘输入时，同样要接成并联分时选通形式

l读数及检测软件：BCD拨码盘不易实现故障自检。第80页，共93页。图8-6-4BCD码拨盘组接口第81页，共93页。图8-6-5B