模拟量输入输出接口技术

1、一、 概述,单片机和被控实体间的接口示意图,第10章 MCS-51与D/A、A/D的接口设计,二、 D/A转换器,最简单D/A转换器框图,三D/A转换器的性能指标,l分辨率（Resolution）辨率是指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量，取决于输入数字量的二进制位数。 l转换精度（Conversion Accuracy）指满量程时DAC的实际模拟输出值和理论值的接近程度。 l偏移量误差（Offset Error）偏移量误差是指输入数字量为零时，输出模拟量对零的偏移值。 l线性度（Linearity）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差。,四DAC0832,输入 寄存

2、器,DAC 寄存器,D/A 转换器,ILE,CS,WR1,WR2,XFER,IOUT1,IOUT2,DI7DI0,RFR,VREF,图10-1 DAC0832的逻辑结构,DAC0832的引脚及结构,0832-8位D/A,0832引脚功能,IOUT2,电流输出2,CS,选片,WR1,输入写,DI0DI7,数据线,CS WR1 AGND DI3 DI2 DI1 DI0 VREF RFR DGND,Vcc ILE WR2 XFER DI4 DI5 DI6 DI7 IOUT2 IOUT1,DAC 0832,DAC写,WR2,IOUT1,电流输出1,数据锁存,ILE,数据传送,XFER,图 10-2 D

3、AC0832的引脚分布图,二、DAC0832与单片机的接口,单缓冲方式接口电路 -将两级寄存器的控制信号并接在一起，相当于控制一级寄存器（线选译码地址7FFFH）。,8031,WR,P2.7,P0,DI7DI0,CS,XFER,WR1,WR2,DAC0832,IOUT2,IOUT1,+,-,RFR,图10-3 DAC0832单缓冲方式接口电路,ILE,+5V,采用单缓冲方式输出锯齿波、矩形波、三角波、梯形波等的D/A转换程序,锯齿波,ORG 2000H,START：MOV DPTR，#7FFFH ；选中0832,MOV A，#00H ；D/A数据初值,LP： MOVX DPTR， A ；转换,

4、INC A ；修改D/A数据,SJMP LP ；循环，输出连续模拟量,A=00,A=0FFH,三角波,ORG 2000H,START：MOV DPTR，#00FEH ；选中0832,MOV A，#00H ；D/A数据初值,UP： MOVX DPTR， A ；转换,INC A ；修改D/A数据（上升）,JNZ UP ；未上升到最大值，继续,DOWN：DEC A ；否则，修改D/A数据（下降）,MOVX DPTR， A ；转换,JNZ DOWN ；未下降到最小值，继续,SJMP UP ；一个周期结束，继续,双缓冲方式-略,五. MCS-51和D/A的接口,1DAC的应用 l DAC用作单极性电压输

5、出 l DAC用作双极性电压输出 l DAC用作控制放大器）,双极性输出电压与输入数字量的关系,双极性DAC的接法,双极性DAC的另一种接法,控制放大器用DAC0832,-A/D转换即是将模拟量信号转换成数字量信号，常用于数据采集系统，外界的模拟信号经A/D转换后，读入单片机内部以便进行处理。,六 A/D转换器及其与单片机接口,常见A/D转换电路有双积分式和逐次逼近式。A/D转换的主要指标是精度（位数）、转换时间。,1. 双积分型A/D 转换器工作原理,1双积分型A/D转换器工作原理 双积分型A/D转换是一种间接A/D转换技术。首先将模拟电压转换成积分时间，然后用数字脉冲计时方法转换成计数脉冲

6、数，最后将此代表模拟输入电压大小的脉冲数转换成二进制或BCD码输出。因此，双积分型A/D转换器转换时间较长，一般要大于4050ms。,双积分ADC电路原理图,各点输出波形,先假设一个数字量，并将其进行D/A转换，然后将得到的模拟量与输入模拟量进行比较，若前者大于后者，说明所设数字量偏大，将其减小后重复上述过程；若前者小于后者，则说明所设数字量偏小，将其增大后重复上述过程如此反复调整所设数字量，使得其D/A转换后的值逐渐逼近输入模拟量，此时所设数字量即为转换好的数字量。,2 A/D转换原理-逐次逼近式A/D转换原理,1）、逐次逼近A/D转换的基本原理,比较器,D/A转换器,时序与控制 逻辑电路,

7、输 出 缓 冲 器,模拟量输入,VX,VN,时钟,启动,EOC,OE,N位数 字量输出,N位寄存器,图10-16 逐次逼近A/D转换器原理图,转换过程：,模拟量VX送到比较器后，启动A/D转换，先设N位寄存器的最高位（DN-1）为1，其余位为0，进行D/A转换，得到的模拟量VN与输入VX比较，,VN VX,，再设次高位（DN-2）为1，继续,若,若,VN VX,，先清零DN-1 ，再设次高位（DN-2）为1，继续,如此反复，经过N次比较后，最后一位D0得到确定，此时，N位寄存器的内容就是转换好的数字量，而EOC输出转换结束信号，在输出允许OE（高电平）有效时，数字量经输出缓冲器读出。,四位逐次

8、逼近型A/D转换时序,图10-18 ADC0809的结构框图,8路 模拟量 开关,地址 锁存与 译码,8位A/D 转换器,三态 输出 锁存器,START,CLK,IN0 IN7,D0 D7,A B C,ALE,VR（+）,VR（-）,EOC,OE,3、ADC0809的引脚及内部结构,0809-8位A/D,0809引脚功能,VR,参考电源,CLK,时钟,OE,输出允许,D0D7,数字量输出,IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START EOC D3 OE CLK VCC VR(+) GND D1,IN2 IN1 IN0 A B C ALE D7 D6 D5 D4 D0 VR(-) D2,0

9、809,转换结束,EOC,IN7IN0,模拟量输入,地址锁存,ALE,启动转换,START,图10-19 ADC0809引脚图,4、ADC0809与单片机的接口,延时等待方式,8031,0809,P0,ALE,CLK,ALE,START,OE,RD,P2.7,WR,A B C,P0.0,P0.1,P0.2,VR(+),VR(-),+5V,GND,IN0 INT7,D0D7,CP D,Q Q,AD09：MOV DPTR，#7FFFH ；选中0809,MOV A ，#0 ；选中IN0,MOVX DPTR , A ；启动A/D转换,MOV R7, #50H ；,DJNZ R7, $ ；延时等待,MO

10、VX A, DPTR ；读入转换好的数据,SJMP $,查询与中断方式,MAIN：MOV R1, #DATA ；置数据区首地址,查询方式程序-8路模拟信号轮流采样一次，并将转换结果分别存入内部RAM 以DATA为起始地址的连续8个单元中。,MOV DPTR，#7FF8H ；选中IN0通道,MOV R7，#8H ；置通道数,LOOP：MOVX DPTR，A ；启动A/D转换,TEST：JB P3.3，TEST ；查询A/D转换结束否,MOVX A，DPTR ；转换结束，读入转换结果,MOV R1，A ；存入内部RAM存储区,INC DPTR ；指向下一个通道,INC R1 ；修改存储指针,DJN

11、Z R7，LOOP ；8个通道是否转换完成,中断方式程序-问题同上，采取中断方式,ORG 0013H AJMP PINT1 ORG 2000H MAIN：MOV R1，#DATA SETB IT1 ；边沿触发 SETB EA SETB EX1 MOV DPTR，#7FF8H MOVX DPTR，A LOOP：NOP AJMP LOOP,ORG 2100H PINT1：PUSH PSW PUSH ACC MOVX A ， DPTR MOV R1，A INC R1 INC DPTR MOVX DPTR，A；再次启动 POP ACC POP PSW RETI,主程序,中断处理程序,5AD574A与MCS-51单片机接口,AD574A与8031接口电路图,AD574A逻辑控制真值表,（a）启动与