《單片機(jī)原理及應(yīng)用》第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)

1、1單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用2第六章 單片機(jī) 系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)3第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)6.1.1 6.1.1 并行擴(kuò)展總線并行擴(kuò)展總線 P0、P2口作為單片機(jī)的地址總線和數(shù)據(jù)總線口作為單片機(jī)的地址總線和數(shù)據(jù)總線 地址鎖存原理地址鎖存原理 看時(shí)序圖看時(shí)序圖 注意三個(gè)控制引腳的電平變化：注意三個(gè)控制引腳的電平變化：ALE、PSEN、WR/RD4第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v單片機(jī)的片外三總線結(jié)構(gòu)單片機(jī)的片外三總線結(jié)構(gòu)5第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v讀片外讀片外EPROM時(shí)序波形時(shí)序波形6第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v讀片外讀片外RAM/IO口時(shí)序波形口時(shí)序波形7第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v寫片外寫

2、片外RAM/IO口時(shí)序波形口時(shí)序波形8第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與外部存儲(chǔ)器的連接，把單片機(jī)的地址為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與外部存儲(chǔ)器的連接，把單片機(jī)的地址線分為線分為片內(nèi)地址線片內(nèi)地址線和和片選地址線片選地址線兩部分兩部分。 片內(nèi)地址線片內(nèi)地址線通常直接或通過地址鎖存器與相應(yīng)存儲(chǔ)通常直接或通過地址鎖存器與相應(yīng)存儲(chǔ)器地址線相連。器地址線相連。 片選地址線片選地址線通常直接或通過地址譯碼器和存儲(chǔ)器芯通常直接或通過地址譯碼器和存儲(chǔ)器芯片的片的CE相連，也可以懸空不用相連，也可以懸空不用9第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v線選法線選法 用某一位地址線直接連到所擴(kuò)展的芯片的片選端 。0芯片A0A1A2C

3、S(6000H7FFFH)A0A1A2A151芯片A0A1A12CS(0A000H0BFFFH)A0A1A12A142芯片A0A1CS(0C000H0DFFFH)A0A1A13.10第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v 關(guān)于地址重疊關(guān)于地址重疊:有一個(gè)以上地址與存儲(chǔ)單元對應(yīng)。有一個(gè)以上地址與存儲(chǔ)單元對應(yīng)。 X為無關(guān)項(xiàng)，即無論X取0，或取1，都不會(huì)影響對單元的確定，0#芯片中每個(gè)單元都有210個(gè)重疊地址 。當(dāng)X由全“0”，變到全“1”時(shí)，0#芯片的地址范圍即為6000H7FFFH。基本地址范圍：6000H6007H。 A15A14A13A12A3A2A1A0011XX0000#單元011XX0011#單

4、元011XX0102#單元011XX0113#單元011XX0004#單元011XX1015#單元011XX1106#單元011XX1117#單元11第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v全地址譯碼法全地址譯碼法 片選地址線全部參片選地址線全部參加譯碼加譯碼 地址空間能充分利用。地址空間能充分利用。 常用地址譯碼器：常用地址譯碼器： 2-4譯碼器：譯碼器：74LS139 3-8譯碼器：譯碼器：74LS138 4-16譯碼器：譯碼器：74LS1540芯片A0A1A2CS(1FF8H1FFFH)A0A1A21芯片A0A1A12CS(2000H3FFFH)A0A1A12.7芯片A0A1CS(0FFFCH0FF

5、FFH)A0A1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7.ABC1G2GGA13A14A15地5V74LS13812第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v部分地址譯碼部分地址譯碼法法 片選線中只有片選線中只有一部分參與譯一部分參與譯碼，其余部分碼，其余部分懸空，具有重懸空，具有重疊地址疊地址2芯片A0A1A2CS(0BFF8H0BFFFH)A0A1A23芯片A0A1A12CS(0E000H0FFFFH)A0A1A12.0芯片A0A1CS(3FFCH3FFFH)A0A1Y0Y1Y2Y3A0A1S74LS1381芯片A0A1CSA0A1(7FFCH7FFFH)A15A14A13懸空13第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v6

6、-26-2 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展存儲(chǔ)器的擴(kuò)展一、一、MCS-51MCS-51用于擴(kuò)展存儲(chǔ)器的外部總線信號(hào)：用于擴(kuò)展存儲(chǔ)器的外部總線信號(hào)：P P0.00.7： 8 8位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)和低8 8位地址信號(hào)，復(fù)用總線位地址信號(hào)，復(fù)用總線ADAD0 07 7。P P2.02.7： 高高8 8位地址信號(hào)位地址信號(hào)ABAB8 81515ALEALE： 地址鎖存允許控制信號(hào)地址鎖存允許控制信號(hào)PSENPSEN：片外程序存儲(chǔ)器讀控制信號(hào)片外程序存儲(chǔ)器讀控制信號(hào)RDRD： 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀控制信號(hào)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀控制信號(hào)WRWR： 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫控制信號(hào)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫控制信號(hào)EAEA： 程序存儲(chǔ)器選擇程序存儲(chǔ)器選擇

7、14第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)二、擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器電路：二、擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器電路：常用常用EPROM芯片：芯片：Intel 2716(2K8位位)、2732(4KB)、2764(8KB)、27128(16KB)、27256(32KB)、27512(64KB)。8031擴(kuò)展擴(kuò)展32KB EPROMIntel 27256 地址？地址？15第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)三三. 擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器電路：擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器電路：常用常用RAM芯片：芯片：Intel 6116(2KB)、6264(8KB)、62256(32KB)。8031擴(kuò)展擴(kuò)展8KB RAM Intel 6264 地址？地址？A8A12A0A7MCS-

8、51總線D0D7OECEA0A7A8A12D0D76264CSWEA15RD5VWR16第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)四四. . 程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路單片機(jī)連接單片機(jī)連接 8KB EPROM 2764 8KB EPROM 2764 和和 8KB RAM 6264 8KB RAM 6264 各一片各一片A8A12A0A7MCS-51總線D0D7圖68 MCS51總線與一片6264及一片2764的接口方法A13A0A126264CEOECS+5VWED7D0PGMD7D02764PSENRDA0A12WR+5VCEOE17第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v6-46-4并行接口的擴(kuò)

9、展并行接口的擴(kuò)展 單片機(jī)往往通過單片機(jī)往往通過P0和和P2口構(gòu)成擴(kuò)展總線，擴(kuò)展口構(gòu)成擴(kuò)展總線，擴(kuò)展EPROM、RAM或其它功能芯片，或其它功能芯片， 大多數(shù)情況下，大多數(shù)情況下，MCS-51單片機(jī)可提供給用戶使用的單片機(jī)可提供給用戶使用的I/O口只有口只有P1口和部分口和部分P3口。因此，在大部分的口。因此，在大部分的MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中都需要進(jìn)行統(tǒng)設(shè)計(jì)中都需要進(jìn)行I/O口的擴(kuò)展。口的擴(kuò)展。18第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)6-4-1 用用74系列器件擴(kuò)展并行系列器件擴(kuò)展并行I/O口口 19第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v6-4-2 可編程并行I/O擴(kuò)展接口8255A20第六章

10、 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)1.數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線D07：傳送計(jì)算機(jī)與傳送計(jì)算機(jī)與8255之間的數(shù)據(jù)、控制字和狀態(tài)字。之間的數(shù)據(jù)、控制字和狀態(tài)字。PA07 PB 07 PC07：傳送傳送8255與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)和聯(lián)絡(luò)信息，與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)和聯(lián)絡(luò)信息， PC07可用作數(shù)據(jù)線或聯(lián)絡(luò)線可用作數(shù)據(jù)線或聯(lián)絡(luò)線2.地址線地址線CS：片選線片選線A1，A0：口選線，尋址口選線，尋址 PA，PB，PC數(shù)據(jù)口和控制口數(shù)據(jù)口和控制口3.讀寫控制線讀寫控制線RD，WR控制計(jì)算機(jī)與控制計(jì)算機(jī)與8255之間的信息傳送和流向之間的信息傳送和流向4.復(fù)位線復(fù)位線RESET高電平復(fù)位，使內(nèi)部寄存器全部清零。高電平復(fù)位，使內(nèi)部寄存器全部清零

11、。例例 求求8255口地址：口地址：解：解： A口口(7F00H)， B口口(7F01H)， C口口(7F02H)，控制口控制口(7F03H)21第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)1 18255A8255A的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)(1)數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器。數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器。(2)并行并行I/O端口，端口，A口、口、B口和口和C口?？凇?A A口：具有一個(gè)口：具有一個(gè)8 8位數(shù)據(jù)輸出鎖存位數(shù)據(jù)輸出鎖存/ /緩沖器和一個(gè)緩沖器和一個(gè)8 8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器?？删幬粩?shù)據(jù)輸入鎖存器?？删幊虨槌虨? 8位輸入輸出或雙向寄存器。位輸入輸出或雙向寄存器。 B B口：具有一個(gè)口：具有一個(gè)8 8位數(shù)據(jù)輸出鎖存位數(shù)據(jù)輸出鎖存/ /緩沖器和一

12、個(gè)緩沖器和一個(gè)8 8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器位數(shù)據(jù)輸入緩沖器( (不鎖存不鎖存) )?？删幊套鳛??？删幊套鳛? 8位輸入或輸出寄存器，但不能雙向輸入輸出。位輸入或輸出寄存器，但不能雙向輸入輸出。 C C口：具有一個(gè)口：具有一個(gè)8 8位數(shù)據(jù)輸出鎖存位數(shù)據(jù)輸出鎖存/ /緩沖器和一個(gè)緩沖器和一個(gè)8 8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器（位數(shù)據(jù)輸入緩沖器（不鎖不鎖存存）。可分為兩個(gè)）。可分為兩個(gè)4 4位口使用。位口使用。C C口除作輸入、輸出口使用外，還可以作為口除作輸入、輸出口使用外，還可以作為A A口、口、B B口選通方式操作時(shí)的狀態(tài)控制信號(hào)。口選通方式操作時(shí)的狀態(tài)控制信號(hào)。22第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)（3）讀）讀/寫控

13、制邏輯。寫控制邏輯。CSCS：8255A的片選引腳端；的片選引腳端；RDRD：讀控制端，當(dāng)讀控制端，當(dāng)RD=0RD=0時(shí)，允許單片機(jī)從時(shí)，允許單片機(jī)從8255A8255A讀取數(shù)據(jù)或狀態(tài)字；讀取數(shù)據(jù)或狀態(tài)字；WRWR：寫控制端，當(dāng)寫控制端，當(dāng)WR=0WR=0時(shí)，允許單片機(jī)將數(shù)據(jù)或控制字寫入時(shí)，允許單片機(jī)將數(shù)據(jù)或控制字寫入8255A8255A；A A0 0、A A1 1：口地址選擇。通過口地址選擇。通過A A0 0、A A1 1可選中可選中8255A8255A的四個(gè)寄存器。口的四個(gè)寄存器。口地址選擇如下：地址選擇如下：A A1 1、A A0 0 寄存器寄存器0 0 0 0 寄存器寄存器A A（A

14、A口）口）0 1 0 1 寄存器寄存器B B（B B口）口）1 0 1 0 寄存器寄存器C C（C C口）口）1 1 1 1 控制寄存器（控制口）控制寄存器（控制口）RESETRESET：復(fù)位控制端。當(dāng)復(fù)位控制端。當(dāng)RESET=1RESET=1時(shí)，時(shí)，82558255復(fù)位。復(fù)位狀態(tài)是：控制寄存器被清除，所復(fù)位。復(fù)位狀態(tài)是：控制寄存器被清除，所有接口（有接口（A A、B B、C C）被置入輸入方式。）被置入輸入方式。23第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)（4）A組組B組控制塊組控制塊。每個(gè)控制塊接收來自讀每個(gè)控制塊接收來自讀/寫控制邏輯的命令和內(nèi)寫控制邏輯的命令和內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的控制字，并向?qū)?yīng)口發(fā)出適當(dāng)

15、的部數(shù)據(jù)總線的控制字，并向?qū)?yīng)口發(fā)出適當(dāng)?shù)拿?。命令。A組控制塊控制組控制塊控制A口及口及C口的高口的高4位。位。B組控制塊控制組控制塊控制B口及口及C口的低口的低4位。位。24第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)2. 8255A2. 8255A的控制字的控制字 8255A有兩種有兩種 控制字，即控制字，即 方式控制字方式控制字 PC口位置位口位置位/ 復(fù)位控制字復(fù)位控制字 25第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù) (1)方式方式0（基本（基本I/O方式）方式） PA、PB、PC可可分別被定義為方式分別被定義為方式0輸入或方式輸入或方式0輸出。輸出。 輸出具有鎖存功能，輸入沒有鎖存。輸出具有鎖存功能，輸入沒有鎖存

16、。 適用于適用于無條件傳輸數(shù)據(jù)無條件傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備，如讀一組開關(guān)狀態(tài)、控制的設(shè)備，如讀一組開關(guān)狀態(tài)、控制一組指示燈，不使用應(yīng)答信號(hào)，一組指示燈，不使用應(yīng)答信號(hào)，CPU可以隨時(shí)讀出開關(guān)狀可以隨時(shí)讀出開關(guān)狀態(tài)，隨時(shí)把一組數(shù)據(jù)送指示燈顯示。態(tài)，隨時(shí)把一組數(shù)據(jù)送指示燈顯示。26第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)（2 2）方式）方式1 1（應(yīng)答（應(yīng)答I/OI/O方式）方式） 有選通輸入和選通輸出兩種工作方式。有選通輸入和選通輸出兩種工作方式。 A A口和口和B B口皆可獨(dú)立地設(shè)置成這種工作方式，在方式口皆可獨(dú)立地設(shè)置成這種工作方式，在方式1 1下，下，A A口和口和B B口通常用于傳送和它們相連外設(shè)的口通常用于

17、傳送和它們相連外設(shè)的I/OI/O數(shù)數(shù)據(jù)，據(jù)，C C口用作口用作A A口和口和B B口的握手聯(lián)絡(luò)線，以實(shí)現(xiàn)口的握手聯(lián)絡(luò)線，以實(shí)現(xiàn)中斷方中斷方式傳送式傳送I/OI/O數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)。27第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)方式方式1輸入輸入 STB:STB: 設(shè)備的選通信號(hào)輸入線，低電平有效設(shè)備的選通信號(hào)輸入線，低電平有效, ,通常是外設(shè)給通常是外設(shè)給8255A8255A的信號(hào)，的信號(hào)， 表示外設(shè)給表示外設(shè)給82558255的數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好。的數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好。IBFIBF： 端口鎖存器滿標(biāo)志輸出線，高電平有效。端口鎖存器滿標(biāo)志輸出線，高電平有效。IBFIBF和設(shè)備相連。和設(shè)備相連。INTRINTR：中斷請求信號(hào)線，高

18、電平有效。當(dāng)：中斷請求信號(hào)線，高電平有效。當(dāng) STB STB 、IBFIBF、INTEINTE都為都為“1”1”時(shí)，時(shí)， INTRINTR就置就置“1” 1” 。 INTEINTE：8255A8255A端口內(nèi)部的中斷允許觸發(fā)器。端口內(nèi)部的中斷允許觸發(fā)器。 “1”1”表示中斷允許（人工設(shè)置）表示中斷允許（人工設(shè)置）。28第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)方式方式1輸出輸出 OBF ：輸出鎖存器滿狀態(tài)標(biāo)志輸出線。：輸出鎖存器滿狀態(tài)標(biāo)志輸出線。 表示表示CPU已將數(shù)據(jù)輸出到此端口。已將數(shù)據(jù)輸出到此端口。 ACK ：設(shè)備響應(yīng)信號(hào)輸入線。表示外設(shè)已取走數(shù)據(jù)。：設(shè)備響應(yīng)信號(hào)輸入線。表示外設(shè)已取走數(shù)據(jù)。 INTR：

19、中斷請求信號(hào)輸出線，高電平有效。當(dāng)：中斷請求信號(hào)輸出線，高電平有效。當(dāng)OBF、ACK 和和INTE都為都為“1”時(shí)，時(shí)，INTR被置被置“1”,發(fā)出中斷請求發(fā)出中斷請求 。29第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)（3）方式）方式2（雙向選通（雙向選通I/O方式）方式） 方式方式2僅對僅對PA口有意義。口有意義。 方式方式2使使PA口成為口成為8位雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線口，位雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線口，既可發(fā)既可發(fā)送數(shù)據(jù)又可接收數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)又可接收數(shù)據(jù)。PA口方式口方式2工作時(shí)，工作時(shí)，PB口仍可口仍可作方式作方式0和方式和方式1 I/O口，口，PC口高口高5位作狀態(tài)控制線。位作狀態(tài)控制線。30第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)

20、4. 82554. 8255編程規(guī)定編程規(guī)定82558255初始化編程：往控制口寫入控制字，確定初始化編程：往控制口寫入控制字，確定82558255工作方式。工作方式。 方式選擇控制字：方式選擇控制字：D7=1D7=1 C C口置位口置位/ /復(fù)位控制字：復(fù)位控制字：D7=0D7=0控制字控制字D7D6D5D4D3D2D1D0方式方式1A 組方式組方式PAPC47方式方式PBPC03置置/復(fù)位復(fù)位0位選擇位選擇1 / 0例：例：8255PA口方式口方式0輸出單片機(jī)片內(nèi)輸出單片機(jī)片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)，PB口方式口方式1輸入輸入。PIOS： MOVDPTR，#7F03H；控制口地址；控制口地址MO

21、VA，#86H；寫控制字；寫控制字MOVXDPTR，A；設(shè)工作方式設(shè)工作方式MOVDPTR，#7F00H ；PA數(shù)據(jù)口地址數(shù)據(jù)口地址MOVA，R0 ；取；取RAM的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)MOVXDPTR，A；由；由PA口輸出口輸出 31第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v 例例6-4 6-4 打印程序打印程序 8255A8255A可采用方式可采用方式1 1工作，工作，CPUCPU可采用中斷方式控制打印機(jī)可采用中斷方式控制打印機(jī)打印。把打印。把MCS-51MCS-51內(nèi)部內(nèi)部RAMRAM中中30H30H開始的開始的3232個(gè)單元的字符輸出打印個(gè)單元的字符輸出打印主程序：主程序：MAIN：MOV 8，#30H ；RA

22、M首址首址 1區(qū)區(qū)R0 MOV 0FH，#20H ；長度；長度1區(qū)區(qū)R7 SETB EA ；開中斷；開中斷 SETB EX1 ；允許外中斷，電平觸發(fā)方式；允許外中斷，電平觸發(fā)方式 MOV DPTR，#7FFFH ；將；將8255A的的PC2（即（即INTEB）置）置“1” MOV A，05H MOVX DPTR，A ；允許；允許B口中斷口中斷 MOV A，#0BCH ；寫方式控制字（；寫方式控制字（PB口方式口方式1輸出）輸出） MOVX DPTR，A MOV DPTR，#7FFDH ；從；從PB口輸出第一個(gè)數(shù)據(jù)打印口輸出第一個(gè)數(shù)據(jù)打印 MOV A，30H MOVX DPTR，A INC 8

23、；RAM指針加指針加1 DEC 0FH ；長度減；長度減1 。 ；執(zhí)行其它任務(wù)；執(zhí)行其它任務(wù)32第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)外中斷外中斷1服務(wù)程序：服務(wù)程序： PINT1： PUSH ACC ；現(xiàn)場保護(hù)（；現(xiàn)場保護(hù)（A，DPTR 等進(jìn)堆棧）等進(jìn)堆棧） PUSH DPH PUSH DPL PUSH PSW MOV PSW，#8 ；當(dāng)前工作寄存器區(qū)切換到；當(dāng)前工作寄存器區(qū)切換到1區(qū)區(qū) MOV A，R0 ；從；從PB口輸出下一個(gè)數(shù)據(jù)打印口輸出下一個(gè)數(shù)據(jù)打印 MOV DPTR，#7FFDH MOVX DPTR，A INC R0 ；修改指針、長度；修改指針、長度 DJNZ R7，BACK CLR EX1

24、；長度為；長度為0，關(guān)中斷返回，關(guān)中斷返回 SETB F0 ；置打印結(jié)束標(biāo)志位；置打印結(jié)束標(biāo)志位F0BACK:POP PSW ；現(xiàn)場恢復(fù)（；現(xiàn)場恢復(fù)（A，DPTR等退棧）等退棧） POP DPL POP DPH POP ACC RETI33第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)8255A選通選通I/O方式接口邏輯方式接口邏輯34第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的功能部件稱為實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的功能部件稱為D/A轉(zhuǎn)換器，衡量轉(zhuǎn)換器，衡量D/A轉(zhuǎn)換器性能轉(zhuǎn)換器性能的主要參數(shù)有：的主要參數(shù)有：分辨率，即輸出的模擬量的最小變化量，分辨率，即輸出的模擬量的最小變化量，n位的位的D/A轉(zhuǎn)換器分辨轉(zhuǎn)換器分辨率為率為2-

25、n。滿刻度誤差，即輸入為全滿刻度誤差，即輸入為全1時(shí)輸出電壓與理想值之間的誤差，一時(shí)輸出電壓與理想值之間的誤差，一般為般為2-（n+1）輸出范圍；輸出范圍；轉(zhuǎn)換時(shí)間，指從轉(zhuǎn)換器的輸入改變到輸出穩(wěn)定的時(shí)間間隔；轉(zhuǎn)換時(shí)間，指從轉(zhuǎn)換器的輸入改變到輸出穩(wěn)定的時(shí)間間隔；是否容易和是否容易和CPU接口。接口。35第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)梯形電阻式D/A轉(zhuǎn)換原理：“按權(quán)展開，然后相加” I2Vref/2R I1I2/2 I0I1/2321027214181RVRVIIIIREFREF36第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)根據(jù)以上的分析計(jì)算，可推理得到根據(jù)以上的分析計(jì)算，可推理得到n位二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換位二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換

26、表達(dá)式：表達(dá)式：nREFDRVI2其中其中D D為為n n位二進(jìn)制數(shù)的和，因此，位二進(jìn)制數(shù)的和，因此， 電流和二進(jìn)制數(shù)電流和二進(jìn)制數(shù)成線性關(guān)系。成線性關(guān)系。運(yùn)算放大器的輸出電壓為：運(yùn)算放大器的輸出電壓為：InREFDRRVV20037第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v6-5-2 DAC 0832 DAC0832是美國數(shù)據(jù)公司的是美國數(shù)據(jù)公司的8位位D/A，片內(nèi)帶數(shù)據(jù)鎖，片內(nèi)帶數(shù)據(jù)鎖存器，電流輸出，輸出電流穩(wěn)定時(shí)間為存器，電流輸出，輸出電流穩(wěn)定時(shí)間為1 us。+5V +15V單電源供電，功耗為單電源供電，功耗為20mW。 38第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)DAC 0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制線（控制線

27、（5條）條）ILE： 數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效；數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效； CS：片選片信號(hào)輸入線，低電平有效；：片選片信號(hào)輸入線，低電平有效；WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖有效：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖有效 ；WR2：DAC寄存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖有效；寄存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖有效；XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效；：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效； 12345678910201918171615141312118位數(shù)據(jù)鎖存器8位DAC寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832CSWR1AGNDD3D2D1D0VREFRfbDGNDIO

28、UT1IOUT2D7D6D5D4XFEWR2ILEVCCD0-D7LE1ILECSWR1XFERVREFIOUT1IOUT2鎖存WR2LE2鎖存RfbAGNDVccDGND8121132010（b）DAC0832結(jié)構(gòu)框圖圖6-30 DAC0832的引腳圖和結(jié)構(gòu)框圖（a）DAC0832引腳圖39第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v 輸出線（輸出線（3條）條）IOUT1： 電流輸出線，當(dāng)DAC寄存器為全1時(shí)IOUT1最大；IOUT2：電流輸出線，其值和IOUT1值之和為一常數(shù)； Rfb： 反饋信號(hào)輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度； 1234567891020191817161514131

29、2118位數(shù) 據(jù)鎖 存 器8位DAC寄 存 器8位D/A轉(zhuǎn) 換 器DAC0832CSWR1AGNDD3D2D1D0VREFRfbDGNDIOUT1IOUT2D7D6D5D4XFEWR2ILEVCCD0-D7LE1ILECSWR1XFERVREFIOUT1IOUT2鎖 存WR2LE2鎖 存RfbAGNDVccDGND8121132010（ b） DAC0832結(jié) 構(gòu) 框 圖圖 6-30 DAC0832的 引 腳 圖 和 結(jié) 構(gòu) 框 圖（ a） DAC0832引 腳 圖40第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v DAC 0832DAC 0832工作方式工作方式8位位DACDAC寄存器寄存器輸入輸入寄存器寄存

30、器-+IOUT2IOUT1RVERVOD07AGNDPA0PA1直通方式：直通方式：適宜連續(xù)反饋控制線路中；適宜連續(xù)反饋控制線路中； 使所有控制信號(hào)均有效（使所有控制信號(hào)均有效（CS、WR1、WR2、ILE、XFER）單緩沖器方式：單緩沖器方式：適宜一路模擬量輸出，幾路模擬量非同步輸出，適宜一路模擬量輸出，幾路模擬量非同步輸出， 控制使兩個(gè)寄存器同時(shí)有效?？刂剖箖蓚€(gè)寄存器同時(shí)有效。雙緩沖器方式：雙緩沖器方式：適宜多個(gè)適宜多個(gè)DAC0832同時(shí)輸出；同時(shí)輸出； 輸入寄存器和輸入寄存器和DAC寄存器分配有各自的地址，可分別選通用同時(shí)輸出多路模擬信號(hào)。寄存器分配有各自的地址，可分別選通用同時(shí)輸出多路

31、模擬信號(hào)。41第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v電流輸出轉(zhuǎn)換成電壓輸出電流輸出轉(zhuǎn)換成電壓輸出 使用運(yùn)算放大器，可以將使用運(yùn)算放大器，可以將DAC0832的電流輸出線性地轉(zhuǎn)換成的電流輸出線性地轉(zhuǎn)換成電壓輸出。根據(jù)運(yùn)放和電壓輸出。根據(jù)運(yùn)放和DAC0832的連接方法，運(yùn)放的輸出可的連接方法，運(yùn)放的輸出可以分為以分為單極型和雙極型單極型和雙極型兩種。兩種。42第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)1.DAC作為單極性電壓輸出作為單極性電壓輸出 VoutBVref/256 Bb7*27+b6*26 +b0*2043第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)2.DAC作為雙極性電壓輸出作為雙極性電壓輸出列方程：列方程：I1+I2+I3=0

32、I1=Va/R，I2=Vout/2R，I3=Vref/2RVaBVref/256解得：解得： Vout=(B128)*Vref/12844第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)一路模擬量輸出，單緩沖方式單緩沖方式45第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v 例：例：D/AD/A轉(zhuǎn)換程序，用轉(zhuǎn)換程序，用DAC 0832DAC 0832輸出輸出0 05V5V鋸齒波，電路為直通方式。設(shè)鋸齒波，電路為直通方式。設(shè)V VREFREF= - 5V= - 5V，DAC 0832DAC 0832地址為地址為7FFFH7FFFH，脈沖周期要求為，脈沖周期要求為100ms100ms。100ms+5V0VDACS：MOVDPTR，#7FF

33、FH；0832 I/O地址地址MOVA，#0；開始輸出；開始輸出0VDACL：MOVXDPTR，A；輸出模擬量；輸出模擬量INCA；升壓；升壓ACALLDELAY；延時(shí)延時(shí)100ms/256AJMPDACL；連續(xù)輸出；連續(xù)輸出DELAY：；延時(shí)子程序；延時(shí)子程序46第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v 例：例：D/AD/A轉(zhuǎn)換程序，用轉(zhuǎn)換程序，用DAC 0832DAC 0832輸出輸出-1-1-5V-5V方波，電路為直方波，電路為直通方式。設(shè)通方式。設(shè)V VREFREF= 5V= 5V，DAC 0832DAC 0832地址為地址為7FFFH7FFFH。-1V-5V解：解： ORG 1000HSTART

34、: MOV DPTR,#7FFFH LOOP: MOV A, #33H MOVX DPTR,A ;置上限電平置上限電平 ACALL DELAY ；形成方波頂寬；形成方波頂寬 MOV A,#0FFH MOVX DPTR, A ;置下限電平置下限電平 ACALL DELAY ；形成方波底寬；形成方波底寬 SJMP LOOP ；循環(huán)；循環(huán)DELAY: 47第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器vA/D轉(zhuǎn)換器是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件。模擬量轉(zhuǎn)換器是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件。模擬量可是電壓、電流等電信號(hào)，也可是聲、光、壓力和溫可是電壓、電流等電信號(hào)，也可是聲、光、壓力和溫度等隨時(shí)間連續(xù)變化的

35、非電物理量。度等隨時(shí)間連續(xù)變化的非電物理量。v非電物理量可通過合適的傳感器等轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，模非電物理量可通過合適的傳感器等轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，模擬量只有轉(zhuǎn)換成數(shù)字量才能被計(jì)算機(jī)采集、分析和計(jì)擬量只有轉(zhuǎn)換成數(shù)字量才能被計(jì)算機(jī)采集、分析和計(jì)算處理。算處理。48第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)A/D轉(zhuǎn)換方法轉(zhuǎn)換方法v電壓頻率式：精度高電壓頻率式：精度高 價(jià)格低，但轉(zhuǎn)換速度不高價(jià)格低，但轉(zhuǎn)換速度不高v積分式：抗干擾能力好，轉(zhuǎn)換速度低積分式：抗干擾能力好，轉(zhuǎn)換速度低v逐次逼近式：轉(zhuǎn)換速度較快v并行轉(zhuǎn)換：并行轉(zhuǎn)換：v串行轉(zhuǎn)換：串行轉(zhuǎn)換：49第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v逐次逼近轉(zhuǎn)換原理 控制電路先使控制電路先使“N位寄

36、存器位寄存器”中最高位置中最高位置1，其余位清零，根據(jù)，其余位清零，根據(jù)“N位寄存器位寄存器”中內(nèi)容使中內(nèi)容使D/A轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一個(gè)比較電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一個(gè)比較電壓Vs，并將其與輸入的模擬電壓并將其與輸入的模擬電壓Vx比較，若比較，若Vx Vs,則則“N位寄存器位寄存器”中最高位中最高位“1”保留，否則置保留，否則置“0”，然后，然后依次對依次對N-1,N-2,重復(fù)上述比較過程，可使重復(fù)上述比較過程，可使“N位寄存器位寄存器”中中得到與模擬量得到與模擬量Vx相對應(yīng)的數(shù)字量。相對應(yīng)的數(shù)字量。50第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v6.6 A/D接口的擴(kuò)展接口的擴(kuò)展衡量衡量A/D性能的主要參數(shù)是：性能的主

37、要參數(shù)是：分辨率，即輸出的數(shù)字量最低位變化一位所對應(yīng)的輸入模擬量分辨率，即輸出的數(shù)字量最低位變化一位所對應(yīng)的輸入模擬量的變化值；的變化值；滿刻度誤差，即輸出全滿刻度誤差，即輸出全1時(shí)輸入電壓與理想輸入量之差；時(shí)輸入電壓與理想輸入量之差；轉(zhuǎn)換速率；轉(zhuǎn)換速率；轉(zhuǎn)換精度；轉(zhuǎn)換精度；是否可方便地和是否可方便地和CPU接口。接口。51第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)6-6-2 ADC0809 ADC0809 ADC 0809/0808ADC 0809/0808為為8 8路輸入通道、路輸入通道、8 8位逐次逼近式位逐次逼近式A/DA/D轉(zhuǎn)換器，可轉(zhuǎn)換器，可分時(shí)分時(shí)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換8 8路模路模擬信號(hào)。擬信號(hào)。一結(jié)構(gòu)一結(jié)

38、構(gòu) 一個(gè)一個(gè)8位逐次逼近式位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)換器、8路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)、路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)、3-8地址鎖存譯碼器地址鎖存譯碼器和三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器。和三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器。52第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v ADC0809ADC0809的引腳功能的引腳功能1N01N7：8路模擬量輸入通道；路模擬量輸入通道；D7D0：8位三態(tài)數(shù)據(jù)輸出線；位三態(tài)數(shù)據(jù)輸出線； A、B、C：通道選擇輸入線；：通道選擇輸入線； ALE：通道鎖存控制信號(hào)輸入線：通道鎖存控制信號(hào)輸入線 ；START：啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)輸入線；：啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)輸入線；CLK：轉(zhuǎn)換時(shí)鐘輸入線，：轉(zhuǎn)換時(shí)鐘輸入線，CLK的典型值為的典型值為640K

39、Hz，超過該頻率時(shí)，轉(zhuǎn)換精度會(huì)下降，超過該頻率時(shí)，轉(zhuǎn)換精度會(huì)下降；EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出線，高電平有效；：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出線，高電平有效；OE：輸出允許控制信號(hào)輸出線，：輸出允許控制信號(hào)輸出線，OE為高電平時(shí)把為高電平時(shí)把轉(zhuǎn)換結(jié)果送數(shù)據(jù)線轉(zhuǎn)換結(jié)果送數(shù)據(jù)線D7D0，OE為低電平時(shí)為低電平時(shí)D7D0為浮空態(tài)；為浮空態(tài)；53第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)vADC0809ADC0809時(shí)鐘信號(hào)的確定時(shí)鐘信號(hào)的確定 ADC0809ADC0809時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘信號(hào)由80318031的的ALEALE信號(hào)提供信號(hào)提供，80318031的的ALEALE引腳通常引腳通常是每個(gè)機(jī)器周期出現(xiàn)兩次，故它的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘

40、頻率的是每個(gè)機(jī)器周期出現(xiàn)兩次，故它的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/61/6。若。若80318031的主頻是的主頻是6MHz6MHz，則，則ALEALE信號(hào)頻率是信號(hào)頻率是1MHz1MHz，若使，若使ALEALE上信號(hào)二分頻后接上信號(hào)二分頻后接ADC0809ADC0809的的CLKCLK端，則可獲得端，則可獲得500KHz500KHz的的A/DA/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換脈沖換脈沖54第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)v（1）啟動(dòng)）啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換滿足以下條件：滿足以下條件：在在START端需產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，端需產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，上升沿復(fù)位上升沿復(fù)位ADC0809，下降，下降沿啟動(dòng)沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換。在啟動(dòng)在啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)

41、換之前，需在轉(zhuǎn)換之前，需在ALE端產(chǎn)生一個(gè)正跳變，將地址鎖端產(chǎn)生一個(gè)正跳變，將地址鎖存起來存起來，使得在，使得在A/D轉(zhuǎn)換期間，比較器內(nèi)部輸入始終是選中的轉(zhuǎn)換期間，比較器內(nèi)部輸入始終是選中的模擬通道輸入信號(hào)。模擬通道輸入信號(hào)。在在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束之前，在轉(zhuǎn)換結(jié)束之前，在START端和端和ALE端不能再次出現(xiàn)正脈端不能再次出現(xiàn)正脈沖信號(hào)。沖信號(hào)。55第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)56第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)三種啟動(dòng)方式對應(yīng)三種硬件連接方法三種啟動(dòng)方式對應(yīng)三種硬件連接方法1）ADDA，ADDB，ADDC分別接地址鎖存器提供地址的低分別接地址鎖存器提供地址的低3位位,指向指向IN7通道的相應(yīng)程通道的相應(yīng)程序指令為：序指令為： MOV DPTR，#0EFF7H；指向；指向D/A轉(zhuǎn)換器和模擬通道轉(zhuǎn)換器和模擬通道IN7地址地址 MOVX DPTR，A ；啟動(dòng)；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換，A中可以是任意值中可以是任意值57第六章 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)2）ADDA，ADDB，ADDC分別接數(shù)據(jù)線中的低分別接數(shù)據(jù)線中的低3位，則指向位，則指向IN7通道的相應(yīng)通道的相應(yīng)程序指令為：程序指令為： MOV DPH，#0E0H ；送；送D/A轉(zhuǎn)換器端口地址轉(zhuǎn)換器端口地址 MOV A，#07H ；IN7地址送地址送A MOVX DPTR，A ；送地址并啟動(dòng)；送地址并啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換5