第11章 51單片機與DA、AD 轉(zhuǎn)換器的接口

1、第第1111章章 5151單片機與單片機與D/AD/A、 A/D A/D 轉(zhuǎn)換器的接口轉(zhuǎn)換器的接口12 第第11章章 目錄目錄11.0 51單片機片外并行擴展單片機片外并行擴展（接口）結(jié)構(gòu)（接口）結(jié)構(gòu)11.1 AT89S51單片機與單片機與DAC的接口的接口 11.1.1 D/A轉(zhuǎn)換器簡介 11.1.2 AT89S51單片機與8位D/A轉(zhuǎn)換器0832的接口設(shè)計11.2 AT89S51單片機與單片機與ADC的接口的接口 11.2.1 A/D轉(zhuǎn)換器簡介 11.2.2 AT89S51與逐次比較型8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809的接口 3 51單片機片外并行單片機片外并行擴展（接口）結(jié)構(gòu)擴展（接口）結(jié)構(gòu)

2、AT89S51單片機采用總線結(jié)構(gòu)，擴展片外 ROM RAM I/O設(shè)備. 3圖圖11-1 AT89S51單片機的片外并行系統(tǒng)擴展結(jié)構(gòu)單片機的片外并行系統(tǒng)擴展結(jié)構(gòu)4并行系統(tǒng)擴展并行系統(tǒng)擴展主要包括存儲器擴展存儲器擴展和I/O接口部件擴展接口部件擴展。（1）程序存儲器擴展、數(shù)據(jù)存儲器擴展獨立編址：）程序存儲器擴展、數(shù)據(jù)存儲器擴展獨立編址：AT89S51單片機采用程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間分開的哈佛結(jié)構(gòu)。擴展后，系統(tǒng)形成了兩個并行的外部存儲兩個并行的外部存儲器空間器空間。（2）I/O接口部件擴展與數(shù)據(jù)存儲器擴展統(tǒng)一編址。接口部件擴展與數(shù)據(jù)存儲器擴展統(tǒng)一編址。45系統(tǒng)擴展以AT89S51為核心，通

3、過總線把單片機與各擴展部件連接起來。進行系統(tǒng)擴展首先要構(gòu)造首先要構(gòu)造系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線。（1）地址總線）地址總線（Address Bus，AB）：用于傳送單片機發(fā)出發(fā)出的地址信號的地址信號，以便進行存儲單元和I/O接口芯片中的寄存器單元的選擇。（2）數(shù)據(jù)總線）數(shù)據(jù)總線（Data Bus，DB）：用于單片機與外部存儲器之間或與I/O接口之間傳送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)總線是雙向的雙向的。（3）控制總線）控制總線（Control Bus，CB）：控制總線是單片機發(fā)出的各種控制信號線。61P0口作為低口作為低8位地址位地址/數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線AT89S51受引腳數(shù)目限制，P0口口既用作低8位地址總線，又用作數(shù)據(jù)總線（

4、分時復(fù)用），因此需增加一個增加一個8位地址鎖存器位地址鎖存器。AT89S51訪問外部擴展的存儲器單元或I/O接口寄存器時：先發(fā)出低先發(fā)出低8位地址位地址送地址鎖存器鎖存，鎖存器輸出作為系統(tǒng)的低8位地址（A7 A0）。隨后，P0口又作為數(shù)據(jù)總線口又作為數(shù)據(jù)總線口（D7 D0），如圖圖11-2所示所示。 2P2口的口線作為高位地址線口的口線作為高位地址線P2口用作系統(tǒng)的高高8位地址線位地址線，再加上地址鎖存器提供的低8位地址，便形成了系統(tǒng)完整的16位地址總線。7單片機系統(tǒng)的片外擴展尋址范圍達64KB。7 圖圖11-2 AT89C51單片機擴展的片外三總線單片機擴展的片外三總線83控制信號線控制信號

5、線除地址線和數(shù)據(jù)線外，還要有系統(tǒng)的控制總線。這些信號有的就是單片機引腳的第一功能信號，有的則是P3口第二功能信號。包括：（1） 作為外擴程序存儲器外擴程序存儲器的讀選通讀選通控制信號。（2） 和和 為外擴數(shù)據(jù)存儲器外擴數(shù)據(jù)存儲器和I/O的讀、寫選通控制信號。（3）ALE作為P0口發(fā)出的低8位地址鎖存控制信號。（4） 為片內(nèi)、片外程序存儲器的選擇控制信號。AT89S51的4個并行I/O口，如果用于片外系統(tǒng)并行擴展的需要，真正作為數(shù)字真正作為數(shù)字I/O用，就剩下用，就剩下P1和和P3的部分口線的部分口線了。8PSENRDWREA9A/D轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換器（ADC） D/A轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換器（DAC）用途）

6、用途A/D轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換器（ADC）-將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件用在單片機測控系統(tǒng)的前向通道中：被測量被測量的溫度、壓力、流量、速度等非電物理量非電物理量，須經(jīng)傳感器先轉(zhuǎn)換成模擬電信號，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，才能在單片機中用軟件進行處理。D/A轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換器（DAC）-將將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬信號的器件轉(zhuǎn)換為模擬信號的器件用在單片機測控系統(tǒng)的后向通道中。部分的單片機芯片內(nèi)集成了D/A轉(zhuǎn)換器；獨立的獨立的DAC芯片芯片設(shè)計者只需要合理的選用合適的芯片只需要合理的選用合適的芯片，了解它們的功能、引腳外特性以及與單片機的接口設(shè)計方法即可。10AT89S51單片機與

7、單片機與DAC的接口的接口選用D/A轉(zhuǎn)換器時，注意D/A轉(zhuǎn)換器選擇轉(zhuǎn)換器選擇的幾個問題:（1）D/A轉(zhuǎn)換器的輸出形式轉(zhuǎn)換器的輸出形式電壓輸出電壓輸出輸入的是數(shù)字量，而輸出為電壓。電流輸出電流輸出對電流輸出的D/A轉(zhuǎn)換器，如需要模擬電壓輸出，可在其輸出端加一個由運算放大器構(gòu)成的I-V轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換電路，將電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出。11（2）D/A轉(zhuǎn)換器與單片機的接口形式轉(zhuǎn)換器與單片機的接口形式早期采用8位數(shù)字量并行傳輸?shù)牟⑿薪涌谀壳埃⑿薪涌谕?，帶有串行口的串行口的D/A轉(zhuǎn)換器品種也轉(zhuǎn)換器品種也不斷增多不斷增多。通用的UART串行口、串行口、I2C串行口串行口和SPI串行口串行口等。122DAC主要技

8、術(shù)指標主要技術(shù)指標（1）分辨率）分辨率單片機輸入給輸入給D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器的單位數(shù)字量單位數(shù)字量的變化的變化,所引起的模擬量所引起的模擬量輸出的變化輸出的變化.定義為定義為輸出滿刻度值輸出滿刻度值與2n之比（n為D/A轉(zhuǎn)換器的二進制位數(shù)）。習(xí)慣上用輸入數(shù)字量的二進制位數(shù)表示習(xí)慣上用輸入數(shù)字量的二進制位數(shù)表示。位數(shù)越多，分辨率越高，即D/A轉(zhuǎn)換器對輸入量變化的敏感程度越高。13例例 8位的D/A轉(zhuǎn)換器，若滿量程輸出為10V，求分辨率。根據(jù)定義，分辨率為：分辨率為：10V/2n=10V/256=39.1mV即輸入的二進制數(shù)最低位的變化（常用符號1LSB表示），可引起輸出的模擬電壓變化39.1mV

9、，該值占滿量程的0.391%。同理：10位D/A轉(zhuǎn)換1 LSB = 9.77mV = 0.1%滿量程12位D/A轉(zhuǎn)換1 LSB = 2.44mV = 0.024%滿量程16位D/A轉(zhuǎn)換1 LSB = 0.076mV = 0.00076%滿量程14（2）建立時間）建立時間描述D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換快慢轉(zhuǎn)換快慢的參數(shù)，用于表明轉(zhuǎn)換速度表明轉(zhuǎn)換速度。其值為從其值為從輸入數(shù)字量到輸出達到終值誤差輸入數(shù)字量到輸出達到終值誤差 (1/2)LSB時時所所需的時間需的時間。電流輸出電流輸出的轉(zhuǎn)換時間較短；較短；電壓輸出電壓輸出的轉(zhuǎn)換器，由于要加上完成I-V轉(zhuǎn)換的運算放大器的延遲時間，轉(zhuǎn)換時間要長一些轉(zhuǎn)換時間要長一些

10、。快速D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間可控制在1s以下。15（3）轉(zhuǎn)換精度）轉(zhuǎn)換精度理想情況下，轉(zhuǎn)換精度與分辨率基本一致，位數(shù)越多精度越高。實際，由于電源電壓、基準電壓、電阻、制造工藝等各種因素存在著誤差。因此，轉(zhuǎn)換精度與分辨率并不完全轉(zhuǎn)換精度與分辨率并不完全一致一致。位數(shù)相同，分辨率則相同位數(shù)相同，分辨率則相同，但相同位數(shù)的不同轉(zhuǎn)換器但相同位數(shù)的不同轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換精度精度會有所不同會有所不同。例如，例如，某種型號的8位DAC精度為0.19%，而另一種型號的8位DAC精度為0.05%。1651單片機單片機與與8位位D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器0832的接口設(shè)計的接口設(shè)計1DAC0832芯片介紹芯片介紹（1）DAC

11、0832的特性的特性美國國家半導(dǎo)體公司的DAC0832芯片，是具有兩個輸入數(shù)據(jù)寄存器的8位DAC，它能直接與51單片機連接。17主要特性如下主要特性如下。 分辨率為分辨率為8位。位。 電流輸出，建立時間為電流輸出，建立時間為1 s。 可雙緩沖輸入、單緩沖輸入或直接數(shù)字輸入?？呻p緩沖輸入、單緩沖輸入或直接數(shù)字輸入。 單一電源供電（單一電源供電（+5V+15V）。）。 低功耗，低功耗，20mW。（2）DAC0832的引腳及邏輯結(jié)構(gòu)的引腳及邏輯結(jié)構(gòu)引腳引腳如圖圖11-1所示，DAC0832的邏輯結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)如圖圖11-2所示。1819圖圖11-1 DAC0832的引腳圖的引腳圖20圖圖11-2 DA

12、C0832的邏輯結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)21“8位輸入寄存器位輸入寄存器”用于存放單片機送來的數(shù)字量，使輸入數(shù)字量得到緩沖和鎖存，由 加以控制；“8位位DAC寄存器寄存器”用于存放待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，由 控制； LE12LE引腳功能：引腳功能：DI0DI7：8位數(shù)字信號輸入端，位數(shù)字信號輸入端，與單片機的數(shù)據(jù)總線與單片機的數(shù)據(jù)總線P0口相連口相連，用于接，用于接收單片機送來的待轉(zhuǎn)換為模擬量的數(shù)字量。收單片機送來的待轉(zhuǎn)換為模擬量的數(shù)字量。 ：片選端，當(dāng)為低電平時，本芯片被選中。片選端，當(dāng)為低電平時，本芯片被選中。ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制端，高電平有效。數(shù)據(jù)鎖存允許控制端，高電平有效。 22CS ：數(shù)據(jù)傳送控制

13、，低電平有效。數(shù)據(jù)傳送控制，低電平有效。 ：DAC寄存器寫選通控制端，低電平有效。 =0， =0時，輸入寄存器中待轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)傳入8位DAC寄存器中。23XFER2WRXFER2WR：第一級輸入寄存器寫選通控制，低電平有效。第一級輸入寄存器寫選通控制，低電平有效。WR1待轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)信號送到第一級待轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)信號送到第一級8位輸入寄存器。位輸入寄存器。0,1,10CSILEWRIOUT1：D/A轉(zhuǎn)換器電流輸出1端.輸入數(shù)字量全為“1”時，IOUT1最大，輸入數(shù)字量全為“0”時，IOUT1最小。IOUT2：D/A轉(zhuǎn)換器電流輸出2端，IOUT2 + IOUT1 = 常數(shù)。Rfb：外部反饋信號輸入端，內(nèi)

14、部已有反饋電阻Rfb，根據(jù)需要也可外接反饋電阻。VCC：電源輸入端，在+5V+15V范圍內(nèi)。DGND：數(shù)字信號地。AGND：模擬信號地，最好與基準電壓共地。24251單片機與單片機與DAC0832的接口電路設(shè)計的接口電路設(shè)計接口電路有單緩沖方式單緩沖方式或雙緩沖方式雙緩沖方式。（1）單緩沖方式）單緩沖方式DAC0832內(nèi)部的兩個數(shù)據(jù)緩沖器：兩個數(shù)據(jù)緩沖器：一個一個處于處于直通直通方式方式，另一個另一個處于受控導(dǎo)通的鎖存方式；鎖存方式；兩個兩個輸入寄存器同時受控導(dǎo)通的鎖存方式鎖存方式。單緩沖方式應(yīng)用場合：只有一路模擬量輸出，雖是多路模擬量輸出但并不要求多路輸出同步的情況下2526圖圖11-3 單

15、緩沖方式下單片機與單緩沖方式下單片機與DAC0832的接口電路的接口電路由P2.7提供，單片機執(zhí)行如下兩條指令就可使DAC0832接收AT89S51送來的數(shù)字量。MOVDPTR，#0XXX XXXX XXXX XXXXB；MOV A, #FEHMOVXDPTR，A；單片機的 和P2.7輸出端有效27CSWR1【例例11-1】DAC0832用作波形發(fā)生器波形發(fā)生器。試根據(jù)圖11-3，分別寫出產(chǎn)生鋸齒波鋸齒波、三角波三角波和矩形波矩形波的程序。在圖11-3中，運算放大器A輸出端Vout，產(chǎn)生的模擬輸出電壓是單極性的。 鋸齒波的產(chǎn)生鋸齒波的產(chǎn)生 ORG2000HSTART： MOVDPTR，#7FF

16、FH；MOVA，#00H；數(shù)字量ALOOP：MOVX DPTR，A ；數(shù)字量D/A轉(zhuǎn)換器 INCA ；數(shù)字量逐次加1SJMP LOOP28當(dāng)輸入數(shù)字量從輸入數(shù)字量從0開始，逐次加開始，逐次加1進行進行D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換，模擬量與其成正比輸出。當(dāng)A = FFH時，再加1則溢出清0，模擬輸出又為0，然后又重新重復(fù)上述過程，如此循環(huán)，輸出的波形就是鋸齒波，如圖圖11-4所示所示。每一上升斜邊要分成256個小臺階個小臺階，每個小臺階暫留時間小臺階暫留時間為執(zhí)行后三條指令所需要的時間后三條指令所需要的時間。因此 “INC A”指令后插入NOP指令或延時程序，則可改變鋸齒波頻率。2930圖圖11-4 DAC0

17、832產(chǎn)生的鋸齒波輸出產(chǎn)生的鋸齒波輸出 三角波的產(chǎn)生。三角波的產(chǎn)生。 ORG2000HSTART： MOVDPTR，#7FFFHMOVA，#00HUP： MOVX DPTR，A；產(chǎn)生三角波的上升邊INCAJNZUPDOWN：DECA ；A=0時減1為FFH， 產(chǎn)生三角波的下降邊MOVX DPTR，AJNZDOWN SJMPUP31 圖圖11-5 DAC0832產(chǎn)生的三角波輸出產(chǎn)生的三角波輸出32 矩形波的產(chǎn)生矩形波的產(chǎn)生 ORG2000HSTART： MOVDPTR，#7FFFHLOOP： MOVA，#data1 ；#data1為上限電平對應(yīng)的數(shù)字量MOVX DPTR，A；置矩形波上限電平LC

18、ALL DELAY1；調(diào)用高電平延時程序MOV A，#data2 ；#data2為下限電平對應(yīng)的數(shù)字量MOVX DPTR，A；置矩形波下限電平LCALL DELAY2；調(diào)用低電平延時程序SJMP LOOP；重復(fù)進行下一個周期33 圖圖11-6 DAC0832產(chǎn)生的矩形波輸出產(chǎn)生的矩形波輸出輸出的矩形波如矩形波如圖圖11-6所示所示。 DELAY1、DELAY2為兩個延時程序，分別決定輸出的矩形波高、低電平時的持續(xù)寬度。矩形波頻率也可用延時方法改變。343535圖圖11-4 單緩沖方式下單片機與單緩沖方式下單片機與DAC0832的接口電路的接口電路（2）雙緩沖方式）雙緩沖方式多路的多路的D/A轉(zhuǎn)

19、換轉(zhuǎn)換要求同步輸出同步輸出，必須采用雙緩沖同步方式必須采用雙緩沖同步方式。數(shù)字量的輸入鎖存和D/A轉(zhuǎn)換輸出是分兩步分兩步完成的：單片機必須通過 來分別鎖存待轉(zhuǎn)換的多路數(shù)字量，通過 來同時啟動同時啟動多路D/A轉(zhuǎn)換。AT89S51單片機和DAC0832在雙緩沖方式雙緩沖方式下的連接如圖圖11-7所示。36LE1LE237對X-Y繪圖儀的控制：X-Y繪圖儀由X、Y兩個方向的步進電機驅(qū)動，其中一個電機控制繪筆沿X方向運動；另一個電機控制繪筆沿Y方向運動。DAC輸出的模擬電壓模擬電壓Vx和和Vy來控制來控制X-Y繪圖儀繪圖儀，把Vx和Vy分別加到X-Y繪圖儀的X通道通道和Y通道通道。要求兩路模擬信號要

20、同步輸出同步輸出，使繪制的曲線光滑。如果不同步輸出如果不同步輸出，例如先輸出X通道通道的模擬電壓，再輸出Y通道通道的模擬電壓，則繪圖筆先向X方向移動，再向Y方向移動，此時繪制的曲線就是階梯狀的。曲線就是階梯狀的。373839 ORG2000HMOV DPTR, #1XXX XXXX XXXX XXX0B；MOV A, #DATAX；MOVX DPTR, AMOV DPTR, #1XXX XXXX XXXX XXX1B；MOV A, #DATAY；MOVX DPTR, AMOV DPTR, #0XXX XXXX XXXX XXXXBMOVX DPTR, A3940 圖圖11-8 單片機和兩片單片

21、機和兩片DAC0832的雙緩沖方式接口電路的雙緩沖方式接口電路由圖11-7可見：可見：1#DAC0832因 和譯碼器FDH相連，占有FDH和FFH兩個兩個I/O端口地址：端口地址：FDH為1# DAC0832的數(shù)字量輸入控制端口地址； FFH為啟動1# DAC0832 D/A轉(zhuǎn)換的端口地址2#DAC0832的兩個端口地址為FEH和FFH。其中，F(xiàn)EH為為2#DAC0832的數(shù)字量輸入控制端口地址，F(xiàn)FH為啟動2#DAC0832 D/A轉(zhuǎn)換的端口地址。CS【例例11-2】設(shè)AT89S51內(nèi)部RAM中有兩個長度為20的數(shù)據(jù)塊，其起始地址起始地址為分別為addr1和addr2，根據(jù)圖11-7，編寫能

22、把addr1和addrr2中數(shù)據(jù)從1#和2#DAC0832同步輸出的程序。程序中addr1和addr2中的數(shù)據(jù)，即為繪圖儀所繪制曲線的x、y坐標點。由圖11-7可知可知，DAC0832各端口地址各端口地址為為：FDH：1#DAC0832數(shù)字量輸入控制端口FEH：2#DAC0832數(shù)字量輸入控制端口FFH：1#和2#DAC0832啟動D/A轉(zhuǎn)換端口4211.2 51單片機與單片機與ADC的接口的接口11.2.1 A/D轉(zhuǎn)換器簡介轉(zhuǎn)換器簡介A/D轉(zhuǎn)換器把模擬量模擬量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成數(shù)字量成數(shù)字量，以便于單片機進行數(shù)據(jù)處理。431A/D轉(zhuǎn)換器概述轉(zhuǎn)換器概述目前單片的ADC芯片較多，對設(shè)計者來說，只需合理的

23、選擇芯片即可?，F(xiàn)在部分的單片機片內(nèi)集成了部分的單片機片內(nèi)集成了A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器，在片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器不能滿足需要時，還是需外擴。盡管A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多種類很多，但目前廣泛應(yīng)用在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的主要有逐次比較型轉(zhuǎn)換器逐次比較型轉(zhuǎn)換器和雙積分型轉(zhuǎn)換雙積分型轉(zhuǎn)換器器， -式轉(zhuǎn)換器式轉(zhuǎn)換器44（1）逐次比較型）逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器，在精度、速度和價格上都適中，是最常用的最常用的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器。（2）雙積分型）雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器，具有精度高、抗干擾性好、價格低廉等優(yōu)點，與逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器相比，轉(zhuǎn)換速度較慢。（3） - 式式ADC具有積分式與逐次比較型ADC的雙重優(yōu)點。它對

24、工業(yè)現(xiàn)場的串模干擾具有較強的抑制能力，不亞于雙積分ADC，它比雙積分ADC有較高的轉(zhuǎn)換速度，與逐次比較型ADC相比，有較高的信噪比，分辨率高，線性度好，不需要采樣保持電路。45A/D轉(zhuǎn)換器按照輸出數(shù)字量的格式分為并行和串行。按照輸出數(shù)字量的格式分為并行和串行。（1）并行輸出）并行輸出A/D轉(zhuǎn)換器：按照輸出數(shù)字量的有效位數(shù)分為：按照輸出數(shù)字量的有效位數(shù)分為：4位、位、8位、位、10位、位、12位、位、14位、位、16位并行二進制碼輸出位并行二進制碼輸出以及BCD碼輸出碼輸出的 3位半、4位半、5位半等多種。（2）串行輸出A/D轉(zhuǎn)換器帶有帶有同步同步SPI串行接口串行接口的的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器。串

25、行輸出的A/D轉(zhuǎn)換器具有占用端口線少、使用方便、接口占用端口線少、使用方便、接口簡單簡單等優(yōu)點。較為典型的串行較為典型的串行A/D轉(zhuǎn)換器：轉(zhuǎn)換器：美國美國TI公司公司的TLC549（8位）、TLC1549（10位）以及TLC1543（10位）和TLC2543（12位）。46A/D轉(zhuǎn)換器按照轉(zhuǎn)換速度可大致分為：轉(zhuǎn)換器按照轉(zhuǎn)換速度可大致分為：超高速超高速（轉(zhuǎn)換時間1ns）高速高速（轉(zhuǎn)換時間1s）中速中速（轉(zhuǎn)換時間1ms）低速低速（轉(zhuǎn)換時間1s）等幾種不同轉(zhuǎn)換速度的芯片。為適應(yīng)系統(tǒng)集成的需要，有些轉(zhuǎn)換器還將為適應(yīng)系統(tǒng)集成的需要，有些轉(zhuǎn)換器還將多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、時鐘電路、基準電壓源、時鐘電路

26、、基準電壓源、二十進制譯碼器進制譯碼器和和轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路集集成在一個芯片內(nèi)成在一個芯片內(nèi)，為用戶提供方便。472A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標（1）分辨率）分辨率表明A/D轉(zhuǎn)換器對輸入模擬信號的分辨能力，衡量A/D轉(zhuǎn)換器能夠分辨出的輸入模擬量最小變化程度的技能夠分辨出的輸入模擬量最小變化程度的技術(shù)指標術(shù)指標。分辨率取決于A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器的位數(shù)位數(shù)，習(xí)慣上用輸出的二進制位數(shù)或BCD碼位數(shù)表示。48例例1 A/D轉(zhuǎn)換器AD1674的滿量程輸入電壓為5V，可輸出12位二進制數(shù)，即用212個數(shù)進行量化，求其分辨率。分辨率為分辨率為12位位A/D轉(zhuǎn)換器能分辨出輸入電壓的最小差異為分

27、辨出輸入電壓的最小差異為1.22mV的變化：5V/212=1.22mV例例2 雙積分型輸出BCD 碼的A/D轉(zhuǎn)換器MC14433，其滿量程輸入電壓為2V，其輸出最大的十進制數(shù)為1999，分辨率為三位半（三位半（BCD 碼），碼），如果換算成二進制位數(shù)表示，其分辨率約為分辨率約為11位位，因為1999最接近于211=2048。4950（2）轉(zhuǎn)換精度）轉(zhuǎn)換精度定義為A/D轉(zhuǎn)換器的實際輸出與理想輸出的偏差?？捎媒^對誤差或相對誤差表示。絕對誤差：輸出誤差最大值，一般以最低有效位的倍數(shù)給出。相對誤差：絕對誤差相對于滿量程輸出的百分比。12LSB例 絕對誤差表明A/D轉(zhuǎn)換器實際輸出數(shù)字量和理論上輸出數(shù)字量

28、之間的誤差小于最低有效位的半個字51（3）轉(zhuǎn)換時間）轉(zhuǎn)換時間/轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率A/D完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時間所需要的時間。從發(fā)出啟動轉(zhuǎn)換信號直至獲得穩(wěn)定的數(shù)字量代碼所需的時間。轉(zhuǎn)換時間的倒數(shù)為轉(zhuǎn)換速率。5251單片機單片機與逐次比較型與逐次比較型8位位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809的接口的接口531ADC0809結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理結(jié)構(gòu)如圖圖11-19所示所示。采用逐次比較法完成A/D轉(zhuǎn)換，單一的+5V電源供電。片內(nèi)帶有鎖存功能的8選1模擬開關(guān)，由C、B、A的編碼的編碼來決定所選的通道所選的通道。完成一次轉(zhuǎn)換需100 s左右左右（轉(zhuǎn)換時間與CLK腳的時鐘頻率有關(guān)），具有輸出TTL三態(tài)

29、鎖存緩沖器，可直接連到單片機數(shù)據(jù)總線上。535454圖圖11-19 ADC0809結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)框圖552ADC0809引腳及功能引腳及功能逐次比較型8路模擬輸入、8位數(shù)字量輸出的A/D轉(zhuǎn)換器，其引腳如圖圖11-18所示所示。56圖圖11-18 ADC0809的引腳圖的引腳圖 共共28引腳，雙列直插式封裝引腳，雙列直插式封裝。引腳功能如下：n IN0IN7：8路模擬信號輸入端。n D0D7：轉(zhuǎn)換完畢的8位數(shù)字量輸出端。n A、B、C與與ALE：控制8路模擬輸入通道的切換。A、B、C三位編碼對應(yīng)三位編碼對應(yīng)8個通道地址端口個通道地址端口。C、B、A = 000111分別對應(yīng)IN0IN7通道的地址。

30、各路模擬輸入之間切換由軟件改變C、B、A引腳的編碼來實現(xiàn)。5758OE：為輸出允許端，START：為啟動信號輸入端，CLK：為時鐘信號輸入端。VR（+）、）、VR（）：）：正、負正、負基準電壓輸入端。VCC: 電源電壓，電源電壓，+5+15V59引腳時序3AT89S51單片機與單片機與ADC0809的接口的接口如何控制如何控制ADC開始轉(zhuǎn)換開始轉(zhuǎn)換?如何得知轉(zhuǎn)換結(jié)束如何得知轉(zhuǎn)換結(jié)束?如何讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果如何讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果?60控制ADC0809過程如下：（1）用指令選擇）用指令選擇ADC0809的一個模擬輸入通道的一個模擬輸入通道， MOVX DPTR，A；單片機的 信號有效信號有效，從而產(chǎn)生一個啟

31、動脈沖啟動脈沖給ADC0809的START腳，開始對選對選中通道轉(zhuǎn)換中通道轉(zhuǎn)換。（2）當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ADC0809發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束EOC（高電（高電平）信號平）信號，該信號可供單片機查詢，也可反相后作為向單片機發(fā)出的中斷請求信號；61WR62（3）單片機讀取ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果查詢方式：查詢方式：單片機把啟動信號送到ADC之后，對ADC0809的EOC腳不斷進行檢測，以查詢ADC變換是否已經(jīng)結(jié)束，如查詢到變換已經(jīng)結(jié)束，則讀入轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)據(jù)。中斷控制方式：中斷控制方式： ADC0809轉(zhuǎn)換結(jié)束，向單片機發(fā)出中斷請求信號，單片機響應(yīng)此中斷請求，進入中斷服務(wù)程序，讀入轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)據(jù)。63（

32、3）單片機讀取ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果讀入轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)據(jù):MOVX A，DPTR；單片機發(fā)出讀控制 信號，通過邏輯電路控制OE端為高電平，把轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)字量轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)字量讀入到單片機的累加器讀入到單片機的累加器A中。中。RD（1）查詢方式）查詢方式ADC0809與AT89S51的查詢式接口查詢式接口如圖圖11-20所示所示。6465圖圖11-20 ADC0809與與AT89S51查詢式接口查詢式接口基準電壓：基準電壓：提供給A/D轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換時所需要的基準電壓，保證轉(zhuǎn)換精度的基本條件?；鶞孰妷阂獑为氂酶呔确€(wěn)壓電源供給基準電壓要單獨用高精度穩(wěn)壓電源供給，其電壓的變化要電壓的變化要小于小于1LSB。否

33、則當(dāng)被變換的輸入電壓不變，而基準電壓的變化大于1LSB，也會引起A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字量變化。66CLK：由于ADC0809片內(nèi)無時鐘，可利用單片機提供的地址鎖存允許信號ALE經(jīng)經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后獲得觸發(fā)器二分頻后獲得，ALE引腳的頻率是AT89S51單片機時鐘頻率的1/6（但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將少一個ALE脈沖）。如果單片機時鐘頻率采用6MHz，則ALE引腳的輸出頻率為1MHz，再二分頻后為二分頻后為500kHz，符合ADC0809對時鐘頻率的要求。也可采用獨立的時鐘源輸出獨立的時鐘源輸出，直接加到ADC的CLK腳。6768數(shù)據(jù)輸出引腳數(shù)據(jù)輸出引腳D0D7：由于由于ADC0809具有輸出三態(tài)鎖存器，其具有輸出三態(tài)鎖存器，其8位數(shù)據(jù)輸出引腳位數(shù)據(jù)輸出引腳D0D7可直接與單片機的可直接與單片機的P0口相連。口相連。地址