第七節(jié) MCS-51與AD和DA的接口

概述一、D/A轉(zhuǎn)換器二、MCS-51和DAC0832的接口三、A/D轉(zhuǎn)換器四、MCS-51和ADC0809的接口本章內(nèi)容概述D/A轉(zhuǎn)換器(DigitaltoAnalogConverter)A/D轉(zhuǎn)換器(AnalogtoDigitalConverter)概述A/D轉(zhuǎn)換器主要用于數(shù)據(jù)采集D/A轉(zhuǎn)換器主要用于實(shí)施控制實(shí)例1：柴油機(jī)缸套冷卻水溫度控制系統(tǒng)實(shí)例2：船舶主機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)7.1 D/A轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器接收來自MCS-51的數(shù)字量，并轉(zhuǎn)換成模擬量用于推動執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，以控制被控實(shí)體的工作過程。Vout ：

輸出模擬量

VR ：

參考電壓Vref，常量B ：

數(shù)字量n ： D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)7.1 D/A轉(zhuǎn)換器（一）D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)性能指標(biāo)是選型依據(jù)、衡量芯片質(zhì)量的重要參數(shù)。1、分辨率（Resolution）2、轉(zhuǎn)換精度（ConversionAccuracy）3、偏移量誤差（OffsetError）4、線性度（Linearity）7.1 D/A轉(zhuǎn)換器（一）D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)1、分辨率（Resolution）

指D/A轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸出模擬增量，取決于輸入數(shù)字量的二進(jìn)制位數(shù)。1）若數(shù)字量的位數(shù)為n，則分辨率為Vref×2－n。

2）數(shù)字量位數(shù)越多，分辨率就越高。3）應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)分辨率的需要選定轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。7.1 D/A轉(zhuǎn)換器（一）D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)2、轉(zhuǎn)換精度（ConversionAccuracy）

指滿量程時(shí)DAC的實(shí)際模擬輸出值和理論值的接近程度。如：滿量程時(shí)理論輸出值為10V，實(shí)際輸出值是在9.99V—10.01V之間，其轉(zhuǎn)換精度為+10mV。7.1 D/A轉(zhuǎn)換器（一）D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)3、偏移量誤差（OffsetError）

指輸入數(shù)字量為零時(shí)，輸出模擬量對零的偏移值。這種誤差通常可以借助電位計(jì)對DAC的參考電壓或者反饋電路進(jìn)行調(diào)節(jié)而消除。4、線性度（Linearity）

指DAC的實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線和理想直線之間的最大偏差。7.1 D/A轉(zhuǎn)換器（二）DAC0832芯片介紹

D/A轉(zhuǎn)換器的主要部件是電阻開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其主要網(wǎng)絡(luò)形式有權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)和R–2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)，其工作原理這里不作介紹。集成D/A芯片類型很多，按字長分有8位、10位、12位等；當(dāng)前常見的D/A芯片主要包括美國國家半導(dǎo)體公司的DAC系列，如DAC0832等；美國模擬器件公司的AD系列，如AD558等。7.1 D/A轉(zhuǎn)換器（二）DAC0832芯片介紹 1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)8位DACDAC寄存器輸入寄存器-+IOUT2IOUT1RfbVODI0～7VrefILECS與與與WR1WR2XFERLE1LE2AGNDVCCDGNDLE1（LE2）=0：鎖存1：直通7.1 D/A轉(zhuǎn)換器（二）DAC0832芯片介紹 2、引腳功能CSWR1AGNDDI3DI2DI2DI0VREFRFBDGNDVCCILEWR2XFERDI4DI5DI6DI7IOUT1IOUT21234567891020191817161514131211DAC0832有20引腳，采用雙列直插式(DIP)封裝，如圖所示。/CS：片選信號/WR1：寫信號線1/WR2：寫信號線2/XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號輸入線，低電平有效ILE：數(shù)據(jù)允許控制輸入線，高電平有效DI0～DI7（DI0為最低位）：8位數(shù)字量輸入端7.1 D/A轉(zhuǎn)換器（二）DAC0832芯片介紹 2、引腳功能CSWR1AGNDDI3DI2DI2DI0VREFRFBDGNDVCCILEWR2XFERDI4DI5DI6DI7IOUT1IOUT21234567891020191817161514131211DAC0832有20引腳，采用雙列直插式(DIP)封裝，如圖所示。AGND：模擬地DGND：數(shù)字地IOUT1：模擬電流輸出線1IOUT2：模擬電流輸出線2Rfb：片內(nèi)反饋電阻引出線，反饋電阻制作在芯片內(nèi)部VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線。電壓范圍為－10V～＋10V。VCC：工作電源輸入端，可接＋5V～＋15V電源。7.1 D/A轉(zhuǎn)換器（二）DAC0832芯片介紹

DAC0832的主要技術(shù)指標(biāo)輸入：8位數(shù)字量。內(nèi)有鎖存器，數(shù)字量輸入端可直接與CPU的數(shù)據(jù)總線相連。輸入方式：雙緩沖、單緩沖和直通輸入三種方式。輸入邏輯：與TTL兼容。輸出：模擬量電流IOUT1和IOUT2。電流建立時(shí)間：1s。擴(kuò)展7.1 D/A轉(zhuǎn)換器（二）DAC0832芯片介紹

DAC0832的主要技術(shù)指標(biāo)線性誤差：0.2%FSR(FullScaleRange)，即該芯片的線性誤差為滿量程的0.2%。非線性誤差：0.4%FSR。功耗：20mW。工作電壓：單一+5+15V電源。參考電壓：?10+10V。擴(kuò)展7.1 D/A轉(zhuǎn)換器（二）DAC0832芯片介紹

DAC1210是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的12位D/A轉(zhuǎn)換器芯片，是智能化儀表中常用的一種高性能的D/A轉(zhuǎn)換器。DAC1210是24引腳的雙列直插式芯片，其邏輯結(jié)構(gòu)與DAC0832類似，所不同的是DAC1210具有12位的數(shù)據(jù)輸入端，且其12位數(shù)據(jù)輸入寄存器由一個(gè)8位的輸入寄存器和一個(gè)4位的輸入寄存器組成。擴(kuò)展7.1 D/A轉(zhuǎn)換器（二）DAC0832芯片介紹

擴(kuò)展DAC1210結(jié)構(gòu)圖7.2 MCS51和DAC0832的連接（一）三種連接方式(芯片的控制方式)

對應(yīng)DAC0832中“輸入寄存器”、“DAC寄存器”的不同受控方式，連接方式可分為： 1、直通方式 2、單緩沖方式 3、雙緩沖方式7.2 MCS51和DAC0832的連接（一）三種連接方式(芯片的控制方式)

8位DACDAC寄存器輸入寄存器-+IOUT2IOUT1RfbVODI0～7VrefILECS與與與WR1WR2XFERLE1LE2AGNDVCCDGND7.2 MCS51和DAC0832的連接（一）三種連接方式(芯片的控制方式)

8位DACDAC寄存器輸入寄存器-+IOUT2IOUT1RfbVODI0～7VrefLE1LE2AGNDVCCDGNDLE1（LE2）=1直通方式7.2 MCS51和DAC0832的連接（一）三種連接方式(芯片的控制方式)

8位DACDAC寄存器輸入寄存器-+IOUT2IOUT1RfbVODI0～7VrefLE1LE2AGNDVCCDGNDLE1=1單緩沖方式與WR2XFERLE2=受控7.2 MCS51和DAC0832的連接（一）三種連接方式(芯片的控制方式)

8位DACDAC寄存器輸入寄存器-+IOUT2IOUT1RfbVODI0～7VrefLE2AGNDVCCDGNDLE2=1單緩沖方式ILECS與與WR1LE1LE1=受控7.2 MCS51和DAC0832的連接（一）三種連接方式(芯片的控制方式)

8位DACDAC寄存器輸入寄存器-+IOUT2IOUT1RfbVODI0～7VrefILECS與與與WR1WR2XFERLE1LE2AGNDVCCDGND雙緩沖方式LE2=受控LE1=受控7.2 MCS51和DAC0832的連接（二）MCS51和DAC0832的

方式接線

單緩沖

7.2 MCS51和DAC0832的連接（二）MCS51和DAC0832的

方式接線

單緩沖

單片機(jī)和存儲器的連接圖7.2 MCS51和DAC0832的連接單緩沖

例3.18DAC0832用作波形發(fā)生器，試根據(jù)圖3-37接線，分別寫出產(chǎn)生鋸齒波、三角波和方波的程序。（二）MCS51和DAC0832的

方式接線

7.2 MCS51和DAC0832的連接單緩沖

（二）MCS51和DAC0832的

方式接線

例3.18鋸齒波程序

ORG1000HSTART：

MOVR0，#0FEH；設(shè)置地址

MOVX@R0，A；輸出零電平

INCA

SJMPSTART

END7.2 MCS51和DAC0832的連接單緩沖

（二）MCS51和DAC0832的

方式接線

例3.18三角波程序

ORG 1080HSTART：CLRA

MOVR0，#0FEHDOWN：MOVX@R0，A

INCA

JNZDOWN

MOVA，#0FEHUP：

MOVX@R0，A

DECA

JNZUP

SJMPDOWN

END7.2 MCS51和DAC0832的連接單緩沖

（二）MCS51和DAC0832的

方式接線

例3.18方波程序

ORG1100HSTART：MOVR0,#0FEHLOOP：MOVA，#33H

MOVX@R0，A

ACALLDELAY

MOVA,#0FEH

MOVX@R0,A ACALLDELAYSJMPLOOPDELAY:END...7.2 MCS51和DAC0832的連接單緩沖

（二）MCS51和DAC0832的

方式接線

課堂演示

電路

程序

聯(lián)調(diào)

7.2 MCS51和DAC0832的連接單緩沖

（二）MCS51和DAC0832的

方式接線關(guān)于課堂演示的幾個(gè)問題：1、波形的周期為多少？（以方波為例）2、可否取消鎖存器和譯碼器？若取消，硬件與軟件應(yīng)如何調(diào)整？

7.2 MCS51和DAC0832的連接雙緩沖

（三）MCS51和DAC0832的

方式接線

當(dāng)要求多個(gè)D/A芯片輸出的模擬量同步時(shí)，就必須使用雙緩沖工作方式。7.2 MCS51和DAC0832的連接雙緩沖

（三）MCS51和DAC0832的

方式接線

當(dāng)要求多個(gè)D/A芯片輸出的模擬量同步時(shí)，就必須使用雙緩沖工作方式。

例3.19設(shè)8031內(nèi)部RAM中有兩個(gè)長度為30的數(shù)據(jù)塊，其始址分別為DA1和DA2，請根據(jù)圖7-5，編出能把DA1和DA2中數(shù)據(jù)分別從1#和2#DAC0832輸出的程序。7.2 MCS51和DAC0832的連接雙緩沖

（三）MCS51和DAC0832的

方式接線

解：1、根據(jù)接線圖，DAC0832的各端口地址為： FDH 1#DAC0832數(shù)字量輸入控制口 FEH 2#DAC0832數(shù)字量輸入控制口 FFH 1#和2#DAC0832啟動D/A口