第十五講單片機AD、DA轉(zhuǎn)換接口

A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A01xxxxxxxxxxx0A2A1A0#include<absacc.h>#definePortAXBYTE[0x8000]#definePortBXBYTE[0x8001]Main(){unsignedchd;while(1){chd=PortB;PortA=chd;}}第十一章8051數(shù)據(jù)采集的C編程1、8位A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器,采用CMOS工藝制造。1.ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖2.ADC0809的引腳ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝,其引腳排列見圖6。(1)IN7~IN0：模擬量輸入通道。(2)ADDA、ADDB、ADDC：模擬通道地址線。(3)ALE：地址鎖存信號。(4)START：轉(zhuǎn)換啟動信號。(5)D7~D0：數(shù)據(jù)輸出線。(6)OE：輸出允許信號。(7)CLK：時鐘信號。(8)EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號。(9)VCC：+5V電源。(10)Vref：參考電壓。

圖2ADC0809的引腳圖

3MCS-51單片機與ADC0809的接口ADC0809與MCS-51單片機的一種常用連接方法如圖3所示。電路連接主要涉及兩個問題,一個是8路模擬信號的通道選擇,另一個是A/D轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。1.8路模擬通道選擇ADDA、ADDB、ADDC分別接系統(tǒng)地址鎖存器提供的末3位地址,只要把3位地址寫入0809中的地址鎖存器,就實現(xiàn)了模擬通道選擇。

圖3ADC0809與8031的連接圖

圖4ADC0809與8031的連接圖

圖5ADC0809與8031的連接圖

表1ADC0809通道選擇表啟動A/D轉(zhuǎn)換只需使用1條MOVX指令。在此之前,要將P2.0清0并將末3位與所選擇的通道號相對應(yīng)的口地址送入數(shù)據(jù)指針DPTR中。例如要選擇IN0通道時,可采用如下兩條指令,即可啟動A/D轉(zhuǎn)換：MOVDPTR,＃7FF8H;送入0809的口地址MOVX@DPTR,A;啟動A/D轉(zhuǎn)換(IN0)注意：此處的A與A/D轉(zhuǎn)換無關(guān),可為任意值。方式一：#defineADADDRXBYTE[0x7FF8]ADSTART=0x00;方式二：unsignedcharxdata*pADStart;pADStart=0x7FF8;*pADStart=0;2.轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)為數(shù)字量,這些數(shù)據(jù)應(yīng)傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認A/D轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后,才能進行傳送。通常可采用下述3種方式。1)定時傳送方式對于一種A/D轉(zhuǎn)換器來說,轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標是已知的和固定的。2)查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片有表示轉(zhuǎn)換結(jié)束的狀態(tài)信號,例如ADC0809的EOC端。3)中斷方式如果把表示轉(zhuǎn)換結(jié)束的狀態(tài)信號(EOC)作為中斷請求信號,那么，便可以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述哪種方式,只要一旦確認轉(zhuǎn)換結(jié)束,便可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。所用的指令為MOVX讀指令,仍以圖4所示為例,則有MOVDPTR,＃FE00HMOVXA,@DPTRC語言：unsignedcharchADResult;chADResult=ADADDR;chADResult=*pADStart;從ADC0809的8通道輪流采集一次數(shù)據(jù)，采集的結(jié)果放在數(shù)組ad中。圖11-3(243頁)#include<absacc.h>//絕對地址訪問頭文件#include<reg51.h>#defineIN0XBYTE[0x7FF8]//通道0的地址sbitad_busy=P3^3;//AD轉(zhuǎn)換結(jié)束標志//AD轉(zhuǎn)換函數(shù),變量x為AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的指針voidad0809(unsignedchar*x);//返回值為無符號字符型，變量分別為AD轉(zhuǎn)換器的基地址，AD轉(zhuǎn)換器的模擬通道unsignedcharADC0809(unsignedintnADAddrBase,unsignedcharchChannel);main(){unsignedintdatai;staticunsignedchardataad[8];ad0809(ad);for(i=0;i<8;i++){ad[i]=ADC0809(0x7FF8,i);}}voidad0809(unsignedchar*x){unsignedchari,j;unsignedcharxdata*ad_adr;//指向外部存儲空間的指針ad_adr=&IN0;//獲得AD轉(zhuǎn)換通道0的地址for(i=0;i<8;i++){*ad_adr=0;//啟動AD轉(zhuǎn)換for(j=0;j<2;j++);//延時，EOC在AD轉(zhuǎn)換啟動后10us行變成低電平while(ad_busy==0);//等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束,AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后EOC變高電平*x=*ad_adr;ad_adr++;x++;}}//返回值為無符號字符型，變量分別為AD轉(zhuǎn)換器的基地址，AD轉(zhuǎn)換器的模擬通道unsignedcharADC0809(unsignedintnADAddrBase,unsignedcharchChannel){unsignedchari,chADResult; unsignedcharxdata*pADChannel; pADChannel=nADAddrBase+chChannel;*pADChannel=chChannel;//啟動AD轉(zhuǎn)換 for(i=0;i<2;i++);//延時，EOC在AD轉(zhuǎn)換啟動后10us行變成低電平 while(ad_busy==0);//等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束 chADResult=*pADChannel;//讀AD轉(zhuǎn)換結(jié)果return(chADResult);}第十章、8051輸出控制的C編程1D/A轉(zhuǎn)換器接口1D/A轉(zhuǎn)換器概述

在設(shè)計D/A轉(zhuǎn)換器與單片機接口之前，一般要根據(jù)D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標選擇D/A轉(zhuǎn)換器芯片。(1)分辨率。分辨率是D/A轉(zhuǎn)換器對輸入量變化敏感程度的描述。D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率定義為：當輸入數(shù)字量發(fā)生單位數(shù)碼變化時，即LSB位產(chǎn)生一次變化時所對應(yīng)輸出模擬量的變化量。對于線性D/A轉(zhuǎn)換器來說，其分辨率Δ與輸入數(shù)字量輸出的位數(shù)n呈現(xiàn)下列關(guān)系

(2)建立時間。建立時間是描述D/A轉(zhuǎn)換速率快慢的一個重要參數(shù)。一般所指的建立時間是輸入數(shù)字量變化后，模擬輸出量達到終值誤差±LSB/2(最低有效位)時所經(jīng)歷的時間。根據(jù)建立時間的長短，把D/A轉(zhuǎn)換器分成以下幾擋：超高速<100ns較高速100ns~1μs高速1~10μs中速10~100μs低速≥100μs18位D/A轉(zhuǎn)換器芯片DAC0832DAC0832為一個8位D/A轉(zhuǎn)換器,單電源供電,在+5~+15V范圍內(nèi)均可正常工作?；鶞孰妷旱姆秶鸀椤?0V,電流建立時間為1μs,CMOS工藝,低功耗20mW。DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖2、DAC0832各引腳的功能如下：(1)D7~D0：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入端。(2)：片選信號,輸入,低電平有效。(3)ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許信號,輸入,高電平有效。(4)：寫信號1,輸入,低電平有效。(5)：寫信號2,輸入,低電平有效。(6)：數(shù)據(jù)傳送控制信號,輸入,低電平有效。(7)IOUT1：電流輸出1,當DAC寄存器中各位為全“1”時,電流最大;為全“0”時,電流為0。(8)IOUT2：電流輸出2,電路中保證IOUT1+IOUT2=常數(shù)。(9)Rfb：反饋電阻端,片內(nèi)集成的電阻為15kΩ。(10)Vref：參考電壓,可正可負,范圍為-10~+10V。(11)DGND：數(shù)字量地。(12)AGND：模擬量地。圖2DAC0832引腳圖3MCS-51單片機與DAC0832的接口MCS-51單片機與DAC0832的接口有3種連接方式,即直通方式、單緩沖方式及雙緩沖方式。直通方式不能直接與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線相連,需另加鎖存器,故較少應(yīng)用。下面介紹單緩沖與雙緩沖兩種連接方式。1.單緩沖方式所謂單緩沖方式就是使DAC0832的兩個輸入寄存器中有一個處于直通方式,而另一個處于受控的鎖存方式,當然也可使兩個寄存器同時選通及鎖存。

2.雙緩沖方式所謂雙緩沖方式,就是把DAC0832的兩個鎖存器都接成受控鎖存方式。由于兩個鎖存器分別占據(jù)兩個地址,因此在程序中需要使用兩條傳送指令,才能完成一個數(shù)字量的模擬轉(zhuǎn)換。圖3DAC0832的3種單緩沖連接方式(a)DAC寄存器直通方式；(b)輸入寄存器直通方式；(c)兩個寄存器同時選通及鎖存方式圖3DAC0832的3種單緩沖連接方式(a)DAC寄存器直通方式；(b)輸入寄存器直通方式；(c)兩個寄存器同時選通及鎖存方式圖3DAC0832的3種單緩沖連接方式(a)DAC寄存器直通方式；(b)輸入寄存器直通方式；(c)兩個寄存器同時選通及鎖存方式圖4DAC0832的雙緩沖連接方式圖

4D/A轉(zhuǎn)換應(yīng)用舉例D/A轉(zhuǎn)換器是計算機控制系統(tǒng)中常用的接口器件,它可以直接控制被控對象,例如控制伺服電動機或其它執(zhí)行機構(gòu)。它也可以很方便地產(chǎn)生各種輸出波形,如矩形波、三角波、階梯波、鋸齒波、梯形波、正弦波及余弦波等。

例1：兩片DAC0832的輸入寄存器地址分別為8FFFH和A7FFH，兩個芯片的DAC寄存器地址都為2FFH，將data1和data2數(shù)據(jù)同時轉(zhuǎn)換為模擬量。(P231)圖5單路DAC0832與單片機接口邏輯圖#include<absacc.h>#defineINPUTR1XBYTE[0x8FFF]#defineINPUTR2XBYTE[0xA7FF]#defineDACRXBYTE[0x2FFF]voiddac2b(data1,data2){INPUTR1=data1;INPUTR2=data1;DACR=0;}圖6單路DAC0832與單片機接口邏輯圖例2：用一片DAC0832產(chǎn)生鋸齒波。(P232)#include<absacc.h>#defineDA0832XBYTE[0xFFFE]//DA轉(zhuǎn)換器地址voidstair(void);main(){stair();}voidstair(void){unsignedchari;while(1){for(i=0;i<=255;i++