單片機原理及應用第八章

單片機原理及應用第八章第1頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一§8.1按鍵、鍵盤及其接口

一、鍵輸入過程與軟件結構第2頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一 按鍵通常采用機械彈性開關。 由于機械觸點的彈性作用，在閉合和斷開瞬間產(chǎn)生一連串抖動，約為5～10ms。 為確保CPU對一次按鍵動作只確認一次按鍵，必須消除抖動的影響。

二、鍵盤輸入應解決的問題第3頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一VcctoI/OR前沿抖動鍵穩(wěn)定后沿抖動鍵按下第4頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一三、消除抖動的措施

1、硬件消抖采用消抖電路：如用RS觸發(fā)器或單穩(wěn)電路構成；用電容吸收抖動等措施。第5頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一三、消除抖動的措施

2、軟件消抖采用程序延時避開抖動過程:第一次檢測到有鍵按下，執(zhí)行延時子程序（10～20ms），再確定該鍵是否按下，從而消除抖動的影響。第6頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一四、獨立式按鍵接口設計

鍵盤可以分為兩類：獨立連接式矩陣式獨立連接式鍵盤:

這是最簡單的鍵盤電路，各按鍵相互獨立，每個鍵獨立地接入一根數(shù)據(jù)輸入線。第7頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一1、獨立式按鍵及其接口芯片內有上拉電阻芯片內無上拉電阻第8頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2、程序設計：

鍵盤掃描程序采用子程序方式，可供主程序、定時中斷、外部中斷等方式調用。下圖中，采用89C51的P1口低4位擴展4個按鍵，子程序出口：A中放鍵值。若A中為FFH則表示無鍵按下。程序結構：①識別有無鍵按下 ②識別具體按鍵，賦鍵值

第9頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第10頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一KEYSCAN：MOVA,P1 ORLA,＃11110000B CPLA JZNOKEY LCALLDL10MS MOVA，P1 ORLA,＃11110000B CPLAJZNOKEY MOVA,P1 JNBACC.0，K1F JNBACC.1，K2F JNBACC.2，K3F JNBACC.3，K4FLJMPNOKEYK1F：MOVA，＃01H LJMPKEYNEDK2F： MOVA，＃02H LJMPKEYNEDK3F： MOVA，＃03H LJMPKEYNEDK4F： MOVA，＃04H LJMPKEYNEDNOKEY：MOVA，＃FFHKEYEND：RETDL10MS：略，延時10ms第11頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一查詢方式的鍵盤程序也可采用查詢方式的鍵盤程序。P0F~P7F為功能程序入口地址標號，PROM0~PROM7分別為每個按鍵的功能程序。設I/O為P1口。第12頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一程序如下：SMKEY：ORLP1，#0FFH；置P1口為輸入方式MOVA，P1；讀P1口信息JNBACC.0，P0F；0號鍵按下，轉0號鍵處理JNBACC.1，P1F；1號鍵按下，轉1號鍵處理

…

…JNBACC.7，P7F；7號鍵按下，轉7號鍵處理LJMPSMKEYP0F：LJMPPROG0P1F：LJMPPROG1

…

…P7F：LJMPPROG7PROG0：…

…LJMPSMKEYPROG1：…

…LJMPSMKEY

…

…PROG7：…

…LJMPSMKEY第13頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一五、行列式鍵盤接口設計

行列式鍵盤也稱矩陣式鍵盤。用I/O口線組成行列結構，按鍵位于行列的交叉點上。如：3×3行列結構可有9個鍵，占6根I/O線 4×4行列結構可有16個鍵，占8根I/O線

…特點：節(jié)省I/O口線，軟件結構相對復雜，適用于按鍵較多場合。

第14頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一直接利用單片機的I/O口構成鍵盤接口第15頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一利用擴展的I/O口構成鍵盤接口第16頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一1、按鍵的識別方法

程序結構：①識別鍵盤有無鍵按下 ②識別具體按鍵，賦鍵值識別有無鍵按下：讓所有行（列）線置零，讀列（行）線。若列（行）線中有0電平，則有鍵按下。否則無鍵按下。（編程時要消除鍵抖）識別具體鍵：逐行（列）置0電平，其余行（列）置高電平，檢查各列（行）線電平。若某列（行）線為0，則此行列的交叉點處的按鍵被按下。第17頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2、設計舉例電路如圖，利用單片機的P1口擴展4×4鍵盤。注意鍵盤的編碼（鍵值）：鍵號＝行號＋列號P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5V80510123行048C列048C159DEA6237BF第18頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一

KEYSCAN：LCALLKAP JNZKP1 LJMPKEYENDKP1：LCALLDELY LCALLKAP JNZKAP2 LJMPKEYENDKP2：MOVR2，＃0FEH MOVR4，＃00H;（行號）KP4：MOVP1，R2 MOVA，P1 JBACC.4，L1 MOVA，＃00H；（列號） ALMPKP5L1：JBACC.5，L2 MOVA，＃04H；（列號） AJMPKP5L2：JBACC.6，L3 MOVA，＃08H；（列號）ALMPKP5L3： JBACC.7，NEXT MOVA，＃0CH；KP5： ADDA，R4；（鍵號） PUSHACCKP3：LCALLDELY LCALLKAP JNZKP3 POPACCKEYEND:RETNEXT：INCR4 MOVA，R2JNBACC.4，KEYEND RLA MOVR2，A AJMPKP4KAP： MOVP1，＃0F0H MOVA，P1 CPLA ANLA，＃0F0H RETDELY：延時10ms子程序，略。第19頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一§8.2LED顯示及顯示接口

一、LED顯示器1．顯示器結構與原理

LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，由若干發(fā)光二極管組合而成的，一般的“8”字形顯示塊由“a、b、c、d、e、f、g、h”8個發(fā)光二極管組成。這種顯示塊有共陰極與共陽極兩種。第20頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一8段數(shù)碼管外形共陰極數(shù)碼管共陽極數(shù)碼管第21頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一

(1)共陽極接法。把發(fā)光二極管的陽極連在一起構成公共陽極，使用時公共陽極接+5V,每個發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。(2)共陰極接法。把發(fā)光二極管的陰極連在一起構成公共陰極，使用時公共陰極接地。每個發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。第22頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2、字形顯示代碼字形顯示代碼用一個字節(jié)16進制數(shù)表示。共陽極和共陰極LED的顯示代碼互為反碼。字形代碼位D7D6D5D4D3D2D1D0段符號hgfedcba例如，顯示數(shù)字5，則共陽極LED代碼為：92H共陰極LED代碼為：6DH第23頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第24頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一二、顯示方式

1．靜態(tài)顯示方式

各LED的公共端連地（共陰極）或連＋5V（共陽極）。每一位的段選線（a~dp）分別與一個8位端口的鎖存輸出相連。各LED同時導通。

第25頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一特點：亮度較高，編程方便，占用的I/O口多。

第26頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2．動態(tài)顯示方式

所有位的段選線相連，由一個8位I/O口控制，各位的公共端由另外的I/O口線控制。各位LED分時點亮。第27頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一特點：各位分時導通，占用CPU時間多，亮度較低，占用的I/O口少。第28頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一三、接實例口

1、靜態(tài)顯示并行輸出：第29頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一串行輸出：第30頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一

2、動態(tài)顯示

例1利用擴展的8155構成的顯示接口電路（顯示緩沖區(qū)為79H~7EH）第31頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一DIS：MOVR0，#79H ；顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址送R0 MOVR3，#01H ；使顯示器最右邊位亮 MOVA，R3 ；LD0：MOVDPTR，#7F01H ；數(shù)據(jù)指針指向A口 MOVX@DPTR，A ；送掃描值 INCDPTR ；數(shù)據(jù)指針指向B口 MOVA，@R0 ；取欲顯示的數(shù)據(jù) ADDA，#0DH ；加上偏移量 MOVCA，@A+PC ；取出字型碼 MOVX@DPTR，A ；送顯示 ACALLDL1 ；調用延時子程序 INCR0 ；指向下一個顯示段數(shù)據(jù)地址 MOVA，R3 ； JBACC.5，ELD1 ；掃描到第六個顯示器否? RLA ；未到，掃描碼左移1位 MOVR3，A AJMPLD0ELD1：RET第32頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一DSEG：DB3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DHDB7DH，07H，7FH，6FH，77H，7CHDB39H，5EH，79H，71H，40H，00HDL1：MOVR7，#02H ；延時1ms子程序DL：MOVR6，#0FFHDL6：DJNZR6，DL6 DJNZR7，DL RET

第33頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一例2、利用P1口構成的顯示接口電路

P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AaB·

C·

DgAy0By1C.y7……CD451174LS13889C51LED1LED2LED8本例中，只能顯示0～9數(shù)字，顯示緩沖區(qū)為50H～57H緩沖區(qū)內為BCD碼。

第34頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一DISP： MOVR0，#50H ；顯示指針 MOVR2，＃00H ；顯示位指針 MOVR7，＃08H ；循環(huán)指針LOOP： MOVA，R2 SWAPA MOVR3，A ；暫存顯示位地址 MOVA，@R0 ORLA，R3 ；拼湊顯示字 MOVP1，A INCR0 INCR2 LCALLDL DJNZR7，LOOP RETDL：略，延時1ms。第35頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一3、鍵盤和顯示器接口示例

例：8155的鍵盤及顯示接口第36頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一KD1:MOVA，#00000011B；8155初始化：PA、PB為基本輸出，PC為輸入MOVDPTR，#7F00H；MOVX@DPTR，A；KEY1:ACALLKS1；查有無鍵按下JNZLK1；有，轉鍵掃描ACALLDIS；調顯示子程序AJMPKEY1；LK1:ACALLDIS；鍵掃描ACALLDIS；兩次調顯示子程序，延時12msACALLKS1；JNZLK2；ACALLDIS；調顯示子程序AJMPKEY1

第37頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一

LK2：MOVR2,#0FEH；從首列開始MOVR4，#00H；首列號送R4LK4：MOVDPTR,#7F01H；MOVA，R2；MOVX@DPTR，A；INCDPTR；INCDPTR；指向C口MOVXA，@DPTR；JBACC.0，LONE；第0行無鍵按下，轉查第1行MOVA，#00H；第0行有鍵按下，該行首鍵號送AAJMPLKP；轉求鍵號LONE:JBACC.1，LTWO；第1行無鍵按下，轉查第2行MOVA，#06H；第1行有鍵按下，該行首鍵號送AAJMPLKP；轉求鍵號LTWO:JBACC.2，NEXT；第2行無鍵按下，轉查下一列MOVA，#0CH；第2行有鍵按下，該行首鍵號送ALKP:ADDA，R4；求鍵號。鍵號＝行首鍵號＋列號PUSHACC；保護鍵號LK3:ACALLDIS；等待鍵釋放ACALLKS1；JNZLK3；POPACC；RET

；鍵掃描結束。此時A的內容為按下鍵的鍵號

第38頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一

NEXT:INCR4；指向下一列MOVA，R2；RLA；掃描字對應下一列JNBACC.5，KND；判6列掃描完沒有。MOVR2，A；AJMPLK4；未完，轉下一列掃描KND:AJMPKEY1；掃完，轉入新一輪掃描KS1:MOVDPTR，#7F01H；查有無鍵按下子程序。先指向A口MOVA，#00H；MOVX@DPTR，A；送掃描字“00H”INCDPTR；INCDPTR；指向C口MOVXA，@DPTR；CPLA；變正邏輯ANLA,#07H；屏蔽高5位RET；子程序出口，A的內容非0則有鍵按下第39頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一§8.3A/D轉換器接口

一、A/D轉換器的主要技術指標 將模擬量轉換成數(shù)字量的器件稱為模／數(shù)轉換器（ADC）主要技術指標有：1、分辨率

ADC的分辨率是指轉換器所能分辨的被測量的最小值，通常用輸出二進制代碼的位數(shù)來表示。例如8位ADC的分辨率為8位，模擬電壓的變化范圍被分成256級，而10位ADC能把模擬輸入電壓分成1024級。第40頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2、精度

精度指的是轉換的結果相對于實際的偏差。精度有兩種表示方法。（1）絕對精度：用最低位(LSB)的倍數(shù)來表示，如±(1/2)LSB或±1LSB等。（2）相對精度：用絕對精度除以滿量程值的百分數(shù)來表示，如±0.05%等。第41頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一

分辨率和精度是兩個不同的概念。同樣分辨率的A/D轉換器其精度可能不同。分辨率高但精度不一定高，而精度高則分辨率必然也高。第42頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一3、偏移誤差偏移誤差是指輸入信號為零時，輸出信號不為零的值，所以有時又稱為零值誤差。4、線性度誤差線性度誤差是指轉換器實際的模擬數(shù)字轉換關系與理想直線不同而出現(xiàn)的誤差，通常用多少LSB來表示。5、轉換速率ADC的轉換速率是能夠重復進行數(shù)據(jù)轉換的速度，即每秒轉換的次數(shù)。而完成一次A/D轉換所需的時間（包括穩(wěn)定時間），則是轉換速率的倒數(shù)。第43頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一影響A/D轉換器技術指標的主要因素工作電源電壓不穩(wěn)定；外接時鐘頻率不適合；環(huán)境溫度不適合；與其他器件的電特性不匹配，如負載過重等；外界有強干擾；印刷電路板布線不合理；第44頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一二、

A/D轉換器運用要點一般來說，各種型號的A／D轉換芯片均設有數(shù)據(jù)輸出、啟動轉換、轉換結束、控制等引腳。所以，A/D轉換器與MCS－51單片機的接口就是要處理好上述引腳的硬件連接問題。第45頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一1、數(shù)字量輸出線的連接

A/D轉換器數(shù)字量輸出線與單片機的連接方法與其內部結構有關。對于內部帶有三態(tài)鎖存數(shù)據(jù)輸出緩沖器的ADC(如ADC0809、AD574等)，可直接與單片機相連。對于內部不帶鎖存器ADC，一般通過鎖存器或并行I/O接口與單片機相連。此外，隨著位數(shù)的不同，ADC與單片機的連接方法也不同。對于8位ADC，其數(shù)字輸出線可與8位單片機數(shù)據(jù)線對應相接。對于8位以上的ADC，必須增加讀取控制邏輯，把8位以上的數(shù)據(jù)分兩次或多次讀取。第46頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2、ADC啟動方式

ADC開始轉換時，必須加一個啟動轉換信號，這一啟動信號要由單片機提供。不同型號的ADC，對于啟動轉換信號的要求也不同，一般分為脈沖啟動和電平啟動兩種。對于脈沖啟動型ADC，只要給其啟動控制端上加一個符合要求的脈沖信號即可，如ADC0809等。對于電平啟動型ADC，當把符合要求的電平加到啟動控制端上時，立即開始轉換。在轉換過程中，必須保持這一電平，否則會終止轉換的進行。第47頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一3、轉換結束信號處理方法當ADC轉換結束時，ADC輸出一個轉換結束標志信號，通知單片機讀取轉換結果。單片機檢查判斷A/D轉換結束的方法一般有中斷和查詢兩種。對于中斷方式，可將轉換結束標志信號接到單片機的中斷請求輸入線上或允許中斷的I/O接口的相應引腳，作為中斷請求信號。對于查詢方式，可把轉換結束標志信號經(jīng)三態(tài)門送到單片機的某一位I/O口線上，作為查詢狀態(tài)信號。也可采用定時讀取的方式。第48頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一4、時鐘信號的連接A/D轉換器的另一個重要連接信號是時鐘，其頻率是決定芯片轉換速度的基準。整個A/D轉換過程都是在時鐘的作用下完成的。A/D轉換時鐘的提供方法有兩種：一種是由芯片內部提供(如AD574)，一般不需外加電路；另一種是由外部提供，有的用單獨的振蕩電路產(chǎn)生，更多的則把單片機輸出時鐘經(jīng)分頻后，送到A/D轉換器的相應時鐘端。（如利用單片機的ALE信號，ALE頻率為單片機時鐘頻率的1／6）。第49頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一三、

A/D轉換器ADC0809與單片機的接口主要性能為：分辨率為８位；精度：ADC0809小于±1LSB（ADC0808小于±1/2LSB）；單+5V供電，模擬輸入電壓范圍為0～＋5V；具有鎖存控制的８路輸入模擬開關；可鎖存三態(tài)輸出，輸出與TTL電平兼容；功耗為15mW；不必進行零點和滿度調整；轉換速度取決于芯片外接的時鐘頻率。時鐘頻率范圍：10～1280KHz。典型值為時鐘頻率640KHz，轉換時間約為100μS。1．ADC0809芯片簡介第50頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一ADC0809的內部結構及引腳功能第51頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一引腳介紹1、IN0～IN7，８路模擬量輸入端。2、D7～D0，８位數(shù)字量輸出端。3、ALE，地址鎖存允許信號輸入端。通常向此引腳輸入一個正脈沖時，可將三位地址選擇信號A、B、C鎖存于地址寄存器內并進行譯碼，選通相應的模擬輸入通道。4、START，啟動A/D轉換控制信號輸入端。一般向此引腳輸入一個正脈沖，上升沿復位內部逐次逼近寄存器，下降沿后開始A/D轉換。5、CLK，時鐘信號輸入端。6、EOC，轉換結束信號輸出端。A/D轉換期間EOC為低電平，A/D轉換結束后EOC為高電平。7、OE，輸出允許控制端，控制輸出鎖存器的三態(tài)門。當OE為高電平時，轉換結果數(shù)據(jù)出現(xiàn)在D7～D0引腳。當OE為低電平時，D7～D0引腳對外呈高阻狀態(tài)。8、C、B、A，８路模擬開關的地址選通信號輸入端，3個輸入端的信號為000～111時，接通IN0～IN7對應通道。9、VR（＋）、VR（－）：分別為基準電源的正、負輸入端。第52頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2、ADC0809與單片機的接口通道IN0～IN7地址：7F00H～7F07H第53頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一例：對８路模擬信號輪流采樣一次，并依次把轉換結果存儲到片內RAM以30H為起始地址的連續(xù)單元中。MAIN：MOVR1，#30H；置數(shù)據(jù)區(qū)首地址MOVDPTR，#7F00H；指向０通道MOVR7，#08H；置通道數(shù)LOOP：MOVX@DPTR，A；啟動A/D轉換HER：JBP3.3，HER；查詢A/D轉換結束MOVXA，@DPTR；讀取A/D轉換結果MOV@R1，A；存儲數(shù)據(jù)INCDPTR；指向下一個通道INCR1；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針DJNZR7，LOOP；８個通道轉換完否？

…

…（1）、查詢方式第54頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一（2）、中斷方式

初始化程序：

ORG0000HLJMPMAINORG0013HLJMPPINT1ORG0030HMAIN:MOVR0，#30H ；設立數(shù)據(jù)存儲區(qū)指針MOVR2，#08H ；設置8路采樣計數(shù)值SETBIT1；設置外部中斷1為邊沿觸發(fā)方式SETBEA ；CPU開放中斷SETBEX1 ；允許外部中斷1中斷MOVDPTR，#7F00H；送入口地址并指向IN0LOOP：MOVX@DPTR，A；啟動A/D，A值無含義HERE：SJMPHERE ；等待中斷第55頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一中斷服務程序：PINT1:MOVXA，@DPTR ；讀取轉換后的數(shù)字量 MOV@R0，A ；存入片內RAM單元 INCDPTR ；指向下一模擬通道 INCR0 ；指向下一個數(shù)據(jù)存儲單元 DJNZR2，DONE ；8路未轉換完，則繼續(xù) CLREA ；已轉換完，則關中斷 CLREX1 ；禁止外部中斷0中斷 RETI ；中斷返回DONE：MOVX@DPTR，A ；再次啟動A/D轉換 RETI ；中斷返回第56頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一四、A/D轉換器AD574與單片機的接口

1．AD574芯片簡介AD574是一種快速的12位A/D轉換芯片，片內有兩片雙極型電路組成的28腳雙插直列式芯片，具備內部時鐘電路，無需外接元器件就可獨立完成A/D轉換功能。即可實現(xiàn)12位變換，也可作快速的8位轉換。轉換后的數(shù)據(jù)可12位一次輸出，也可按8位、4位分兩次輸出。內部設有三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。一次轉換時間為25μs。芯片引腳如下圖所示。第57頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一AD574的引腳圖

第58頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一AD574的引腳定義如下：

REFOUT：內部參考電源輸出(+10V)；

REFIN：參考電壓輸入；

BIP：補償調整，調整ADC輸出的零點；

10VIN：±5V或0~10V模擬輸入；

20VIN：±10V或0~20V模擬輸入；

DB0~DB11：數(shù)字量輸出，高半字節(jié)為B8~DB11，低字節(jié)為DB0~DB7；

STS：工作狀態(tài)指示端。STS=1時表示轉換器正處于轉換狀態(tài)，STS返回到低電平時，表示轉換完畢。該信號可處理器作為中斷或查詢信號用；第59頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一12/-8：變換輸出字長選擇控制端，在輸入為高電平時，變換字長輸出為12位，在低電平時，按8位輸出；

-CS、CE：片選信號。當CS=0、CE=1同時滿足時，AD574才能處于工作狀態(tài)。

R／-C：數(shù)據(jù)讀出和數(shù)據(jù)轉換啟動控制；

A0：字節(jié)地址控制。它有兩個作用，在啟動AD574(R/C=0)時，用來控制轉換長度。A=0時，按完整的12位A/D轉換方式工作，A=1時，則按8位A/D轉換方式工作。在AD574處于數(shù)據(jù)讀出工作狀態(tài)(R/-C=1)時，A0和12/8成為輸出數(shù)據(jù)格式控制。DGND：數(shù)字公共端（數(shù)字地）AGND：模擬公共端（模擬地）第60頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一AD574控制信號狀態(tài)表

CECSR/C12/8A0功能說明100×012位轉換100×18位轉換101+5V×12位輸出101地0高8位輸出101地1低4位輸出第61頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2．AD574模擬輸入電路的極性選擇AD574的模擬輸入電路

(a)單極性輸入；(b)雙極性輸入第62頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一3．AD574與MCS-51單片機的接口由于AD574有內部時鐘，故無需外加時鐘信號。當AD574與8031單片機接口時，由于AD574輸出12位數(shù)碼，所以單片機讀取轉換結果需分兩次進行：先高8位、后低4位。在電路連接上AD574的12／-8引腳接地，高8位數(shù)據(jù)線接單片機數(shù)據(jù)線，低4位數(shù)據(jù)線接單片機的低4位數(shù)據(jù)線。A0＝0時讀取高8位，A0＝1時讀取低4位。第63頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一AD574與MCS–51單片機接口電路

第64頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一4．轉換程序設計舉例設要求AD574進行12位轉換，單片機對轉換結果讀入，高8位和低4位分別存于片內RAM的31H和30H單元。電路接口如上圖，采用查詢方式。啟動AD轉換：使CE=1，/CS=0，R/-C=0，A0=0；SYS＝1時，處轉換狀態(tài)，SYS＝0時轉換完畢。讀取12位轉換結果：CE=1，/CS=0，R/-C=1，A0=0，讀取高8位；CE=1，/CS=0，R/-C=1，A0=1，讀取低4位；程序如下：

第65頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一ADTRANS：MOVR0，#7CH ；7CH地址使AD574的;CS=0、A0=0、R/C=0MOVR1，#31H；R1指向轉換結果的送存單元地址MOVX@R0，A；產(chǎn)生有效的WR信號，啟動AD574為 ；12位工作方式MOVA，P1；讀P1口，檢測STS的狀態(tài)WAIT：ANLA，#01HJNZWAIT；轉換未結束，等待。 INCR0 ；使CS=0、A0=0、R/C=1，為按雙字節(jié)；讀取轉換結果，并讀高字節(jié)第66頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一MOVXA，@R0；讀取高8位轉換結果MOV@R1，A；送存高8位轉換結果DECR1 ；R1指向低4位轉換結果存放單元地址INCR0INCR0 ；(R0)=7FH，使CS=0、A0=1、R/C=1，；為讀低字節(jié)MOVXA，@R0；讀取低4位轉換結果ANLA，#0FH；只取低4位結果MOV@R1，A ；送存低4位結果RET第67頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一§8.4D/A轉換器接口

一、D/A轉換器的主要技術指標 將數(shù)字量轉換成模擬量的器件稱為模／數(shù)轉換器（DAC）主要技術指標有：1、分辨率

分辨率是指輸入數(shù)字量的最低有效位（LSB）發(fā)生變化時，所對應的輸出模擬量（常為電壓）的變化量。它反映了輸出模擬量的最小變化值。

如對于5V的滿量程，采用８位的DAC時，分辨率為5V/256＝19.5mV；當采用12位的DAC時，分辨率則為5V/4096＝1.22mV。顯然，位數(shù)越多分辨率就越高。（也可用有效位數(shù)來給出分辨率）第68頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2、轉換精度指滿量程時DAC的實際模擬輸出值和理論值的接近程度。3、偏移量誤差

偏移量誤差是指輸入數(shù)字量為零時，輸出模擬量對零的偏移值。第69頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一4、建立時間建立時間是描述D/A轉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≥100μs第70頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一二、

D/A轉換器運用要點選擇D/A轉換芯片時，主要要考慮芯片的性能、結構及應用特性。在性能上必須滿足D/A轉換的技術要求；在結構和應用特性上應滿足接口方便、外圍電路簡單、價格低廉等要求。第71頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一1、D/A轉換芯片主要性能指標的選擇

D／A轉換器的主要性能指標在芯片的器件手冊上都會給出。在選擇時主要考慮的是轉換精度（常用位數(shù)表示，如8位、12位等）和轉換時間。2、D/A轉換芯片輸出特性

D／A轉換器的輸出形式有電壓輸出和電流輸出兩種形式。目前多數(shù)并行接口的D／A轉換器件均為電流輸出型，要得到電壓輸出一般要通過電阻負載或運算放大器進行轉換。第72頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一3、鎖存特性及轉換控制

D／A轉換器對數(shù)字輸入量輸入是否具有鎖存功能將直接影響與CPU的接口設計。如果D／A轉換器沒有輸入鎖存器，通過CPU數(shù)據(jù)總線傳送數(shù)字量時，必須外加鎖存器，否則只能通過具有輸出鎖存功能的I/O口給D／A送入數(shù)字量。有些D／A轉換器并不是對鎖存輸入的數(shù)字量立即進行D／A轉換，而是只有在外部施加了轉換控制信號后才開始轉換和輸出。第73頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一4、參考源

D／A轉換中，參考電壓源是唯一影響輸出結果的模擬參量，是D/A轉換接口中的重要電路，對接口電路的工作性能、電路的結構有很大影響。一般要考慮采用低漂移精密參考電壓源。有時為了方便地改變輸出模擬電壓的范圍和極性時，需要配置相應的參考電壓源。第74頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一三、D/A轉換器與單片機的接口1.不帶數(shù)據(jù)鎖存器的D/A轉換器的接口方法對于這類D/A轉換器與單片機的接口連接，只需在D/A轉換器輸入端外加一個鎖存器即可。MC1408是一個不帶鎖存器的8位D/A轉換器，圖8-17是MC1408與89C51的接口連線圖。第75頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一圖8-17不帶數(shù)據(jù)鎖存器的D/A轉換器與AT89C51的連接圖第76頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一由于MC1408不帶數(shù)據(jù)鎖存器，所以用一片片外鎖存器74LS273作為具有數(shù)據(jù)鎖存的并行輸出口，其輸出端與MC1408的輸入端相連，用2.5V的AD580作為D/A的參考電壓源。第77頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一MC1408的輸出外接一個運放，目的是由電流型轉換為電壓型的輸出，用RBP選擇輸出電壓的極性：若連上RBP，輸出電壓是雙極性的；若斷開RBP，則輸出電壓是單極性的。第78頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一

根據(jù)圖8-17中的連接方法，選通74LS273的口地址為FEH，以下三條指令就能實現(xiàn)D/A轉換。MOVA，#NN ；NN為待轉換的數(shù)字量MOVR0，#0FEH ；送口地址MOVX@R0，A ；輸出轉換數(shù)據(jù)執(zhí)行MOVX指令，即產(chǎn)生信號，將鎖存在74LS273中的數(shù)據(jù)輸出到MC1408，立即進行D/A轉換。第79頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一以下程序可以產(chǎn)生連續(xù)的鋸齒波。 MOV R0，#0FEH MOV A，#00H；置轉換初值LOOP：MOVX@R0，A ；啟動D/A轉換 INCA ；轉換值加1 AJMP LOOP第80頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2.帶數(shù)據(jù)鎖存器的D/A轉換器的接口方法1)?DAC0832特性與結構

DAC0832是使用非常普遍的８位D/A轉換器，由于其片內有輸入數(shù)據(jù)鎖存器，故可以直接與單片機接口。DAC0832以電流形式輸出，當需要轉換為電壓輸出時，可外接運算放大器。屬于該系列的芯片還有DAC0830、DAC0831，它們可以相互代換。DAC0832主要特性：分辨率８位；電流建立時間１μS；數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通方式；輸出電流線性度可在滿量程下調節(jié)；邏輯電平輸入與TTL電平兼容；單一電源供電（＋5V～＋15V）；低功耗，20mＷ。

第81頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一DAC0832具有兩個輸入數(shù)據(jù)寄存器的8位DAC，分辨率為8位，電流穩(wěn)定時間1μs，可采用單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入工作方式，轉換結果為電流型，它能直接與51系列單片機接口。DAC0809是單一電源供電(＋5V～＋15V)，低功耗。圖8-18是DAC0832的內部邏輯結構圖。第82頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一圖8-18DAC0832的內部結構圖/LEX=1（X=1、2）：寄存器數(shù)據(jù)直通。/LEX=0（X=1、2）：寄存器數(shù)據(jù)鎖存。第83頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一圖8-19DAC0832的引腳圖第84頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2)?DAC0832引腳功能介紹(1)?DI0～DI7：數(shù)據(jù)輸入線。(2)?ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許端，高電平有效。(3)/CS：輸入寄存器選擇信號端，低電平有效。(4)/W