第9章 接口技術(shù)(6學時)幻燈片.ppt

1、,9.1LED 顯示器接口 9.2鍵盤與單片機接口 9.3D/A轉(zhuǎn)換器接口 9.4A/D轉(zhuǎn)換器接口,9.1LED 顯示器接口,LED顯示器用于顯示工業(yè)控制參數(shù)、過程狀態(tài)。 9.1.1LED數(shù)碼管 共陰極LED和共陽極LED 當LED字段引線與數(shù)據(jù)線連接，每個顯示字形對應一個字形碼。,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 h g f e d c b a,多個七段LED數(shù)碼管的接口,多個數(shù)碼管與CPU的連接方法有4種： 1、靜態(tài)軟譯碼連接法 2、靜態(tài)硬譯碼連接法 3、動態(tài)硬譯碼連接法 4、動態(tài)軟譯碼連接法,a,b,c,d,e,f,g,Dp,（a）共陰極 （b）共陽極 （c）管腳配置 圖9

2、-1 七段LED顯示塊,結(jié)構(gòu)和顯示原理 共陰極：各段發(fā)光二極管的陰極連在一起，并且將此公共點接地。 共陽極：各段發(fā)光二極管的陽極連在一起接+5V。 將各發(fā)光二極管的引腳a、b、c、g、dp接到微機的一個并口的D0、D1、D2、D6、D7，則顯示每個字符需輸出固定的編碼，稱字段碼。,表9-1 七段LED的段選碼,顯示程序任務(wù)：,1)設(shè)置顯示緩沖區(qū)，存放待顯示數(shù)據(jù)和字符（位置碼）。 2)顯示譯碼：程序存儲器中建立字形碼常數(shù)表，查表得出對應數(shù)據(jù)和字符的字形碼。 3)輸出顯示：輸出字形碼到顯示端口。,例： MOV DPTR，#WTAB；指向字形碼表首地址 MOV A，R0 ；取顯示緩沖區(qū)中數(shù)據(jù) MOV

3、C A，A+DPTR；查表顯示譯碼 MOV P1，A ；輸出顯示 WTAB：DB3FH，06H，5BH ；字形碼表 ,9.1.2 LED接口電路,顯示多位數(shù)據(jù)的兩種電路： 1、靜態(tài)顯示 1）靜態(tài)顯示方式： 每一位顯示器的字段控制線是獨立的，當顯示某一字符時，該隹的各字段線和字位線的電平不變。,靜態(tài)軟譯碼連接法,在靜態(tài)軟譯碼連接法下，4個LED數(shù)碼管與單片機的連接圖 ：,a,b,c,d,e,f,g,Dp,Dp,P0.0,P0.1,P0.2,P0.3,89C51,P0.4,P0.5,P0.6,P0.7,COM,a,b,c,d,e,f,g,共陰極LED,Dp,P2.0,P2.1,P2.2,P2.3,

4、P2.4,P2.5,P2.6,P2.7,COM,a,b,c,d,e,f,g,Dp,P1.0,P1.1,P1.2,P1.3,P1.4,P1.5,P1.6,P1.7,COM,a,b,c,d,e,f,g,Dp,P3.0,P3.1,P3.2,P3.3,P3.4,P3.5,P3.6,P3.7,COM,a,b,c,d,e,f,g,1、編程在4個七段LED數(shù)碼管上顯示1234。,MOV P0，#06H MOV P1，#5BH MOV P2，#4FH MOV P3，#66H SJMP $,2、編程在4個七段LED數(shù)碼管上顯示30H， 31H，32H，33H單元中存放的1位BCD碼 的內(nèi)容 。,MOV DPTR

5、，#TAB UP0: MOV A，30H MOVC A,A+DPTR MOV P0，A MOV A，31H MOVC A,A+DPTR MOV P1，A MOV A，32H MOVC A,A+DPTR MOV P2，A MOV A，33H MOVC A,A+DPTR MOV P3，A SJMP UP0 TAB： DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,思考：編程在4個七段LED數(shù)碼管上顯示30H，31H單元中的內(nèi)容。（30H，31H單元中分別存有2位BCD碼）。,答案,靜態(tài)硬譯碼連接法,在靜態(tài)硬譯碼連接法下，4個LED數(shù)碼管與單片機的連接圖 ：,a

6、,b,c,d,e,f,g,Dp,P2.0,P2.1,P2.2,P2.3,89C51,Dp,P2.4,P2.5,P2.6,P2.7,COM,a,b,c,d,e,f,g,Dp,P1.0,P1.1,P1.2,P1.3,COM,a,b,c,d,e,f,g,P1.4,P1.5,P1.6,P1.7,A,B,C,D,LT,RBO,RBI,a,b,c,d,e,f,g,74LS47,+5V,Dp,COM,a,b,c,d,e,f,g,A,B,C,D,LT,RBO,RBI,a,b,c,d,e,f,g,74LS47,+5V,A,B,C,D,LT,RBO,RBI,a,b,c,d,e,f,g,74LS47,+5V,Dp,

7、COM,a,b,c,d,e,f,g,A,B,C,D,LT,RBO,RBI,a,b,c,d,e,f,g,74LS47,+5V,編程在4個七段LED數(shù)碼管上顯示30H，31H單元中的內(nèi)容。（30H，31H單元中分別存有2位BCD碼）。,思考：編程在4個七段LED數(shù)碼管上顯示30H， 31H，32H，33H單元中存放的1位BCD碼的內(nèi)容 。,+5V,+5V,+5V,+5V,程 序,答 案,LED顯示器與顯示方式,圖9.2 N位LED顯示器,圖9-3 四位靜態(tài)LED顯示器電路,2)靜態(tài)顯示器硬件電路 串口：8031的串行口工作于方式時，為移位寄存器方式。 圖9.4為利用片串入并出移位寄存器74LS16

8、4作為位靜態(tài)顯示器輸出口，欲顯示的位段碼即字碼通過軟件譯碼產(chǎn)生，并由RXD串行發(fā)送出去，這樣，主程序可不必掃描顯示器，從而CPU能用于其它工作。,1靜態(tài)顯示器硬件電路,圖9.4 串行口六位靜態(tài)LED顯示器,程序清單：功能顯示“P-8031” START： MOV SCON，00H；定義串行工作方式 CLR TI SETB P1.7 ; 傳送控制 MOV R1, #06H MOV R0, #00H ;字型碼首址偏移量 MOV DPTR, #TAB LOOP: MOV A, R0 MOVC A, A+DPTR ;取出字型碼 MOV SBUF, A ;發(fā)送 WAIT: JNB T1, WAIT ;等

9、待一幀發(fā)送完畢 CLR T1 INC R0 ;指向下一個字型碼 DJNZ R1, LOOP CLR P1.7 ;關(guān)閉顯示器傳送控制 TAB: DB 06H, 4FH, 3FH, 7FH, 40H, 73H ；1308-P,硬件譯碼顯示器接口,圖9-5MC14495內(nèi)部邏輯與引腳圖,圖9-6 使用MC14495的多位LED靜態(tài)顯示接口,9.1.2 LED接口電路2017年1月4日星期三,2動態(tài)顯示,多位LED共用一個8位字段口，各位LED公共端用字位口控制，掃描輸出顯示不同字形。,顯示緩沖區(qū)與多位LED對應關(guān)系：,動態(tài)硬譯碼連接法,在動態(tài)硬譯碼連接法下，4個LED數(shù)碼管與單片機的連接圖 ：,a,

10、b,c,d,e,f,g,Dp,P2.0,P2.1,P2.2,P2.3,89C51,P2.4,P2.5,P2.6,P2.7,COM,a,b,c,d,e,f,g,A,B,C,D,LT,RBO,RBI,a,b,c,d,e,f,g,74LS48,+5V,COM,a,b,c,d,e,f,g,COM,a,b,c,d,e,f,g,COM,a,b,c,d,e,f,g,例： 編程在4個七段LED數(shù)碼管上顯示1234。 在動態(tài)連接法下，數(shù)碼管公共端均受控。驅(qū)動程序的編制充分利用了人眼的視覺滯留效應，循環(huán)掃描各數(shù)碼管，使各數(shù)碼管不是連續(xù)顯示，但給人的視覺印象是連續(xù)地在顯示。每個數(shù)碼管的顯示時間不得低于1ms，不亮的

11、時間不能超過20 ms。 利用人眼的視覺滯留現(xiàn)象，實現(xiàn)讓4個七段LED數(shù)碼管上不同時顯示1234，但人眼看到的效果 卻是同時顯示1234。,1,2,3,4,思考：編程在4個七段LED數(shù)碼管上顯示 30H，31H，32H，33H單元中的內(nèi)容。,程 序,答 案,動態(tài)軟譯碼連接法,在動態(tài)軟譯碼連接法下，4個LED數(shù)碼管與單片機的連接圖 ：,a,b,c,d,e,f,g,Dp,P2.0,P2.1,P2.2,P2.3,89C51,P3.0,P3.1,P3.2,P3.3,COM,a,b,c,d,e,f,g,驅(qū) 動 器,COM,a,b,c,d,e,f,g,COM,a,b,c,d,e,f,g,COM,a,b,c

12、,d,e,f,g,1,2,3,4,P2.4,P2.5,P2.6,P2.7,例： 編程在4個七段LED數(shù)碼管上顯示1234。 例：編程在4個七段LED數(shù)碼管上顯示30H，31H，32H，33H單元中的內(nèi)容。,程 序,程 序,動態(tài)顯示方式：將所有位的字段線對應并，由一個8位I/O口控制，而共陰極點或共陽點由另一I/O口線控制。,LED動態(tài)顯示方式,圖9.7 8位LED動態(tài)顯示器電路,圖9-8通過8155擴展I/O口控制的8位LED動態(tài)顯示接口 軟件譯碼顯示,2、軟件譯碼顯示2009年4月8日星期三,顯示程序：,DIS： MOV DPTR，#7F00H MOV A，#03H MOVX DPTR，A

13、MOV R0，#7AH ；指向顯示緩沖區(qū)起始單元 MOV R3，#80H ；字位碼初值R3 MOV A，R3 ；取字位碼 DLP： RL A ；顯示下一位1 MOV DPTR，#7F01H；指向字位口 (PA口) MOVX DPTR，A ；輸出字位碼，顯示其中1位 MOV A，R0 ；取一個顯示數(shù)據(jù) ADD A，#0BH ；查表偏移量 MOVC A，A+PC ；取出字形碼 INC DPTR ；指向字段口(PB口)1 MOVX DPTR，A ；輸出字形碼1 ACALL DLY1MS ；延時1ms2 INC R0 ；指向顯緩區(qū)下一單元1 MOV A，R3 ；修改字位碼1 MOV R3，A ;1 J

14、NB ACC.7，DLP ；未顯示到最右邊LED，繼續(xù)顯示3 RET ；全部掃描一遍，結(jié)束1,DTAB：DB 0C0H，0F9H，0A4H ；字形表 DB 0B0H，99H， DLY1MS： ；延時1ms子程序,動態(tài)顯示接口例,1）硬件設(shè)計 圖9-8為用8155擴展I/O口的位LED動態(tài)顯示器，顯示掃描由程序控實現(xiàn)。只需要8155提供出口即可。圖中PB口輸出段選碼，PA口輸出位選碼。位選碼占用輸出口線數(shù)決定于顯示器位數(shù)。BIC-8718為位集成驅(qū)動芯片。,2）程序設(shè)計.程序說明,程序說明:R0顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù)指針,初值為78H R3位掃描寄存器,初值7F R6、R7減1計數(shù)器 顯示緩沖區(qū)設(shè)803

15、1片內(nèi)RAM的78H7FH單元位顯示緩沖區(qū),依次(從低位到高位)存放八個要顯示的字符/數(shù)據(jù)在段選碼地址表中的序號。,3)動態(tài)顯子程序設(shè)計要點,建立顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)存放待顯示數(shù)字、字符在字型編碼表中的序號； 軟件譯碼利用查表方法獲得字型編碼(段選碼)； 位掃描輸出采用移位方法逐位點亮LED顯示器； 延時子程序控制點亮時間和時間間隔。,DIR: MOV A, #00000011B ;8155初始化 MOV DPTR, #7F00H MOVX DPTR, A MOV R0, #78H ;設(shè)顯示 緩沖區(qū)首址 MOV R3, #7FH ;存首位位選字 MOV A, R3,LD0:MOV DPTR, #7F

16、01H ;指向PA口 MOVX DPTR, A ;送位選字入PA口 INC DPTR ;指向PB口 MOV A, R0 ;查段選碼 ADD A, #0DH ;#0DH為從查表指令下一個機器碼至首的偏移量 MOVC A, A+PC; MOVX DPTR, A ;段選碼送PB口1 ACALL DL1 ;延時1ms2 INC R0 ;指向顯示緩沖區(qū)下一單元1 MOV A, R3 ;1 JNB ACC.0, LD1 ;判斷八位顯示完？3 RR A ;未顯示完，變?yōu)橄乱晃晃贿x字1 MOV R3, A;1 AJMP LD0 ;轉(zhuǎn)顯示下一位 2 LD1: RET;1,DSEG: DB 3FH, 06H, 5

17、BH, 4FH, 66H, 6DH, “0” “1” “2” “3” “4” “5” DB 7DH, 07H, 7FH, 6FH, 77H, 7CH ， “6” “7” “8” “9” “A” “B” DB 39H, 5EH, 79H, 71H, 73H，3EH, “C” “D” “E” “F” “P” “U” DB 31H, 6EH “R” “Y” DL1: MOV R7, #02H ;延時子程序 DL: MOV R6, #0FFH DL6: DJNZ R6, DL6 DJNZ R7, DL RET,4、動態(tài)顯示子程序的應用顯示CPUREADY,MAIN: MOV SP, #60H MOV

18、R0, #78H MOV R0, #0CH；C INC R0 MOV R0, #10H；P INC R0 MOV R0, #11H；U INC R0 MOV R0, #12H；R INC R0 MOV R0, #0EH；E INC R0 MOV R0, #0AH；A INC R0 MOV R0, #0DH；D INC R0 MOV R0, #13H；Y,NEXT: LCALL DIR SJMP NEXT,9.2 鍵盤與單片機接口,鍵盤處理程序任務(wù) 1)鍵輸入 檢查鍵盤是否有鍵被按下，消除按鍵抖動。確定被按鍵的鍵號，獲取鍵號。 硬件電路消除抖動或軟件消除抖動。,2)鍵譯碼 鍵號為鍵盤位置碼，根據(jù)

19、鍵號查表得出被按鍵的鍵值。鍵值：數(shù)字鍵09、字符鍵0AH0FH、功能鍵10H 。,3)鍵處理 根據(jù)鍵值轉(zhuǎn)移到不同程序段。 若鍵值屬于數(shù)字、字符鍵，則調(diào)用顯示數(shù)字和字符的子程序。 若鍵值屬于功能鍵，則進行多分支轉(zhuǎn)移，執(zhí)行各個功能程序段。,按鍵處理程序：,9.2.1 獨立式鍵盤電路,9.2.2 矩陣式鍵盤,1.掃描法 列線輸出，行線輸入。 列線逐行輸出0，某行有按鍵，行線輸入有0，若無按鍵，行線輸入全部為1。 2.反轉(zhuǎn)法 行列線交換輸入、輸出，兩步獲取按鍵鍵號。,每個按鍵單獨占有一根I/O接口引線。,（a）線反轉(zhuǎn)法第一步 （b）線反轉(zhuǎn)法第二步 圖9-9 線反轉(zhuǎn)法原理,圖9-10 行列式鍵盤原理電路

20、,圖9-11 中斷方式鍵盤接口,非編碼鍵盤與單片機的接口,線性非編碼鍵盤的鍵開關(guān)排成一行或一列的形式，它與單片機的接口電路如圖所示：,K1,K2,K3,K4,P1.1,P1.0,P1.2,P1.3,89C51,+5V,線性非編碼鍵盤的工作原理：當鍵未被按下時，與此鍵相連的I/O線獲得高電平；當鍵被按下時，與此鍵相連的I/O線獲得低電平，單片機只要讀取I/O口狀態(tài)，就可以獲取按鍵信息，識別有無鍵按下和哪個鍵被按下。 鍵處理程序如下： MOV P1,#0FFH UP1: MOV A,P1 ；讀I/O口狀態(tài) ANL A,#0FH ；屏蔽無用位 CJNE A,#0FH,NEXT1 ；有閉合鍵？ SJM

21、P UP1 NEXT1: LCALL D10ms ；延時10ms去抖動 MOV A,P1 ；再讀I/O口狀態(tài) ANL A,#0FH CJNE A,#0FH,NEXT2 ；有閉合鍵？ SJMP UP1 NEXT2：JB P1.0,NEXT3 ；K1按下？ LCALL K1 ；K1鍵處理程序 NEXT3: JB P1.1,NEXT4 ；K2按下？ LCALL K2 ；K2鍵處理程序 NEXT4: JB P1.2,NEXT5 ；K3按下？ LCALL K3 ；K3鍵處理程序 NEXT5: JB P1.3,UP1 ；K4按下？ LCALL K4 ；K4鍵處理程序 LJMP UP1,例,9.2.3鍵盤掃

22、描控制方式,（1）程序控制掃描方式（查詢） (2) 定時掃描控制方式 (3）中斷控制方式,1) 查詢工作方式 鍵盤中有無鍵按下是由列線送出全掃描字，讀入行線狀態(tài)來判別的。其方法是：PA口輸出00H，即所有列線置成低電平，然后將行線電平狀態(tài)讀入累加器A中。如果有鍵按下，總會有一根行線電平被拉至低電平，從而使行輸入狀態(tài)不全為“1”。（見下圖） 鍵盤中哪一個鍵按下是由列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)，稱為逐列掃描。其方法是：從PA0開始，依次輸出0，置對應的列線為低電平，然后從PC口讀入行線狀態(tài)，如果全為1，則所按下之鍵不在此列；如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且是與0電平行線相交的交點上的

23、那個鍵。 為求取鍵碼，在逐列掃描時，可用計數(shù)器記錄下當前掃描列的列號，然后用行線值為0的行首鍵碼加列號的辦法計算。,鍵盤掃描子程序如下：(掃描法) KEY1：ACALL KS1 ；調(diào)用判斷有無鍵按下子程序 JNZ LK1 ；有鍵按下時，(A) 0轉(zhuǎn)消抖延時 AJMP KEY1 ；無鍵按下返回 LK1：ACALL TM12S ；調(diào)12 ms延時子程序 ACALL KS1 ；查有無鍵按下，若有則真有鍵按下 JNZ LK2 ；鍵(A) 0逐列掃描 AJMP KEY1 ；不是真有鍵按下，返回 LK2；MOV R2，#0FEH ；初始列掃描字(0列)送入R2 MOV R4，#00H ；初始列(0列)號送

24、入R4,LK4：MOV DPTR，#7F01H ；DPTR指向8155PA口逐行判斷 MOV A，R2 ；列掃描字送至8155PA口 MOVX DPTR，A INC DPTR ；DPTR指向8155PC口 INC DPTR MOVX A，DPTR ；從8155 PC口讀入行狀態(tài) JB ACC.0，LONE ；查第0行無鍵按下，轉(zhuǎn)查第1行 MOV A，#00H ；第0行有鍵按下，行首鍵碼#00HA AJMP LKP ；轉(zhuǎn)求鍵碼 LONE：JB ACC.1，LTWO ；查第1行無鍵按下，轉(zhuǎn)查第2行 MOV A，#08H ；第1行有鍵按下，行首鍵碼#08HA AJMP LKP ；轉(zhuǎn)求鍵碼,LTWO：

25、JB ACC.2，LTHR ；查第2行無鍵按下，轉(zhuǎn)查第3行 MOV A，#10H ；第2行有鍵按下，行首鍵碼#10HA AJMP LKP ；轉(zhuǎn)求鍵碼 LTHR：JB ACC.3，NEXT ；查第3行無鍵按下，轉(zhuǎn)該查下一列 MOV A，#18H ；第3行有鍵按下，行首鍵碼#18HA LKP：ADD A，R4 ；求鍵碼，鍵碼=行首鍵碼+列號 PUSH ACC ；鍵碼進棧保護 LK3：ACALL KS1 ；等待鍵釋放 JNZ LK3 ；鍵未釋放，等待 POP ACC ；鍵釋放，鍵碼A RET ；鍵掃描結(jié)束，出口狀態(tài)(A)=鍵碼,NEXT：INC R4 ；準備掃描下一列，列號加1控制逐列 MOV A，

26、R2 ；取列號送累加器A JNB ACC.7，KEND ；判斷8列掃描否？掃描完返回 RL A ；掃描字左移一位，變?yōu)橄乱涣袙呙枳?MOV R2，A ；掃描字送入R2 AJMP LK4 ；轉(zhuǎn)下一列掃描 KEND：AJMP KEY1 KS1：MOV DPTR，#7F01H ；DPTR指向8155PA口 MOV A，#00H ；全掃描字A MOVX DPTR，A ；全掃描字送往8155PA口,INC DPTR ；DPTR指向8155PC口 INC DPTR MOVX A，DPTR ；讀入PC口行狀態(tài) CPL A ；變正邏輯，以高電平表示有鍵按下 ANL A，#0FH ；屏蔽高4位，只保留低4位行線

27、值 RET ；出口狀態(tài)：(A)0時有鍵按下 TM12ms：MOV R7，#18H ；延時12 ms子程序 TM： MOV R6，#0FFH TM6 ： DJNZ R6，TM6 DJNZ R7，TM RET,2) 定時掃描工作方式 定時掃描方式就是利用單片機內(nèi)的定時器來產(chǎn)生定時中斷，然后在定時中斷的服務(wù)程序中掃描和讀鍵，檢查有無鍵按下，并確定鍵值,3) 中斷工作方式 計算機應用系統(tǒng)工作時，并不經(jīng)常需要鍵輸入。但無論是查詢工作方式還是定時掃描工作方式，CPU經(jīng)常處于空掃描狀態(tài)。為了提高CPU的效率，可采用中斷工作方式。這種工作方式是當鍵盤上有鍵按下時，向CPU發(fā)一個中斷請求信號，CPU響應中斷后，

28、在中斷服務(wù)程序中掃描鍵盤，執(zhí)行鍵功能程序。中斷請求信號的接口電路可參考圖9-11。中斷服務(wù)程序中應完成鍵識別、消除抖動、排除多次執(zhí)行鍵功能操作等功能，可參考查詢工作方式鍵盤程序。,矩陣式鍵盤及其接口(反轉(zhuǎn)法),9.3D/A轉(zhuǎn)換器接口,在數(shù)字測量和數(shù)字控制裝置以及微型計算機應用系統(tǒng)中，都廣泛應用D/A和AD轉(zhuǎn)換器，以實現(xiàn)這些裝置及系統(tǒng)對模擬信號的處理和操作。近年來由于數(shù)字電子技術(shù)和微機應用技術(shù)的迅速發(fā)展，也推動了A/D和D/A轉(zhuǎn)換技術(shù)的飛快發(fā)展，產(chǎn)生了大量的A/D和D/A換器供用戶選擇使用。,A/D和D/A作用,D/A轉(zhuǎn)換器的主要參數(shù)： 分辨率(Resolution) 偏移誤差(OffsetEr

29、ror) 線性度(Linearity) 精度(Accuracy) 轉(zhuǎn)換速度(ConvemionRate) 溫度靈敏度(TemperatureSensitivity),工作原理,采用R-2R的電阻網(wǎng)絡(luò),D/A芯片是將R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)、二進制數(shù)碼控制的電子開關(guān)以及一些控制電路集成在一起的電路。,9.3.1 典型D/A轉(zhuǎn)換器芯片DAC0832 主要性能參數(shù): 分辨率:DAC0832是一個8位D/A轉(zhuǎn)換器芯片， 單電源供電，從+5V+15V均可正常工作 基準電壓的范圍為10V 精度 （線性誤差 0.2FSR） 電流建立時間為1s，CMOS工藝， 低功耗20mW。 理想輸出電壓,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖9.1所示

30、，它由1個8位輸入寄存器、1個8位DAC寄存器和1個8位D/A轉(zhuǎn)換器組成和引腳排列如圖9.2所示。,DAC0830/DAC0831/ DAC0832的結(jié)構(gòu)與引腳功能,DAC0830系列結(jié)構(gòu)框圖,9.3.2 DAC0832管角功能,該D/A轉(zhuǎn)換器為20引腳雙列直插式封裝，各引腳含義如下： (1)D0D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時間應大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會出錯)； (2)ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效； (3) /CS：片選信號輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效； (4)/WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由ILE、/CS、/

31、WR1的邏輯組合產(chǎn)生/LE1，當/LE1為高電平時，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，/LE1的負跳變時將輸入數(shù)據(jù)鎖存； (5)/XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效； (6)/WR2：DAC寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由/WR2、/XFER的邏輯組合產(chǎn)生/LE2，當/LE2為高電平時，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，/LE2的負跳變時將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入DAC寄存器并開始D/A轉(zhuǎn)換。,(7)IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化； (8)IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)；

32、 (9)Rfb：反饋信號輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度； (10)Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V+15V； (11)VREF：基準電壓輸入線，VREF的范圍為-10V+10V； (12)AGND：模擬信號地； (13) DGND：數(shù)字信號地。,9.3.3DAC0832的工作方式 由于DAC0832內(nèi)部有兩級緩沖寄存器，所以可以方便地選擇三種工作方式: 1)直通式：/WR1、/WR2、/XFER、/CS接地，ILE接高電平，即不用寫信號控制，使輸入數(shù)據(jù)直接進入D/A轉(zhuǎn)換器。 2）單緩沖式：兩個寄存器一個處于直通狀態(tài)，另一個處于受控狀態(tài)，輸入數(shù)據(jù)只經(jīng)過一個寄存器緩沖控

33、制后，進入D/A轉(zhuǎn)換器?；騼蓚€寄存器同時鎖存。 3）雙緩沖式：兩個寄存器都處于受控狀態(tài)，即用/WR1和/WR2分兩步控制。在這種為方式下可使多路D/A轉(zhuǎn)換器同步輸出。,9.3.4DAC0832的電壓轉(zhuǎn)換,使用運算放大器將DAC0832的電流輸出線性地轉(zhuǎn)換成電壓輸出。,上圖 中 MCS-51執(zhí)行下面的程序后，運放的輸出端產(chǎn)生一個鋸齒型電壓波： MAIN；MOV DPTR，#7 FFFH MOV A, #0 LOOP：MOVXDPTR, A INC A AJMP LOOP,9.3.5 DAC0832的接口,8位 輸入 寄 存 器,8位 DAC 寄 存 器,8位 D/A 轉(zhuǎn) 換 器,DI0,DI1,

34、DI2,DI3,DI4,DI5,DI6,DI7,+,+,ILE,CS,WR1,XFER,WR2,VREF,IOUT1,IOUT2,DGND,LE1,LE2,DAC0832轉(zhuǎn)換器可以有三種工作方法，即直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。 直通方式：這時兩個8位數(shù)據(jù)寄存器都處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，即LEI和IE2都為1。輸入數(shù)據(jù)直接送到內(nèi)部DA轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換。 單緩沖方式：這時兩個8位數(shù)據(jù)寄存器中有一個處于直通方式(數(shù)據(jù)接收狀態(tài))，而另一個則受微機送來的控制信號控制。在單緩沖工作方式時，0832中兩個數(shù)據(jù)寄存器有一個處于直通方式，一般都是將8位DAC寄存器置于直通方式。 雙緩沖方式：這時兩個8位數(shù)據(jù)寄存器都

35、不處于直通方式，單片機或其他微機必須送兩次寫信號才能完成一次DA轉(zhuǎn)換。,Rfb,DAC0832的接口直通方式,直通方式：這時兩個8位數(shù)據(jù)寄存器都處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，即LEI和IE2都為1。因此，IEL =1，而CS、WRl、WR2和XFER為0。輸入數(shù)據(jù)直接送到內(nèi)部DA轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換。這種方式可用于一些不帶微機的控制系統(tǒng)中。,DAC0832的接口單緩沖方式,單緩沖方式：這時兩個8位數(shù)據(jù)寄存器中有一個處于直通方式(數(shù)據(jù)接收狀態(tài))，而另一個則受微機送來的控制信號控制。在單緩沖工作方式時，0832中兩個數(shù)據(jù)寄存器有一個處于直通方式，一般都是將8位DAC寄存器置于直通方式。為此，應將WR2和XFER固定接

36、零。而輸入寄存器是工作于鎖存器狀態(tài)，它對于8031單片機來說，相當于一個外部RAM單元。,DAC0832的接口雙緩沖方式,雙緩沖方式：這時兩個8位數(shù)據(jù)寄存器都不處于直通方式，單片機或其他微機必須送兩次寫信號才能完成一次DA轉(zhuǎn)換。若采用雙緩沖方式，則DAC0832應被看作是外部RAM的兩個單元而不是一個單元。,9.3.6DAC0832的應用 (1)單緩沖方式,只有一路輸入時,DAC0832內(nèi)部有輸入寄存器，所以可以直接相連而不必加鎖存器。 輸入寄存器允許信號ILE固定接高電平。 片選信號/CS和傳送控制信號/Xfer一起接到8031的某根高位地址線如P27端 寫信號WRl和WR2一起接到8031

37、的/WR端。 這樣，DAC0832作為8031的一個擴展I/O口，地址為7FFFH。 基準電壓V ref直接與工作電源電壓相連,8031對 DAC0832執(zhí)行一次寫操作，就能使DAC0832對輸入的數(shù)字量進行一次D/A轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換程序如下。 MOV DPTR，7 FFFH；送DAC0832地址 MOV A，data；要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量送A MOVXDPTR, A；數(shù)字量送D/A芯片，進行轉(zhuǎn)換輸出 (2）雙緩沖方式,(2）雙緩沖方式,多路輸出,同步轉(zhuǎn)換輸出,2014年12月15日,在多路D/A轉(zhuǎn)換的情況下，若要求同步轉(zhuǎn)換輸出，必須采用雙緩沖方式。 DAC0832采用雙緩沖方式時，數(shù)字量輸入 鎖存和D/

38、A轉(zhuǎn)換輸出量是分兩步進行的：第一，CPU分時向各路D/A轉(zhuǎn)換器輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量并鎖存在各自的輸入寄存器中；第二，CPU對所有的D/A轉(zhuǎn)換器發(fā)出控制信號，使各路輸入寄存器中的數(shù)據(jù)進入DAC寄存器，實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。,實現(xiàn)兩路同步輸出的示例程序如下: MOV DPTR，0DFFFH；送0832（1）輸入鎖存器地址 MOV A,datal；datal送0832（1）輸入鎖存器 MOVX DPTR，A MOV DPTR，0BFFFH；送0832 (2)輸入鎖存器地址 MOV A，data2；data2送0832（2)輸入鎖存器 MOVX DPTR，A MOV DPTR,7FFFH；送兩路DAC寄存器

39、地址 MOVXDPTR, A；兩路數(shù)據(jù)同步轉(zhuǎn)換輸出,DAC 0832與單片機連接,例：D/A轉(zhuǎn)換程序，用DAC 0832輸出05V鋸齒波，電路為直通方式。 設(shè)VREF= - 5V，DAC 0832地址為7FFFH，脈沖周期要求為100ms。,DACS：MOVDPTR，#7FFFH；0832 I/O地址 MOVA，#0；開始輸出0V DACL：MOVXDPTR，A；輸出模擬量 INCA；升壓 ACALLDELAY；延時100ms/256 AJMPDACL；連續(xù)輸出 DELAY：；延時子程序,單緩沖方式：輸入寄存器和DAC寄存器共用一個地址，同時選通輸出。,雙緩沖器方式：輸入寄存器和DAC寄存器分

40、配有各自的地址，可分別選通用同時輸出多路模擬信號。,/XFER控制線與/CS接P2. 6。當P2. 6=0時，選通D/A通道。 對于D/A轉(zhuǎn)換器輸出部分的接口電路，由于考慮到由軟件產(chǎn)生電壓波形有正、負極性輸出，因此這部分電路設(shè)計成雙極性電壓輸出。其中U6, U7亦可選用LF356, OP07等集成電路，低噪聲的運算放大器可選用OP27集成電路。 2.軟件設(shè)計 在圖7-14同一硬件電路支持下，只要編寫不同的程序便可產(chǎn)生不同波形的模擬電壓。,1)反向鋸齒波程序清單 MSW: MOV DPTR,#0BFFFH；指向D/A輸入寄存器 DA0：MOV R7,#80H；置輸出初值 DA1：MOV A, R

41、7；數(shù)字量送A MOVX DPTR，A；送D/A轉(zhuǎn)換 DJNZ R7，DA1；修改數(shù)字量 AJMP DA0；重復下一個波形 其輸出電壓波形如圖7-15(a)所示。,2)正向鋸齒波程序清單 PSW: MOV DPTR,#0BFFFH；指向D/A輸入寄存器 DAP0：MOV R7，#80H；置輸出初值 DAP1：MOV A, R7；數(shù)字量送A MOVX DPTR，A；送D/A轉(zhuǎn)換 INC R7；修改數(shù)字量 CJNE R7，#255,DAP1；數(shù)字量,255,轉(zhuǎn)DAP1 AJMP DAP0；重復下一個波形 其輸出電壓波形如圖7-15(b)所示。,3)雙向鋸齒波程序清單 DSW：MOV DPTR,#0

42、BFFFH MOV R7，#0 DAD0：MOV A，R7 MOVX DPTR,A INC R7 AJMP DAD0 其輸出波形如圖7-15（c）所示。,4）三角波程序清單 SSW：MOV DPTR，0BFFFH DAS0：MOV R7，80H DAS1：MOVA，R7 MOVX DPTR，A INC R7 CJNE R7，255，DAS1 DAS2：DEC R7 MOVA，R7 MOVX DPTR，A CJNE R7，80H，DAS2,AJMP DAS0 其輸出波形為正向三角波如圖7一15（d）所示。 5）正弦波電壓輸出 正弦波電壓輸出雙極性電壓。最簡單的辦法是將一個周期內(nèi)電壓變化的幅值（-

43、5V5V）按8位DA分辨率分為256個數(shù)值列成表格，然后依次將這些數(shù)字量送人DA轉(zhuǎn)換輸出。只要循環(huán)不斷地送數(shù)，在輸出端就能獲得正弦波輸出，如圖7-15（e）所示。正弦波程序清單如下。,SIN：MOV R7，00H；置偏移量 DAS0：MOVA，R7 MOV DPTR，TABH；設(shè)指針 MOVX A，ADPTR；取數(shù)據(jù) MOV DPTR，8000H MOVX DPTR，A；送DA轉(zhuǎn)換 INC R7；修改偏移量 AJMP DAS0,TAB：DB 80H，83H，86H，89H，8DH，90H DB 93H，96H，99H，9CH，9FH，0A2H DB 0A5H，0A8H，0ABH，0AEH DB

44、 6FH，72H，76H，79H，7CH，80H,應用舉例,正弦波發(fā)生器 若要產(chǎn)生正弦波可以采用查表的方法。假設(shè)正弦波的幅值為5V，一個周期中的表示點數(shù)為N,那么第1點的角度為0,對應的正弦值為5 sin0；第2點的角度為360/N，對應的正弦值為5sin(360N）；正弦彼產(chǎn)生方法示意如圖4-17所示。將這些模擬量正弦值都轉(zhuǎn)換為雙極性方式下的數(shù)字量。這樣就能建立一張按照點的號碼順序排列的數(shù)字量正弦值表格,產(chǎn)生正弦波的程序如下。 MOV R5，00H;計數(shù)器賦初值 SIN：MOV A，R5 MOV DPTR，TAB；送表格首址 MOVC A，A + DPTR；查表得正弦值 MOV DPTR，0

45、7FFFH；送0832地址 MOVX DPTR，A；轉(zhuǎn)換輸出 INC R5 AJMP SIN TAB：DB 80H，83H，86H，89H，8DH，90H，93H，96H，99H，9CH，9FH，A2H，A5H ，A8 H，ABH，AEH，B1H，B4H，B7H，BAH，BCH， BFH，C2H, C5H，C7 H，CAH，CCH，CFH，D1H，D4H,9.4A/D轉(zhuǎn)換器接口,能把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的一種接口電路稱為構(gòu)數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱A心轉(zhuǎn)換器（簡寫成ADC）。 從轉(zhuǎn)換方式來看，較常用的有逐次逼近型、雙積分式和電壓頻率（U/F）變換式三種。 9.4.1 集成A/D轉(zhuǎn)換器 ADC 0809/08

46、08為8路輸入通道、8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可分時轉(zhuǎn)換8路模擬信號。,一個8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器、8路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)、3-8地址鎖存譯碼器和三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器。 ADC0809是目前常用的一種逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，它是CMOS單片28條引腳雙列直插式A/D轉(zhuǎn)換器，精度為8位，其邏輯方框圖和引腳圖如圖所示，它由8通路模擬開關(guān)、地址鎖存譯碼器、8位A/D轉(zhuǎn)換器以及三態(tài)輸出鎖存器等組成。,ADC0809的主要性能指標 分辨率為8位。 單電源（+5V）供電，模擬量輸入范圍是0-5V. 功耗為15mW。 不必進行零點和滿度調(diào)整。 轉(zhuǎn)換速度取決于芯片的時鐘頻率。時鐘頻率范圍為10- 1280kHz

47、。轉(zhuǎn)換時間100s 允許8路模擬信號輸入。 線性誤差1LSB,ADC0809 引腳分配,AD轉(zhuǎn)換芯片0809 0809內(nèi)部結(jié)構(gòu),模擬輸入部分,控制邏輯,地址譯碼輸入選通,基準電壓輸入端,2009年4月13日星期一,逐位逼近式A/D轉(zhuǎn)換器原理 逐位逼近式A/D轉(zhuǎn)換器原理圖如圖7-18所示。主要由n位逐位逼近式寄存器、D/A轉(zhuǎn)換器、比較器、控制邏輯和輸出緩沖器5部分組成。 能實現(xiàn)對分搜索的控制，完成A/D轉(zhuǎn)換。n位寄存器的初始狀態(tài)為全“0”，當啟動信號作用后，先使最高位Dn-1=1，n位寄存器內(nèi)容經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換得到一個整個量程一半的模擬電壓Vs，與輸入被測電壓Vx比較，若Vx大于Vs，則保留Dn-1

48、=1，若Vx小于Vs，則Dn-1清“0“,然后使下一位Dn-2=1,與上一次的結(jié)果一起經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后與Vx相比較，重復這樣的過程直至使D0=1，,再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后得到的模擬量Vs與被測電壓Vx比較，由Vx大于Vs還是小于Vs決定D0位保留為“1”還是清“0”，這樣經(jīng)過n次逐位比較后，發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)果信號，此時,n位寄存器的內(nèi)容即為轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，只要發(fā)送讀（輸出允許）信號即可獲得A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。逐位逼近式A/D轉(zhuǎn)換器從速度和轉(zhuǎn)換精度來看比較適中，即有較高的速度和精度，電路結(jié)構(gòu)又不太復雜，因而得到廣泛的應用，尤其是在一些實時控制系統(tǒng)中應用最多的一種。,計數(shù)逼近原理,逐次逼近原理,ADC0809的引腳功

49、能 1、IN0- IN7：8路模擬信號輸入通道。 2、ADDA, ADDB, ADDC: 8路模擬信號輸入通道的3位地址輸入端，ADDC為最高位，ADDA為最低位。 3、ALE地址鎖存允許信號輸入端，高電平有效，有效期間將ADDA, ADDB、ADDC通道地址鎖存到內(nèi)部地址鎖存器中。 4、START:啟動轉(zhuǎn)換信號輸入端，此輸入信號的上升沿使內(nèi)部寄存器清零，下降沿使A/D轉(zhuǎn)換器進行新的一次轉(zhuǎn)換。 5、EOC: A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號標志，它在A/D轉(zhuǎn)換開始由高電平變?yōu)榈碗娖?，轉(zhuǎn)換結(jié)束時該端輸出一個正脈沖。此信號的上升沿表示A/D轉(zhuǎn)換完畢，常用作中斷申請信號。,6、OE:輸入允許信號，高電平有效，有效

50、期間允許從AD轉(zhuǎn)換器的三態(tài)輸出鎖存器讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線。 7、D7-D0: 8位數(shù)據(jù)輸出端，可直接接入數(shù)據(jù)總線。 8、CLK (CLOCK)外接時鐘脈沖輸入端，時鐘的頻率決定A/D轉(zhuǎn)換的速度。轉(zhuǎn)換時間TC等于64個時鐘周期，CLK的頻率范圍是10kHz - 1280kHz,典型頻率為 640kHz，TC為100微妙 。 9、VREF（+） 和VREF（-）：參考電壓輸入端，一般VREF（+） =+5V,和VREF（-）=-5V/0V 接地。 10、Vcc：電源電壓， Vcc =+5V。 11、GND:接地端。,9.4.2 ADC 0809接口,(1)啟動A/D 轉(zhuǎn)換,從ADC080

51、9的控制時序圖可看到，要將特定模擬通道輸入信號進行A/D轉(zhuǎn)換，需滿足以下條件： 在START端需產(chǎn)生一個正脈沖，上升沿復位ADC0809，下降沿啟動AD轉(zhuǎn)換。 在啟動AD轉(zhuǎn)換之前，待轉(zhuǎn)換的模擬通道的地址應穩(wěn)定地出現(xiàn)在地址線上，同時需在ALE端產(chǎn)生一個正跳變，將地址鎖存起來，使得在A/D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。 在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束之前，在START端和ALE端不能再次出現(xiàn)正脈沖信號。 用什么信號作為START端的復位和啟動A/D轉(zhuǎn)換信號，以及ALE端的地址鎖存信號呢？我們自然地想到了MCS-51單片機的/WR信號。將/WR信號取反后送ADC0809的START端和AL

52、E端，可滿足條件和，,將/WR信號與某一僅在訪問ADC0809時變低的片選線或非處理后，可進一步滿足條件。 在這種接口方式下，啟動A/D轉(zhuǎn)換時序圖如圖6-39所示。從該圖可看到，在ADC0809 ALE端地址鎖存信號有效時，MCS-51外部數(shù)據(jù)總線和地址總線上的信號都是穩(wěn)定的，都可以作為ADC0809的地址信號。于是就形成了ADC0809與MCS-51單片機的3種硬件連接方法，如圖6-40所示。 3種情況下，啟動A/D轉(zhuǎn)換的程序指令需作相應的變動。,1) ADDA ; ADDB, ADDC分別接地址鎖存器提供地址的低3位，如圖b-40a所示，指向IN7通道的相應程序指令為 MOV DPTR,

53、#0EFF7H；指向D/A轉(zhuǎn)換器和模擬通道的IN7地址 MOVXDPTR, A；啟動A/D轉(zhuǎn)換，A中可以是任意值,2）ADDA，ADDB，ADDC分別接數(shù)據(jù)線中的低3位（P0PO. 2），如圖6-40b所示， 則指向IN7通道的相應程序指令為 MOV DPH，#OE0H；送D/A轉(zhuǎn)換器端口地址 MOV A，#7H：IN7地址送A MOVXDPTR，A；送地址并啟動燈D轉(zhuǎn)換 3）ADDA，ADDB，ADDC分別接高8位地址中的低3位（P20P2.2），如圖6-40c所 示，則指向IN7通道的相應程序指令為 MOV DPTR，#0E700H MOVXDPTR，A,（2）確認A/D轉(zhuǎn)換完成 為了確認

54、轉(zhuǎn)換結(jié)束，可以采用無條件、查詢、中斷三種數(shù)據(jù)傳送方式。 l）無條件傳送方式。轉(zhuǎn)換時間是轉(zhuǎn)換器的一項已知和固定的技術(shù)指標。例如： ADC0809轉(zhuǎn)換時間為100s，可在A/D轉(zhuǎn)換啟動后，調(diào)用一個延時足夠長的子程序，規(guī)定時間到，轉(zhuǎn)換也肯定已經(jīng)完成。 2）查詢方式。ADC0809的EOC端高電平，表明AD轉(zhuǎn)換完成，查詢測試EOC的狀態(tài)，即可確知轉(zhuǎn)換是否完成。需注意ADC0809從復位到EOC變低約需10少時間，查詢時,應首先確定EOC已變低，再變高，才說明A/D轉(zhuǎn)換完成。 3)中斷方式。把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(EOC)作為中斷請求信號，以中斷方式進 行數(shù)據(jù)傳送。 (3）轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 不管使用上述哪種方式，一旦確認轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令傳送在三態(tài)輸出鎖存器中的 結(jié)果數(shù)據(jù)。對于如圖6-40所示的硬件連接，只要對可使P2.4 = 0的端口地址作讀操作，即,可在OE端產(chǎn)生一個正脈沖，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接收。例如： MOV DPH，#0EFH MOVX A