第10章AD、DA转换器的应用

第10章A/D、D/A转换器的应用本章学习目标MCS-51单片机与8位A/D、D/A转换器的接口技术MCS-51单片机与12位A/D转换器的串、并行接口技术MCS-51单片机与具有总线接口芯片PCF8591的使用方法10.1A/D转换器的应用10.1.18位逐次比较式A/D转换器0809的应用1．ADC0809的逻辑结构八路模拟量开关地址锁存与译码八路A/D转换器三态输出锁存器38IN0AIN7CBALESTCLKVR+VR-OEEOCGND0D7DCCVADC0809的主要特性ADC0809的主要特性（1）分别率为8位。（2）最大不可调误差小于。（3）单一+5V电源供电，模拟输入范围为0～5V。（4）具有锁存控制的8路模拟开关。（5）功耗为15mW。（6）可锁存三态输出，输出与TTL兼容。（7）不必进行零点和满度调整。（8）转换速度取决于芯片的时钟频率，时钟频率范围：10～1280kHz。2．ADC0809的引脚12345678910111213141918171615282726252423222120ADC08094INADDCEOC3DSTARTCLOCKOEGND)(REFVCCVALE)(REFVADDB3IN5IN6IN7IN0IN1IN2IN1D2D)LSB(0D4D5D6D)MSB(7DADDA地址与通道对应关系ADDCADDBADDA输入通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7（1）IN0～IN7：8路模拟通道的输入端。（2）D0～D7：8位数字量输出端。（3）VREF（+）、VREF（-）：正、负参考电压输入端。一般情况下VREF（+）与VCC相连接，VREF（-）与GND相连接（4）CLOCK：时钟输入信号。（5）START：转换启动信号，高电平有效。（6）ADDA、ADDB、ADDC：模拟通道选择输入端。（7）ALE：地址锁存信号。（8）EOC：A/D转换结束信号，此信号常被用来作为中断请求信号。（9）OE：允许输出信号。3．ADC0809与8051接口电路++ALECLKP2.7P074LS373GA0A1A2A7WRRD1INTEOCADDCADDBADDA0D~7DSTARTALEOEDCKQQ74LS74)(REFV)(REFV7IN0IN八路模拟量输入89C51+5V74LS02GNDADC0809ORG0000HSJMPMAINORG0013HSJMPINT1ORG0030HMAIN:MOVR1，#30H；置数据区首址MOVR7，#08H；置通道数MOVDPTR，#7FFF8H；P2.7＝0，指向IN0SETBIT1；开中断SETBEX1SETBEAREAD：MOVX@DPTR，A；启动A/DHERE：SJMPHERE；等待中断DJNZR7，READ；巡回未完继续…INT1：MOVXA，@DPTR；读取转换结果MOVX@R1，A；存放数据INCR1；指向下一存储单元INCDPTR；指向下一通道RETI；中断返回END（2）利用查询方式对8路模拟信号进行采集ORG0000HAJMPMAINORG0030HMAIN：MOVDPTR，#7FF8H；P2.7=0，且指向IN0MOVR1，#30H；置数据区首地址MOVR7，#08H；置通道数READ：MOVX@DPTR，A；启动A/DHERE：JBP3.3，HERE；查询转换完否MOVXA，@DPTR；读取转换结果MOVX@R1，A；存放数据INCR1；指向下一个存储单元INCDPTR；指向下一通道DJNZR7，READ；巡回未完继续END10.2D/A转换器的应用10.2.18位D/A转换器0832的应用1．DAC0832的逻辑结构与引脚功能8位输入锁存器8位DAC寄存器8位D/A转换器2LE1LE2WR70DI~DI765416151413ILE1912181781211931020VCCDGNDAGNDREFV2OUTI1OUTIfbRfbR1WRCSXFER＆＆＆其主要特性参数如下：（1）分辨率：8位；（2）增益温度系数：0.02％；（3）单电源供电：电源范围为+5V～+15V；（4）转换速度：约1us；（5）数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式。各引脚功能如下：（1）DI0～DI7：数字量输入端；（2）：片选信号输入端，低电平有效；（3）ILE：允许输入锁存信号，高电平有效；（4）：输入锁存器写选通信号；12345678910111213141516DAC0832VrefWR1AGNDDI3DI2DI1VCCWR2XFERDI4DI5DI6DI7CSDI0ILE19201817IOUT1IOUT2RfbDGND（5）：8位DAC寄存器写选通信号；（6）：传送控制信号，低电平有效；（7）IOUT1：DAC电流输出1端。当8位输入数字量全为1时，此电流最大；当8位输入数字量全为0时，此电流为0；（8）IOUT2：DAC电流输出2端。IOUT1+IOUT2=常数；（9）：反馈电阻；（10）：参考电压输入端，可在-10V～+10V范围内选择；（11）AGND、DGND：模拟地和数字地。（12）VCC：电源，可在+5V～+15V间选择。2．D/A转换器的输出方式D/A转换器输出分为单极性和双极性两种输出形式。70DI~DI-+1OUTI2OUTIfbRDAC0832OUTVREFV+5V70DI~DI-+1OUTI2OUTIfbRDAC0832OUTV-+REFV+5V单极性输出双极性输出3．DAC0832与8051的接口电路MCS-51与DAC0832接口时，可以有三种连接方式：单缓冲方式、双缓冲方式和直通方式。70DI~DI-+1OUTI2OUTIfbRDAC0832REFV+5VCS1WR2WRXFERAGNDILEVCC89C51P0P2.7LM358WRVOUT+12V-12V单缓冲方式产生锯齿波的程序如下：DAADREQU7FFFH；DAC0832端口地址ORG1000HSTAR：MOVDPTR，#DAADR；选中DAC0832MOVA，#00HLP：MOVX@DPTR，A；向DAC0832输出数据INCASJMPLP10.2.2总线接口芯片PCF8591的应用1．串行总线概述总线进行数据传输时只需两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。总线是一个多主机总线，即一个总线可以有一个或多个主机，总线运行由主机控制。SDASCL单片机A单片机BSRAM或E2PROMA/D或D/A日历时钟其他I2C外围设备SDASDASDASDASDASDASCLSCLSCLSCLSCLSCL总线的基本结构CI22．总线数据传送的模拟（1）总线数据传送的时序要求为了保证数据传送的可靠性，标准的总线数据传送有着严格的时序要求，如总线上时钟信号的最小低电平周期为4.7us，最小的高电平周期为4us等。用单片机的普通I/O口模拟总线的数据传送时，单片机的时钟信号都能满足SDA、SCL上升沿、下降沿的时间要求，因此，在时序模拟时，最重要的是保证典型信号。I2C总线数据传送典型信号时序4.0μs4.7μs4.0μs4.7μs4.0μs4.0μsSCL/P1.0SDA/P1.1SCL/P1.0SDA/P1.1SDA/P1.1SCL/P1.0SCL/P1.0SDA/P1.1(a)启动(b)终止(c)发送0/发送应答位(d)发送1/发送非应答位(2)总线典型信号的模拟子程序启动信号子程序STASTA：SETBP1.0；总线启动子程序SETBP1.1NOPNOPCLRP1.1NOPNOPCLRP1.0RET终止信号子程序STOPSTOP：NOP；停止子程序CLRP1.1SETBP1.0NOPNOPSETBP1.1NOPNOPCLRP1.0RET发送应答位子程序MACKMACK：CLRP1.1；应答子程序SETBP1.0；准备发送NOPNOPCLRP1.0SETBP1.1RET发送非应答位子程序MNACKMNACK：CLRP1.0CLRP1.1SETBP1.1；非应答子程序SETBP1.0NOPNOPCLRP1.0CLRP1.1RET（3）总线模拟传送的通用子程序总线数据模拟传送的通用软件包除了上述基本的启动、停止、发送应答位和发送非应答位子程序外，还有应答位检查（CACK）、发送一个字节数据（WRBYT）、接收一个字节数据（RDBYT）、发送n个字节数据（WRNBYT）、接收n个字节数据（RDNBYT）子程序。①应答位检查子程序CACK在应答位检查子程序（CACK）中，设置了标志位，CACK中用F0作标志位，当检查到正常应答位后，F0=0，否则F0=1。CACK：SETBP1.1；设P1.1为输入SETBP1.0；准备读CLRF0MOVA，P1；读P1.1JNBACC.1，GEND；判断有无应答SETBF0；P1.1为“1”，无应答，F0=1GEND：CLRP1.0；P1.1为“0”，有应答，F0=0NOPRET②发送一个字节数据（WRBYT）子程序占用资源：R0，C。WRBYT：MOVR0，#08HCLRP1.0CLRCWLP：RLCAJCWR1AJMPWR2WLP1：DJNZR0，WLPRETWR1：SETBP1.1SETBP1.0NOPNOPCLRP1.0CLRP1.1AJMPWLP1WR2：CLRP1.1SETBP1.0NOPNOPCLRP1.0AJMPWLP1③接收一个字节数据（RDBYT）子程序RDBYT：MOVR0，#08HRLP：SETBP1.1SETBP1.0MOVA，P1JNBACC.1，RD0AJMPRD1RLP1：DJNZR0，RLPRETRD0：CLRCMOVA，R2RLCAMOVR2，ACLRP1.0AJMPRLP1RD1：SETBMOVA，R2RLCAMOVR2，ACLRP1.0AJMPRLP1④发送n个字节数据（WRNBYT）子程序WRNBYT：PUSHPSWMOVPSW，#18HMOVR3，NUMBYTLCALLSTAMOVA，SLALCALLWRBYTLCALLCACKJBF0，WRNBYTMOVR1，＃MTDWRDA：MOVA，@R1LCALLWRBYTLCALLCACKLCALLWRBYTLCALLCACKJBF0，WRNBYTINCR1DJNZR3，WRDALCALLSTOPPOPPSWRET⑤读取n个字节数据（RDNBYT）子程序RDNBYT：PUSHPSWMOVPSW，#18MOVR3，NUMBYTLCALLSTAMOVA，SLALCALLWRBYTJBF0，RDNBYTRDN：MOVR1，#MRDRDN1：LCALLRDBYMOV@R1，ADJNZR3，ACKLCALLMNACKLCALLSTOPPOPPSWRETACK:LCALLMACKINCR1SJMPRDN13．PCF8591的主要特性与引脚功能（1）AIN0～AIN3：模拟输入端；（2）VSS：电源地线；（3）A0～A2：地址输入端；（4）SDA：总线数据线；（5）SCL：总线的时钟输入端；（6）OSC：外部时钟输入端/内部时钟输出端；（7）EXT：时钟选择端。为1时，用外部时钟；为0时，用内部时钟；（8）AGND：模拟信号地；（9）VREF：基准电源输入端；（10）AOUT：D/A转换模拟12345678910111213141516PCF8591VSSAIN1AIN2AIN3A0A1VCCVREFAGNDEXTOSCSCL