75
第第第 第第第第第第第第第 2.1 D/A 第第第 2.2 MCS-51 D/A 第第第第第第 2.3 A/D 第第第 2.4 MCS-51 A/D 第第第第第第 2.5 第第第第第第第第 2.6 第第第第第第第第

第二章 微型计算机接口技术

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第二章 微型计算机接口技术. 2.1 D/A 转换器 2.2 MCS-51 和 D/A 转换器的接口 2.3 A/D 转换器 2.4 MCS-51 和 A/D 转换器的接口 2.5 数据的采样及保持 2.6 常用输出驱动电路. 在微机的各种接口中,完成外设信号到微机所需数字信号转换的,称为模拟∕数字转换( A/D 转换)器;完成微机输出数字信号到外设所需信号转换的,称为数字∕模拟转换( D/A 转换)器。 - PowerPoint PPT Presentation

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第二章 微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术 2.1 D/A转换器 2.2 MCS-51和D/A转换器的接口 2.3 A/D转换器 2.4 MCS-51和A/D转换器的接口 2.5 数据的采样及保持 2.6 常用输出驱动电路

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第二章 微型计算机接口技术

在微机的各种接口中,完成外设信号到微机所需数字信号转换的,称为模拟∕数字转换( A/D 转换)器;完成微机输出数字信号到外设所需信号转换的,称为数字∕模拟转换( D/A 转换)器。D/A 转换器( Digital to Analog Converter )是一种能把数字量转换成模拟量的电子器件; A/D 转换器( Analog to Digital Converter )则相反,它能把模拟量转换成相应的数字量。在微机控制系统中,经常要用到 A/D 和 D/A 转换器。它们的功能及在实时控制系统中的地位,如图 2-1 所示。

Page 3: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术图 2-1 单片机和被控实体间的接口示意

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当地功能单片

微型计算机

A/D多路开关

传感器

传感器

D/A

被控实体

变送器

变送器

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第二章 微型计算机接口技术

2.1 D/A 转换器 2.1.1 D/A转换器的原理 2.1.2 D/A转换器的性能指标 2.1.3 典型的D/A转换器芯片DAC0832

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第二章 微型计算机接口技术

2.1.1 D/A 转换器的原理 D/A 转换器有并行和串行两种,在工业控制中,主要使用并行 D/A 转换器。 D/A 转换器的原理可以归纳为“按权展开,然后相加”。因此, D/A 转换器内部必须要有一个解码网络,以实现按权值分别进行 D/A 转换。解码网络通常有两种:二进制加权电阻网络和 T 型电阻网络。

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第二章 微型计算机接口技术

为了说明 T 型电阻网络的工作原理,现以四位 D/A 转换器为例加以讨论,如图 2-2 所示。

图 2-2 T 型电阻网络型 D/A 转换器返回本节

10 10 1010

VREFRI 3

I 3 I 2

I 2

I 1

I 1

I 0

I 0

I 0

R RR

R2R2R2R2R

b3 b2 b1 b0DAC四位 寄存器

. . . .

..

. ... .. RfI Rf

I out1

I out2Vout.

AOA

+

-

S3 S2 S1 S0

Page 7: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

2.1.2 D/A 转换器的性能指标 1. 分辨率 2. 转换精度 3. 偏移量误差 4. 建立时间

返回本节

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第二章 微型计算机接口技术

2.1.3 典型的 D/A 转换器芯片 DAC0832

1. DAC0832 内部结构 2. 引脚功能 3. DAC0832 的技术指标

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第二章 微型计算机接口技术

1. DAC0832 内部结构 DAC0832 内部由三部分电路组成,如图 2-3 所示。

图 2-3 DAC0832 原理框图

D7D6

D0D1D2D3D4D5 8位输入

寄存器8 DAC位寄存器

8 D/A位转换电路

Rf

VREF

I out2I out1

Rf

I LE

CSWR1

WR2XFER

DAC0832

AGND

VCC

DGND

LE1 LE2M1

M3

M2

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第二章 微型计算机接口技术

2. 引脚功能 DAC0832 芯 片 为 20 引脚,双列直插式封装。其引脚排列如图 2-4 所示。( 1 )数字量输入线 D7

~D0 ( 8 条) ( 2 )控制线( 5 条) ( 3 )输出线( 3 条) ( 4 )电源线( 4 条)

图 2-4 DAC0832 引脚图

CSWR1

AGND

D7

D6D0

D1D2

D3

D4

D5

VREF

Rf

DGND

Vcc

I LEWR2XFER

I out2

I out1

DAC0832

1

1098765432

20

141516171819

131211

Page 11: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

3. DAC0832 的技术指标 DAC0832 的主要技术指标:( 1 )分辨率 8 位( 2 )电流建立时间 1µS( 3 )线性度(在整个温度范围内) 8 、9 或 10 位( 4 )增益温度系数 0 . 0002 % FS/℃( 5 )低功耗 20mW( 6 )单一电源 +5 ~ +15V

Page 12: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

因 DAC0832 是电流输出型 D/A 转换芯片,为了取得电压输出,需在电流输出端接运算放大器, Rf 为运算放大器的反馈电阻端。运算放大器的接法如图 2-5 所示。

图 2-5 运算放大器接法 返回本节

-

+OA .

Vout

Rf

I out1

I out2

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第二章 微型计算机接口技术

2.2 MCS-51 和 D/A 转换器的接口 2.2.1 DAC0832的应用 2.2.2 MCS-51和8位DAC的接口 2.2.3 MCS-51和12位DAC的接口

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第二章 微型计算机接口技术

2.2.1 DAC0832 的应用 1. 单极性输出 2. 双极性输出

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第二章 微型计算机接口技术

1. 单极性输出 在需要单极性输出的情况下,可以采用图 2-6 所示接线。

图 2-6 单极性 DAC 的接法

-

+OA Vout

Rf

I out1

I out2

.

. VREFDAC0832

.

Page 16: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

2. 双极性输出 在需要双极性输出的情况下,可以采用图 2-7 所示接线。

图 2-7 双极性 DAC 的接法

I 1

I 3

I 2

OA1OA2+

+

__

2R 2R

RVout1

VoutA

VREF8031

VREF

Rf

Iout 1

Iout 2. .

.

.

.

.

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第二章 微型计算机接口技术

图 2-7 中,运算放大器 OA2 的作用是将运算放大器OA 1的单向输出转变为双向输出。表达式( 2-3 )的比例关系可以用图 2-8 来表示。

返回本节

V

Vout

+VREF

-VREF

00H FFH80HB

图2-8 双极性输出线性关系图

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第二章 微型计算机接口技术

2.2.2 MCS-51 和 8 位 DAC 的接口 1. 直通方式 2. 单缓冲方式 3. 双缓冲方式

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1. 直通方式

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2. 单缓冲方式 所谓的单缓冲方式就是使 DAC0832 的两个输入寄存器中有一个处于直通方式,而另一个处于受控的锁存方式。在实际应用中,如果只有一路模拟量输出。单缓冲方式接线如图 2-9 所示。

-

+OA Vout. .

..

....

P0

P2.7

WR8051

D7~D0

DAC0832 +5V

VCCI LE

VREFRf

I out1

I out2AGNDDGND

CSXFERWR1WR2

图 2-9 DAC0832 单缓冲方式接口

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第二章 微型计算机接口技术

例 2.1 DAC0832 用作波形发生器。试根据图 2-9 接线,分别写出产生锯齿波、三角波和方波的程序,产生的波形如图 2-10 所示。

图 2-10 例 2.1 所产生的波形

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第二章 微型计算机接口技术

解:由图 2-9 可以看出, DAC0832 采用的是单缓冲单极性的接线方式,它的选通地址为 7FFFH 。锯齿波程序:

ORG 0000HMOV DPTR , #7FFFH ;输入寄存器地址

CLR A ;转换初值LOOP : MOVX @DPTR , A ; D/A 转换INC A ;转换值增量NOP ;延时NOPNOPSJMP LOOP END

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第二章 微型计算机接口技术

三角波程序:ORG 0100H

CLR AMOV DPTR , #7FFFH

DOWN : MOVX @DPTR , A ;线性下降段INC A JNZ DOWN MOV A , #0FEH ;置上升阶段初值

UP : MOVX @DPTR , A ;线性上升段DEC AJNZ UPSJMP DOWN END

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第二章 微型计算机接口技术

方波程序:ORG 0200H

MOV DPTR , #7FFFH

LOOP : MOV A , #33H ;置上限电平MOVX @DPTR , A

ACALLDELAY;形成方波顶宽MOV A , #0FFH ;置下限电平MOVX @DPTR , A

ACALLDELAY;形成方波底宽SJMP LOOP

END

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3. 双缓冲方式 所谓双缓冲方式,就是把 DAC0832的两个锁存器都接成受控锁存方式。双缓冲方式 DAC0832 的连接如图 2-11 所示。

Page 26: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术 图 2-11 DAC0832 的双缓冲方式接口

AO1AO2+

+

__

2R 2R

Vout

.

.

.

.

.

+5VI LEVccVREF

Rf

Iout 1

Iout 2

WR1

DI0

WR2XFERCS

DI7~

P0.0 P0.7~

ALE

EA

8031WR

FFHFEH

.

DAC0832

R .

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第二章 微型计算机接口技术

例 2.2 DAC0832 用作波形发生器。试根据图2-11 接线,分别写出产生锯齿波、三角波和方波的程序,产生的波形如图 2-12 所示。

图 2-12 例 2.2 所产生的波形

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第二章 微型计算机接口技术

ORG 0000H

LOOP1 : MOV A , #80H ;转换初值LOOP : MOV R0 , #0FEH ;输入寄存器地址

MOVX @R0 , A ;转换数据送输入寄存器 INC R0 ;产生 DAC 寄存器地址MOVX @R0 , A ;数据送入 DAC 寄存器并进行 D/A 转换DEC A ;转换值减少NOP ;延时NOP

NOP

CJNE A , #0FFH , LOOP ; -5V 是否输出?未输出,程序循环SJMP LOOP1 ; -5V已输出,返回转换初值END

解:由图 2-11 可以看出, DAC0832 采用的是双缓冲双极性的接线方式,输入寄存器的地址为 FEH , DAC 寄存器的地址为 FFH 。锯齿波程序:

Page 29: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

三角波程序:ORG 0100H

MOV A , #0FFH

DOWN : MOV R0 , #0FEH

MOVX @R0 , A ;线性下降段INC R0

MOVX @R0 , A

DEC A

JNZ DOWN

UP : MOV R0 , #0FEH ;线性上升段MOVX @R0 , A

INC R0

MOVX @R0 , A

INC A

JNZ UP

MOV A , #0FEH

SJMP DOWN

END

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第二章 微型计算机接口技术

方波程序:ORG 0200HLOOP : MOV A , #66H

MOV R0 , #0FEH ;置上限电平MOVX @R0 , A INC R0 MOVX @R0 , A ACALL DELAY ;形成方波顶宽MOV A , #00H;置下限电平MOV R0 , #0FEH MOVX @R0 , A INC R0 MOVX @R0 , A ACALL DELAY ;形成方波底宽SJMP LOOPEND

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例 2.3 X-Y绘图仪与双片 DAC0832 接线如图 2-13 所示。设 8031 内部 RAM 中有两个长度为 30H 的数据块,其起始地址分别为 20H 和 60H ,请根据图 2-13 ,编出能把 20H 和 60H 中的数据分别从 1# 和 2#DAC0832输出,并根据所给数据绘制出一条曲线。

Page 32: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

8031

锁存器

译码器

1 DAC0832#

2 DAC0832#

-+

OA1 VX

-+

OA2 VY

.. .

. .

..

.

FDHFFHFEH CS

XFER

WR1

WR1WR2

WR2

Iout 1

Iout1

Iout2

Iout 2

Rfb

Rfb

ALE

WR

P0.7

P0.0

DI7

DI7

DI0

DI0

CSXFER

图 2-13 控制 X-Y绘图仪的双片 DAC0832 接口

Page 33: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

解:根据图 2-13 接线, DAC0832 各端口的地址为:FDH 1#DAC0832 数字量输入寄存器地址FEH 2#DAC0832 数字量输入寄存器地址FFH 1# 和 2#DAC0832启动 D/A 转换地址设 R1 寄存器指向 60H 单元; R0 指向 20H 单元,并同时作为两个 DAC0832 的端口地址指针; R7寄存器存放数据块长度。

Page 34: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

ORG 0000HMOV R7 , #30H ;数据块长度MOV R1 , #60H MOV R0 , #20H

LOOP : MOV A , R0PUSH A ;保存 20H 单元地址MOV A , @R0 ;取 20H 单元中的数据MOV R0 , #0FDH ;指向 1#DAC0832 的数字量输入寄存器MOVX @R0 , A ;取 20H 单元中的数据送 1#DAC0832INC R0

Page 35: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

MOV A , @R1 ;取 60H 单元中的数据INC R1 ;修改 60H 单元地址指针MOVX @R0 , A ;取 60H 单元中的数据送 2#DAC0

832INC R0MOVX @R0 , A ;启动两片 DAC0832同时进行转换POP A ;恢复 20H 单元地址INC A ;修改 20H 单元地址指针MOV R0 , ADJNZ R7 , LOOP ;数据未传送完,继续END

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第二章 微型计算机接口技术

2.2.3 MCS-51 和 12 位 DAC 的接口 DAC1208 的内部结构和引脚结构 DAC1208 的内部结构如下图 2-14 所示,引脚结构如图 2-15 所示。

4位输入寄存器

8位输入寄存器

12位DAC寄存器

12位D/A转换器

Iout 1Iout 2VREF

Rfb

DI11

DI4

DI3

DI0

BYTE1/BYTE2

CSWR1

WR2XFER

LE1

LE2 LE3

M3

M2

M1

LE=1,输出跟随输入LE=0,输入数据锁存

.

.

.

图 2-14 DAC1208 内部框图

Page 37: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

图 2-15 DAC1208 引脚图

CSWR1

AGND

DI9DI8DI2

DI3DI4DI5

DI6DI7

VREFRfb

DGND

Vcc

BYTE1/BYTE2WR2

XFER

I out2

I out1

DAC1208

1

1098765432

20

141516171819

131211

24232221

(LSB)DI0DI1

DI11(MSB)DI10

Page 38: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

8031 和 DAC1208 的接线方式如图 2-16 所示。

图 2-16 8031 和 DAC1208 的连接

-+

OA

8031

EA

ALE

P0.3 P 0.0~

P0.7 P 0.4~WR

地址锁存器

Q0Q1

Q7 译码器

1111111B1111110B

BYTE1/BYTE2

XFERCS

WR1WR2 Rfb

Iout1

Iout2

Vout

DI 11 DI 8

DI 7 DI 4

DI 3 DI 0~~~

DAC1208

.

Page 39: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

解: D/A 转换的程序为:ORG 0000HMOV R0 , #0FFH ; 8 位输入寄存器地址MOV R1 , #21H MOV A , @R1 ;高 8 位数字量送 AMOVX @R0 , A ;高 8 位数字量送 8 位输入寄存器DEC R0DEC R1MOV A , @R1 ;低 4 位数字量送 ASWAP A ; A 中高低 4 位互换MOVX @R0 , A ;低 4 位数字量送 4 位输入寄存器DEC R0MOVX @R0 , A ;启动 D/A 转换END

例 2.4 设内部 RAM 的 20H 和 21H 单元内存放一个 12位数字量( 20H 单元中为低 4 位, 21H 单元中为高 8位),试根据图 2-16编写出将它们进行 D/A 转换的程序。

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第二章 微型计算机接口技术

2.3 A/D 转换器 2.3.1 逐次逼近式A/D转换器的工作原理 2.3.2 A/D转换器的性能指标 2.3.3 典型的A/D转换芯片ADC0809

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Page 41: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

2.3.1 逐次逼近式 A/D 转换器的工作原理 逐次逼近式 A/D 转换器是一种采用对分搜索原理来实现 A/D 转换的方法,逻辑框图如图 2-17 所示。

图 2-17 逐次逼近式 A/D 转换器逻辑框图返回本节

-+

OAVx模拟输入

数字输出

启动

CK DONE控制逻辑

N位寄存器 N位D/A转换器

Vc

比较器

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第二章 微型计算机接口技术

2.3.2 A/D 转换器的性能指标 1. 转换精度 2. 转换时间 3. 分辨率 4. 电源灵敏度

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Page 43: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

2.3.3 典型的 A/D 转换芯片 ADC0809

1. ADC0809的内部逻辑结构8 路 A/D 转换器 8 路模拟量开关 ADC0809 的内部逻辑结构如图 2-18 所示。

图 2-18 ADC0809 内部逻辑结构

地址锁存

.8031 ADC0809ALEP0.7

P0.0

P2.7WR

RDINT

CKD

QQ

A0A1A2

D0

D7

ABC

CLK

STARTALEOEEOC

.

IN0IN1

IN7IN6IN5IN4IN3IN2

++

Page 44: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

2. 引脚结构ADC0809 采用双列直插式封装,共有 28 条引脚。其引脚结构如图 2-19 所示。

IN5

D7

D6

D0

D1 D2

D3

D4

D5

Vref(+)

OE

GND

Vcc

ADDCADC0809

1

1098765432

20

14 1516171819

131211

IN3

IN4

IN7

IN6

STARTEOC

CLOCK

Vref(-)

ALE

ADDAADDB

IN0

IN1

IN22827262524232221

图2-19 AD

C0809

引脚

Page 45: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

引脚结构 ( 1 ) IN7~IN0 : 8 条模拟量输入通道 ( 2 )地址输入和控制线: 4 条 ( 3 )数字量输出及控制线: 11 条 ( 4 )电源线及其他: 5 条

Page 46: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

表 2-1 被选通道和地址的关系

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Page 47: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

2.4 MCS-51 和 A/D 转换器的接口 2.4.1 MCS-51和ADC0809的接口 2.4.2 MCS-51对AD574的接口

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Page 48: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

2.4.1 MCS-51 和 ADC0809 的接口 ADC0809 和 8031 的接线如图 2-20 所示。

图 2-20 ADC0809 和 8031 接线图

地址锁存

.8031 ADC0809ALEP0.7

P0.0

P2.7WR

RDINT

CKD

QQ

A0A1A2

D0

D7

ABC

CLK

STARTALEOEEOC

.

IN0IN1

IN7IN6IN5IN4IN3IN2

++

Page 49: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

例 2.5 如图 2-20 所示,试用查询和中断两种方式编写程序,对 IN5 通道上的数据进行采集,并将转换结果送入内部 RAM

20H 单元。解:中断方式程序清单:

ORG 0000H

MOV DPTR , #7FF5H

MOVX @DPTR , A ;启动 A/D 转换SETB EA

SETB EX1 ;开外中断 1

SETB IT1 ;外中断请求信号为下跳沿触发方式LOOP : SJMP LOOP ;等待中断

END

Page 50: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

中断服务程序:ORG 0013H ;外中断 1 的入口地址LJMP 1000H ;转中断服务程序的入口地址ORG 1000HMOVX A , @DPTR ;读取 A/D 转换数据MOV 20H , A ;存储数据RETI ;中断返回

Page 51: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

查询方式程序清单:ORG 0000H

MOV DPTR , #7FF5H

MOVX @DPTR , A ;启动 A/D 转换LOOP : JB P3.3 , LOOP ;等待转换结束MOVX A , @DPTR ;读取 A/D 转换数据

MOV 20H , A ;存储数据END

Page 52: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

例 2.6 如图 2-21 所示,试编程对 8 个模拟通道上的模拟电压进行一遍数字采集,并将采集结果送入内部 RAM 以 30H 单元为始地址的输入缓冲区。

图 2-21 8031 和 ADC0809 的接口

8031

EA ALE

P0.7 P 0.0~

WR地址锁存器

译码器

EOC

ADDA

ALE

OE

START

CLOCK

2

9

-1

ADC0809

INT1

RD

ADDCADDB

2-8

P0.0

P0.2P0.1

622

7

10

M1

M2

1

F0H

.

. . IN0IN1

IN7IN6IN5IN4IN3IN2

. 2

++

Page 53: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

解:从图中可以看出,接线方式为中断方式。 ADDA 、 ADDB 和 ADDC 三端接 8031 的 P0.0 、P0.1 和 P0.2 ,故通道号是通过数据线来选择。

程序清单:ORG 0000HMOV R0 , #30H ;数据区始地址送 R0MOV R7 , #08H ;通道数送 R7MOV R6 , #00H ; IN0 地址送 R6MOV IE , #84H ;开中断SETB IT1 ;外中断请求信号为下跳沿触发方式MOV R1 , #0F0H ;送端口地址到 R1MOV A , R6 ; IN0 地址送 AMOVX @R1 , A ;启动 A/D 转换LOOP : SJMP LOOP ;等待中断END

Page 54: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

中断服务程序:ORG 0013H ;外中断 1 的入口地址AJMP 1000H ;转中断服务程序的入口地址ORG 1000H

MOVX A , @R1 ;读入 A/D 转换数据MOV @R0 , A ;将转换后的数据存入数据区INC R0 ;数据区指针加 1

INC R6 ;模拟通道号加 1

MOV A , R6 ;新的模拟通道号送 A

MOVX @R1 , A ;启动下一通道的 A/D 转换DJNZ R7 , LOOP1 ; 8 路采样未结束,则转向 LOOP1

CLR EX1 ; 8 路采样结束,关中断LOOP1 : RETI ;中断返回

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Page 55: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

2.4.2 MCS-51对 AD574 的接口 ( 1 )引脚功能 AD574 为 28 脚双列直插式封装,引脚排列如图 2-22 所示。

图2-22 AD

574

引脚图

Page 56: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

( 2 )结构特点 ① AD574 内部集成有转换时钟,参考电压

源和三态输出锁存器,因此使用方便,可直接和微机接口,不需要外接时钟电路。

② ADC0809 的输入模拟电压为 0~ +5V ,是单极性的。而 AD574 的输入模拟电压既可是单极性也可是双极性。

③ AD574 的数字量的位数可以设定为 8 位,也可设定为 12 位。

Page 57: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

2. 8031和 AD574的接口图 2-23 表示出了 AD574与 8031 单片机的接口电路。

图 2-23 AD574与 8031 接口电路

..

..

P0.7

P0.0

EA

ALE

WRRD

P1.0

32

39

31

30

1617

1

8031

74LS373

D7

D0 Q0

Q7

74LS00&1

2 3

18171413

151619

128

2569

347

333435363738

11

11

15

12

10

13

27

14

2625

2021222324

19

1617

28

18

26

54

3

9

7

8

-15V

+15V

±

± 模拟输入

+5V

增益

补偿

100Ω Ω 100

D10D9D8

D0D1D2D3D4D5D6D7

D11

CE

STS

12/8

A0

CS

R/C

10VIN

BIF OFFREF OUT

REFIN

AGND

DGND

VssVcc

20VIN

VL

.

.

AD574

. ....

...

.

Page 58: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

图 2-24 单极性输入电路

模拟输入0 +10V~~0 +20V AGND

20VIN10VINBIP OFFREF OUT

CER/C

REF IN

A0CS12/8 STS

高位24 27

中位20 23低位

16 19~~

~

DGND-15V+15V+5V

+15V-15V100K

100

100K100

Ω Ω

AD574

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第二章 微型计算机接口技术

例 2.7 在图 2-23 中,试编写程序,使 AD 574进行 12 位 A/D 转换,并把转换后的 12 位数字量存入内部 20H 和 21H 单元。设 20H 单元存放高 8 位, 21H 单元存放低 4 位。解:程序清单如下:ORG 0000H MOV R0 , #20H ;数据区首址MOV DPTR , #0FF7CH MOVX @DPTR , A ;启动 A/D 转换

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第二章 微型计算机接口技术

LOOP : JB P1.0 , LOOP ;转换是否结束,未结束,等待MOV DPTR , #0FF7DH

MOVX A , @DPTR ;读高 8 位数据MOV @R0 , A ;存高 8 位数据INC DPTR

INC DPTR

MOVX A , @DPTR ;读低 4 位数据ANL A , #0FH ;屏蔽高 4 位随机数INC R0

MOV @R0 , A ;存低 4 位数据END

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第二章 微型计算机接口技术

2.5 数据的采样及保持 2.5.1 多路转换开关 2.5.2 数据采样定理 2.5.3 采样/保持器

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第二章 微型计算机接口技术

2.5.1 多路转换开关 1. CD4051

CD4051 是单边 8 通道多路调制器 /多路解调器。其引脚结构如图 2-25 所示。图 2-25 中, C 、 B 、 A 为二进制控制输入端,改变 C 、 B 、 A 的数值,可以译出 8 种状态,并选中其中之一,使输入输出接通。当 INH=1 时,通道断开;当 INH=0 时,通道接通。改变图中 IN/OUT0~7 及 OUT/IN 的传递方向,则可用作多路开关或反多路开关。其真值表如表 2-3 所示。

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第二章 微型计算机接口技术

图 2-25 CD4051 引脚图

表 2-3 CD4051真值表

IN/OUT 1

98765432

1011

141312

1516{

{IN/OUT

{

IN/OUT12

30

4

5

6

7OUT/IN

INH

VssVcc

VDD

ABC

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第二章 微型计算机接口技术

2. 多路转换开关的扩展当采样的通道比较多,可以将两个或两个以上的多路开关并联起来,组成 8×2或 16×2 的多路开关。下面以 CD4051 为例说明多路开关的扩展方法。两个 8 路开关扩展成 16 路的多路开关的方法,如图 2-26 所示。

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第二章 微型计算机接口技术

OUT OUT

C CAB B

A

D0D1D2D3

CD4051 CD4051INH INHS1

S8

S1

S8

ININ

ININ{{模拟输入

1 8( )模拟输入

9 16( )~~

模拟输出

.....

图 2-26 用 CD4051多路开关组成的 16 路模拟开关接线图

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第二章 微型计算机接口技术

离散系统的采样形式有周期采样、多阶采样和随机采样。周期采样应用最为广泛。所谓周期采样就是以相同的时间间隔进行采样。图 2-27给出了采样前后波形的变化。X* ( t )图 2-27 采样前后波形的变化

2.5.2 数据采样定理

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X(t)

X (t)*

ST(t)

t

t

t

0

0

0 2T1T 3T 4T 5T 6T-2T -1T-3T-4T-5T

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第二章 微型计算机接口技术

采样 / 保持器的作用是:在采样时,其输出能够跟随输入变化;而在保持状态时,能使输出值不变。其输入输出特性如图 2-28 所示。

图 2-28 采样 / 保持器的输入输出特性

2.5.3 采样 / 保持器

采样

保持

VinVout

S/HVin Vout

工作方式

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第二章 微型计算机接口技术

1. 采样 /保持器的工作原理最简单的采样 / 保持器是由开关和电容组成,如图 2-29 所示。

图 2-29 最简单的采样 / 保持器

RK

Vx CVout.

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第二章 微型计算机接口技术

2. 常用的采样 /保持器随着大规模集成电路的发展,已生产出各种各样的采样 / 保持器。如用于一般目的 有 AD582 、 AD583 、 LF198/398等;用于高速的有 THS-0025 、 THS-0060 、 THC-0030 、 THC-1500 等;用于高分辨率的有 SHA1144 、 ADC1130等。

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第二章 微型计算机接口技术

2.6 常用输出驱动电路 2.6.1 白炽灯驱动接口 2.6.2 光电隔离器

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第二章 微型计算机接口技术

2.6.1 白炽灯驱动接口 图 2-30 是用 CJ0451 驱动器对白炽灯驱动的典型应用电路。驱动器输出驱动电流为 300~500mA 。当单片机的 P1.7 输出低电平时, CJ0451 驱动器的输出晶体管导通,灯泡上有电流流过而点亮。

图 2-30 CJ0451 驱动灯泡的应用 返回本节

P1.7

8031开 关

12

4 3

7

81KΩ

1KΩ

Ω 300R

+5V

+12VCJ0451

..

Page 72: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术

2.6.2 光电隔离器 图 2-31 中二极管用于保护驱动器,当驱动器由 0变为 1 时,继电器由接通转为关断,由于继电器线圈是感性负载,会产生很高的感应电动势,二极管提供的泄流回路能保护隔离器。 继电器隔离适用于控制对响应速度要求不高的启停设备。对启停时间很短的开关量输出控制系统,应采用光电耦合器。光电耦合器所需的驱动电流小,在硬件设计时,只需要一般的三态门即可。图 2-32 为快速驱动直流负载的光电隔离电路。

Page 73: 第二章  微型计算机接口技术

第二章 微型计算机接口技术 图 2-31 开关量输出隔离电路

8031

33 39~

2827262516

&CP

74LS273

SN75452

V7 V0

J 7

J 0

J 1

J 2

. .....

.+5V

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第二章 微型计算机接口技术 图 2-32 光电耦合控制直流电机

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8031

74LS273

+5V

DC+ -

M

R1

R2

R3

SCR

MCS6200

78 . .

. .

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第二章 微型计算机接口技术

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