第八章MCS-51与DA、AD的接口-精品文档资料.ppt
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1、第八章第八章 MCS-51MCS-51与与D/AD/A、A/DA/D的接口的接口第八章第八章 MCS-51与与D/A、A/D的接口的接口8.1 MCS-51单片机与单片机与ADC的接口的接口8.1.1 A/D转换器概述一一A/D转换器的类型及原理转换器的类型及原理 A/D转换器(ADC)的作用是把模拟量转换成数字量,以便于计算机进行处理。 随着超大规模集成电路技术的飞速发展,现在有很多类型的A/D转换器芯片,不同的芯片,它们的内部结构不一样,转换原理也不同,各种A/D转换芯片根据转换原理可分为计数型A/D转换器、逐次比较式、双重积分型和并行式A/D转换器等;按转换方法可分为直接A/D转换器和间
2、接A/D转换器;按其分辨率可分为416位的A/D转换器芯片。1计数型计数型A/D转换器转换器 计数型A/D转换器由D/A转换器、计数器和比较器组成,工作时,计数器由零开始计数,每计一次数后,计数值送往D/A转换器进行转换,并将生成的模拟信号与输入的模拟信号在比较器内进行比较,第八章第八章 MCS-51MCS-51与与D/AD/A、A/DA/D的接口的接口若前者小于后者,则计数值加1,重复D/A转换及比较过程,依此类推,直到当D/A转换后的模拟信号与输入的模拟信号相同,则停止计数,这时,计数器中的当前值就为输入模拟量对应的数字量。这种A/D转换器结构简单、原理清楚,但它的转换速度与精度之间存在矛
3、盾,当提高精度时,转换的速度就慢,当提高速度时,转换的精度就低,所以在实际中很少使用。 2逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器转换器 逐次逼近型A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、寄存器及控制电路组成部分。与计数型相同,也要进行比较以得到转换的数字量,但逐次逼近型是用一个寄存器从高位到低位依次开始逐位试探比较。转换过程如下:开始时寄存器各位清0,转换时,先将最高位置1,送D/A转换器转换,转换结果与输入的模拟量比较,如果转换的模拟量比输入的模拟量小,则1保留,如果转换的模拟量比输入模拟量大,则1不保留,然后从第二位依次重复上述过程直至最低位,最后寄存器中的内容就是输入模拟量对应的数字量。一个
4、n位的逐次逼近型A/D转换器转换只须要比较n次,转换时间只取决于位数和时钟周期。逐次逼近型A/D转换器转换速度快,在实际中广泛使用。 第八章第八章 MCS-51MCS-51与与D/AD/A、A/DA/D的接口的接口 双重积分型A/D转换器将输入电压先变换成与其平均值成正比的时间间隔,然后再把此时间间隔转换成数字量,它属于间接型转换器。它的转换过程分为采样和比较两个过程。采样即用积分器对输入模拟电压进行固定时间的积分,输入模拟电压值越大,采样值越大,比较就是用基准电压对积分器进行反向积分,直至积分器的值为0,由于基准电压值固定,所以采样值越大,反向积分时积分时间越长,积分时间与输入电压值成正比,
5、最后把积分时间转换成数字量,则该数字量就为输入模拟量对应的数字量。由于在转换过程中进行了两次积分,因此称为双重积分型。双重积分型A/D转换器转换精度高,稳定性好,测量的是输入电压在一段时间的平均值,而不是输入电压的瞬间值,因此它的抗干扰能力强,但是转换速度慢,双重积分型A/D转换器在工业上应用也比较广泛。3双重积分型双重积分型A/D转换器转换器二二A/D转换器的主要性能指标转换器的主要性能指标1分辨率分辨率2转换时间转换时间3量程量程4转换精度转换精度第八章第八章 MCS-51MCS-51与与D/AD/A、A/DA/D的接口的接口8.1.2 ADC0809与与MCS-51的接口的接口一一ADC
6、0809芯片芯片ADC0809是CMOS单片型逐次逼近型A/D转换器,具有8路模拟量输入通道,有转换起停控制,模拟输入电压范畴为0+5V,转换时间为100s,它的内部结构如图所示。IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ADDAADDBADDCALE通道选择开关地址锁存和译码定时和控 制逐次逼近寄存器SAR8 位三 态锁 存缓冲器DACOEEOCCLOCKSTARTVCCGNDVREF+VREF-ADC0809D0D1D2D3D4D5D6D7第八章第八章 MCS-51MCS-51与与D/AD/A、A/DA/D的接口的接口二二ADC0809的引脚的引脚ADC0809芯片有28个引脚,采用
7、双列直插式封装,如图。 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START EOC D3 OE CLOCK VCC VREF+ GND D1 IN2 IN1 IN0 ADDA ADDB ADDC ALE D7 D6 D5 D4 D0 VREF- D2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 2 第八章第八章 MCS-51MCS-51与与D/AD/A、A/DA/D的接口的接口其中:IN0IN7:8路模拟量输入端。D0D7:8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC:3位地址输入线,用
8、于选择8路模拟通道中的一路,选择情况见表。 ADDCADDBADDA选择通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7ALE:地址锁存允许信号,输入,高电平有效。START:A/D转换启动信号,输入,高电平有效。第八章第八章 MCS-51MCS-51与与D/AD/A、A/DA/D的接口的接口EOC:A/D转换结束信号,输出。当启动转换时,该引脚为低电平,当A/D转换结束时,该线脚输出高电平。OE:数据输出允许信号,输入,高电平有效。当转换结束后,如果从该引脚输入高电平,则打开输出三态门,输出锁存器的数据从D0D7送出。CLK:时钟脉冲输入端
9、。要求时钟频率不高于640KHZ.REF+、REF-:基准电压输入端。Vcc:电源,接+5V电源。GND:地。三三ADC0809的工作流程的工作流程START/ALE 地址锁存 ADDA/B/C EOC OE D0D7 启动 转换结束 读取结果 D A T A 第八章第八章 MCS-51MCS-51与与D/AD/A、A/DA/D的接口的接口ADC0809的工作流程如图所示:1输入3位地址,并使ALE=1,将地址存入地址锁存器中,经地址译码器译码从8路模拟通道中选通一路模拟量送到比较器。2送START一高脉冲,START的上升沿使逐次逼近寄存器复位,下降沿启动A/D转换,并使EOC信号为低电平。
10、3当转换结束时,转换的结果送入到输出三态锁存器,并使EOC信号回到高电平,通知CPU已转换结束。4当CPU执行一读数据指令,使OE为高电平,则从输出端D0D1读出数据。四四ADC0809与与MCS-51单片机的接口单片机的接口下图是一个ADC0809与8051的一个接口电路图。1硬件连接硬件连接第八章第八章 MCS-51MCS-51与与D/AD/A、A/DA/D的接口的接口P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7ALE WR P2.7RDINTO+5VGNDD0D1D2D3D4D5D6D7ADDAADDBADDCCLKALESTARTOEEOCIN0IN1IN2IN3I
11、N4IN5IN6IN7 VREF+VREF-ADC08098051分频器2软件编程软件编程设接口电路用于一个8路模拟量输入的巡回检测系统,使用中断方式采样数据,把采样转换所得的数字量按序存于片内RAM的30H37H单元中。采样完一遍后停止采集。第八章第八章 MCS-51MCS-51与与D/AD/A、A/DA/D的接口的接口汇编语言编程:汇编语言编程:ORG 0003HLJMP INT0ORG 0100H ;主程序;主程序MOV R0,#30H ;设立数据存储区指针;设立数据存储区指针MOV R2,#08H ;设置;设置8路采样计数值路采样计数值SETB IT0 ;设置外部中断;设置外部中断0为
12、边沿触发方式为边沿触发方式 SETB EA ;CPU开放中断开放中断SETB EX0 ;允许外部中断;允许外部中断0中断中断MOV DPTR,#0000H ;送入口地址并指向;送入口地址并指向IN0LOOP: MOVX DPTR,A ;启动;启动A/D转换,转换,A的值无意义的值无意义HERE: SJMP HERE ;等待中断;等待中断ORG 0200H ;中断服务程序;中断服务程序INT0: MOVX A,DPTR ;读取转换后的数字量;读取转换后的数字量MOV R0,A ;存入片内;存入片内RAM单元单元INC DPTR ;指向下一模拟通道;指向下一模拟通道INC R0 ;指向下一个数据存
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