1、1 1第第1010章章 ADAD和和DADA转换器的接口转换器的接口2 2 2 2目录目录内容概要内容概要10.1 D/A转换器接口转换器接口 10.1.1 D/A转换器原理转换器原理 10.1.2 51单片机与单片机与DAC0832的接口与编程的接口与编程 10.1.3 51单片机与单片机与DAC1208的接口与编程的接口与编程10.2 A/D转换器接口转换器接口 10.2.1 A/D转换器原理转换器原理 10.2.2 51单片机与单片机与ADC0809的接口的接口 10.2.3 51单片机与单片机与AD574的接口的接口习题习题3 3 3 3 内容概要内容概要 微处理器只能够处理二进制数据
2、，而计算机处理的物理量绝大多数都是模拟量，对于微处理器输出的二进制数据需要通过数模转换电路将二进制数据转换成为模拟量输出，对于输入的模拟量需要通过模数转换电路将模拟量转换成为二进制数据给微处理器进行数据处理。 本章介绍D/A转换器和A/D转换器的基本原理和技术指标，重点介绍重点介绍D/A转换器和转换器和A/D转换器与转换器与51单片机的接口电单片机的接口电路，以及路，以及D/A转换器和转换器和A/D转换器的编程方法转换器的编程方法。4 410.1 D/A10.1 D/A转换器接口转换器接口10.1.1 D/A10.1.1 D/A转换器原理转换器原理1 1D/AD/A转换器基本工作原理转换器基本
3、工作原理 D/AD/A转换器转换器(Digital to Analog Converter，简称DACDAC)，又称为数模转换器数模转换器，是一种将二进制数字量转换成以参考量为基准的模拟量二进制数字量转换成以参考量为基准的模拟量的转换器的转换器。下面以4位二进制加权电阻网络型D/A转换器为例来说明D/A转换器的工作原理，转换原理图如图101所示。4 4 由图101可见， 4 4位二进制加权电阻网络位二进制加权电阻网络D/AD/A转转换器换器由电阻网络电阻网络、4 4个数码开个数码开关关和一个求和运算放大器求和运算放大器组成。其中，V VREFREF：基准电压基准电压，S S0 0SS3 3 ：
4、数码开关数码开关，受二进制位状态控制，相应二进制位为“0”：开关接地；相应二进制位为“1”：开关接VREF。 5 5 虚线框内电阻虚线框内电阻2 2n nR R： “权电阻”，是指二进制数的每一位代表的数值，电阻值越大电阻值越大，在“权电阻”上流过的“权电流权电流”越小越小，经过运放后得到的V VO O电压值越小电压值越小，4 4个数码开关的不同组合，将产生个数码开关的不同组合，将产生1616个不同的个不同的V VO O电电压值压值。5 5 根据运算放大器“电压虚短电压虚短”和“电流虚断电流虚断”的概念，可以得到：3210321044(2222)22REFREFOVVVddddM 一般地，n位
5、二进制加权电阻网络型D/A转换器的输出电压为： 由此可见，D/AD/A转换器的输出电压转换器的输出电压V VO O正比于输入数字量正比于输入数字量M M，无论D/A转换器的内部结构如何，最终得到计算输出电压VO的公式均相同。12101210(22.22)22nnREFREFOnnnnVVVddddM 6 62 2 D/A D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标(1) 1) 分辨率分辨率 分辨率分辨率：输入数字量的最低有效位(LSB)发生变化时，所对应的输出模拟量(电压或电流)的变化量。它反映了输出模拟量的最小变化值，通常定义为输出满刻度值FS与 之比(n为D/A转换器的二进制位数)。对
6、于5V5V的满量程的满量程，位的位的DACDAC，分辨率分辨率：5V/256=19.5mV5V/256=19.5mV， 即输入的二进制数最低位的变化可引起输出模拟电压的变化量为19.5mV，常用符号1LSB1LSB表示；当采用1212位的位的DACDAC时，分辨率分辨率： 1LSB =5V/4096=1.22mV。显然，位数越多分辨率就越高，即D/A转换器对输入量变化的敏感程度越高。6 67 7(2) (2) 转换精度转换精度 转换精度转换精度：满量程时DAC实际的模拟输出值与理论值的接近程度。理想情况下，转换精度与分辨率基本一致，位数越多精度越高。但由于制造工艺等各种因素存在着误差，严格讲，
7、转换精度与分辨率转换精度与分辨率并不完全一致并不完全一致。 只要位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转换器转换精度会有所不同。例如，满量程时理论输出为10V，实际输出值在10.01V9.99V之间，其转换精度为10mV。7 7(3) (3) 建立时间建立时间 建立时间建立时间：输入数字量变化后，输出模拟量稳定到终值误差(1/2)LSB时所经历的时间，是描述DAC转换速度快慢的一个重要参数。 电流输出型DAC的建立时间短。电压输出型DAC的建立时间主要决定于运算放大器的响应时间。根据建立时间的长短，可以将DACDAC分分成超高速成超高速(=100S)几档。8 8 3. D/A 3. D/A转
8、换器的输出及接口形式转换器的输出及接口形式D/A转换器的输出输出有两种形式两种形式：一种是电压输出型电压输出型；另一种是电电流输出型流输出型。 电流输出型D/A转换器可在其输出端再将电流输出转换为电压输出。 D/A转换器的接口主要有并行接口并行接口和串行接口串行接口(如通用UART串行口、I2C串行口和SPI串行口等)，因此在选择D/A转换器时，要考虑单片机与D/A转换器的接口形式。8 8 10.1.2 51 10.1.2 51单片机与单片机与DAC0832DAC0832的接口与编程的接口与编程 DAC0832DAC0832：位电流输出型D/A转换器，转换时间为1s，逻辑电平输入与TTL电平兼
9、容，单一电源供电(+5V+15V)，功耗为20mW，可以直接与51单片机应用系统总线连接。 DAC0832DAC0832的主要特性的主要特性：数据输入可采用双缓冲双缓冲、单缓冲单缓冲或直通直通方式方式；电流输出电流输出，输出电流线性度可在满量程下调节。9 9 1. DAC0832 1. DAC0832的内部结构的内部结构 DAC0832的内部结构如图102所示，它由一个8 8位输入位输入寄存器寄存器、一个8 8位位DACDAC寄存器寄存器、一个8 8位位D/AD/A转换电路转换电路及控制电路控制电路构成构成。8 8位输入寄存器位输入寄存器：存放单片机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存缓冲
10、和锁存，由 控制；8 8位位DACDAC寄存器寄存器：存放待转换的数字量，由 控制；8 8位位D/AD/A转换电路转换电路：受8位DAC寄存器输出的数字量控制，能输出和数字量成正比的模拟电流。 DAC0832可以根据需要连接成两级输入锁存的双缓冲方式或一级输入锁存的单缓冲方式，或完全直通的无缓冲方式。9 91LE2LE1010101011112. DAC08322. DAC0832的引脚的引脚图103为DAC0832的引脚分布图，各引脚功能定义如下：1111 ：片选端：片选端，低电平时，本芯片被，低电平时，本芯片被选中。选中。ILEILE：数据锁存允许控制端：数据锁存允许控制端，高电平，高电平
11、有效。有效。 ：第一级输入寄存器写选通控：第一级输入寄存器写选通控制制， 低电平有效。当低电平有效。当 =0=0， ILE=1ILE=1， =0 =0 ；待转换待转换的数据信号被锁的数据信号被锁 存到第一级存到第一级8 8位输入寄存位输入寄存器中。器中。 ：数据传送控制：数据传送控制，低电平有效。CSWR1CSWR1DI0DI0DI7DI7：8 8位数字信号输入端位数字信号输入端，与单片机的数据总线与单片机的数据总线P0P0口相连口相连，用于接收单片机送来的待转换为模拟量的数字量，用于接收单片机送来的待转换为模拟量的数字量，DI7DI7为最高位。为最高位。 XFER1212 ：DACDAC寄存
12、器写选通控制端寄存器写选通控制端，低电平有效。当 =0， =0时，输入寄存器中待转换的数据写入8位DAC寄存器。I IOUT1OUT1：D/AD/A转换器电流输出转换器电流输出1 1端端，输入数字量全为“1”时，IOUT1最大， 输入数字量全为“0”时，IOUT1最小。I IOUT2OUT2：D/AD/A转换器电流输出转换器电流输出2 2端端，IOUT2+ IOUT1 = 常数。 R Rfbfb：外部反馈信号输入端：外部反馈信号输入端，内部已有反馈电阻Rfb，根据需要也可 外接反馈电阻。V VCCCC：电源输入端：电源输入端，在+5V+15V范围内。12122WRXFER2WRDGNDDGND
13、：数字信号地：数字信号地。 AGNDAGND：模拟信号地：模拟信号地，最好与基准电压共地。 “8 8位输入寄存器位输入寄存器”用于存放单片机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由 加以控制； “8 8位位DACDAC寄存器寄存器”用于存放待转换数字量，由 控制； “8 8位位D/AD/A转换电路转换电路”受“8位DAC寄存器”输出的数字量控制，能输出和数字量成正比的模拟电流。因此，需外接I-VI-V转换转换的运算放大器电路，才能得到模拟输出电压模拟输出电压。LE12LE13133 3DAC0832DAC0832与与5151单片机的连接单片机的连接(1) (1) 单缓冲连接方式单缓冲连接方
14、式DAC0832与51单片机接口的单缓冲连接电路如图104所示。13131414 图104中， 和 直接接地直接接地，由图102可知，8 8位位DACDAC寄存器处于直通状态寄存器处于直通状态；ILE接+5V，8位输入寄存器受控于 和 信号，当 为“0”时，即选中DAC0832，在 信号的作用下将51单片机数据总线的8 8位数据位数据88位输入位输入寄存器寄存器88位位DACDAC寄存器寄存器88位位D/AD/A转换电路转换电路输出输出。 所谓“单缓冲”是指单片机只需执行一条写操作指令执行一条写操作指令，即可完成完成D/AD/A转换转换。单缓冲工作方式适用于只有一路模拟量输出，或有几路模拟量输
15、出但不要求同步输出的系统。设DPTR中的内容为DAC0832地址值，A中的内容为待转换的数据，执行指令MOVX DPTR, A即可实现DAC0832的数字到模拟量的转换。14142WRXFER1WRCSCS1WR1515 例例101101 试编写DAC0832以单缓冲方式输出如图105所示的锯齿波、三角波的D/A转换输出程序。设DAC0832的译码地址为FFFEH，51单片机晶振频率12MHz，Ta=100ms，Tb=200ms。 (1) (1) 锯齿波锯齿波。分析分析：按照图105，锯齿波的周期Ta=100ms，最大幅值(30H)=64H=100，每个待转换的数字量维持维持T=1msT=1m
16、s时间。即每间隔每间隔1ms1ms，DAC0832的数据输入值加数据输入值加1 1一次一次，应用T0工作于方式1定时1ms，采用定时中断方法编程实现。按照(53)式计算T0的定时初值定时初值：1515-3665536 1 101065536 100064536FC18HX 1616 ORG 0000H LJMP START ORG 000BH;定时器/计数器T0的中断入口地址 LJMP TIMER0;跳转到定时1ms的中断服务程序TIMER0 ORG 0030HSTART: MOV TMOD, #01H ;T0为定时器工作方式1 MOV TCON, #00H ;初始化T0相关标志位 MOV T
17、L0, #18H ;初始化T0定时初值低8位 MOV TH0, #0FCH ;初始化T0定时初值高8位 CLR A ;DAC转换数据初值0送累加器A MOV 30H, A ;30H作为输出锯齿波数据的计数单元 SETB ET0 ;T0中断允许 SETB EA ;开总中断 SETB TR0 ;启动T0定时 SJMP $ ;无限循环，等待中断16161717TIMER0:PUSH ACC ;累加器A的内容压栈 PUSH 82H ;DPL的地址值为82H PUSH 83H ;DPH的地址值为83H MOV DPTR, #0FFFEH ;数据指针DPTR指向DAC0 MOV A, 30H ;待转换数据
18、A MOVX DPTR，A ;DAC0832转换数据，并输出 INC 30H ;待转换数据加1 CJNE A, #64H, LOOP ;(A)与三角波最大值100比较，相等顺序执行 CLR A ;已输出一个周期的锯齿波，清转换数据初值 MOV 30H, A ;清计数单元的初始数据 LOOP:MOV TL0, #18H ;重装载T0定时初值低8位 MOV TH0, #0FCH ;重装载T0定时初值高8位 POP 83H POP 82H POP ACC RETI17171818 (2) (2) 三角波三角波。分析：分析：按照图105，三角波的周期Ta=200ms，最大幅值A=64H=100，每个待
19、转换的数字量维持T=1ms时间，DAC0832的输入数据每间隔1ms加1一次，应用T0工作于方式1定时1ms，采用定时中断方法编程。 根据图105，比较三角波和锯齿波的波形比较三角波和锯齿波的波形，不同的地不同的地方方在于1ms1ms中断服务程序中断服务程序的编制，一是一是30H30H单元内容从单元内容从0 0每每1ms1ms加加1 1直到直到64H(100)64H(100)，然后再从再从64H64H每每1ms1ms减减1 1直到直到0 0，周而复始周而复始；二是二是需要判断是处于三角波的加判断是处于三角波的加1 1处理阶段处理阶段，还是减还是减1 1处理阶处理阶段段。图106给出了1ms的中
20、断服务程序的程序流程图程序流程图，请读者按照题目要求以及参照例101(1)的程序和图106的中断服务程序流程图编制程序，注意比较转移指令CJNE的功能和应用。1818191919192020(2) (2) 双缓冲方式双缓冲方式多路的多路的D/AD/A转换转换要求同步输出同步输出时，必须采用双缓冲同必须采用双缓冲同步方式步方式。此方式工作时，数字量的输入锁存输入锁存和D/AD/A转换输转换输出出是分两步分两步完成的。单片机必须通过 来锁存待转换的数字量，通过 来启动D/A转换（见图图10-210-2）。图107的1#和2#DAC0832工作在双缓冲方式下，51单片机可以实现分时执行两个分时执行两
21、个8 8位数据的写操作位数据的写操作，同时完成同时完成一次一次D/AD/A转换转换，适用于要求同步输出多个模拟量的场合。2020LE1LE2212121212222(3) (3) 直通工作方式直通工作方式 根据图102，如果将DAC0832的ILE接+5V， 、 、 和 直接与系统的数字地连接，DI0DI7直接与51单片机的P1口连接，则8位DAC寄存器和8位输入寄存器处于输入数据与输出数据直通状态，51单片机P1口输出的数据直接传输到8位D/A转换电路进行D/A转换，输出模拟信号。2222CS1WR2WRXFER2323 10.1.3 51 10.1.3 51单片机与单片机与DAC1208D
22、AC1208的接口与编程的接口与编程 DAC1208数模转换器是美国国家半导体公司生产的一种电流输出型高速并行D/A转换器，分辨率分辨率：1212位位，转换时间转换时间：1s1s，功耗20mw。由于其片内有输入数据寄存器，能够与51单片机接口连接。 1. DAC1208 1. DAC1208内部结构内部结构 DAC1208内部结构图如图108所示，由一个8位输入锁存器、一个4位输入锁存器、一个12位DAC寄存器和一个12位D/A转换器构成，与DAC0832结构相似，都能够连接成两级输入锁存的双缓冲方式或一级输入锁存的单缓冲方式，或完全直通的无缓冲方式。2323242424242525 2. D
23、AC1208 2. DAC1208的引脚功能的引脚功能 DAC1208的标准双列直插式芯片为24引脚，如图109所示。各引脚功能如下：25252626(3)(3) ：字节顺序控制信号。当 =1，则8位和4位两个输入锁存器都被选中；当 =0，则只选中4位输入锁存器。(4)(4) ：写信号，低电平有效，当信号变高电平时，8位和4位输入锁存器都进入锁存状态。(5)(5) ：写信号，低电平有效。(6)(6) ：数据传送控制信号，低电平有效，与 配合。当 =0， =0时，把8位和4位两个输入锁存器组成的12位待转换的数据传入12位D/A寄存器中。26261/2BYTEBYTE1/2BYTEBYTE1/2
24、BYTEBYTE1WR2WRXFER2WRXFER2WR(1)(1) DI11DI0：12位数据输入引脚。(2)(2) ：片选端，低电平有效，8位和4位输入锁存器被选中。 CS2727(7)(7) ：D/A转换器电流输出1端，输入数字量全为“1”时， 最大，输入数字量全为“0”时， 最小。(8)(8) ：D/A转换器电流输出2端。(9)(9) ：外部反馈信号输入端，为外部运算放大器提供一个反馈电压。根据需要还可以外接另外一个反馈电阻。(10)(10) ：电源输入端，在+5V+15V范围内。(11)(11) ：参考电压输入，在10V+10V范围内。(12)(12) GND：信号地。 27271O
25、UTI1OUTI2OUTIfbRCCVREFV2828 3. DAC1208 3. DAC1208与与5151单片机的接口电路及转换方法单片机的接口电路及转换方法 图1010为DAC1208与51单片机的接口电路图。假设单片机地址总线与DAC1208地址的无关位取0，则DAC1208的高8位输入锁存器地址为6000H，低4位输入锁存器地址为4000H，12位DAC寄存器地址为8000H，采用双缓冲方式编程，先送高8位数据DI11DI4，再送入低4位数据DI3DI0，在12位数据分别写入两个输入锁存器后，再打开12位DAC寄存器，进行D/A转换。282829292929例例102 根据图1010
26、，假设待转换的12位数字量高8位存放在30H，低4位数据存放在31H，试编写相应的D/A转换子程序。303030303131 10.2 A/D10.2 A/D转换器接口转换器接口 在微处理器应用系统中，常常需要对物理量的模拟信号如电压、电流等进行采集和处理，需要把模拟信号转换成数字信号模拟信号转换成数字信号，微处理器才能够进行数据处理，A/DA/D转换器转换器(Analog to Digital Converter，简称ADCADC)能够实现这一功能。A/D转换器按分辨率分辨率分为4 4位、位、8 8位、位、1010位、位、1212位、位、1414位、位、1616位和输出位和输出BCDBCD码
27、的码的 位、位、 位位等。按照转换速度转换速度大致可分为超高速超高速(转换时间1ns)，次超高次超高速速(转换时间1s)，高速高速(转换时间330s)，中速中速(1 ms )，低速低速(转换时间1s)等。A/D转换器按照转换原理可分为逐次比较型A/D转换器、双积分型A/D转换器、并行比较型/串并行型、-调制型等，目前最常用最常用的是逐次比较型逐次比较型A/DA/D转换器转换器、双积分型双积分型A/DA/D转换器转换器。3131132152323210.2.1 A/D10.2.1 A/D转换器原理转换器原理1. 1. 逐次比较型逐次比较型A/DA/D转换器工作原理转换器工作原理32323333
28、以8 8位逐次比较型位逐次比较型A/DA/D转换器转换器为例，其内部结构如图1011所示。它由8 8位寄存器位寄存器、8 8位位D/AD/A转换器转换器、电压比较器电压比较器、控制逻辑控制逻辑和三态锁存三态锁存缓冲器缓冲器等部分组成。8 8位寄存器位寄存器：存放存放8 8位二进制数码位二进制数码。当模拟量VIN送入电压比较器后，启动信号有效，通过控制逻辑电路启动A/D转换，在在时钟脉冲信号时钟脉冲信号CLKCLK的作用下进行的作用下进行A/DA/D转换转换。 首先首先，将8 8位寄存器清零位寄存器清零，然后置其最高位置其最高位(D7)为为1 1，8位寄存器输出为10000000B，8 8位寄存
29、器的内容经位寄存器的内容经D/AD/A转换器转换转换器转换为相应的模拟模拟电压电压V VN N，并与模拟输入电压与模拟输入电压V VININ进行比较比较，如果V VININ=V=VN N，则8位寄存器中最高位最高位的1 1保留保留，否则就将最高位清零最高位清零。3333 然后然后，再使次高位次高位(D6)置置1 1，进行相同的过程直到进行相同的过程直到8 8位寄存器位寄存器中所有位都被确定中所有位都被确定，控制逻辑输出EOC=1，转换过程结束，8 8位寄存器位寄存器中的二进制数码二进制数码就是A/DA/D转换的结果转换的结果，在在OEOE信号的作用下信号的作用下，A/D转换的结果通过三态锁存缓
30、冲器输出到输出到微处理器的数据总线数据总线。 逐次比较型A/D转换器是一种转换速度较高(转换时间大约在几微秒到几百微秒之间)、精度较高、功耗低的转换器。3434 2. 2. 双积分型双积分型A/DA/D转换器的转换原理转换器的转换原理 双积分型A/D转换器的电路原理如图电路原理如图10121012所示，由电子开关电子开关S S、标准电压源标准电压源V VREFREF、积分器积分器、比较器比较器、计数器计数器和控制逻辑等部件组控制逻辑等部件组成成。 双积分型双积分型A/DA/D转换的原理转换的原理：进行一次进行一次A/DA/D转换需要二次积分转换需要二次积分。 转换时，首先首先：控制逻辑通过电子
31、开关S把被测电压被测电压V VININ加到积加到积分器的输入端分器的输入端，积分器从零开始从零开始，在固定的时间固定的时间T T内对内对V VININ积分积分，这个积分过程被称为定时积分定时积分，积分输出终值与积分输出终值与V VININ成正比成正比。 接着，控制逻辑将电子开关切换到极性与电子开关切换到极性与V VININ相反的基准电压相反的基准电压V VREFREF上进行反向积分上进行反向积分，由于基准电压基准电压V VREFREF恒定恒定，因此积分输出将按积分输出将按T T期期间积分的值以恒定斜率下降间积分的值以恒定斜率下降，当比较器检测积分输出为零时比较器检测积分输出为零时，积分器停止工
32、作停止工作，这个积分过程被称为定值积分定值积分。对标准电压VREF的反相积分时间T1与定值积分的初值成比例关系，即T T1 1正比于输入模拟电压正比于输入模拟电压V VININ。34343535 图1012(b)给出了两种不同输入电压(V VININ= = )的积分情况， 在T定时积分定时积分期间积分器输出的终值小，而定值积分定值积分下降斜率相同，因此定值积分定值积分时间T2也小。利用计数器对时钟脉冲的个数进行计数来测量定值积分定值积分时间T1(或T2)，即可得到对应于模拟电压VIN的数字量。3535INVINVINV3636 3. A/D 3. A/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标
33、 (1) (1) 分辨率分辨率 ADCADC的分辨率的分辨率：使输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。 分辨率是衡量A/D转换器能够分辨出输入模拟量最小变分辨出输入模拟量最小变化程度化程度的技术指标技术指标。分辨率取决于A/D转换器的位数，习惯上用输出的二进制位数表示。例如例如，1212位位A/DA/D转换器转换器的满量程输入电压为5V，可输出12位二进制数，即用个数进行量化，其分辨率为1LSB，或者说A/DA/D转换器能分辨出输入电压转换器能分辨出输入电压1.22mV1.22mV的变化的变化。36363737 (2) (2) 转换速率和转换时间转换速率和转换时间 ADCADC的
34、转换时间的转换时间：完成一次A/D转换所需的时间(包括稳定时间)。 转换速率转换速率：转换时间的倒数，即每秒转换的次数每秒转换的次数。 (3) (3) 转换精度转换精度ADCADC的转换精度的转换精度：定义为一个实际的A/D转换器与一个理想A/D转换器在量化值上的差值，可用绝对误差绝对误差或相对相对误差表示误差表示。37373838 10.2.2 51 10.2.2 51单片机与单片机与ADC0809ADC0809的接口的接口 ADC0809ADC0809：逐次比较型逐次比较型A/DA/D转换器转换器， 8 8位分辨率位分辨率，采用单电源单电源+5V+5V供电供电，片内具有8 8路模拟开关路模
35、拟开关，可对8 8路输入路输入模拟电压实现模拟电压实现分时分时转换转换，转换时间约为100s，片内带有三态输出锁存器三态输出锁存器，可直接与51单片机的数据总线相连接数据总线相连接。 1. ADC0809 1. ADC0809的内部逻辑结构的内部逻辑结构 ADC0809的内部逻辑结构如图1013所示，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个8位A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。3838393939394040 8路模拟开关可以对8路模拟输入通道选择选择1 1路模拟路模拟输入信号进行输入信号进行A/DA/D转换转换，由C C、B B、A A输入的地址值译码地址值译码决定所
36、选择选择的A/D转换的模拟输入通道模拟输入通道。地址锁存器与译码电路完成对C、B、A 的3个地址位的锁存和译码，三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当EOCEOC端为高电平端为高电平时，表明一次一次A/DA/D转换已完成转换已完成，51单片机可以从可以从ADC0809ADC0809的三态输的三态输出锁存器读出转换完的数据出锁存器读出转换完的数据。404041412. ADC08092. ADC0809的引脚的引脚 双列直插式封装的ADC0809芯片为28引脚，如图1014所示。主要引脚功能如下： (1)(1) D7D0 D7D0：8位数字量输出引脚。 (2)(2) IN7IN0 IN7I
37、N0：8位模拟量输入引脚。电压范围为05V，若信号过小还需进行放大。另外输入的模拟量在A/D转换过程中应保持不变，因此对变化速度较快的模拟量，在输入前应增加采样保持电路。 (3) (3) V VCCCC：+5V工作电压。GND：地。 (4) (4) V VR R(+)(+)、V VR R()()：基准电压正负端，用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次比较型A/D转换器的基准电压。41414242 (5)(5) START START：A/D转换启动信号输入引脚，正脉冲启动ADC0809，对由C、B、A选中模拟通道输入信号进行转换。 (6)(6) ALE ALE：地址锁存允许信号输入引脚，上升沿
38、将C、B、A地址信号锁存到地址锁存器。 (7) (7) EOC EOC：转换结束信号输出引脚，启动转换时为低电平，当转换结束时为高电平。 (8)(8) OE OE：输出允许控制信号输入引脚，高电平时打开三态输出缓冲器，使转换后的数字量从D7 D0引脚输出。 (9)(9) CLK CLK：时钟信号输入引脚，ADC0809内部没有时钟电路，所需的时钟信号由外部提供。时钟频率越高，A/D转换速度越快。 (10)(10) C C、B B、A A：模拟通道选择的地址输入引脚，其取值为111000，分别对应IN7 IN0。4242434343434444 3. ADC0809 3. ADC0809与与51
39、51单片机的接口单片机的接口电路电路设计设计 ADC0809与51单片机的接口电路如图1015所示，ADC0809的通道选择线C、B、A分别与锁存器74LS373输出的低8位地址总线的A2、A1、A0连接。ADC0809的CLK引脚经由74LS74触发器构成的二分频电路与单片机的ALE引脚连接。假设单片机的振荡频率为6MHz，单片机引脚ALE输出1 MHz信号，则ADC0809的CLK引脚的输入频率为500KHz。 ADC0809 ADC0809芯片的引脚没有片选信号芯片的引脚没有片选信号 端端，其芯片最高地址的确定最高地址的确定采用了一种特殊的方法予以解决采用了一种特殊的方法予以解决。图10
40、15中，ADC0809的ALEALE输入引脚输入引脚和STARTSTART引脚引脚并联并联再与一个或非门或非门的输出端连接输出端连接，该或非门的两个输入端分别与51单片机的 和P2.7引脚连接，P2.7为“0”： 信号对ADC0809才是有效的写信号， 信号能够将C、B、A地址值锁存地址值锁存，并按照该地址译码值选中的模拟通道输入信号启动转换选中的模拟通道输入信号启动转换；同理，P2.7为“0”： 信号对ADC0809才是有效的读信号。 模拟输入通道IN7IN0的地址分别为7FFFH7FF8H(地址无关位置1)。4444CSWRWRWRRD45454545图1015 ADC0809与51单片机
41、的接口电路 图1015的这种接口电路连接方法中，两个或非门的各自一个输入端并联与P2.7连接作为ADC0809的最高地址位最高地址位，则8路模拟输入通道IN7IN0的地址分别为：7FFFH7FF8H(地址无关位置1)。 4646 51 51单片机读取单片机读取ADC0809ADC0809转换后数据转换后数据的两种的两种方式方式 (1)(1) 程序查询方式程序查询方式 ：将ADC0809的EOC端与单片机的某个I/O端口连接，首先首先由单片机发出发出A/D转换器的启动信启动信号号，然后然后单片机通过程序不断读取不断读取EOCEOC端的状态端的状态，判断EOC状态，如果EOCEOC为为“1 1”，
42、表示转换结束转换结束，从A/D转换器读取转换读取转换后的数据后的数据，如果EOCEOC为为“0 0”，表示转换未完成，继续查询继续查询。 (2) 中断方式中断方式：把转换完成的状态信号EOCEOC作为中作为中断请求信号断请求信号，采取中断方式进行数据传送。如在图1015中，ADC0809的EOC输出端增加一个非门与单片机的 引脚连接，当A/D转换结束转换结束后，EOCEOC状态由状态由0101时，向单片机发出发出中断请求信号中断请求信号，单片机响应中断，在中断服务程序中将中断服务程序中将A/DA/D转转换的结果读出传输给累加器换的结果读出传输给累加器A A，然后再启动下一次A/D转换。4646
43、INT04747 例例103 103 在图1015中，将ADC0809的EOC端经过一个非门和单片机的 引脚连接。采用中断方式对ADC0809的IN0路模拟信号进行采样一次，并把转换结果存储在A中。 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP LINT0 ;EOC由01中断请求，单片机响应中断 ORG 0030HMAIN: MOV DPTR，#7FF8H ;将IN0路的地址值DPTR SETB IT0 ;置 为边沿触发 SETB EA SETB EX0 ;允许 中断 MOVX DPTR，A ;执行该指令，P2.7=0，产生 信号， ;ALE和START信号有效，启动I
44、N0路 ;A/D转换。 A中的值可以是任意值。 SJMP $ ;等待中断4747INT0INT0INT0WR4848LINT0:MOV DPTR, #7FF8H MOVX A，DPTR MOVX DPTR，A ;再次启动对IN0路的A/D转换 RETI 例例104104 在数据处理和测控系统中，经常需要对多路模拟信号进行定时采样，在图1015中，将ADC0809的EOCEOC输出端增加一个非输出端增加一个非门与单片机门与单片机P1.0P1.0引脚连接引脚连接，采用定时采用定时100ms100ms的中断方式对的中断方式对ADC0809ADC0809的的8 8路模拟信号进行巡回采样一次路模拟信号进
45、行巡回采样一次，而每一路模拟信号的采样应用查询方每一路模拟信号的采样应用查询方式式，并把每次8路转换结果按照顺序存储在51单片机内部RAM的30H37H单元中。设51单片机时钟振荡频率为6MHz。 分析分析：根据例104的要求，T0定时中断服务程序流程图如图图10161016所示。主程序的初始化程序中主要完成T0的初始化，开T0的中断和启动T0定时。按照图106的T0定时中断服务程序流程图编写T0定时中断服务程序。 4848494949495050TIME0: PUSH ACC MOV TL0, #0B0H MOV TH0, #3CH ;重置T0定时初值 MOV DPTR, #7FF8H ;选
46、中IN0通道 MOV R1, #30H ;置数据存储区首地址 MOV R7, #08H ;置通道数 LOOP: MOVX DPTR, A ;启动A/D转换 TEST: JB P1.0, TEST ;判断转换是否已完成 MOVX A, DPTR ;转换结束，读入转换结果 MOV R1, A ;存入内部RAM存储区 INC DPTR ;指向下一个通道 INC R1 ;修改地址指针，指向下一个 ;采集通道存放数据的地址 DJNZ R7, LOOP ;判断8个通道是否转换完成 POP ACC RETI5050515110.2.3 5110.2.3 51单片机与单片机与AD574AD574的接口的接口
47、AD574是Analog Devices公司生产的12位逐次比较型快速A/D转换器，转换时间35s，转换精度0.05%。可进行12位或8位转换，可以一次输出转换好的12位数据，也可分两次输出，先高8位输出，后低4位输出。内部有三态输出缓冲电路，输出电平与TTL和CMOS电平兼容，无须外加时钟电路，适合在高精度快速数据采集系统中使用。515152521. AD5741. AD574的引脚功能的引脚功能 (1)(1) ：片选信号，低电平有效。(2)(2) CE：片允许信号，高电平有效。(3)(3) ：读出/转换控制信号。当CE=1、 =0、 =0时启动A/D转换；当CE=1、 =0、 =1时，可以
48、读出A/D转换结果。(4)(4) ：数据输出格式选择端，当 =1时，12位数据同时输出；当 =0时，A/D转换结果分两次输出，先高8位输出，后低4位输出，该引脚信号与A0引脚配合使用， 引脚只能接VCC或GND。5252CS/R CCS/R C/R CCS12/812/812/85353 (5)(5) A0：字节选择控制线。A0=1，8位A/D转换，完成一次A/D转换的时间是10s；A0=0， 12位A/D转换，完成一次A/D转换的时间是35s。 当 =0时，在读出A/D转换结果期间，A0=0读出高8位数据，A0=1读出低4位数据。两次读出的12位数据遵循左对齐原则，12位数据排列如表101所
49、示。535312/8545454545555(6)(6) 电源线VL：数字逻辑电源+5V；VCC：+12V+15V电源线；VEE： 15V 12V电源线；REFOUT：参考电压输出；REFIN：参考电压输入。AGND和DGND：模拟信号地和数字信号地。(7)(7) BIPOFF：双极性偏差调整，用于调零。(8)(8) 10Vin和20Vin：模拟信号输入引脚。单极性输入时，允许输入的信号范围为0+10V或0+20V；双极性输入时，允许输入的信号范围为5+5V或者10+10V。(9)(9) ：转换结束信号，转换时为高电平，当转换结束时为低电平。5555STS5656 2. 51 2. 51单片机
50、与单片机与AD574AD574的接口设计的接口设计 AD574工作在双极性输入方式时与51单片机的接口电路如图1018所示，可实现对5V+5V或10V+10V模拟信号进行转换。图1018中电位器R2用于调整双极性输入电路的零点，10VIN引脚输入5V+5V模拟信号，20VIN引脚输入10V+10V模拟信号。双极性输入时，输出的转换结果D与模拟输入电压VIN之间的关系为： 或565622048 (1)INFSVDV(1)20482FSINVDV5757 其中VFS为满量程电压。上式求出的D为12位偏移二进制码，把D的最高位求反便得到补码，补码对应输入模拟量的符号和大小。例如，当模拟信号从10VI
