第10章应用系统配置及接口技术1.ppt

第第10章章 单片机单片机A/D及及D/A转换转换接口接口 10.1 单片机测控系统与模拟输入单片机测控系统与模拟输入通道通道10.2 A/D转换器及接口转换器及接口10.3 D/A转换器及接口转换器及接口 10.4 A/D与与D/A转换器转换器芯片的串行芯片的串行接口接口1010.1 1 单片机测控系统与模拟输入单片机测控系统与模拟输入通道通道v现代技术的基础是信息技术，信息技术的三现代技术的基础是信息技术，信息技术的三大支柱是：大支柱是：v计算机技术、测控技术、通信技术计算机技术、测控技术、通信技术v单片机技术的应用在这个三个领域都有涉足，单片机技术的应用在这个三个领域都有涉足，特别是测控技术特别是测控技术1010.1 1.1 1 单片机测控系统单片机测控系统概述概述v测控技术包括测控技术包括“测测”与与“控控”。v测：测：v实时采集被控对象的物理参量，如温度、压力、流实时采集被控对象的物理参量，如温度、压力、流量、速度等，这些参量通常是模拟量，即连续变化量、速度等，这些参量通常是模拟量，即连续变化的物理量的物理量v连续指的是：一是时间意义上的连续，即量值随时连续指的是：一是时间意义上的连续，即量值随时间变化连续变化；二是数值意义上的连续，即量值间变化连续变化；二是数值意义上的连续，即量值本身连续变化。本身连续变化。v模拟量不能直接送给计算机，必须通过模模拟量不能直接送给计算机，必须通过模/数转换。数转换。v控：控：v把采集的数据经计算机计算、比较等处理后，把采集的数据经计算机计算、比较等处理后，得出结论，以对被控对象实施校正控制。得出结论，以对被控对象实施校正控制。v经计算机处理后得到的数字量结果，必须经经计算机处理后得到的数字量结果，必须经数数/模转换后才能被控制执行部件所接受。模转换后才能被控制执行部件所接受。vA/D（analog/data）及）及D/A转换在测控系统转换在测控系统中为模拟输入通道及模拟输出通道中为模拟输入通道及模拟输出通道1010.1 1.2 2 模拟输入通道模拟输入通道v1 传感器传感器v主要功能是采集信号，也有转换功能，即把主要功能是采集信号，也有转换功能，即把采集到的非电信号转换为电信号（电压即电采集到的非电信号转换为电信号（电压即电流）。流）。v主要有：主要有：v温度传感器、光电传感器、湿度传感器，流温度传感器、光电传感器、湿度传感器，流量传感器，压力传感器，机械量传感器，成量传感器，压力传感器，机械量传感器，成份分析传感器、份分析传感器、PH值传感器。值传感器。v传感器采集信号和转换信号的能力与质量，传感器采集信号和转换信号的能力与质量，将直接影响测控系统的性能。将直接影响测控系统的性能。v高质量的传感器的输入与输出信号间应具有高质量的传感器的输入与输出信号间应具有稳定且重复性好的函数关系、较好的灵敏度稳定且重复性好的函数关系、较好的灵敏度和精确度以及较强的抗干扰能力。和精确度以及较强的抗干扰能力。v传感器的发展方向是新原理、集成化和功能传感器的发展方向是新原理、集成化和功能器件化。器件化。2 放大器v传感器得到的电信号一般幅度较小，难以直传感器得到的电信号一般幅度较小，难以直接进行接进行A/D转换，所以需要放大器对模拟信号转换，所以需要放大器对模拟信号进行放大处理。进行放大处理。v放大器的种类很多，但在模拟输入通道中使放大器的种类很多，但在模拟输入通道中使用的是一种高放大倍数并带有负反馈的直接用的是一种高放大倍数并带有负反馈的直接耦合放大器，并对输入信号进行多种数学运耦合放大器，并对输入信号进行多种数学运算，也为运算放大器。算，也为运算放大器。3 采样/保持v采样是为了跟踪输入信号的变化，其实质是将一个采样是为了跟踪输入信号的变化，其实质是将一个连续变化的模拟信号转换为时间上离散的采样信号，连续变化的模拟信号转换为时间上离散的采样信号，所以信号采样要按一定时间间隔进行，并且采样频所以信号采样要按一定时间间隔进行，并且采样频率远高于信号中的最高频率（一般是率远高于信号中的最高频率（一般是2。5倍），所倍），所以得到的采样脉冲是一个宽度很窄的脉冲序列。以得到的采样脉冲是一个宽度很窄的脉冲序列。v而保持是把采样信号保持一段时间，因为其后的而保持是把采样信号保持一段时间，因为其后的A/D转换需要一个时间过程。在保持期间要维持信转换需要一个时间过程。在保持期间要维持信号的稳定，所以尽量保持信号不变。号的稳定，所以尽量保持信号不变。v在模拟输入通道中，采样电路和保持电路是合在一在模拟输入通道中，采样电路和保持电路是合在一起的，称为采样起的，称为采样/保持电路。保持电路。4 滤波器v测控系统工作时可能会受到环境干扰，如温度、电场、磁场等，从而造成模拟信号中混有多种频率的噪声信号。甚至干扰信号大于有用信号，为了抑制干扰信号，提高信噪比，在模拟输入通道中应使用滤波器。v分为模拟滤波和数字滤波。v模拟滤波器由电子元器件构建的滤波电路，模拟滤波器由电子元器件构建的滤波电路，有有LC谐振电路，及谐振电路，及RC谐振电路。谐振电路。v数字滤波是通过程序对采样信号进行平滑加数字滤波是通过程序对采样信号进行平滑加工，以提高有用信号，消除抑制干扰信号。工，以提高有用信号，消除抑制干扰信号。有多种软件可以作数字滤波。如有多种软件可以作数字滤波。如MATLAB软软件包等。件包等。5 多路开关v一个测控系统可以有多路系统，以便进行多路采集，在多路系统中，只经速度允许，就可以采用多通道共用一个A/D转换器的方案，以简化结构降低成本。因此需要在模拟输入通道中设置一个多路开关以进行切换通道，以实现各个通道被分时、各个地被轮流接通。1010.2 .2 转换器及接口技术转换器及接口技术v模数（）转换电路的种类有：计数比较型、逐次逼近型、双积模数（）转换电路的种类有：计数比较型、逐次逼近型、双积分型等等。分型等等。v逐次逼近型转换器，在精度、速度和价格上都适中，是最常用的逐次逼近型转换器，在精度、速度和价格上都适中，是最常用的转换器件。转换器件。v双积分转换器，具有精度高、抗干扰性好、价格低廉等优点，但双积分转换器，具有精度高、抗干扰性好、价格低廉等优点，但转换速度低。转换速度低。v串行输出的串行输出的A/DA/D芯片由于节省单片机的芯片由于节省单片机的I/OI/O口线，越来越多地被采用。如口线，越来越多地被采用。如具有具有SPISPI三线接口的三线接口的TLC1549TLC1549、TLC1543TLC1543、TLC2543TLC2543、MAX187MAX187等，具有等，具有2 2线线I2CI2C接口的接口的MAX127MAX127、PCF8591PCF8591（4 4路路8 8位位A/DA/D，还含，还含1 1路路8 8位位D/A)D/A)等。等。1010.2.2.1 1 逐次逼近型并行输出转换器及接口逐次逼近型并行输出转换器及接口1.1.ADC0809 A/DADC0809 A/D转换器芯片转换器芯片 由由8 8路模拟开关、路模拟开关、8 8位位A A转换器、三态输出锁存器以及地址锁存译码器转换器、三态输出锁存器以及地址锁存译码器等组成。等组成。图图图图10101010-2 ADC0809-2 ADC0809-2 ADC0809-2 ADC0809结构结构结构结构芯片功能与结构芯片功能与结构A AD D分辨力：分辨力：8 8位位内置多路开关，允许对内置多路开关，允许对8 8路模拟量分时转换；路模拟量分时转换；自带微机总线接口；自带微机总线接口；最高转换速度最高转换速度100S100S次；次；内部结构如图所示。内部结构如图所示。引脚功能：引脚功能：IN0IN0IN7IN7：8 8通道模拟信号输入通道模拟信号输入D0D0D7D7：8 8位数字量输出位数字量输出ADDCADDC、ADDBADDB、ADDCADDC：通道选择，：通道选择，000000111111对应于对应于IN0IN0IN7IN7ALEALE：通道地址锁存，正脉冲输入通道地址锁存，正脉冲输入STARTSTART：启动信号，正脉冲输入启动信号，正脉冲输入EOCEOC：转换结束，转换开始后转换结束，转换开始后EOCEOC0 0，转换结束时，转换结束时EOCEOC1 1OEOE：输出允许控制输出允许控制CLKCLK：转换时钟信号，典型值转换时钟信号，典型值640K640KVREFVREF（）、（）、VREFVREF：A AD D参考电压参考电压 VIN=VREF VIN=VREF（D7D7D0D0）/256 /256 ；（；（D7D7D0D0）=00H=00HFFHFFHVCCVCC、GNDGND：电源电压电源电压+5+5+15V+15V工作时序：工作时序：ALEALE1 1：ADDAADDAADDCADDC进入进入ALEALE0 0；ADDAADDAADDCADDC锁存锁存STARTSTART：上升沿使：上升沿使A AD D内部复位，下降沿启动内部复位，下降沿启动A/DA/D（一般（一般STARTSTART可兼作可兼作ALEALE信号使用）信号使用）EOCEOC：转换开始后为：转换开始后为0 0，结束时为，结束时为1 1OEOE：高电平使片内数据输出，低电平数据线为高阻：高电平使片内数据输出，低电平数据线为高阻图图图图9-28 ADC08099-28 ADC08099-28 ADC08099-28 ADC0809的时序图的时序图的时序图的时序图2 2、ADC0809ADC0809与与89C5189C51接口接口 ADC0809ADC0809与与89C5189C51连接可采用查询方式，也可采用中断方式。图连接可采用查询方式，也可采用中断方式。图9-299-29为中断方式为中断方式连接电路图。由于连接电路图。由于ADC0809ADC0809片内有三态输出锁存器，因此可直接与片内有三态输出锁存器，因此可直接与89C5189C51接口。接口。图图图图10101010-3 3 3 3 ADC0809 ADC0809 ADC0809 ADC0809与与与与89C5189C5189C5189C51的连接的连接的连接的连接08090809与与80318031接口（总线型）接口（总线型）ADDAADDAADDCADDC：连至连至A0A0A2A2DODOD7D7：接数据总线接数据总线STARTSTART、ALEALE：由由 P2.7 P2.7、WR WR“或非或非”产生产生例：启动通道例：启动通道0 0转换转换 MOV DPTR MOV DPTR，7FF8H7FF8H MOVX DPTR MOVX DPTR，A AP2.7P2.70 0，WRWR0 0，ALEALESTATRSTATR1 1，通道地址进入，通道地址进入，A AD D复位。复位。P2.7P2.70 0，WRWR1 1，ALEALESTARTSTART0 0，通道地址锁存，通道地址锁存，A AD D启动。启动。EOCEOC：通过非门接通过非门接INT1INT1，转换结束时产生中断，转换结束时产生中断，OEOE：由由P2.7P2.7和和 RD RD通过通过“或非或非”门产生，门产生，“读读”A AD D例：例：MOVX A MOVX A，DPTR DPTR（DPTRDPTR7FF8H7FF8H）P2.7=0P2.7=0，RD RD0 0，OEOE1 1，D0D0D7D7数据总线，被数据总线，被CPUCPU读取。读取。CLKCLK：由：由ALEALE通过分频产生，亦可单独提供时钟。通过分频产生，亦可单独提供时钟。VREFVREF（）、（）、VREFVREF：参考电压：参考电压(一般为一般为+5V)+5V)3 3、程序实例：、程序实例：8 8路巡回检测路巡回检测 设对设对8 8点温度巡回检测，温度范围点温度巡回检测，温度范围30305050，检测精度，检测精度11。数据存。数据存放于外放于外RAM A0HRAM A0HA7HA7H单元。单元。主程序：主程序：MAINMAIN：MOV R0MOV R0，0A0H 0A0H ；数据暂存区首址；数据暂存区首址 MOV R2 MOV R2，08H 08H ；8 8路数初值路数初值 SETB IT1 SETB IT1 ；脉冲触发方式；脉冲触发方式 SETB EA SETB EA ；开中断；开中断 SETB EX1 SETB EX1 MOV DPTR MOV DPTR，7FF8H7FF8H；指向；指向08090809首地址首地址(IN0)(IN0)MOVX DPTR MOVX DPTR，A A ；启动；启动A AD D转换转换HEREHERE：SJMP HERE SJMP HERE ；等待中断；等待中断中断服务程序：中断服务程序：MOVX A MOVX A，DPTR DPTR ；读；读A/DA/D MOVX R0 MOVX R0，A A ；存数；存数 INC DPTR INC DPTR ；更新通道；更新通道 INC R0 INC R0 ；更新暂存单元；更新暂存单元 DJNZ R2 DJNZ R2，DONEDONE RET1 RET1DONEDONE：MOVX DPTR MOVX DPTR，A A ；启动；启动A AD D转换转换 RETI RETIA/D转换芯片说明v原理划分：原理划分：v积分型：精度高、抗干扰能力强，但速度不高。积分型：精度高、抗干扰能力强，但速度不高。v逐次逼近型逐次逼近型：原理简单，中等速度，分辨率较高。：原理简单，中等速度，分辨率较高。v闪烁型：速度快，功耗大，且电路复杂。闪烁型：速度快，功耗大，且电路复杂。v ，分辨率高，价格便宜，抗干扰能力强。，分辨率高，价格便宜，抗干扰能力强。2 输入电压信号形式v分为单极、双极和差分三种分为单极、双极和差分三种v单极：允许电压单极：允许电压0+5V，0+10V，和，和0+20V，线路简单，线路简单，一条输入线，一条地一条输入线，一条地线。线。v双极：电压可正可负，一条引线输入，但芯双极：电压可正可负，一条引线输入，但芯片上需要一对极性相反的工作电源与之配合。片上需要一对极性相反的工作电源与之配合。v差分：是不共地电压信号，需要两条线输入。差分：是不共地电压信号，需要两条线输入。3 输出二进制代码形式v有二进制代码和有二进制代码和BCD代码两种形式。代码两种形式。v二进制代码有二进制代码有8、10、12、14、16、20、24位等。位等。vBCD码主要用在数字电压表中，输出的码主要用在数字电压表中，输出的BCD码可直码可直接在接在LED或或LCD中进行显示。常见的有中进行显示。常见的有3位半、位半、4位位半、半、5位半。位半。v3位半是位半是4组组BCD码，分别为千位、百位、十位、个码，分别为千位、百位、十位、个位，但其中对应百、十、个位的位，但其中对应百、十、个位的BCD码都用来表示码都用来表示数字，即数字，即09共共10个数字，对应千位的个数字，对应千位的BCD码只用码只用其其0或或1，其它的，其它的3个高位用于表示数值的正负或被个高位用于表示数值的正负或被测量的欠量程和过量程等标志，所以称为测量的欠量程和过量程等标志，所以称为“半半”位。位。所以最大值为所以最大值为1999。4 分辨率v分辨率是转换器对被转换量变化敏感程度的分辨率是转换器对被转换量变化敏感程度的描述。或者说转换器对被转换量变化的分辨描述。或者说转换器对被转换量变化的分辨能力，也可以说是输入量有多大的变化量转能力，也可以说是输入量有多大的变化量转换器输出端才有反应。换器输出端才有反应。v对于对于A/D转换器，被转换量是电压，所以分转换器，被转换量是电压，所以分辨率是对输入电压信号变化的分辨能力，即辨率是对输入电压信号变化的分辨能力，即输入电压有多大的量才能使输出量改变一个输入电压有多大的量才能使输出量改变一个二进制单位，因此，二进制单位，因此，A/D转换器的分辨率是电转换器的分辨率是电压值。压值。v对于对于N位的位的A/D转换器，其分辨率为满量程输转换器，其分辨率为满量程输入电压与入电压与2N之比，或满量程电压的之比，或满量程电压的1/2N。v如满量程为如满量程为10V的的12位位A/D转换器，其分辨率转换器，其分辨率为为10/212=2.4mV.vA/D转换位数越高，分辨率越小，分辨能力转换位数越高，分辨率越小，分辨能力越强，越强，5 控制信号v时钟信号：时钟信号：v转换启动信号：转换启动信号：v脉冲信号，脉冲信号，ADC0809等，可通过执行一条指等，可通过执行一条指令来作为启动信号，令来作为启动信号，v有的是电平信号，并且在整个转换过程中电有的是电平信号，并且在整个转换过程中电平要一直保持，为此，可使用一个平要一直保持，为此，可使用一个D触发器产触发器产生启动信号。生启动信号。6 转换结束和数据读取v3种数据读取方式种数据读取方式（1）定时等待定时等待v（2）查询方式）查询方式v（3）中断方式）中断方式1010.3 .3 D/AD/A转换器接口转换器接口v后向通道是计算机实现控制运算处理后，对被控对象的输出通道接口。后向通道是计算机实现控制运算处理后，对被控对象的输出通道接口。v系统的后向通道是一个输出通道，其特点是弱电控制强电，即小信号输系统的后向通道是一个输出通道，其特点是弱电控制强电，即小信号输出实现大功率控制。常见的被控对象有电机、电磁开关等。出实现大功率控制。常见的被控对象有电机、电磁开关等。v单片机实现控制是以数字信号或模拟信号的形式通过口送给被控单片机实现控制是以数字信号或模拟信号的形式通过口送给被控对象的。其中，数字信号形态的开关量、二进制数字量和频率量可直接对象的。其中，数字信号形态的开关量、二进制数字量和频率量可直接用于开关量、数字量系统及频率调制系统的控制；但对于一些模拟量控用于开关量、数字量系统及频率调制系统的控制；但对于一些模拟量控制系统，则应通过转换器转换成模拟量控制信号后，才能实现控制系统，则应通过转换器转换成模拟量控制信号后，才能实现控制。制。v1010.3.1 .3.1 后向通道中的功率开关器件及接口后向通道中的功率开关器件及接口v1010.3.2 .3.2 串行输入串行输入D/AD/A芯片芯片TLC5615TLC5615接口技术接口技术v1010.3.3 .3.3 并行输入芯片及接口技术并行输入芯片及接口技术1.1.继电器及接口继电器及接口1)1)单片机与继电器的接口单片机与继电器的接口一个典型的继电器与单片机的接口电路如图所示。一个典型的继电器与单片机的接口电路如图所示。图图图图10101010-5 5 5 5 继电器接口继电器接口继电器接口继电器接口1010.3.1 .3.1 后向通道中的功率开关器件及接口后向通道中的功率开关器件及接口2.2.光电耦合器光电耦合器(隔离器隔离器)件及驱动接口件及驱动接口v为防止干扰窜入和保证系统的安全，常常采用光电耦合为防止干扰窜入和保证系统的安全，常常采用光电耦合器器,用以实现信号的传输用以实现信号的传输,同时又可将系统与现场隔离开。同时又可将系统与现场隔离开。v晶体管输出型光电耦合器的受光器是光电晶体管，如图晶体管输出型光电耦合器的受光器是光电晶体管，如图1010-6-6所示。所示。图图图图10101010-6 -6 -6 -6 光电耦合器光电耦合器光电耦合器光电耦合器4N254N254N254N25的接口电路的接口电路的接口电路的接口电路3.3.光电耦合驱动晶闸管光电耦合驱动晶闸管(可控硅可控硅)功率开关及接口功率开关及接口v图图1010-7 7是是4N404N40和和MOC3041MOC3041的的接口驱动电路。接口驱动电路。v4N404N40是常用的单向晶闸管输是常用的单向晶闸管输出型光电耦合器，也称固出型光电耦合器，也称固态继电器。态继电器。vMOC3041MOC3041是常用的双向晶闸是常用的双向晶闸管输出的光电耦合器管输出的光电耦合器(固态固态继电器继电器)。图图图图10101010-7 7 7 7 晶闸管输出型光电耦合器驱动接口晶闸管输出型光电耦合器驱动接口晶闸管输出型光电耦合器驱动接口晶闸管输出型光电耦合器驱动接口1010.3.3.2 2 并行输入芯片及接口技术并行输入芯片及接口技术1.1.并行输入转换芯片并行输入转换芯片DAC0832DAC0832主要由两个主要由两个8 8位寄存器和一个位寄存器和一个8 8位转换器组成。位转换器组成。图图图图101010108 8 8 8 DAC0832 DAC0832 DAC0832 DAC0832结构结构结构结构1)DAC08321)DAC0832引脚功能引脚功能vD0D0D7D7：数字量数据输入线。数字量数据输入线。vILEILE：数据锁存允许信号，高电平有效。数据锁存允许信号，高电平有效。vCSCS：输入寄存器选择信号，低电平有效。输入寄存器选择信号，低电平有效。vWR1WR1：输入寄存器的输入寄存器的“写写”选通信号，低电平有效。选通信号，低电平有效。vXFERXFER：数据转移控制信号线，低电平有效。数据转移控制信号线，低电平有效。vWR2WR2：DAC DAC寄存器的寄存器的“写写”选通信号。选通信号。V VREFREF：基准电压输入线。基准电压输入线。vR RFBFB：反馈信号输入线，芯片内已有反馈电阻。反馈信号输入线，芯片内已有反馈电阻。vI IOUT1OUT1和和I IOUT2OUT2：电流输出线。电流输出线。I IOUT1OUT1与与I IOUT2OUT2的和为常数，的和为常数，I IOUTOUT1 1随随DACDAC寄存器的内寄存器的内容线性变化。一般在单极性输出时，容线性变化。一般在单极性输出时，I IOUT2OUT2接地；在双极性输出时，接运放。接地；在双极性输出时，接运放。vV VCCCC：工作电源。工作电源。DGNDDGND：数字地。数字地。AGND AGND：模拟信号地。模拟信号地。2)DAC08322)DAC0832特性特性v主要的特性参数如下：主要的特性参数如下：n 分辨率为分辨率为8 8位。位。n 只需在满量程下调整其线性度。只需在满量程下调整其线性度。n 可与所有的单片机或微处理器直接接口，需要时亦可不与微处理器可与所有的单片机或微处理器直接接口，需要时亦可不与微处理器连接而单独使用。连接而单独使用。n 电流稳定时间为电流稳定时间为1 1 。n 可双缓冲、单缓冲或直通数据输入。可双缓冲、单缓冲或直通数据输入。n 功耗低，约为功耗低，约为200 mW200 mW。n 逻辑电平输入与逻辑电平输入与TTLTTL兼容。兼容。n 单电源供电（单电源供电（）。）。2.D/A2.D/A转换器与转换器与89C5189C51接口接口v实际应用中常常需要芯片的输出还需要有将电流转换为电压的电路。实际应用中常常需要芯片的输出还需要有将电流转换为电压的电路。v下面介绍两种电路供参考：下面介绍两种电路供参考：图图9-44(a)9-44(a)是反相电压输出电路，输出电压；是反相电压输出电路，输出电压；图图9-44(b)9-44(b)是同相电压输出电路，输出电压（是同相电压输出电路，输出电压（)v当当接接5 5(或或5 5)时，输出电压范围是时，输出电压范围是5 5（或（或0 05 5)；当当接接0 0(或）时或）时,输出电压是输出电压是0 0(或或0V)0V)图图图图10101010-9 9 9 9 D/A D/A D/A D/A转换输出电路转换输出电路转换输出电路转换输出电路1)1)直通式工作方式应用直通式工作方式应用v图所示为直通式工作方式的连接方图所示为直通式工作方式的连接方法。输入到法。输入到DAC0832DAC0832的的D0D0D7D7数据不数据不经控制直达经控制直达8 8位位D/AD/A转换器。转换器。v当某一根地线或地址译码器的输出当某一根地线或地址译码器的输出线使线使DAC0832DAC0832的脚有效的脚有效(低电平低电平)或与直接接地时，数据或与直接接地时，数据线上的数据字节直通转换器线上的数据字节直通转换器转换并输出转换并输出.图图图图10101010-9 9 9 9 DAC0832 DAC0832 DAC0832 DAC0832直通式电压输出电路直通式电压输出电路直通式电压输出电路直通式电压输出电路2)DAC08322)DAC0832单缓冲工作方式应用单缓冲工作方式应用 这种方式下，将二级寄存器的控制信号并接，输入数据在控制信号作这种方式下，将二级寄存器的控制信号并接，输入数据在控制信号作用下（一次控制，一次缓冲），直接打入用下（一次控制，一次缓冲），直接打入8 8位位DACDAC寄存器中并进入寄存器中并进入8 8位位D/AD/A转转换器进行换器进行D/AD/A转换。转换。当执行写指令时，当执行写指令时，DAC0832DAC0832相应的控制信号时序如图所示。相应的控制信号时序如图所示。图图图图1010101010101010 一路一路一路一路D/AD/AD/AD/A输出连线图（单路模拟量输出）输出连线图（单路模拟量输出）输出连线图（单路模拟量输出）输出连线图（单路模拟量输出）产生锯齿波的程序产生锯齿波的程序v程序如下：程序如下：MOVMOV DPTR DPTR，#2FFFH#2FFFH；设置口地址；设置口地址 MOVMOV A A，#00H#00H ；输入数字量；输入数字量00H00H到到A(A(初值为初值为00H)00H)LOOP:MOVX DPTRLOOP:MOVX DPTR，A A ；输出对应于；输出对应于A A内容的模拟量内容的模拟量 INCINCA A ；修改；修改A A的内容的内容(原来值加原来值加1)1)AJMPAJMPLOOPLOOP图图图图9 9 9 947 D/A47 D/A47 D/A47 D/A产生锯齿波程序框图产生锯齿波程序框图产生锯齿波程序框图产生锯齿波程序框图 产生方波的程序产生方波的程序 MOV DPTRMOV DPTR，#2FFFH#2FFFH ；设置口地址；设置口地址LOOP:MOV ALOOP:MOV A，#0FFH#0FFH ；给；给A A送最大值送最大值 MOVX DPTRMOVX DPTR，A A ；输出相应模拟量；输出相应模拟量 ACALL ACALL 2700H2700H ；延时；延时 MOV A,#00HMOV A,#00H ；给；给A A送最小值送最小值 MOVX DPTR,AMOVX DPTR,A ；D/AD/A输出相应模拟量输出相应模拟量 ACALL ACALL 2700H2700H ；延时；延时 AJMPAJMP LOOPLOOP ；返回循环；返回循环10.4 A/D与D/A转换器芯片的串行接口v10.4.1 通过通过I2C总线连接总线连接v芯片芯片PCF8591v PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取数据获取器件。器件。PCF8591具有具有4个模拟输入、个模拟输入、1个模拟输出和个模拟输出和1个串行个串行I2C总线接口。总线接口。PCF8591的的3个地址引脚个地址引脚A0,A1和和A2可用于硬件地址编程，允许在同个可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入总线上接入8个个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在器件，而无需额外的硬件。在PCF8591器件器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的总线以串行的方式进行传输。功能方式进行传输。功能 PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和模数转换和8-bit数模数模PCF8591引脚引脚AIN0AIN3：模拟信号输入端。：模拟信号输入端。A0A2：引脚地址端。：引脚地址端。VDD、VSS：电源端（：电源端（2.56V）SDA、SCL：I2C 总线的数据线、时钟线。总线的数据线、时钟线。OSC：外部时钟输入端，内部时钟输出端。：外部时钟输入端，内部时钟输出端。EXT：内部、外部时钟选择线，使：内部、外部时钟选择线，使 用内部时钟时用内部时钟时 EXT 接地。接地。AGND：模拟信号地。：模拟信号地。AOUT：D/A 转换输出端。转换输出端。VREF：基准电源端。：基准电源端。v器件地址为1001A2A1A0，可以扩展8片PCF8591。10.4.2 通过软件模拟的串行接口v芯片MAX187vMAX187是美信公司推是美信公司推出的出的12位位A/D转换芯片，转换芯片，内部含有采样内部含有采样/保持电路。保持电路。v单单5V操作电源，转换速操作电源，转换速度为度为10微秒微秒，SPI总线。总线。当当CS为高电平时，为高电平时，MAX不被选中。不被选中。当当CS为低电平时，为低电平时，MAX被选中。模拟信号从被选中。模拟信号从AIN脚输入，并由脚输入，并由CS的下降沿的下降沿启动启动A/D转换。再通过转换。再通过P1。1输出正时钟脉冲序列给输出正时钟脉冲序列给SCLK，对应每个时钟，对应每个时钟脉冲的下降沿，就出现一位转换数据，然后脉冲的下降沿，就出现一位转换数据，然后 在下一个输出正时钟脉冲的上升沿处在下一个输出正时钟脉冲的上升沿处该位数据稳定，由该位数据稳定，由8051的的P1。2串行读入。串行读入。转换数据是从最高位开始出现的，因此，为了读出转换数据是从最高位开始出现的，因此，为了读出12位转换数据，需要位转换数据，需要13个时钟个时钟脉冲，在第脉冲，在第13个时钟脉冲之后，将个时钟脉冲之后，将CS变为高电平，一次转换结束。变为高电平，一次转换结束。MAX187是美信公司推出的是美信公司推出的12位位A/D转换芯片，内部含有采样转换芯片，内部含有采样/保持电路。保持电路。单单5V操作电源，转换速度为操作电源，转换速度为8.5s，具有片上，具有片上4.096V参考电压，模拟量输入范围为参考电压，模拟量输入范围为0。三线串行接口，兼容三线串行接口，兼容SPI，QSPI.MicroWire总线。总线。1 MAX187的引脚功能说明的引脚功能说明 MAX187有有8脚脚DIP封装和封装和16脚脚SO封装封装2种，图种，图1给出给出DIP封装的引脚排列，封装的引脚排列，SO封装请查阅文献封装请查阅文献1。表。表1是引脚功能说明。是引脚功能说明。2 操作时序操作时序