AD和DA接口转换的接口技术.pptx

10:07:06 下午广东松山职业技术学院课件制作组本章主要内容本章主要内容 8.1 A/D8.1 A/D转换器接口 8.2 D/A8.2 D/A转换器接口 8.3 8.3 空调的温度控制案例第1页/共63页模拟通道接口技术模拟通道接口技术 计算机只能储存和处理二进制形式的数字量，凡遇到有模拟量的地方，就要进行模拟量向数字量或数字量向模拟量的转换，这就是数/模和模/数转换问题。将模拟量转换成数字量的过程称为A/D转换，将数字量转换成模拟量的过程称为D/A转换，与之有关的接口技术称为模拟通道接口技术。因为在单片机应用系统中，常需要将检测到的连续变化的模拟量如温度、压力、流量、速度等转换成数字信号，才能输入到单片机中进行处理，然后再将处理结果的数字量转换成模拟量输出，实现对被控对象的控制。第八章第八章A/D和和D/A接口转换的接口技术接口转换的接口技术第2页/共63页8.1A/D转换器接口转换器接口 8.1.1A/D转换基本知识及常用转换基本知识及常用A/D转换器件转换器件A/DA/D转换器转换器转换器转换器的作用是将模拟量转换为数字量，以的作用是将模拟量转换为数字量，以的作用是将模拟量转换为数字量，以的作用是将模拟量转换为数字量，以便计算机接收处理。便计算机接收处理。便计算机接收处理。便计算机接收处理。传感器单片机A/D转换第3页/共63页1.A/D转换器分类转换器分类(1)(1)逐次逼近式：逐次逼近式属直接式A/DA/D转换器。(2)(2)双积分式：双积分式是一种间接式A/DA/D转换器。(3)V/F(3)V/F变换式：V/FV/F变换器能够将模拟电压信号转 换为频率信号。(4)(4)并行式：并行式也属于直接式A/DA/D转换器，它是所有类型A/DA/D转换器中转换速度最快的。8.1.1A/D转换基本知识及常用转换基本知识及常用A/D转换器件转换器件第4页/共63页2.A/D转换器主要技术性能指标转换器主要技术性能指标 (1)分辨率：分辨率表示输出数字量变化一个最低有效位（LeastSignificantBitLSB）所对应的输入模拟电压的变化量。n 为A/D转换器输出的二进制位数(2)量化误差：模拟量是连续的，而数字量是断续的，当A/D转换器的位数固定后，数字量不能把模拟量所有的值都精确地表示出来，这种由A/D转换器有限分辨率所造成的真实值与转换值之间的误差称为量化误差。一般量化误差为数字量的最低有效位所表示的模拟量，理想的量化误差容限是1/2LSB。8.1.1A/D转换基本知识及常用转换基本知识及常用A/D转换器件转换器件第5页/共63页(3)转换精度：转换精度是一个实际的A/D转换器和理想的A/D转换器相比的转换误差。绝对精度一般以LSB为单位给出，相对精度则是绝对精度与满量程的比值。(4)转换时间：指A/D转换器完成一次A/D转换所需时间。转换时间越短，适应输入信号快速变化能力越强。其倒数是转换速率。(5)温度系数：是指A/D转换器受温度影响的程度。一般用环境温度变化1所产生的相对误差来表示，单位是PPM/(10-6/)。8.1.1A/D转换基本知识及常用转换基本知识及常用A/D转换器件转换器件第6页/共63页 8.1.2ADC0809及其与及其与MCS-51单片机接口技术单片机接口技术 ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道、8位逐次逼近式A/D转换器。第7页/共63页START CLOCKEOCD0D7IN0IN7ADDAADDBADDCALE八位转换器A/D三态输出锁存器VCCGNDOEREF(+)REF(-)38地址锁存与译码八路模拟量开关.1结构及转换原理结构及转换原理（1）八路模拟开关及地址锁存与译码器（2）8位A/D转换器（3）三态输出寄存器 8.1.2ADC0809及其与及其与MCS-51单片机接口技术单片机接口技术 第8页/共63页2引脚功能引脚功能 ADC0809采用DIP-28（双列直插式）封装12345678910111213142827262524232221201918171615IN3IN4IN5IN6IN7STARTEOCD3OECLOCKVCCREF(+)GNDD1IN2IN1IN0ADDAADDBADDCALED7(MSB)D6D5D4D0(LSB)REF(-)D2ADC0809 8.1.2ADC0809及其与及其与MCS-51单片机接口技术单片机接口技术 第9页/共63页引脚功能表引脚功能表第10页/共63页3ADC0809的时序的时序 8.1.2ADC0809及其与及其与MCS-51单片机接口技术单片机接口技术 第11页/共63页4 4ADC0809ADC0809与与MCS-51MCS-51单片机的接口电单片机的接口电路路写信号、P2.7有效时，启动AD转换。转换结束后，输出高电平，向CPU发出中断请求读信号、P2.7有效时，允许输出AD转换结果。转换时钟由ALE分频得到。A1A28031 74LS373ADC0809分频CLOCKD0D7111GEOCSTARTALEOERDP2.7WRAL EP0A0A7A0REF(+)REF(-)+5VGNDIN0IN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1转换结果由此输出ADDAADDBADDCINT1第12页/共63页主要功能信号的处理方法主要功能信号的处理方法 (1)时钟信号：当单片机时钟频率高于6MHz时，ALE信号必须经2或4分频后才能接到ADC0809的CLOCK引脚上，否则不能正常工作。(2)地址线和数据线：ADC0809的地址选择信号线和输出数据线均与P0口相接。ADDAADDC三根地址线的连接与芯片及模拟通道选择又密切关系，地址线经地址锁存器可提高输入信号的稳定性。(3)控制信号：通过、和P2.7的组合实现对ADC0809控制，显然只有当P2.7为低电平时才能对ADC0809进行操作。转换结束信号EOC通过非门与8031的连接，用来发出中断请求或供CPU查询转换状态。8.1.2ADC0809及其与及其与MCS-51单片机接口技术单片机接口技术 第13页/共63页各个通道的地址各个通道的地址选择的通道000001010011100101110111IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7CBA8031A15 A14A13A12A11 A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00809 STCBA00000111设无关地址位为“1”，则模拟通道IN0IN7的地址依次为7FF8H7FFFH 8.1.2ADC0809及其与及其与MCS-51单片机接口技术单片机接口技术 第14页/共63页5程序设计程序设计 单片机的A/D转换编程有两条基本原则：一方面要满足所选A/D转换器的转换时序要求，另一方面要根据具体的接口电路编写具体的转换程序即应用软件要和硬件协调、统一。对于ADC0809而言，其控制程序的主要任务是如何判断一次A/D转换何时结束，只有以此为前提才能保证取回的转换结果的正确性。8.1.2ADC0809及其与及其与MCS-51单片机接口技术单片机接口技术 第15页/共63页(1)软件延时等待方式软件延时等待方式 完成一次A/D转换的一般流程是：单片机工作寄存器初始化送通道地址及启动转换信号软件延时等待转换结束送读取转换结果信号输出转换结果。其中软件延时时间取决于ADC器件的转换时间，可以通过计算和调试获得。8.1.2ADC0809及其与及其与MCS-51单片机接口技术单片机接口技术 第16页/共63页例8-1要求采用软件延时等待方式采集IN0通道模拟信号，结果存入8031片内RAM的30H单元中。设fOSC=6MHz。ORG0000HLJMPSTART；转A/D转换程序ORG0030HSTART：MOV R1，#30H；R1指向数据区（存A/D结果）MOVDPTR，#7FF8H；DPTR指向0809通道0MOVXDPTR，A；启动A/D转换MOVR6，#0AH；软件延时100SDELAY：NOPNOPNOPDJNZR6，DELAYMOVXA，DPTR；读转换结果MOVR1，A；转储SJMP$END第17页/共63页(2)程序查询方式程序查询方式 将A/D转换器的转换结束信号EOC接至单片机的某端口(如接入P3.3，即)，启动转换开始后用程序查询该输入端是否出现转换结束信号，没有则继续查询，一旦出现结束信号即可取回转换结果。8.1.2ADC0809及其与及其与MCS-51单片机接口技术单片机接口技术 第18页/共63页例8-2要求采用程序查询方式分别对8路模拟信号轮流采集一遍，将结果存入以30H为首地址的8031片内RAM单元中。设fOSC=12MHz。ORG0000HLJMPSTARTORG0030HSTART：MOVR1，#30H；R1指向数据区首地址MOVDPTR，#7FF8H；DPTR指向0809通道0MOVR7，#08H；置通道数LOOP：MOVXDPTR，A；启动A/D转换MOVR2，#20H；冗余延时，保证EOC可靠变低DJNZR2，$JBP3.3，$；查询转换结束信号是否产生MOVXA，DPTR；读转换结果MOVR1，A；转储INCDPTR；指向下一通道INCR1；修改数据区指针，指向下一结果单元DJNZR7，LOOP；未采完8个通道则继续SJMP$END第19页/共63页(3)中断方式中断方式将ADC的转换结束信号EOC经一定的逻辑接口引至单片机的外部中断输入端（如接入），用来向单片机提出中断申请。编程时，在主程序中启动A/D转换并继续执行主程序。当接收到ADC的转换结束EOC（即中断请求）信号后立即转去执行中断服务程序，并在其中完成取回转换结果、启动下一次转换等操作。8.1.2ADC0809及其与及其与MCS-51单片机接口技术单片机接口技术 第20页/共63页例例8-38-3要求采用中断方式分别对要求采用中断方式分别对8 8路模拟信号轮流采集一遍，路模拟信号轮流采集一遍，并将结果存入以并将结果存入以30H30H为首地址的为首地址的80318031片内片内RAMRAM单元中。设单元中。设f fOSCOSC=12MHz=12MHz。ORG0000HLJMPMAINORG0013H；外部中断1的中断服务程序入口LJMPINT1；转中断服务程序ORG0030HMAIN：MOVR1，#30H；主程序SETBIT1；设定外部中断1为边沿触发SETBEA；CPU开中断SETBEX1；设定外部中断1开中断MOVR7，#08H；置通道数MOVDPTR，#7FF8H；指向模拟通道0MOVXDPTR，A；启动A/D转换LOOP：SJMP$；等待中断DJNZR7，LOOP；未采完8个通道则继续；其他操作第21页/共63页中断服务程序中断服务程序 ORG0100HINT1：MOVXA，DPTR；读转换结果MOVR1，A；转存转换结果INCDPTR；指向下一通道INCR1；修改数据区指针，指向下一结果单元MOVXDPTR，ARETI；中断返回；其他应用程序段END 8.1.2ADC0809及其与及其与MCS-51单片机接口技术单片机接口技术 第22页/共63页有时为了提高A/D转换精度，可采用高分辨率（如10位、12位或更高位数）的A/D转换器。AD574/AD674/AD1674是美国AD公司生产的12位逐次逼近式A/D转换器系列产品，它们转换精度高、速度快，内部设有时钟电路和参考电压源，其中AD1674还在片内集成了采样保持器，转换速度也最快，是AD574和AD674的升级换代产品。但价格较高，适用于高精度快速采样系统中。8.1.3AD1674及其与及其与MCS-51单片机单片机接口技术接口技术 第23页/共63页1.D1674的结构特点的结构特点 D1674ADC0809（1）12位A/D转换器，完成一次12位转换仅需10S属于高速A/D器件8位A/D转换器，转换速度为100S（2）内部集成有转换时钟，参考电压源必须外部提供转换时钟。（3）输入模拟电压既可以是单极性的，也可以是双单极性的，且单极性时为0+10V或0+20V，双单极性为5V或10V。只能转换单极性的0+5V输入模拟电压（4）内含有采样保持器（5）数字量输出即可以用作8位转换又可以用作12位转换 8.1.3AD1674及其与及其与MCS-51单片机单片机接口技术接口技术 第24页/共63页2.AD1674的引脚的引脚（1）：片选信号端。（2）CE：使能端。（3）R/：读/转换选择端。该信号为低电平时启动A/D转换，高电平时允许将A/D转换结果读出。（4）12/：输出数据格式选择信号端。（5）A0：字节选择转换长度控制端。有两种功能：一是用于转换数据长度控制另一种功能是在读出数据时用于输出字节选择 8.1.3AD1674及其与及其与MCS-51单片机单片机接口技术接口技术 第25页/共63页AD1674的操作功能表的操作功能表 8.1.3AD1674及其与及其与MCS-51单片机单片机接口技术接口技术 第26页/共63页引脚功能引脚功能（6）STS：转换状态输出端。（7）DB0DB11：数字量输出端。（8）VL：逻辑电源。（9）VCC：正电源。其范围为+13.5V+16.5V，典型值为+15V。（10）VEE：负电源。其范围为-13.5V-16.5V，典型值为-15V。（11）AGND：模拟电源地。（12）DGND：逻辑电源地。（13）REFOUT：基准电压输出端。（14）REFIN：基准电压输入端。REFOUT通过一定电阻跨接到REFIN用来进行满量程调整。（15）10VIN：10V量程模拟电压输入端。在单极性时0+10V，双极性方式下为5V。（16）20VIN：20V量程模拟电压输入端。在单极性时0+20V，双极性方式下为10V。（17）BIPOFF：双极性偏移信号输入端。该端加一定的电压用于零点调整。第27页/共63页2AD1674与与MCS51单单片片机机接接口口 8.1.3AD1674及其与及其与MCS-51单片机单片机接口技术接口技术 第28页/共63页说明：说明：给出的是AD1674与8031的一种基本连接电路，采用双极性输入、全控工作方式。8031是8位单片机，AD1674应按8位数据输出方式，12位数据分两次输出，所以12/必须接地。CE由8031的和经与非后产生，用来启动转换和输出转换结果。A0、R/和分别依次P2.5、P2.6和P2.7相连，设地址无关位为“0”，则启动12位转换、读取高8位转换结果和读取低4位转换结果的端口地址依次为0000H、4000H和6000H。STS与8031的P3.2相连，用来查询AD1674的工作状态以及发出中断请求信号。图中两个100电阻用于增益调整和零点调整。8.1.3AD1674及其与及其与MCS-51单片机单片机接口技术接口技术 第29页/共63页主程序主程序 MAIN：MOVSP，60H；设置堆栈指针MOVDPTR，#0000H；=0，R/=0，A0=0MOVXDPTR，A；启动12位A/D转换MOVIE，#81H；允许（P3.2）中断 8.1.3AD1674及其与及其与MCS-51单片机单片机接口技术接口技术 第30页/共63页中断服务程序中断服务程序INT0：PUSHACC；保护现场PUSHPSWPUSHDPHPUSHDPLMOV DPTR，#4000H；=0，R/=1，A0=0MOVXA，DPTR；读取高8位转换结果MOVR3，A；高8位结果暂存R3MOV DPTR，#6000H；=0，R/=1，A0=1MOVXA，DPTR；读取低4位转换结果MOVR4，A；低4位结果暂存R4POPDPL；恢复现场POPDPHPOPPSWPOPACCRETI第31页/共63页8.2D/A转换器接口转换器接口D/A转换器的基本工作原理是：通过电阻网络将n位数字量逐位转换成模拟量，经运算器相加，从而得到一个与n位数字量成比例的模拟量。由于计算机输出的数据（数字量）是断续的，D/A转换过程也需要一定时间，因此转换输出的模拟量也是不连续的。8.2.1D/A转换基本知识转换基本知识单片机单片机控制对象控制对象D/A转换转换第32页/共63页D/A转换器的分类转换器的分类按数据输入方式，D/A转换器有串行和并行两类，输入数据包括8位、10位、12位、14位、16位等多种规格，输入数据位数越多，分辨率也越高；按输出模拟量的性质，D/A转换器分电流输出型和电压输出型两种。电压输出又有单极性和双极性之分，如0+5V、0+10V、2.5V、5V、10V等，可以根据实际需要进行选择。8.2D/A转换器接口转换器接口第33页/共63页 8.2.28位通用位通用D/A转换器转换器DAC0832 DAC0832是并行输入、电流输出型的通用8位D/A转换器，它具有与微机连接简便、控制方便、价格低廉等优点，被广泛应用于微机系统中。第34页/共63页1结构结构输出为模拟电流，可转换为电压。LE1LE1或或或或LE2=1LE2=1，当前寄存器的输出跟随输入，当前寄存器的输出跟随输入，当前寄存器的输出跟随输入，当前寄存器的输出跟随输入LE1LE1或或或或LE2=0LE2=0，锁存数据，锁存数据，锁存数据，锁存数据Iout1Iout2DI0DI78位寄存器DAC8位D/A转换器8位输入锁存器.1&ILECSWR1WR2XFERLE1LE2VrefRFBAGNDDGNDVCC1 8.2.28位通用位通用D/A转换器转换器DAC0832 第35页/共63页引脚功能引脚功能ILE：输入锁存允许信号，高电平有效。：输入寄存器选择信号，低电平有效。：写信号1，输入寄存器写选通信号，低电平有效。输入锁存器的锁存信号LE1由ILE、的逻辑组合产生。当ILE为高电平，和，同时为低电平时，LE1为正脉冲，输入寄存器的输出随输入变化；当变成高电平时，LE1变为低电平，输入数据被锁存在输入锁存器中。：写信号2，即DAC寄存器的写选通信号，低电平有效。：数据传送控制信号，低电平有效。DAC寄存器的锁存信号LE2由、的逻辑组合产生，当和同时为低电平时，LE2为1，DAC寄存器的输出随它的输入而变化；当变为高电平后，LE2变为0，LE2的负跳变将输入寄存器中的数据锁存在DAC寄存器中。第36页/共63页引脚功能引脚功能DI0DI7：8位数字输入端，DI0为最低端，DI7为最高端。Iout1：DAC电流输出端1，为数字输入端逻辑电平为1的各位输出电流之和。DAC寄存器内容随输入端代码线性变化，DAC寄存器的内容为全1时，Iout1最大；全为0时，Iout1最小。Iout2：电流输出端2。Iout2等于常数减去Iout1，即Iout1+Iout2=常数。此常数对应于一固定基准电压的满量程电流。RFB：反馈电阻。反馈电阻被制作在芯片内部，用作DAC提供输出电压的运放的反馈电阻。Vref：基准电源输入端。Vref一般在-1010V范围内，由外电路提供。Vcc：逻辑电源输入端，取值范围为+5+15V，+15V最佳。AGND：模拟地，为芯片模拟电路接地点。DGND，数字地，为芯片数字电路接地点。第37页/共63页ILEILE，WR1WR1：控制：控制：控制：控制输入输入输入输入寄存器寄存器寄存器寄存器 ILE=1，WR1=0时：直通 ILE=1，WR1=1时：锁存DAC0832DAC0832可以可以可以可以有三种工作形有三种工作形有三种工作形有三种工作形式：式：式：式：直通直通直通直通、单单单单级缓冲级缓冲级缓冲级缓冲、双缓双缓双缓双缓冲冲冲冲。XFERXFER，WR2WR2：控制：控制：控制：控制DACDAC寄存器寄存器寄存器寄存器 XFER=0，WR2=0时：直通 XFER=1 or WR2=1时：锁存3DAC0832与与MCS51的连接的连接 DI0DI78位寄存器DAC8位D/A转换器8位输入锁存器.1&ILECSWR1WR2XFERLE1LE2Iout1Iout2VrefRFBAGNDDGNDVCC1 8.2.28位通用位通用D/A转换器转换器DAC0832 第38页/共63页（1）直通方式）直通方式直通方式是指两个数据输入寄存器都处于开通状态，即所有有关的控制信号都处于有效，输入寄存器和DAC寄存器中的数据随DI0DI7的变化而变化，也就是说，输入的数据会被直接转换成模拟信号输出。这种方式在微机控制系统中很少采用。8.2.28位通用位通用D/A转换器转换器DAC0832 第39页/共63页(2)单缓冲方式单缓冲方式 单缓冲方式是指两个数据输入寄存器中只有一个处于受控选通状态，而另一个则处于常通状态，或者虽然是两级缓冲，但将两个寄存器的控制信号连在一起，一次同时选通。单缓冲方式适用于单路D/A转换或多路D/A转换而不必同步输出的系统中。8.2.28位通用位通用D/A转换器转换器DAC0832 第40页/共63页单缓冲方式的接口单缓冲方式的接口两个输入寄存器同时受控的方式“同时”做何解释?+5VAVout8051P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.7WRDAC0832VccILEVrefRfbIout1Iout2AGNDDGNDDI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7CSXFERWR1WR2+第41页/共63页转换程序转换程序DAC0832作为了8031的一个并行输出口，若假设无关地址线为1，那么其地址为7FFFH。如果把一个8位数据#data写入7FFFH，也就实现了一次D/A转换，输出一个与#data对应的模拟量。MOVDPTR，#7FFFH；P2.7=0，选中DAC0832芯片MOVA，#data；待转换数据送累加器AMOVXDPTR，A；写入0832，进行一次转换输出 8.2.28位通用位通用D/A转换器转换器DAC0832 第42页/共63页单缓冲方式的应用单缓冲方式的应用单缓冲方式的应用单缓冲方式的应用 产生锯齿波产生锯齿波产生锯齿波产生锯齿波源程序清单如下：源程序清单如下：ORG0200ORG0200MOVDPTRMOVDPTR，#7FFFH#7FFFH；指向输入寄存器地址；指向输入寄存器地址MOVAMOVA，#00H#00H；转换初值；转换初值WW:MOVXDPTRWW:MOVXDPTR，AA；WR1WR1有效，启动有效，启动D/AD/A转换转换INCAINCANOPNOP；延时；延时NOPNOPAJMPWWAJMPWW 8.2.28位通用位通用D/A转换器转换器DAC0832 第43页/共63页1/282/283/28254/28255/280产生的锯齿波的过程产生的锯齿波的过程 8.2.28位通用位通用D/A转换器转换器DAC0832 第44页/共63页（3）双缓冲方式）双缓冲方式（1）双缓冲方式是指由单片机两次发送控制信号，分时选通DAC0832内部的两个寄存器。第一次将待转换数据输入并锁存于输入锁存器中，第二次再将数据从前一级缓冲器写入DAC寄存器并送到D/A转换器完成一次转换输出。在要求多路模拟信号同步输出的系统中，必须采用双缓冲方式。按双缓冲方式的要求，设计电路必须能够实现以下两点：一是各路D/A转换器能分别将要转换的数据锁存在自己的输入寄存器中；二是各路D/A转换器的DAC寄存器能够同时锁存由输入寄存器送出的数据，也就实现了同步转换。两个锁存器两个锁存器两个锁存器两个锁存器都接成都接成都接成都接成受控锁存方式。受控锁存方式。受控锁存方式。受控锁存方式。8.2.28位通用位通用D/A转换器转换器DAC0832 第45页/共63页输入寄存器（输入寄存器（1）地址：）地址：7FF8H输入寄存器（输入寄存器（2）地址：）地址：7FF9HDAC寄存器地址：寄存器地址：7FFAH第46页/共63页将两个将两个8位数字量位数字量#data1和和#data2同时转换同时转换为模拟量的程序段：为模拟量的程序段：MOVDPTR，#7FF8H；指向0832（1）的输入寄存器MOVA，#data1MOVDPTR，A；#data10832（1）输入寄存器INCDPTR；指向0832（2）的输入寄存器MOVA，#data2MOVDPTR，A；#data20832（2）输入寄存器INCDPTR；指向两个0832的DAC寄存器MOVDPTR，A；启动转换 8.2.28位通用位通用D/A转换器转换器DAC0832 第47页/共63页8.2.312位位D/A转换器转换器DAC1208及与及与MCS51的连接的连接DAC1208与DAC0832内部结构相似，区别在于DAC1208内部增加了一个4位输入寄存器，它和一个8位输入寄存器共同组成了12位输入寄存器，DAC寄存器和D/A转换器也换成了12位。第48页/共63页DAC1208DAC1208内部结构框图内部结构框图 当该引脚为高电平时，两个输入寄存器同时被选中，12位数据全部写入寄存器；而当为低电平时，则仅选通4位输入寄存器。第49页/共63页 DAC1208 DAC1208引脚图引脚图DAC1208与8位单片机连接必须采用双缓冲方式，这是因为对于12位数据，8位单片机要进行两次数据传送操作才能送至D/A转换器，一次传送8位，一次传送4位。第50页/共63页 注意：在传送数据时，必须先送高8位，后送低4位，否则先送的低4位会被后送的高8位破坏。设图中无关的地址位为1，则高8位输入寄存器和低4位输入寄存器（与12位DAC寄存器共用）的地址依次为：FEFFH和FCFFH。第51页/共63页设 一 个 12位 待 转 换 数 据 存 放 在 片 内 RAM的DATA（数据高8位）和DATA+1（数据低4位，放在高半字节）单元内，完成一次12位D/A转换的程序段：MOVDPTR，#0FEFFH；指向高8位输入寄存器MOVA，DATAMOVXDPTR，AMOVDPTR，#0FCFFH；指向低4位输入寄存器MOVA，DATA+1MOVXDPTR，A；装入12位DAC寄存器并启动D/A转换 8.2.3 128.2.3 12位位D/AD/A转换器转换器DAC1208DAC1208及与及与 MCS-51MCS-51的连接的连接 第52页/共63页 8.3空调的温度控制案例空调的温度控制案例 在空调制冷控制系统中，空调根据环境温度控制压缩机工作，将空气热量带走，环境温度下降，使环境温度保持在人们设定的温度上(调温范围为1030)。在空调制冷系统中，利用温度传感器将空气温度转化为电信号，但温度传感器输出的是模拟信号，必须经模数转换器转换为数字信号，才能将温度量值送入单片机系统中，实施控制。8.3.1工作原理及原理图工作原理及原理图 第53页/共63页空调制冷控制系统采集温度的原理图空调制冷控制系统采集温度的原理图 本案例选用热敏电阻式温度传感器和ADC0809转换器。温度传感器产生的模拟信号转换为数字信号后，由P0口输入。ADC0809由P3.0启动转换，由P3.1控制输出。8T+5VR+5VSTARTOEABCD0D7IN0CLKADC0809P1P2P3.7EA+5VINT0INT1ALEP0P3.0P3.1XTAL1XTAL2VCCRST80C51 8.3空调的温度控制案例空调的温度控制案例 第54页/共63页工作原理工作原理 当温度在中间某一范围时，温度传感器特性曲线为线性关系，可以用以下公式表示：T=T0KVT设采用的热敏电阻式温度传感器在5100内，温度与电压表现为良好的线性关系，表达式为：T=2102VTVTT 8.3空调的温度控制案例空调的温度控制案例 第55页/共63页设ADC0809的基准电压为5V，所以P0口数据值对应的电压值为：VT=P0/2565对应环境温度值为：T=210-2P0/2565=210-(10P0)/256计算时，取其整数部分：T=210(10P0)/256 8.3空调的温度控制案例空调的温度控制案例 第56页/共63页8.3.2案例程序案例程序 在空调制冷控制系统案例中，80C51单片机定时从P0口读取环境温度值，该温度是温度传感器采样的信号经ADC0809转换的值，再根据读取的环境温度值与预置温度进行比较启动或停止压缩机，因此该功能可以通过中断方式实现，即把该案例程序设计成定时器（T0）的中断服务程序。程序如下：ORG000BHAJMPTIMEORG0100H 第57页/共63页TIME：PUSHACCSETBP3.1；输入数据SETBP3.0；启动下一次模/数转换MOVP0，#0FFH；P0口为准双向口MOVA，P0MOVB，#10H；转换为温度值，忽略小数部分MULAB；（B）=（10*P0）/256MOVA，#210CLRCSUBBA，BMOVB，#10；转换为BCD压缩码DIVABSWAPAADDA，B；把转换后结果送入累加器AACALL COMPRESSOR；根据环境温度启停压缩机POPACCRETI；中断返回第58页/共63页本章小结本章小结本章着重讲述了MCS-51系列单片机与DAC和ADC的接口技术，包括硬件接口连线和软件接口程序的设计技术。学习过程中应当充分了解A/D、D/A转换器的类型、主要技术指标和用途。熟悉DAC0832的技术性能，掌握DAC0832与MCS-51单片机基本接口技术，尤其是单缓冲工作方式和双缓冲工作方式的硬件连接和D/A转换程序设计方法。熟悉ADC0809的性能指标（包括分辨率、转换时间等），切实领会ADC0809与MCS-51单片机基本接口技术，特别要关注A/D转换程序的三种设计方法。另外，还要了解常见12位DAC和ADC的简单使用方法。读者借助本章所学知识和技能，应能独立设计、开发简单的模拟量数据采集和控制装置。第59页/共63页8-1.“数字量”与“开关量”的意思好像差不多，它们有何区别？8-2.A/D转换器有哪些主要性能指标？叙述其含义。选择A/D转换器芯片，主要应从哪几个方面考虑？试述A/D转换器的种类及各自的特点。8-3.D/A转换器能直接挂到单片机的三总线上吗？为什么有的DAC芯片中要设置两级缓冲寄存器？8-4.A/D和D/A的主要性能指标中，“分辨率”、“量化误差”、“精度”等有何区别？在计算分辨率时，为什么有人用满量程除以2n，有人却用满量程除以2n-1？8-5.超过8位的D/A芯片如何与8位数据总线的单片机相连？带或没带锁存的DAC又该怎么连？8-6.叙述D/A转换器的单缓冲、双缓冲和直通三种工作方式。8-7.用8031和DAC0832设计一个周期和幅值可调的锯齿波、三角波和阶梯波的波形发生器。要求画出电路图并编程。思考题与习题思考题与习题第60页/共63页8-8.A/D转换器的数据线能直接挂到单片机的数据总线上吗？为什么A/D转换后的数据一定要先进入锁存器？8-9.超过8位的A/D芯片如何与8位数据总线的单片机相连？带或不带三态锁存器的ADC又该怎么连？8-10.画出ADC0809的典型应用电路，其中CLOCK引脚连接应注意什么问题？EOC引脚连接在中断和查询工作方式下应如何处理？8-11.在启动A/D转换指令“MOVXDPTR，A”中，A中数据写到ADC0809哪个寄存器中？A中的数据是什么？DPTR中的地址包含哪些信息？这条指令的具体作用是什么？在读转换信号指令“MOVXA，DPTR”中，DPTR中的地址包含哪些信息？这条指令的具体作用又是什么？8-12.已知8031晶振频率为12MHz，ADC0809入口地址为BFFFH，采用中断工作方式，要求对8路模拟信号不断循环进行A/D转换，转换结果存入以30H为首地址的内部RAM中。试画出该8路采集系统电路图，并编制程序。思考题与习题思考题与习题第61页/共63页8-13.在题8-12中，若ADC0809入口地址为DFFFH，且采用中断（P3.1)查询方式，试画出其接口电路，并编制程序。要求对8路模拟信号依次进行A/D转换后，求出算术平均值，结果存入片内RAM的60H单元。8-14.为什么ADC配有“启动转换”和“转换结束”信号，而DAC却没有？等待A/D转换结束有哪几种方式?各有什么特点？8-15.数字通道接口和模拟通道接口的主要区别有哪些？思考题与习题思考题与习题第62页/共63页感谢您的观看！第63页/共63页