最新单片机接口课件 (2)精品课件.ppt

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1、第7章 单片机接口技术7.1 单片机与键盘接口单片机与键盘接口 7.1.1 键盘工作原理键盘工作原理 1按键的分类按键的分类 按键按照结构原理可分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关等；另一类是无触点式开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。前者造价低，后者寿命长。目前，微机系统中最常见的是触点式开关按键。 第7章 单片机接口技术第7章 单片机接口技术第7章 单片机接口技术第7章 单片机接口技术第7章 单片机接口技术第7章 单片机接口技术第7章 单片机接口技术 电路工作过程如下：按键未按下时，a = 0，b = 1，输出Q = 1。按键按下时，因按键的机械弹性作用的影响，使

2、按键产生抖动。当开关没有稳定到达b端时，因与非门2输出为0反馈到与非门1的输入端，封锁了与非门1，双稳态电路的状态不会改变，输出保持为1，输出Q不会产生抖动的波形。当开关稳定到达b端时，因a = 1，b = 0，使Q = 0，双稳态电路状态发生翻转。当释放按键时，在开关未稳定到达a端时，因Q = 0，封锁了与非门2，双稳态电路的状态不变，输出Q保持不变，消除了后沿的抖动波形。当开关稳定到达a端时，因a = 0，b = 0，使Q = 1，双稳态电路状态发生翻转，输出Q重新返回原状态。由此可见，键盘输出经双稳态电路之后，输出已变为规范的矩形方波。 第7章 单片机接口技术 软件上采取的措施是：在检测

3、到有按键按下时，执行一个10 ms左右（具体时间应视所使用的按键进行调整）的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，若仍保持闭合状态电平，则确认该键处于闭合状态。同理，在检测到该键释放后，也应采用相同的步骤进行确认，从而可消除抖动的影响。 4. 按键编码按键编码 一组按键或键盘都要通过I/O口线查询按键的开关状态。根据键盘结构的不同，采用不同的编码。无论有无编码，以及采用什么编码，最后都要转换成为与累加器中数值相对应的键值，以实现按键功能程序的跳转。第7章 单片机接口技术 5. 编制键盘程序编制键盘程序 一个完善的键盘控制程序应具备以下功能： (1) 检测有无按键按下，并采取硬件或软

4、件措施，消除键盘按键机械触点抖动的影响。 (2) 有可靠的逻辑处理办法。每次只处理一个按键，其间对任何按键的操作对系统不产生影响，且无论一次按键时间有多长，系统仅执行一次按键功能程序。 (3) 准确输出按键值（或键号），以满足跳转指令要求。第7章 单片机接口技术 7.1.2 独立式按键独立式按键 单片机控制系统中，往往只需要几个功能键，此时，可采用独立式按键结构。 1. 独立式按键结构独立式按键结构 独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。独立式按键的典型应用如图7.4所示。 独立式按键电路配置灵活，软

5、件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。第7章 单片机接口技术图7.4 独立式按键电路P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.78031VCC第7章 单片机接口技术 2. 独立式按键的软件结构独立式按键的软件结构 独立式按键的软件常采用查询式结构。先逐位查询每根I/O口线的输入状态，如某一根I/O口线输入为低电平，则可确认该I/O口线所对应的按键已按下，然后，再转向该键的功能处理程序。图7.4中的I/O口采用P1口，请读者自行编制相应的软件。 第7章 单片机接口技术 7.1.3 矩阵式按键矩阵式按键 单片机系统中，若

6、使用按键较多时，通常采用矩阵式（也称行列式）键盘。 1. 矩阵式键盘的结构及原理矩阵式键盘的结构及原理 矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列线的交叉点上，其结构如图7.5所示。 由图可知，一个44的行、列结构可以构成一个含有16个按键的键盘，显然，在按键数量较多时，矩阵式键盘较之独立式按键键盘要节省很多I/O口。第7章 单片机接口技术图7.5 矩阵式键盘结构0123456789101112131415001231235 V第7章 单片机接口技术 矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关的两端，行线通过上拉电阻接到5V上。当无键按下时，行线处于高电平状态；当有键按下时，行、列线将导通，此时

7、，行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。这是识别按键是否按下的关键。然而，矩阵键盘中的行线、列线和多个键相连，各按键按下与否均影响该键所在行线和列线的电平，各按键间将相互影响，因此，必须将行线、列线信号配合起来作适当处理，才能确定闭合键的位置。第7章 单片机接口技术 2. 矩阵式键盘按键的识别矩阵式键盘按键的识别 识别按键的方法很多，其中，最常见的方法是扫描法。下面以图7.5中8号键的识别为例来说明扫描法识别按键的过程。 按键按下时，与此键相连的行线与列线导通，行线在无键按下时处在高电平。显然，如果让所有的列线也处在高电平，那么，按键按下与否不会引起行线电平的变化，因此，必须使所有列线处在低

8、电平。只有这样，当有键按下时，该键所在的行电平才会由高电平变为低电平。CPU根据行电平的变化，便能判定相应的行有键按下。8号键按下时，第2行一定为低电平。然而，第2行为低电平时，能否肯定是8号键按下呢？第7章 单片机接口技术 回答是否定的，因为9、10、11号键按下，同样会使第2行为低电平。为进一步确定具体键，不能使所有列线在同一时刻都处在低电平，可在某一时刻只让一条列线处于低电平，其余列线均处于高电平，另一时刻，让下一列处在低电平，依此循环，这种依次轮流每次选通一列的工作方式称为键盘扫描。采用键盘扫描后，再来观察8号键按下时的工作过程，当第0列处于低电平时，第2行处于低电平，而第1、2、3列

9、处于低电平时，第2行却处在高电平，由此可判定按下的键应是第2行与第0列的交叉点，即8号键。 第7章 单片机接口技术 3. 键盘的编码键盘的编码 对于独立式按键键盘，因按键数量少，可根据实际需要灵活编码。对于矩阵式键盘，按键的位置由行号和列号惟一确定，因此可分别对行号和列号进行二进制编码，然后将两值合成一个字节，高4位是行号，低4位是列号。如图7.5中的8号键，它位于第2行，第0列，因此，其键盘编码应为20H。采用上述编码对于不同行的键离散性较大，不利于散转指令对按键进行处理。因此，可采用依次排列键号的方式对按排进行编码。以图7.5中的44键盘为例，可将键号编码为：01H、02H、03H、0EH

10、、0FH、10H等16个键号。编码相互转换可通过计算或查表的方法实现。 第7章 单片机接口技术 4. 键盘的工作方式键盘的工作方式 对键盘的响应取决于键盘的工作方式，键盘的工作方式应根据实际应用系统中CPU的工作状况而定，其选取的原则是既要保证CPU能及时响应按键操作，又不要过多占用CPU的工作时间。通常，键盘的工作方式有三种，即编程扫描、定时扫描和中断扫描。 1) 编程扫描方式编程扫描方式 编程扫描方式是利用CPU完成其它工作的空余时间，调用键盘扫描子程序来响应键盘输入的要求。在执行键功能程序时，CPU不再响应键输入要求，直到CPU重新扫描键盘为止。第7章 单片机接口技术键盘扫描程序一般应包

11、括以下内容：(1) 判别有无键按下。(2) 键盘扫描取得闭合键的行、列值。(3) 用计算法或查表法得到键值。(4) 判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待。(5) 将闭合键键号保存，同时转去执行该闭合键的功能。第7章 单片机接口技术 图7.6是一个48矩阵键盘电路，由图可知，其与单片机的接口采用8155扩展I/O芯片，键盘采用编程扫描方式工作。8155C口的低4位输入行扫描信号，A口输出8位列扫描信号，二者均为低电平有效。8155的IO/ 与P2.0相连， 与P2.1相连， 、 分别与单片机的 、 相连。由此可确定8155的口地址为 命令/状态口：0100H（P2未用口线规定为0） A 口：0

12、101H B口：0102H C口：0103H MCSWRRDWRRD第7章 单片机接口技术图7.6 8155扩展I/O口组成的矩阵键盘01234567891617182425262728293031P2.7P2.0RDWRALECSIO/MRDWRALEPA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PC0PC1PC2PC3+5 V8155D0D7P0.0P0.7MCS-51单片机1920212223151413121110第7章 单片机接口技术 图7.6中，A口为基本输出口，C口为基本输入口，因此，方式命令控制字应设置为43H。在编程扫描方式下，键盘扫描子程序应完成如下几个功能： (1) 判

13、断有无键按下。其方法为：A口输出全为0，读C口状态，若PC0PC3全为1，则说明无键按下；若不全为1，则说明有键按下。 (2) 消除按键抖动的影响。其方法为：在判断有键按下后，用软件延时的方法延时10 ms后，再判断键盘状态，如果仍为有键按下状态，则认为有一个按键按下，否则当作按键抖动来处理 第7章 单片机接口技术 (3) 求按键位置。根据前述键盘扫描法，进行逐列置0扫描。图7.6中，32个键的键值分布如下（键值由4位十六进制数码组成，前两位是列的值，即A口数据，后两位是行的值，即C口数据，X为任意值）：FEXE FDXE FBXE F7XE EFXE DFXE BFXE7FXE FEXD F

14、DXD FBXD F7XD EFXD DFXD BFXD 7FXD FEXB FDXB FBXB F7XB EFXB DFXB BFXB 7FXB FEX7 FDX7 FBX7 F7X7 EFX7 DFX7 BFX7 7FX7第7章 单片机接口技术 按键键值确定后，即可确定按键位置。相应的键号可根据下述公式进行计算：键号=行首键号+列号。图7.6中，每行的行首可给以固定的编号0（00H），8（08H），16（10H），24（18H），列号依列线顺序为07。 (4) 判别闭合的键是否释放。按键闭合一次只能进行一次功能操作，因此，等按键释放后才能根据键号执行相应的功能键操作。 键盘扫描程序流程图请

15、参阅图7.1中的主程序流程图。 键盘扫描程序请参阅实训7源程序中的键盘查询程序、键盘扫描程序和按键查询子程序三部分。第7章 单片机接口技术 实训7是矩阵式键盘的一种典型应用，与图7.6相比，8155入口地址不同，矩阵键盘列数不同，再就是为兼顾键盘和显示，防抖所用的延时子程序由显示子程序替代。 2) 定时扫描方式定时扫描方式 定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部的定时器产生一定时间（例如10 ms）的定时，当定时时间到就产生定时器溢出中断。CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键按下时识别出该键，再执行该键的功能程序。定时扫描方式的硬件电路与编程扫描方式相同，程序流程图如

16、图7.7所示。 第7章 单片机接口技术图7.7 定时扫描方式程序流程图开始有键闭合标志11标志21标志21识别按键执行按键功能返回标志10标志20标志11NYNYYN第7章 单片机接口技术 图7.7中，标志1和标志2是在单片机内部RAM的位寻址区设置的两个标志位，标志1为去抖动标志位，标志2为识别完按键的标志位。初始化时将这两个标志位设置为0，执行中断服务程序时，首先判别有无键闭合，若无键闭合，将标志1和标志2置0后返回；若有键闭合，先检查标志1，当标志1为0时，说明还未进行去抖动处理，此时置位标志1，并中断返回。由于中断返回后要经过10 ms后才会再次中断，相当于延时了10 ms，因此，程序

17、无须再延时。第7章 单片机接口技术 下次中断时，因标志1为1，CPU再检查标志2，如标志2为0说明还未进行按键的识别处理，这时，CPU先置位标志2，然后进行按键识别处理，再执行相应的按键功能子程序，最后，中断返回。如标志2已经为1，则说明此次按键已做过识别处理，只是还未释放按键。当按键释放后，在下一次中断服务程序中，标志1和标志2又重新置0，等待下一次按键。 3) 中断扫描方式中断扫描方式 采用上述两种键盘扫描方式时，无论是否按键，CPU都要定时扫描键盘，而单片机应用系统工作时，并非经常需要键盘输入，因此，CPU经常处于空扫描状态。第7章 单片机接口技术 为提高CPU工作效率，可采用中断扫描工

18、作方式。其工作过程如下：当无键按下时，CPU处理自己的工作，当有键按下时，产生中断请求，CPU转去执行键盘扫描子程序，并识别键号。 图7.8是一种简易键盘接口电路，该键盘是由8051 P1口的高、低字节构成的44键盘。键盘的列线与P1口的高4位相连，键盘的行线与P1口的低4位相连，因此，P1.4P1.7是键输出线，P1.0P1.3是扫描输入线。图中的4输入与门用于产生按键中断，其输入端与各列线相连，再通过上拉电阻接至+5 V电源，输出端接至8051的外部中断输入端。 第7章 单片机接口技术 具体工作如下：当键盘无键按下时，与门各输入端均为高电平，保持输出端为高电平；当有键按下时，端为低电平，向

19、CPU申请中断，若CPU开放外部中断，则会响应中断请求，转去执行键盘扫描子程序。图7.8 中断扫描键盘电路P1.0P1.1P1.3P1.2P1.4P1.5P1.6P1.7INT08031&第7章 单片机接口技术7.2 单片机与显示器接口单片机与显示器接口 7.2.1 LED显示和接口显示和接口 常用的LED显示器有LED状态显示器（俗称发光二极管）、LED七段显示器（俗称数码管）和LED十六段显示器。发光二极管可显示两种状态，用于系统状态显示；数码管用于数字显示；LED十六段显示器用于字符显示。本节重点介绍LED七段显示器。 第7章 单片机接口技术1.数码管结构数码管结构 数码管由8个发光二极

20、管（以下简称字段）构成，通过不同的组合可用来显示数字0 9、字符A F、H、L、P、R、U、Y、符号“”及小数点“”。数码管的外形结构如图7.10（a）所示。数码管又分为共阴极和共阳极两种结构，分别如图7.10（b）和图7.01（c）所示。第7章 单片机接口技术图7.10 数码管结构图（a） 外型结构；（b） 共阴极；（c）共阳极agdfecb10 9876gf GND abedGND c dp12345VDVD5 V(a)(b)(c)dp第7章 单片机接口技术 共阳极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起。通常，公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段

21、驱动电路的输出端为低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮。根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。 2. 数码管工作原理数码管工作原理第7章 单片机接口技术 共阴极数码管的8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起。通常，公共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。 如果采用共阳极数码管与单片机P1口直接连接，其电路连接如下图所示。数码管公共阳极接+5 V电源，其它管脚分别接P1口的8个端口，限流电阻为510 ，数码管字段导通电流约为6 mA（额定字段导通电流一般

22、为5 20 mA）。第7章 单片机接口技术 共阳极数码管与单片机P1口 直接连接显示电路第7章 单片机接口技术 要使数码管显示出相应的数字或字符，必须使段数据口输出相应的字形编码。对照图7.10（a），字型码各位定义为：数据线D0与a字段对应，D1与b字段对应，依此类推。如使用共阳极数码管，数据为0表示对应字段亮，数据为1表示对应字段暗；如使用共阴极数码管，数据为0表示对应字段暗，数据为1表示对应字段亮。如要显示“0”，共阳极数码管的字型编码应为：11000000B（即C0H）；共阴极数码管的字型编码应为：00111111B（即3FH）。依此类推，可求得数码管字形编码如表7.1所示。3.数码管

23、字形编码数码管字形编码第7章 单片机接口技术表7.1 数码管字型编码表显显示示字字符符字字型型共共 阳阳 极极共共 阴阴 极极dpgfedcba字型字型码码dpGfedcba字型字型码码0011000000C0H001111113FH1111111001F9H0000011006H2210100100A4H010110115BH3310110000B0H010011114FH441001100199H0110011066H551001001092H011011016DH661000001082H011111017DH7711111000F8H0000011107H881000000080H01

24、1111117FH991001000090H011011116FHAA1000100088H0111011177HBB1000001183H011111007CHCC11000110C6H0011100139H第7章 单片机接口技术 续表显示显示字符字符字字型型共共 阳阳 极极共共 阴阴 极极 dpgfedcba字型字型码码dpGfedcba字型字型码码DD10100001A1H010111105EHEE1000011086H0111100179HFF100011108EH0111000171HHH1000100189H0111011076HLL11000111C7H0011100038HPP

25、100011008CH0111001173HRR11001110CEH0011000131HUU11000001C1H001111103EHYY1001000191H011011106EH 10111111BFH0100000040H.011111117FH1000000080H熄熄灭灭灭灭11111111FFH0000000000H第7章 单片机接口技术n例：MCS-51单片机的P1口接了一个共阳极的数码管，要求编制程序让数码管从09重复显示。第7章 单片机接口技术n解：根据题意可设计出硬件电路如图所示。第7章 单片机接口技术其源程序可设计如下： ORG0000H ；程序初始化 AJMP M

26、AINMAIN: MOV R0, #00HMOVDPTR, #TABLE ；基址初始化LOOP:MOVA, R0 ；计数显示初始化 MOVC A, A+DPTR ；查表获取数码管显示值第7章 单片机接口技术MOV P1, A ；数码管显示查表值LCALL DELAY ；调用延时子程序INC R0 ；R0值加1CJNE R0, #0AH, LOOP； 10次不到继续计数AJMP MAIN第7章 单片机接口技术 TAB： DB 0C0H，0F9H，0A4H；0，1，2 DB 0B0H，99H，92H ；3，4，5 DB 82H，0F8H，80H ；6，7，8 DB 90H，88H，83H， ；9，

27、A，B DB 0C6H，0A1H，86H ；C，D，E DB 8EH ；F第7章 单片机接口技术DELAY: MOV R0, #100 ；1s延时DEL2: MOV R1, #10DEL1: MOV R2, #7DHDEL0: NOP NOP DJNZ R2, DEL0 DJNZ R1, DEL1 DJNZ R0, DEL2 RETEND第7章 单片机接口技术小结n数码管从结构上可以分为几类n怎样让数码管显示相对应的字符n在用单片机控制数码管的编程过程中主要用到了那些主要的语句第7章 单片机接口技术 作业：设计一个由单片机控制的数码管显示和按键电路。（包括软硬件设计）所给器件：89S52单片机

28、（1片）、按键（1个）、LED七段数码管（1个）要求：数码管初始显示值为“5”，按键每按下一次，数码管显示数值加1（例如，按一次按键，数码管显示“6”），当显示为“9”时，再按一次按键，显示“0”，如此循环。 第7章 单片机接口技术7.3 D/A转换器接口转换器接口 7.3.1 D/A转换器概述转换器概述 D/A转换器输入的是数字量，经转换后输出的是模拟量。有关D/A转换器的技术性能指标很多，例如绝对精度、相对精度、线性度、输出电压范围、温度系数、输入数字代码种类（二进制或BCD码）等。 1) 分辩率分辩率 分辨率是D/A转换器对输入量变化敏感程度的描述，与输入数字量的位数有关。如果数字量的位

29、数为n，则D/A转换器的分辨率为2-n。这就意味着数/模转换器能对满刻度的2-n输入量作出反应。第7章 单片机接口技术 例如，8位数的分辨率为1/256，10位数的分辨率为1/1024等。因此，数字量位数越多，分辨率也就越高，亦即转换器对输入量变化的敏感程度也就越高。使用时，应根据分辨率的需要来选定转换器的位数。DAC常可分为8位、10位、12位三种。 2) 建立时间建立时间建立时间是描述D/A转换速度快慢的一个参数，指从输入数字量变化到输出达到终值误差（1/2）LSB（最低有效位）时所需的时间。通常以建立时间来表示转换速度.第7章 单片机接口技术 转换器的输出形式为电流时，建立时间较短；输出

30、形式为电压时，由于建立时间还要加上运算放大器的延迟时间，因此建立时间要长一点。但总的来说，D/A转换速度远高于A/D转换速度，快速的D/A转换器的建立时间可达1 s。 3) 接口形式接口形式 D/A转换器与单片机接口方便与否，主要决定于转换器本身是否带数据锁存器。有两类D/A转换器，一类是不带锁存器的，另一类是带锁存器的。对于不带锁存器的D/A转换器，为了保存来自单片机的转换数据，接口时要另加锁存器，因此这类转换器必须在口线上；而带锁存器的D/A转换器，可以把它看作是一个输出口，因此可直接在数据总线上，而不需另加锁存器。第7章 单片机接口技术 7.3.2 典型典型D/A转换器芯片转换器芯片DA

31、C0832 DAC0832是一个8位D/A转换器。单电源供电，从+5 V+15 V均可正常工作。基准电压的范围为10 V；电流建立时间为1 s；CMOS工艺，低功耗20 mW。 DAC0832转换器芯片为20引脚，双列直插式封装，其引脚排列图如图7.29所示。DAC0832内部结构框图如图7.30所示。 该转换器由输入寄存器和DAC寄存器构成两级数据输入锁存。使用时，数据输入可以采用两级锁存（双锁存）形式，或单级锁存（一级锁存，一级直通）形式，或直接输入（两级直通）形式。 第7章 单片机接口技术图7.29 DAC0832引脚图 DAC083212345678910CSVCCILEWR2XFER

32、DI4DI5DI6DI7Iout2Iout1WR1AGNDDI3DI2DI1DI0VrefRfbDGND11121314151617181920第7章 单片机接口技术图7.30 DAC0832内部结构框图DI0DI78位寄存器DAC8位D/A转换器8位输入寄存器&ILECSWR1WR2XFERLE1LE2Iout1Iout2VrefRfbAGNDDGNDVCC第7章 单片机接口技术 此外，由三个与门电路组成寄存器输出控制逻辑电路，该逻辑电路的功能是进行数据锁存控制，当=0时，输入数据被锁存；当=1时，锁存器的输出跟随输入的数据。 D/A转换电路是一个R-2R T型电阻网络，实现8位数据的转换。

33、对各引脚信号说明如下： (1)DI7DI0：转换数据输入。 (2) ：片选信号（输入），低电平有效。 (3) ILE：数据锁存允许信号（输入），高电平有效。 (4) ：第1写信号（输入），低电平有效。1WRCS第7章 单片机接口技术 上述两个信号控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式，当ILE=1和 =0时，为输入寄存器直通方式；当ILE=1和 =1时，为输入寄存器锁存方式。 (5) ：第2写信号（输入），低电平有效。 (6) ：数据传送控制信号（输入），低电平有效。 上述两个信号控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式，当 =0和 =0时，为DAC寄存器直通方式；当 =1和 =0

34、时，为DAC寄存器锁存方式。1WR1WR2WRXFER2WRXFER2WRXFER第7章 单片机接口技术 (7) Iout1：电流输出1。 (8) Iout2：电流输出2。 DAC转换器的特性之一是：Iout1+Iout2=常数。 (9) Rfb：反馈电阻端。 DAC 0832是电流输出，为了取得电压输出，需在电压输出端接运算放大器，Rfb即为运算放大器的反馈电阻端。运算放大器的接法如图7.31所示。 (10) Vref：基准电压，其电压可正可负，范围是-10 V+10 V。 (11) DGND：数字地。 (12) AGND：模拟地。 第7章 单片机接口技术图7.31 运算放大器接法Iout2

35、Iout1Rfb电平输出第7章 单片机接口技术 7.3.3 单缓冲方式的接口与应用单缓冲方式的接口与应用 1. 单缓冲方式连接单缓冲方式连接 所谓单缓冲方式就是使DAC 0832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，或者说两个输入寄存器同时受控的方式。在实际应用中，如果只有一路模拟量输出，或虽有几路模拟量但并不要求同步输出时，就可采用单缓冲方式。单缓冲方式的两种连接如图7.32和图7.33所示。 第7章 单片机接口技术图7.32 DAC 0832单缓冲方式接口74LS373GDI7DI0VCCILEVrefRfbACSXFERWR1WR2P0ALEP2.7WR805

36、1DAC0832 5 VVoutIout1Iout2AGNDDGND第7章 单片机接口技术图7.33 用DAC产生锯齿波 CSDI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7P0.7P0.0W R1W R2VCCILEVrefXFER10 k10 k10 k 10 V 10 VRfbIout1Iout2DAC0832 5 VW R地 址 译 码 输 出第7章 单片机接口技术 图7.33中, =0和 =0，因此DAC寄存器处于直通方式。而输入寄存器处于受控锁存方式， 接8051的 ，ILE接高电平，此外还应把 接高位地址或译码输出，以便为输入寄存器确定地址。 其它如数据线连接及地址锁存等问题不再

37、赘述。 2. 单缓冲方式应用举例单缓冲方式应用举例产生锯齿波产生锯齿波 在许多控制应用中，要求有一个线性增长的电压（锯齿来控制检测过程，移动记录笔或移动电子束等。对此可通过在DAC0832的输出端接运算放大器，由运算放大器产生锯齿波来实现，电路连接如图7.33所示。图中的DAC8032工作于单缓冲方式，其中输入寄存器受控，而DAC寄存器直通。2WRXFER1WRWRCS第7章 单片机接口技术 假定输入寄存器地址为7FFFH，产生锯齿波的源程序清单如下： ORG 0200HDASAW：MOV DPTR，#7FFFH ；输入寄存器地址，假定P2.7接 MOV A，#00H ；转换初值 WW: MO

38、VX DPTR，A ；D/A转换 INC A NOP ；延时 NOP NOP AJMP WW第7章 单片机接口技术 执行上述程序，在运算放大器的输出端就能得到如图7.34所示的锯齿波。 对锯齿波的产生作如下几点说明： (1) 程序每循环一次，A加1，因此实际上锯齿波的上升边是由256个小阶梯构成的，但由于阶梯很小，所以宏观上看就是如图7.34中所表示的线性增长锯齿波。 (2) 可通过循环程序段的机器周期数计算出锯齿波的周期，并可根据需要，通过延时的办法来改变波形周期。当延迟时间较短时，可用NOP指令来实现（本程序就是如此）；当需要延迟时间较长时，可以使用一个延时子程序。延迟时间不同，波形周期不

39、同，锯齿波的斜率就不同。第7章 单片机接口技术图7.34 D/A转换产生的锯齿波 第7章 单片机接口技术 (3) 通过A加1，可得到正向的锯齿波；如要得到负向的锯齿波，改为减1指令即可实现。 (4) 程序中A的变化范围是0255，因此得到的锯齿波是满幅度的。如要求得到非满幅锯齿波，可通过计算求得数字量的初值和终值，然后在程序中通过置初值判终值的办法即可实现。 用同样的方法也可以产生三角波、矩形波、梯形波，请读者自行编写程序。 第7章 单片机接口技术 7.3.4 双缓冲方式的接口与应用双缓冲方式的接口与应用 1. 双缓冲方式连接双缓冲方式连接 所谓双缓冲方式，就是把DAC0832的两个锁存器都接

40、成受控锁存方式。双缓冲DAC0832的连接如图7.35所示。 为了实现寄存器的可控，应当给寄存器分配一个地址，以便能按地址进行操作。图7.35采用地址译码输出分别接和来实现，然后再给和提供写选通信号，这样就完成了两个锁存器都可控的双缓冲接口方式。 第7章 单片机接口技术图7.35 DAC 0832的双缓冲方式连接锁存器译码器WRP0.7P0.08031ALEEAWR1WR2XFERCSILEDI7DI0DAC08325 V第7章 单片机接口技术 2. 双缓冲方式应用举例双缓冲方式应用举例 双缓冲方式用于多路D/A转换系统，以实现多路模拟信号同步输出的目的。例如使用单片机控制X-Y绘图仪。X-Y

41、绘图仪由X、Y两个方向的步进电机驱动，其中一个电机控制绘图笔沿X方向运动，另一个电机控制绘图笔沿Y方向运动，从而绘出图形。因此，对X-Y绘图仪的控制有两点基本要求：一是需要两路D/A转换器分别给X通道和Y通道提供模拟信号，二是两路模拟量要同步输出。第7章 单片机接口技术 两路模拟量输出是为了使绘图笔能沿X-Y轴作平面运动，而模拟量同步输出则是为了使绘制的曲线光滑，否则绘制出的曲线就是台阶状的，绘出的曲线如图7.36所示。为此就要使用两片DAC0832，并采用双缓冲方式连接，如图7.37所示。 图7.37电路中，以译码法产生地址，两片DAC0832共占据三个单元地址，其中两个输入寄存器各占一个地

42、址，而两个DAC寄存器则合用一个地址。 编程时，先用一条传送指令把X坐标数据送到X向转换器的输入寄存器；再用一条传送指令把Y坐标数据送到Y向转换器的输入寄存器；最后再用一条传送指令同时打开两个转换器的DAC寄存器，进行数据转换，即可实现X、Y两个方向坐标量的同步输出。 第7章 单片机接口技术图7.36 单片机控制X-Y绘图仪 (a) 同步输出；(b) 先X后Y；(c) 先Y后X (a) b) (c) 第7章 单片机接口技术图7.37 控制X-Y绘图仪的双片DAC 0832 接口锁存器译码器CSXFERDI7DI0WR1WR2RfbIout1Iout2CSXFERDI7DI0RfbIout1Io

43、ut208320832P0.7P0.0WR0831VxVy第7章 单片机接口技术 假定X方向DAC 0832输入寄存器地址为F0H，Y方向DAC 0832输入寄存器地址为F1H，两个DAC寄存器公用地址为F2H；X坐标数据存于DATA单元中，Y坐标数据存于DATA+1单元中，则绘图仪的驱动程序为 MOV R1，#DATA ；X坐标数据单元地址 MOV R0，#0F0H ；X向输入寄存器地址 MOV A，R1 ；X坐标数据送A第7章 单片机接口技术MOVX R0，A ；X坐标数据送输入寄存器INC R1 ；指向Y坐标数据单元地址INC R0 ；指向Y向输入寄存器地址MOV A，R1 ；Y坐标数据

44、送A MOVXR0，A ；Y坐标数据送输入寄存器INCR0 ；指向两个DAC寄存器地址MOVXR0，A ；X、Y转换数据同步输出第7章 单片机接口技术7.4 A/D转换器接口转换器接口 7.4.1 A/D转换器概述转换器概述 D转换器用于实现模拟量数字量的转换，按转换原理可分为4种，即：计数式A/D转换器、双积分式A/D转换器、逐次逼近式A/D转换器和并行式A/D转换器。 目前最常用的是双积分式A/D转换器和逐次逼近式A/D转换器。双积分式A/D转换器的主要优点是转换精度高，抗干扰性能好，价格便宜。其缺点是转换速度较慢，因此，这种转换器主要用于速度要求不高的场合。 第7章 单片机接口技术 另一

45、种常用的A/D转换器是逐次逼近式的，逐次逼近式A/D转换器是一种速度较快，精度较高的转换器，其转换时间大约在几s到几百s之间。通常使用的逐次逼近式典型A/D转换器芯片有： (1)ADC0801ADC0805型8位MOS型A/D转换器（美国国家半导体公司产品）。 (2)ADC0808 / 0809型8位MOS型A/D转换器。 (3) ADC0816 / 0817。这类产品除输入通道数增加至16个以外，其它性能与ADC0808 /0809型基本相同。 第7章 单片机接口技术 7.4.2 典型典型A/D转换器芯片转换器芯片ADC0809 ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器，CMO

46、S工艺。 1. ADC0809的内部逻辑结构的内部逻辑结构 ADC0809内部逻辑结构如图7.38所示。 图7.38中，多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换。地址锁存与译码电路完成对A、B、C三个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，如表7.6所示。 第7章 单片机接口技术图7.38 ADC0809内部逻辑结构ST CLKEOCD0D7IN0IN78位转换器A/D三态输出锁存器VCCGNDOEVR(+)VR(-)388路模拟量开关ABCALE地址锁存与译码第7章 单片机接口技术表7.6 通道选择表C B A 选择的通道选择的通道0 0 00

47、0 10 1 00 1 11 0 01 0 1 1 1 0 1 1 1 IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7 8位A/D转换器是逐次逼近式，由控制与时序电路、逐次逼近寄存器、树状开关以及256R电阻阶梯网络等组成。 输出锁存器用于存放和输出转换得到的数字量。 第7章 单片机接口技术图7.39 ADC0809 引脚图 2. 信号引脚信号引脚 ADC0809芯片为28引脚双列直插式封装，其引脚排列见图7.39。D0ADC080912345678910111213141516171819202122232425262728D2Vref(-)D4D5D6D7ALEADDCADDBADDAI

48、N0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7STARTEOCD3OECLOCKVCCVref(+)GNDD1第7章 单片机接口技术 对ADC0809主要信号引脚的功能说明如下： (1) IN7IN0：模拟量输入通道。ADC0809对输入模拟量的要求主要有：信号单极性，电压范围05 V，若信号过小还需进行放大。另外，在A/D转换过程中，模拟量输入的值不应变化太快，因此，对变化速度快的模拟量，在输入前应增加采样保持电路。 (2) A、B、C：地址线。A为低位地址，C为高位地址，用于对模拟通道进行选择。图7.39中为ADDA、ADDB和ADDC，其地址状态与通道相对应的关系见表7.6。 (3) A

49、LE：地址锁存允许信号。在对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。第7章 单片机接口技术 (4)START：转换启动信号。START上跳沿时，所有内部寄存器清0；START下跳沿时，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。 (5)D7D0：数据输出线。其为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。 (6)OE：输出允许信号。其用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0，输出数据线呈高电阻；OE=1，输出转换得到的数据。 (7)CLK：时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。通常使用频率为5

50、00kHz的时钟信号。第7章 单片机接口技术 (8)EOC：转换结束状态信号。EOC=0，正在进行转换；EOC=1，转换结束。该状态信号既可作为查询的状态标志，又可以作为中断请求信号使用。 (9)VCC：+5 V电源。 (10)Vref：参考电源。参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。其典型值为+5 V（Vref (+) =+5 V，Vref(-) =0 V）第7章 单片机接口技术图7.40 ADC0809与8031单片机的连接74LS373GCLK2D0D7EOC11111STALEOEP0ALEINT1WRP2.0RDABCVref()Vref()IN0IN1IN2IN