【精品】单片机原理与接口技术第10章单片机系统模拟量及其他扩展技术精品ppt课件.ppt

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1、单片机原理与接口技术第10章单片机系统模拟量及其他扩展技术单片机原理与接口技术(第2版)返回目录2023/2/22单片机原理与接口技术(第2版)返回目录（1）掌掌握握常常用用的的并并行行接接口口A/D和和D/A转转换换芯片的使用方法。芯片的使用方法。（2）熟熟悉悉常常用用的的串串行行接接口口A/D和和D/A转转换换芯片的使用方法。芯片的使用方法。（3）了了解解日日历历时时钟钟芯芯片片与与单单片片机机的的接接口口设计方法。设计方法。（4）了解）了解IC卡与单片机的接口设计方法。卡与单片机的接口设计方法。本章教学要求本章教学要求 2023/2/23单片机原理与接口技术(第2版)返回目录本本 章章

2、目目 录录1010.1 A/.1 A/D D转换扩展转换扩展转换扩展转换扩展1010.1 1.1 .1 并行并行并行并行A/DA/D转换扩展转换扩展转换扩展转换扩展10.1.10.1.2 2 串行串行串行串行A/DA/D转换扩展转换扩展转换扩展转换扩展10.210.2 D/A D/A转换扩展转换扩展转换扩展转换扩展10.210.2.1 .1 并行并行并行并行D/AD/A转换扩展转换扩展转换扩展转换扩展10.2.10.2.2 2 串行串行串行串行D/AD/A转换扩展转换扩展转换扩展转换扩展10.310.3 日历时钟芯片扩展日历时钟芯片扩展日历时钟芯片扩展日历时钟芯片扩展10.3.1 10.3.1

3、 日历时钟芯片日历时钟芯片日历时钟芯片日历时钟芯片8563856310.3.2 10.3.2 单单单单片片片片机机机机与与与与日日日日历历历历时时时时钟钟钟钟芯片的接口方法芯片的接口方法芯片的接口方法芯片的接口方法10.410.4 IC IC卡扩展卡扩展卡扩展卡扩展10.4.110.4.1 SLE4442 IC SLE4442 IC卡卡卡卡10.4.210.4.2 SLE4442 SLE4442 ICIC卡卡卡卡数数数数据传送协议据传送协议据传送协议据传送协议10.4.310.4.3 SLE4442 SLE4442 ICIC卡卡卡卡操操操操作命令作命令作命令作命令10.4.410.4.4 单单

4、单单片片片片机机机机与与与与SLE4442 SLE4442 ICIC卡的接口方法卡的接口方法卡的接口方法卡的接口方法习题与思考题习题与思考题习题与思考题习题与思考题2023/2/24单片机原理与接口技术(第2版)返回目录前 言 n n在在在在单单单单片片片片机机机机应应应应用用用用系系系系统统统统中中中中，经经经经常常常常会会会会遇遇遇遇到到到到模模模模拟拟拟拟量量量量信信信信号号号号的的的的输输输输入入入入/输输输输出出出出问问问问题题题题，对对对对于于于于如如如如何何何何将将将将模模模模拟拟拟拟量量量量转转转转换换换换成成成成数数数数字字字字量量量量送送送送给给给给单单单单片片片片机机机机

5、，或或或或者者者者将将将将数数数数字字字字量量量量转转转转换换换换成成成成模模模模拟拟拟拟量量量量输输输输出出出出到到到到单单单单片片片片机机机机外外外外部部部部，需需需需要要要要用用用用到到到到模模模模数数数数（A/DA/D）或或或或数数数数模模模模（D/AD/A）转换技术。）转换技术。）转换技术。）转换技术。n n也也也也还还还还经经经经常常常常会会会会遇遇遇遇到到到到与与与与日日日日期期期期、时时时时间间间间有有有有关关关关的的的的控控控控制制制制操操操操作作作作和和和和管理问题，以及管理问题，以及管理问题，以及管理问题，以及ICIC卡信息读写问题。卡信息读写问题。卡信息读写问题。卡信息

6、读写问题。n n本本本本章章章章介介介介绍绍绍绍单单单单片片片片机机机机如如如如何何何何扩扩扩扩展展展展A/DA/D和和和和D/AD/A转转转转换换换换接接接接口口口口，怎样扩展日历时钟芯片和怎样扩展日历时钟芯片和怎样扩展日历时钟芯片和怎样扩展日历时钟芯片和ICIC卡接口等技术和方法。卡接口等技术和方法。卡接口等技术和方法。卡接口等技术和方法。2023/2/25单片机原理与接口技术(第2版)返回目录单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10.1.1 并行并行A/D转换扩展转换扩展 1 11212位并行位并行位

7、并行位并行A/DA/D转换器芯片转换器芯片转换器芯片转换器芯片AD574AD574n nAD574AD574是是是是Analog Analog DevicesDevices公公公公司司司司生生生生产产产产的的的的1212位逐次逼近型快速位逐次逼近型快速位逐次逼近型快速位逐次逼近型快速A/DA/D转换器。转换器。转换器。转换器。n n完成完成完成完成1212位位位位A/DA/D转换的时间为转换的时间为转换的时间为转换的时间为3535 s s。n n内部有三态输出缓冲电路。内部有三态输出缓冲电路。内部有三态输出缓冲电路。内部有三态输出缓冲电路。n n输输输输出出出出电电电电平平平平与与与与TTLT

8、TL和和和和CMOSCMOS电电电电平平平平兼兼兼兼容。容。容。容。n n无须外加时钟电路。无须外加时钟电路。无须外加时钟电路。无须外加时钟电路。n n得到广泛应用。得到广泛应用。得到广泛应用。得到广泛应用。n nAD574AD574的引脚如图的引脚如图的引脚如图的引脚如图10-110-1所示。所示。所示。所示。-12-12位并行位并行位并行位并行A/DA/D转换器转换器转换器转换器2023/2/28单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10.1.1 并行并行A/D转换扩展转换扩展 AD574AD574引脚说明如下：引脚说明如下：引脚说明如下：引脚说明如下：n nCE,

9、(/CS),R/(/C)CE,(/CS),R/(/C)：用于控制启动转换和读出用于控制启动转换和读出用于控制启动转换和读出用于控制启动转换和读出A/DA/D转换结果，当转换结果，当转换结果，当转换结果，当CE=1CE=1、(/CS)=0(/CS)=0、R/(/C)=0R/(/C)=0时启动时启动时启动时启动A/DA/D转换；当转换；当转换；当转换；当CE=1CE=1、(/CS)=0(/CS)=0、R/(/CS)=1R/(/CS)=1时，可以读出时，可以读出时，可以读出时，可以读出A/DA/D转换结果。转换结果。转换结果。转换结果。n n12/(/8)12/(/8)：数据格式选择端，当数据格式选

10、择端，当数据格式选择端，当数据格式选择端，当12/(/8)=112/(/8)=1时，时，时，时，1212位数据同时输出，位数据同时输出，位数据同时输出，位数据同时输出，适合于与适合于与适合于与适合于与1616位微机系统接口；当位微机系统接口；当位微机系统接口；当位微机系统接口；当12/(/8)=012/(/8)=0时，该引脚信号与时，该引脚信号与时，该引脚信号与时，该引脚信号与A0A0引脚配合使用，可分别输出高引脚配合使用，可分别输出高引脚配合使用，可分别输出高引脚配合使用，可分别输出高8 8位位位位A/DA/D转换结果和低转换结果和低转换结果和低转换结果和低4 4位位位位A/DA/D转转转转

11、换结果，适合于与换结果，适合于与换结果，适合于与换结果，适合于与8 8位微机系统接口。位微机系统接口。位微机系统接口。位微机系统接口。12/(/8)12/(/8)引脚不能由引脚不能由引脚不能由引脚不能由TTLTTL电平控制，只能接电平控制，只能接电平控制，只能接电平控制，只能接V VCCCC或或或或GNDGND。n nA0A0：字节选择端。字节选择端。字节选择端。字节选择端。A0A0的作用主要有两个：启动转换前若的作用主要有两个：启动转换前若的作用主要有两个：启动转换前若的作用主要有两个：启动转换前若A0=1A0=1则按则按则按则按8 8位启动位启动位启动位启动A/DA/D转换，即转换，即转换

12、，即转换，即A/DA/D的转换结果是的转换结果是的转换结果是的转换结果是8 8位的，完成一次位的，完成一次位的，完成一次位的，完成一次A/DA/D转换的时间是转换的时间是转换的时间是转换的时间是1010 s s；若启动转换前；若启动转换前；若启动转换前；若启动转换前A0=0A0=0，则启动，则启动，则启动，则启动1212位位位位A/DA/D转换，即转换，即转换，即转换，即A/DA/D转换结果是转换结果是转换结果是转换结果是1212位的，完成一次位的，完成一次位的，完成一次位的，完成一次A/DA/D转换的时间是转换的时间是转换的时间是转换的时间是3535 s s。若在读周期中，。若在读周期中，。

13、若在读周期中，。若在读周期中，A0=0A0=0读出高读出高读出高读出高8 8位数据，位数据，位数据，位数据，A0=1A0=1读出低读出低读出低读出低4 4位位位位数据。数据。数据。数据。-AD574AD574引脚引脚引脚引脚2023/2/29单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10.1.1 并行并行A/D转换扩展转换扩展 n n+5 V+5 V：逻辑正电源。逻辑正电源。逻辑正电源。逻辑正电源。n n+15 V+15 V和和和和-15 V-15 V：器件工作电源，器件工作电源，器件工作电源，器件工作电源，AD574AD574支持双极性信号输入。支持双极性信号输入。支持双

14、极性信号输入。支持双极性信号输入。n nAGNDAGND和和和和DGNDDGND：模拟信号地和数字信号地。模拟信号地和数字信号地。模拟信号地和数字信号地。模拟信号地和数字信号地。n nREF OUTREF OUT：参考电压输出，参考电压输出，参考电压输出，参考电压输出，AD574AD574向外提供向外提供向外提供向外提供+10V+10V基准电压输基准电压输基准电压输基准电压输出。出。出。出。n nREF INREF IN：参考电压输入，一般通过一个参考电压输入，一般通过一个参考电压输入，一般通过一个参考电压输入，一般通过一个5050 电阻与电阻与电阻与电阻与REF OUTREF OUT引脚连接

15、，或用于调满量程。引脚连接，或用于调满量程。引脚连接，或用于调满量程。引脚连接，或用于调满量程。n nBIP OFFBIP OFF：双极性偏差调整，用于调零。双极性偏差调整，用于调零。双极性偏差调整，用于调零。双极性偏差调整，用于调零。n n10Vin10Vin和和和和20Vin20Vin：模拟信号输入引脚。可以工作在单极性输入或模拟信号输入引脚。可以工作在单极性输入或模拟信号输入引脚。可以工作在单极性输入或模拟信号输入引脚。可以工作在单极性输入或双极性输入方式。单极性输入时，允许输入的信号范围为双极性输入方式。单极性输入时，允许输入的信号范围为双极性输入方式。单极性输入时，允许输入的信号范围

16、为双极性输入方式。单极性输入时，允许输入的信号范围为0+10V0+10V或或或或0+20V0+20V；双极性输入时，允许输入的信号范围为；双极性输入时，允许输入的信号范围为；双极性输入时，允许输入的信号范围为；双极性输入时，允许输入的信号范围为-5+5V5+5V或者或者或者或者0+10V0+10V。n nSTSSTS：转换状态输出引脚，转换过程中，该引脚输出高电平，转换状态输出引脚，转换过程中，该引脚输出高电平，转换状态输出引脚，转换过程中，该引脚输出高电平，转换状态输出引脚，转换过程中，该引脚输出高电平，转换结束时该引脚输出低电平。转换结束时该引脚输出低电平。转换结束时该引脚输出低电平。转换

17、结束时该引脚输出低电平。-AD574AD574引脚引脚引脚引脚2023/2/210单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10.1.1 并行并行A/D转换扩展转换扩展 AD574AD574的控制信号组合关系：的控制信号组合关系：的控制信号组合关系：的控制信号组合关系：CECE(/CS)(/CS)R/(/C)R/(/C)12/(/8)12/(/8)A0A0操操操操 作作作作0 0禁止禁止禁止禁止1 1禁止禁止禁止禁止1 10 00 00 0启动启动启动启动1212位位位位A/DA/D转换转换转换转换1 10 00 01 1启动启动启动启动8 8位位位位A/DA/D转换转换转

18、换转换1 10 01 1V VCCCC1212位位位位A/DA/D转换结果转换结果转换结果转换结果同时输出同时输出同时输出同时输出1 10 01 1GNDGND0 0输出输出输出输出A/DA/D转换结果转换结果转换结果转换结果高高高高8 8位位位位1 10 01 1GNDGND1 1输出输出输出输出A/DA/D转换结果转换结果转换结果转换结果低低低低4 4位位位位-AD574AD574信号信号信号信号2023/2/211单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10.1.1 并行并行A/D转换扩展转换扩展 2 2单片机与单片机与单片机与单片机与AD574AD574的接口方法

19、的接口方法的接口方法的接口方法AD574AD574工工工工作作作作在在在在单单单单极极极极性性性性输输输输入入入入方方方方式式式式时时时时与与与与MCS-51MCS-51单单单单片片片片机机机机的的的的接接接接口口口口电电电电路如下图所示。路如下图所示。路如下图所示。路如下图所示。-AD574AD574接口方法接口方法接口方法接口方法2023/2/212单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10.1.1 并行并行A/D转换扩展转换扩展 例例例例10-110-1 根根根根据据据据上上上上图图图图所所所所示示示示A/DA/D扩扩扩扩展展展展电电电电路路路路，编编编编写写写写

20、完完完完成成成成一一一一次次次次A/DA/D转转转转换的程序。换的程序。换的程序。换的程序。分分分分析析析析：图图图图中中中中，P0.0P0.0和和和和P0.1P0.1通通通通过过过过地地地地址址址址锁锁锁锁存存存存器器器器连连连连接接接接AD574AD574的的的的A0A0和和和和R/(/C)R/(/C)，因此，因此，因此，因此，AD574AD574操作如下：操作如下：操作如下：操作如下：n n启启启启动动动动转转转转换换换换时时时时，R/(/C)=0R/(/C)=0并并并并且且且且A0=0A0=0则则则则按按按按1212位位位位转转转转换换换换，未未未未连连连连接接接接的的的的地地地地址址

21、址址线线线线按按按按1 1对对对对待待待待，则则则则启启启启动动动动1212位位位位A/DA/D转转转转换换换换的地址为的地址为的地址为的地址为FCHFCH。n n读读读读取取取取转转转转换换换换结结结结果果果果时时时时，在在在在R/(/C)=1R/(/C)=1条条条条件件件件下下下下，A0=0A0=0读读读读高高高高8 8位位位位，A0=1A0=1读读读读低低低低4 4位位位位，因因因因而而而而，读读读读高高高高8 8位位位位数数数数据据据据的的的的地址为地址为地址为地址为FEHFEH，读低，读低，读低，读低4 4位数据的地址为位数据的地址为位数据的地址为位数据的地址为FFHFFH。n nP

22、1.0P1.0用于查询用于查询用于查询用于查询A/DA/D转换是否结束。转换是否结束。转换是否结束。转换是否结束。-AD574AD574应用举例应用举例应用举例应用举例2023/2/213单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10.1.1 并行并行A/D转换扩展转换扩展 编写程序如下：编写程序如下：编写程序如下：编写程序如下：AD574:AD574:MOVMOVR1,#30HR1,#30H;R1;R1指向数据缓冲区指向数据缓冲区指向数据缓冲区指向数据缓冲区MOVMOVR0,#0FCHR0,#0FCH;R0;R0指向启动地址指向启动地址指向启动地址指向启动地址MOVX R

23、0,AMOVX R0,A;启动启动启动启动A/DA/D转换转换转换转换LOOP:LOOP:JBJBP1.0,LOOPP1.0,LOOP;等待转换结束等待转换结束等待转换结束等待转换结束INCINC R0R0;指向读高指向读高指向读高指向读高8 8位数据地址位数据地址位数据地址位数据地址INCINC R0R0MOVX A,R0MOVX A,R0;读高读高读高读高8 8位数据位数据位数据位数据MOVMOVR1,AR1,A;存高存高存高存高8 8位数据位数据位数据位数据INCINC R0R0;指向读低指向读低指向读低指向读低4 4位数据地址位数据地址位数据地址位数据地址INCINC R1R1;指向缓

24、冲区下一字节地址指向缓冲区下一字节地址指向缓冲区下一字节地址指向缓冲区下一字节地址MOVX A,R0MOVX A,R0;读低读低读低读低4 4位数据位数据位数据位数据MOVMOVR1,AR1,A;保存低保存低保存低保存低4 4位数据位数据位数据位数据RETRET-AD574AD574应用举例应用举例应用举例应用举例2023/2/214单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10.1.2 串行串行A/D转换扩展转换扩展n n采采采采用用用用串串串串行行行行总总总总线线线线扩扩扩扩展展展展A/DA/D转转转转换换换换时时时时，单单单单片片片片机机机机与与与与转转转转换换换换芯

25、芯芯芯片片片片的数据交换是通过串行数据传输方式来实现的。的数据交换是通过串行数据传输方式来实现的。的数据交换是通过串行数据传输方式来实现的。的数据交换是通过串行数据传输方式来实现的。n n当当当当确确确确定定定定了了了了接接接接口口口口协协协协议议议议时时时时，其其其其硬硬硬硬件件件件接接接接口口口口方方方方式式式式也也也也就就就就确确确确定定定定了了了了，与与与与单单单单片片片片机机机机的的的的接接接接口口口口方方方方法法法法不不不不涉涉涉涉及及及及单单单单片片片片机机机机的的的的数数数数据据据据总总总总线线线线及及及及位位位位数问题。数问题。数问题。数问题。n n无无无无论论论论是是是是8

26、 8位位位位或或或或是是是是高高高高于于于于8 8位位位位的的的的串串串串行行行行A/DA/D转转转转换换换换芯芯芯芯片片片片，与与与与单单单单片片片片机机机机的的的的硬硬硬硬件件件件接接接接口口口口都都都都是是是是一一一一样样样样的的的的，只只只只是是是是单单单单片片片片机机机机对对对对于于于于串串串串行行行行接接接接口口口口A/DA/D芯芯芯芯片片片片的的的的读读读读写写写写时时时时序序序序有有有有所所所所不不不不同同同同，程程程程序序序序设设设设计计计计方方方方法法法法有所不同而已。有所不同而已。有所不同而已。有所不同而已。-串行串行串行串行A/DA/D转换转换转换转换2023/2/21

27、5单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10.1.2 串行串行A/D转换扩展转换扩展n nADS10XXADS10XX系系系系列列列列的的的的A/DA/D转转转转换换换换器器器器是是是是由由由由美美美美国国国国德德德德州州州州仪仪仪仪器器器器公公公公司司司司推推推推出出出出的的的的微微微微型型型型封封封封装装装装的的的的1212位位位位Delta-SigmaDelta-Sigma型型型型模模模模数数数数转转转转换换换换器器器器。与与与与该该该该系系系系列列列列相相相相对对对对应应应应的的的的有有有有ADS11XXADS11XX系系系系列列列列，其其其其分分分分辨辨辨辨率

28、率率率为为为为1616位位位位。ADS1013/4/5ADS1013/4/5采采采采用用用用I I2 2C C总总总总线线线线与与与与CPUCPU接接接接口口口口。本本本本节节节节将将将将以以以以ADS1015ADS1015芯芯芯芯片片片片为为为为例例例例介介介介绍绍绍绍采采采采用用用用I I2 2C C总总总总线线线线的的的的ADAD转换器扩展方法。转换器扩展方法。转换器扩展方法。转换器扩展方法。ADS1015ADS1015的内部结构如图所示。的内部结构如图所示。的内部结构如图所示。的内部结构如图所示。n nADS1015ADS1015的的的的工工工工作作作作方方方方式式式式有有有有连连连连

29、续续续续转转转转换换换换模模模模式式式式和和和和单单单单次次次次转转转转换换换换模模模模式式式式。连连连连续续续续转转转转换模式时，当前转换工作完成后，换模式时，当前转换工作完成后，换模式时，当前转换工作完成后，换模式时，当前转换工作完成后，ADS1015ADS1015将转换结果保存在将转换结果保存在将转换结果保存在将转换结果保存在1 1ADS1015ADS1015串行串行串行串行A/DA/D转换芯片转换芯片转换芯片转换芯片 输出寄存器，然后立即输出寄存器，然后立即进行下一次转换。在单进行下一次转换。在单次转换模式时，转换结次转换模式时，转换结束后芯片自动进入掉电束后芯片自动进入掉电节能状态。

30、节能状态。ADS的工作的工作方式通过配置寄存器进方式通过配置寄存器进行选择。行选择。-串行串行串行串行A/DA/D转换芯片转换芯片转换芯片转换芯片2023/2/216单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10.1.2 串行串行A/D转换扩展转换扩展ADS1015ADS1015的主要技术特性：的主要技术特性：的主要技术特性：的主要技术特性：n n分辨率为分辨率为分辨率为分辨率为1212位；位；位；位；n n可编程转换速率为可编程转换速率为可编程转换速率为可编程转换速率为128 SPS128 SPS到到到到3.3 kSPS3.3 kSPS；n n内置低漂移的电压参考源；内置

31、低漂移的电压参考源；内置低漂移的电压参考源；内置低漂移的电压参考源；n n内置可编程增益放大器，允许输入电压低到内置可编程增益放大器，允许输入电压低到内置可编程增益放大器，允许输入电压低到内置可编程增益放大器，允许输入电压低到256 mV256 mV，最大输入电压为最大输入电压为最大输入电压为最大输入电压为4.096 V4.096 V；n n内置转换时钟发生器；内置转换时钟发生器；内置转换时钟发生器；内置转换时钟发生器；n n逻辑电平输入与逻辑电平输入与逻辑电平输入与逻辑电平输入与TTLTTL电平兼容；电平兼容；电平兼容；电平兼容；n n四通道单端输入或二通道差分输入；四通道单端输入或二通道差

32、分输入；四通道单端输入或二通道差分输入；四通道单端输入或二通道差分输入；n n内部具有可编程的比较器；内部具有可编程的比较器；内部具有可编程的比较器；内部具有可编程的比较器；n n采用单一正电源供电，电源电压范围采用单一正电源供电，电源电压范围采用单一正电源供电，电源电压范围采用单一正电源供电，电源电压范围2.02.05.5 V5.5 V；n n低功耗，连续转换时电流消耗仅为低功耗，连续转换时电流消耗仅为低功耗，连续转换时电流消耗仅为低功耗，连续转换时电流消耗仅为150 150 A A。-ADS1015ADS1015性能性能性能性能2023/2/217单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电

33、子工业出版社返回目录10.1.2 串行串行A/D转换扩展转换扩展ADS1015ADS1015的的的的MSOP-10MSOP-10封装引脚如图所示。封装引脚如图所示。封装引脚如图所示。封装引脚如图所示。引脚定义如下：引脚定义如下：引脚定义如下：引脚定义如下：n nADDRADDR：I I2 2C C 从器件地址选择。从器件地址选择。从器件地址选择。从器件地址选择。n nALERT/RDYALERT/RDY：比较器输出或转换准备好信号。：比较器输出或转换准备好信号。：比较器输出或转换准备好信号。：比较器输出或转换准备好信号。n nAIN0AIN0：单端输入通道：单端输入通道：单端输入通道：单端输入

34、通道1 1或差分输入通道或差分输入通道或差分输入通道或差分输入通道1 1的正信号输入端。的正信号输入端。的正信号输入端。的正信号输入端。n nAIN1AIN1：单端输入通道：单端输入通道：单端输入通道：单端输入通道2 2或差分输入通道或差分输入通道或差分输入通道或差分输入通道1 1的负信号输入端。的负信号输入端。的负信号输入端。的负信号输入端。n nAIN2AIN2：单端输入通道：单端输入通道：单端输入通道：单端输入通道3 3或差分输入通道或差分输入通道或差分输入通道或差分输入通道2 2的正信号输入端。的正信号输入端。的正信号输入端。的正信号输入端。n nAIN3AIN3：单端输入通道：单端输

35、入通道：单端输入通道：单端输入通道4 4或差分输入通道或差分输入通道或差分输入通道或差分输入通道2 2的负信号输入端。的负信号输入端。的负信号输入端。的负信号输入端。n nSDASDA：串行数据线。：串行数据线。：串行数据线。：串行数据线。n nSCLSCL：串行时钟线。：串行时钟线。：串行时钟线。：串行时钟线。n nGNDGND：地。：地。：地。：地。n nVDDVDD：电源。：电源。：电源。：电源。-ADS1015ADS1015引脚引脚引脚引脚2023/2/218单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10.1.2 串行串行A/D转换扩展转换扩展1 1）ADS1015

36、ADS1015的输入特性的输入特性的输入特性的输入特性n nADS1015ADS1015可可可可以以以以允允允允许许许许差差差差分分分分输输输输入入入入或或或或单单单单端端端端输输输输入入入入，通通通通过过过过配配配配置置置置寄寄寄寄存存存存器进行选择。器进行选择。器进行选择。器进行选择。n nADS1015ADS1015采采采采用用用用开开开开关关关关电电电电容容容容输输输输入入入入级级级级。由由由由于于于于电电电电容容容容值值值值很很很很小小小小，因因因因此此此此对外部电路而言就像一个电阻。对外部电路而言就像一个电阻。对外部电路而言就像一个电阻。对外部电路而言就像一个电阻。n n输输输输入

37、入入入阻阻阻阻抗抗抗抗与与与与PGAPGA的的的的增增增增益益益益有有有有关关关关。在在在在输输输输入入入入源源源源阻阻阻阻抗抗抗抗较较较较高高高高时时时时，ADS1015ADS1015的的的的输输输输入入入入阻阻阻阻抗抗抗抗不不不不能能能能忽忽忽忽略略略略，需需需需要要要要增增增增加加加加缓缓缓缓冲冲冲冲进进进进行行行行阻阻阻阻抗抗抗抗变换，否则会影响测量精度。变换，否则会影响测量精度。变换，否则会影响测量精度。变换，否则会影响测量精度。n nADS1015ADS1015的的的的模模模模拟拟拟拟信信信信号号号号输输输输入入入入范范范范围围围围也也也也与与与与PGAPGA的的的的增增增增益益益

38、益有有有有关关关关，内内内内部部部部等等等等效效效效的的的的差差差差分分分分输输输输入入入入电电电电压压压压为为为为4.096 4.096 V/V/PGAPGA。但但但但要要要要注注注注意意意意输输输输入入入入电电电电压压压压不不不不能能能能低低低低于于于于 0.3 0.3 V V和和和和超超超超过过过过V VDD DD+0.3+0.3 V V，否否否否则则则则会会会会损损损损坏坏坏坏器件。器件。器件。器件。2 2ADS1015ADS1015的输入和输出特性的输入和输出特性的输入和输出特性的输入和输出特性 -ADS1015ADS1015输入特性输入特性输入特性输入特性2023/2/219单片机

39、原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10.1.2 串行串行A/D转换扩展转换扩展2 2）ADS1015ADS1015的输出特性的输出特性的输出特性的输出特性 输输输输出出出出采采采采用用用用二二二二进进进进制制制制补补补补码码码码形形形形式式式式，正正正正的的的的满满满满量量量量程程程程输输输输入入入入信信信信号号号号对对对对应应应应于于于于7FF0h7FF0h，负负负负的的的的满满满满量量量量程程程程输输输输出出出出对对对对应应应应于于于于8000h8000h。其其其其转转转转换换换换结结结结果果果果与与与与输输输输入入入入电电电电压压压压的的的的关系如图所示。理想的输出

40、特性见下表。关系如图所示。理想的输出特性见下表。关系如图所示。理想的输出特性见下表。关系如图所示。理想的输出特性见下表。由由由由于于于于采采采采用用用用补补补补码码码码特特特特性性性性输输输输出出出出，在在在在有有有有些些些些情情情情况况况况下下下下需需需需要要要要进进进进行行行行码码码码制制制制变变变变换换换换。此此此此外外外外该该该该器器器器件件件件是是是是为为为为了了了了与与与与同同同同系系系系列列列列1616位位位位A/DA/D转转转转换换换换器器器器ADS1115ADS1115兼兼兼兼容容容容，其其其其转转转转换换换换结结结结果果果果保保保保持持持持1616位位位位特特特特性性性性，

41、但但但但只只只只有有有有高高高高1212位位位位有有有有效效效效，低低低低4 4位位位位始始始始终终终终为为为为0 0。在在在在使使使使用用用用时需注意。采用单端输入时负值范围的输出值是没有用的。时需注意。采用单端输入时负值范围的输出值是没有用的。时需注意。采用单端输入时负值范围的输出值是没有用的。时需注意。采用单端输入时负值范围的输出值是没有用的。输输输输入信号入信号入信号入信号（AINPAINNAINPAINN）输输输输 出出出出 FS(2FS(21111 1)/2 1)/211117FF0h7FF0h+FS/2+FS/211110010h0010h0 00 0FS/2FS/21111FF

42、F0hFFF0h FSFS8000h8000h-ADS1015ADS1015输出特性输出特性输出特性输出特性2023/2/220单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10.1.2 串行串行A/D转换扩展转换扩展ADS1015ADS1015只只只只有有有有一一一一个个个个用用用用于于于于I I2 2C C总总总总线线线线从从从从器器器器件件件件的的的的可可可可编编编编程程程程地地地地址址址址引引引引脚脚脚脚ADDRADDR，ADDRADDR可可可可以以以以连连连连接接接接到到到到GNDGND、VDDVDD、SDASDA或或或或SCLSCL，从而允许该芯片可以有从而允许该芯

43、片可以有从而允许该芯片可以有从而允许该芯片可以有4 4个可编程地址。个可编程地址。个可编程地址。个可编程地址。ADS1015ADS1015的的的的I I2 2C C地址见表。地址见表。地址见表。地址见表。3 3ADS1015ADS1015的的的的I I2 2C C地址地址地址地址 ADDRADDR引脚引脚引脚引脚ADS1015ADS1015的的的的I I2 2C C地址地址地址地址GNDGND10010001001000V VDDDD10010011001001SDASDA10010101001010SCLSCL10010111001011-ADS1015 IADS1015 I2 2C C地址

44、地址地址地址2023/2/221单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10.1.2 串行串行A/D转换扩展转换扩展ADS1015ADS1015有有有有1 1个寻址寄存器和个寻址寄存器和个寻址寄存器和个寻址寄存器和4 4个功能寄存器：个功能寄存器：个功能寄存器：个功能寄存器：n n输出寄存器存储最后一次转换的结果；输出寄存器存储最后一次转换的结果；输出寄存器存储最后一次转换的结果；输出寄存器存储最后一次转换的结果；n n配置寄存器可用于改变配置寄存器可用于改变配置寄存器可用于改变配置寄存器可用于改变ADS1015ADS1015的操作模式或查询器件的状态的操作模式或查询器件

45、的状态的操作模式或查询器件的状态的操作模式或查询器件的状态;n n低阈值和高阈值寄存器用来设置比较器。低阈值和高阈值寄存器用来设置比较器。低阈值和高阈值寄存器用来设置比较器。低阈值和高阈值寄存器用来设置比较器。1 1）寻址寄存器）寻址寄存器）寻址寄存器）寻址寄存器访问访问访问访问ADS1015ADS1015的寄存器需要借助寻址寄存器，通过向寻址寄存器的寄存器需要借助寻址寄存器，通过向寻址寄存器的寄存器需要借助寻址寄存器，通过向寻址寄存器的寄存器需要借助寻址寄存器，通过向寻址寄存器中写入相应的值，来选择所需访问的寄存器。主机发出中写入相应的值，来选择所需访问的寄存器。主机发出中写入相应的值，来选

46、择所需访问的寄存器。主机发出中写入相应的值，来选择所需访问的寄存器。主机发出ADS1015ADS1015的地址字节，并令最低位为低，然后接着发出要写往寻址寄存器的地址字节，并令最低位为低，然后接着发出要写往寻址寄存器的地址字节，并令最低位为低，然后接着发出要写往寻址寄存器的地址字节，并令最低位为低，然后接着发出要写往寻址寄存器的数据和终止条件。寻址寄存器会保持数据直到对其进行改变。的数据和终止条件。寻址寄存器会保持数据直到对其进行改变。的数据和终止条件。寻址寄存器会保持数据直到对其进行改变。的数据和终止条件。寻址寄存器会保持数据直到对其进行改变。4 4ADS1015ADS1015的寄存器的寄存

47、器的寄存器的寄存器 BIT 7BIT 7BIT 6BIT 6BIT 5BIT 5BIT 4BIT 40 00 00 00 0BIT 3BIT 3BIT 2BIT 2BIT 1BIT 1BIT 0BIT 00 00 0寄存器地址寄存器地址寄存器地址寄存器地址BIT 1BIT 1BIT 0BIT 0寄寄寄寄 存存存存 器器器器0 00 0输输输输出寄存器出寄存器出寄存器出寄存器0 01 1配置寄存器配置寄存器配置寄存器配置寄存器1 10 0低低低低阈值阈值阈值阈值寄存器寄存器寄存器寄存器1 11 1高高高高阈值阈值阈值阈值寄存器寄存器寄存器寄存器寻址寄存器格式寻址寄存器格式 功能寄存器地址功能寄存

48、器地址 -ADS1015ADS1015寻址寄存器寻址寄存器寻址寄存器寻址寄存器2023/2/222单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10.1.2 串行串行A/D转换扩展转换扩展2 2）输出寻址寄存器）输出寻址寄存器）输出寻址寄存器）输出寻址寄存器 输输输输出出出出寄寄寄寄存存存存器器器器(只只只只读读读读)共共共共有有有有1616位位位位，但但但但只只只只有有有有D4D4D15D15是是是是转转转转换换换换结结结结果果果果，采采采采用用用用二二二二进进进进制制制制补补补补码码码码格格格格式式式式。复复复复位位位位或或或或上上上上电电电电时时时时，该该该该寄寄寄寄存存

49、存存器器器器的的的的所所所所有有有有位被清零。位被清零。位被清零。位被清零。BITBIT1515141413131212111110109 98 87 76 65 54 43 32 21 10 0NANAMEMED D1111D D1010D9D9D8D8D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D00 00 00 00 0输出寄存器输出寄存器(只读只读)-ADS1015ADS1015输出寄存器输出寄存器输出寄存器输出寄存器2023/2/223单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录10.1.2 串行串行A/D转换扩展转换扩展3 3）配置寄存器）配置寄存

50、器）配置寄存器）配置寄存器 配置寄存器配置寄存器配置寄存器配置寄存器 (读读读读/写写写写)用于配置用于配置用于配置用于配置ADS1015ADS1015的工作模式、输入选的工作模式、输入选的工作模式、输入选的工作模式、输入选择、采样转换速率、可编程增益和比较器的工作模式，见表择、采样转换速率、可编程增益和比较器的工作模式，见表择、采样转换速率、可编程增益和比较器的工作模式，见表择、采样转换速率、可编程增益和比较器的工作模式，见表10-710-7。配置中寄存器每一位的作用见表配置中寄存器每一位的作用见表配置中寄存器每一位的作用见表配置中寄存器每一位的作用见表10-810-8。BITBIT1515