第10章 应用接口技术

10.1单片机和并行D/A的接口在前一章并行接口的扩展中，解决了数字量或开关量的检测和控制，然而很多应用系统中，测控的对象是模拟量，计算机只能处理数字量，因此必须进行数字量和模拟量之间的转换，这就需要使用A/D或D/A接口。近年来，慢速的A/D转换，多采用V/F（电压/频率）式A/D转换器和F/V（频率/电压）式D/A转换器等。A/D和D/A接口又有串行接口和并行接口之分。本章主要介绍并行D/A转换器。1.分辨率：指数字量对应于模拟量的分辨能力，通常用数字量的位数表示，如8位、10位、12位等，对n位的转换器，分辨率为。例如8位的转换器分辨率1LSB为1/28，用百分数表示为0.39%。12n模拟电压V与对应数字量X，可按下式计算：满量程模拟电压值－1vx2n＝D/A和A/D的技术指标包括以下几方面：2.转换精度：可用绝对精度和相对精度表示，绝对精度是理论值与实际值之间的偏差，而相对精度是偏3.转换时间：完成一次数字量和模拟量之间转换所需4.量化误差：有限数字对模拟值进行离散取值(量化)而引起的误差，理论值为±1/2LSB5.DAC0832是八位的D/A转换器，内部结构见下图。10.1.1并行D/A转换器输入输出两级缓冲结构片内有两个数据缓冲器：输入寄存器和DAC寄存器，两控制端LE1和LE2分别受ILE、CS、WR1和WR2、XFER的控制。DI0～DI7为数据输入线。两级缓冲寄存器都是直通锁存器LE＝1，直通（输出等于输入）LE＝0，锁存（输出保持不变）转换结果从IOUT1和IOUT2以模拟电流形式输出。右图中DAC0832接成单缓冲形式和单片机接口，运算放大器组成的模拟电压输出电路，完成电流到电压的转换。DAC0832IOUT1IOUT2VREFREF+-XFERCSWR1WR2VCCILED0-D7P0P2.7WRAGNDDGND+5V-5V图10.3DAC0832的单缓冲方式接口8XX51当输入数字为全“1”时，IOUT1最大，为全“0”时，其IOUT1值最小，IOUT1和IOUT2之和为常数，当希望输出模拟电压时需外接运算放大器进行I/V转换。MOVDPTR，#7FFFH；指向0832端口地址NEXT:MOVA，#0MOVX＠DPTR，A；输出0VACALLD1MS；延时1msMOVA，#99HMOVX＠DPTR，A；输出3VACALLD1MS；延时1msSJMPNEXT例10-1:要求在图10.3输出端产生频率为500Hz的幅值为3V的方波信号。DAC0832的满量程电压为5V。分析:500Hz信号的周期为2ms,要求0832输出1ms高电平，1ms低电平，0V电平对应数字量0，3V对应数字量为X,可按下式计算：5255315399VVXXH解得：C语言程序：#includereg51.h#includeabsacc.h#defineda0832XBYTE［0x7fffmain()unsignedchari，jwhile(1)｛da0832=0;/*输出0V*/for(j=0;j＜=255;j++);/*延时*/da0832=153;/*输出3V*/for(j=0;j＜=255;j++);/*延时*/｝｝MOVDPTR，#7FFFHDA1：MOVR0，#00HDA2：MOVA，R0MOVX@DPTR，AINCR0ACALLTIMERAJMPDA2TIMER为延时子程序例10-2:单片机执行以下汇编程序可在输出端得到锯齿波电压信号,频率随意，幅值为5V,图中0832地址为7FFFH;DAC0832IOUT1IOUT2VREFREF+-XFERCSWR1WR2VCCILED0-D7P0P2.7WRAGNDDGND+5V-5V图10.3DAC0832的单缓冲方式接口8XX51C语言程序：#includereg51.h#includeabsacc.h#defineda0832XBYTE［0X7fffmain()｛unsignedchari,jwhile(1)for(i=0;i＜=255;i++)｛da0832=i;/*启动转换*/for(j=0;j＜=255;j++);/*延时*/｝｝10.1.2单片机和并行A/D转换器的接口ALEADDAADDBADDCSTARTEOC~D0D7OECLKVREF+VREF-VCCIN0IN7GNDADC0809ADC0809是逐次逼近型八位A/D转换器，片内有八路模拟开关，可对八路模拟电压量实现分时转换。典型转换速度100μs。片内带有三态输出缓冲器，可直接与单片机的数据总线相连接。ADC0809的引脚见图，其信号意义如下：CLK时钟信号，典型值为500～640KHZ;VREF+、VREF-基准电压输入，通常VREF+接＋5V、VREF-接地;ALE地址锁存允许，上升沿锁存ADDC～ADDA的地址信号。START：A/D转换启动信号，上升缘启动A/D转换。EOC：转换完成信号，启动转换后，EOC输出低电平，转换完成后输出高电平。该信号可用作向单片机提出中断申请，或者作为查询信号。OE：数字量输出允许信号，该引脚输入高电平时，转换后的数字量从D0～D7脚输出。IN0～IN7：模拟电压输入，八个引脚可分别接八路模拟信号。ADDA、ADDB、ADDC通道选择信号，其输入电平的组合选择模拟通道IN0～IN7之一：ADDC、ADDB、ADDA模拟通道000IN0001IN1……111IN7…1、采用延时方式，EOC悬空，在启动转换后延时100μs，再读转换结果；2、采用查询方式时，可将EOC接并行口(P1或P3)的某线，检测EOC变高后，再读入转换结果。3、采用中断方式可将EOC经非门反相接到单片机的中断请求端，一旦转换完成EOC变为高电平，向8XX51提出中断请求，进入中断服务后读入转换结果。如图10.12是一个中断方式的接口电路。转换结束信号EOC根据不同的方式和单片机的连结方式不同：图10.12ADC0809和8XX51的连结ALE~2731~D0D7Q0Q1Q2373G1INT1P08XX51RDWRCLKQALEDQALEADDAADDBADDCSTARTEOC~D0D7OECLKIN0IN7VREF+VREF-VCCGNDADC080988P2.7+5V11ALE上输出晶振的1/6的信号。ORG0000HLJMPMAINORG0013HINT1LJMPINT1ORG0030HMAIM：MOVR0，#60HMOVR2，#08HSETBIT1SETBEASETBEX1；开放外部中断1MOVDPTR，#7FF8H；指向0809通道0RD：MOVX＠DPTR，A；启动A/D转换HE：MOVA，R2；八路巡回检测数送AJNZHE；等待中断，八路未完继续INT1：MOVXA，＠DPTR；读取A/D转换结果MOV＠R0，AINCDPTR；输入通道数加1INCR0；存储单元地址加1MOVX＠DPTR，A；启动新通道A/DDECR2；待检通道数减1RETI#includereg51.h#defineucharunsignedcharxdatauchar*ad;uchari=0;uchardataadtab[8];voidaddv(void)interrupt2{/*中断服务*/adtab[i]=*ad;/*读入转换数据*/ad++;/*指向下一通道*/i++;/*中断方式接收*/*ad=0;/*启动转换*/}main(){EA=1;EX1=1;IT1=1;/*开中断,下沿触发中断*/ad=0x7ff8;/*置地址指针*/ad=0;/*启动A/D转换*/while(i8){};/*八路未完继续等待中断*/EA=0;/*八路转换完，关中断*/}单片机的内部资源结构、原理、应用编程及外围接口技术都已讲授完毕，大家有了开发系统的基本能力。由于学时有限，且新接口层出不穷，有了基础知识和查阅资料的能力，教材后面内容到需要时完全有能力自学。学习其他的嵌入式困难也不大了。教学内容到此结束，欢迎提出宝贵意见。