1、會計學1 非電物理量（溫度、壓力、流量、速度等），須經傳感器轉換成模擬電信號（電壓或電流），必須轉換成數字量，才能在單片機中處理。 A/D轉換器（ADC）：模擬量數字量的器件， D/A轉換器（DAC）：數字量模擬量的器件。數字量，也常常需要轉換為模擬信號。 只需合理選用商品化的大規模ADC、DAC芯片，了解引腳及功能以及與單片機的接口設計。11.1 MCS-51與DAC的接口11.1.1 D/A轉換器概述第1頁/共92頁1. 概述 輸入：數字量，輸出：模擬量。 轉換過程：送到DAC的各位二進制數按其權的大小轉換為相應的模擬分量，再把各模擬分量疊加，其和就是D/A轉換的結果。 使用D/A轉換器時

2、，要注意區分:* D/A轉換器的輸出形式; * 內部是否帶有鎖存器。(1) 輸出形式 兩種輸出形式:電壓輸出形式與電流輸出形式。電流輸出的D/A轉換器，如需模擬電壓輸出，可在其輸出端加一個I-V轉換電路。第2頁/共92頁（2）D/A轉換器內部是否帶有鎖存器 D/A轉換需要一定時間，這段時間內輸入端的數字量應穩定，為此應在數字量輸入端之前設置鎖存器，以提供數據鎖存功能。根據芯片內是否帶有鎖存器，可分為內部無鎖存器的和內部有鎖存器的兩類。* 內部無鎖存器的D/A轉換器 可與P1、P2口直接相接（因P1口和P2口的輸出有鎖存功能）。但與P0口相接，需增加鎖存器。* 內部帶有鎖存器的D/A轉換器 內部

3、不但有鎖存器，還包括地址譯碼電路，有的還有雙重或多重的數據緩沖電路，可與MCS-51的P0口直接相接。第3頁/共92頁2.主要技術指標(1)分辨率 輸入給DAC的單位數字量變化引起的模擬量輸出的變化，通常定義為輸出滿刻度值與2n之比。顯然，二進制位數越多，分辨率越高。 例如，若滿量程為10V，根據定義則分辨率為10V/2n。設8位D/A轉換，即n=8，分辨率為10V/2n =39.1mV，該值占滿量程的0.391%，用1LSB表示。同理：10位 D/A：1 LSB=9.77mV=0.1% 滿量程 12位 D/A：1 LSB=2.44mV=0.024% 滿量程根據對DAC分辨率的需要,來選定DA

4、C的位數。 第4頁/共92頁(2)建立時間 描述DAC轉換快慢的參數,表明轉換速度。定義：為從輸入數字量到輸出達到終值誤差(1/2)LSB(最低有效位)時所需的時間。電流輸出時間較短，電壓輸出的，加上I-V轉換的時間，因此建立時間要長一些。快速DAC可達1s以下。(3）精度 理想情況，精度與分辨率基本一致，位數越多精度越高。但由于電源電壓、參考電壓、電阻等各種因素存在著誤差,精度與分辨率并不完全一致。 位數相同，分辨率則相同，但相同位數的不同轉換器精度會有所不同。例如，某型號的8位DAC精度為0.19%，另一型號的8位DAC精度為0.05%。第5頁/共92頁11.1.2 MCS-51與8位DA

5、C0832的接口1. DAC0832芯片介紹(1)DAC0832的特性 美國國家半導體公司產品，具有兩個輸入數據寄存器的8位DAC,能直接與MCS-51單片機相連。主要特性如下： * 分辨率為8位； * 電流輸出，穩定時間為1s； * 可雙緩沖輸入、單緩沖輸入或直接數字輸入； * 單一電源供電（+5+15V）；第6頁/共92頁（2）DAC0832的引腳及邏輯結構引腳：第7頁/共92頁第8頁/共92頁引腳功能：DI0DI7：8位數字信號輸入端CS*： 片選端。ILE： 數據鎖存允許控制端，高電平有效。WR1*：輸入寄存器寫選通控制端。當CS*=0、ILE=1、 WR1*=0時，數據信號被鎖存在輸

6、入寄存器中。XFER*：數據傳送控制。WR2* ：DAC寄存器寫選通控制端。當XFER*=0，WR2* =0 時，輸入寄存器狀態傳入DAC寄存器中。IOUT1：電流輸出1端，輸入數字量全“1”時，IOUT1最大， 輸入數字量全為“0”時，IOUT1最小。 第9頁/共92頁IOUT2：D/A轉換器電流輸出2端，IOUT2+IOUT1=常數。Rfb：外部反饋信號輸入端， 內部已有反饋電阻Rfb， 根據需要也可外接反饋電阻。Vcc：電源輸入端，可在+5V+15V范圍內。DGND：數字信號地。AGND：模擬信號地。“8位輸入寄存器”用于存放CPU送來的數字量，使輸入 數字量得到緩沖和鎖存，由LE1*控

7、制；“8位DAC寄存器” 存放待轉換的數字量，由LE2*控制；“8位D/A轉換電路”由T型電阻網絡和電子開關組成，T 型電阻網絡輸出和數字量成正比的模擬電流。第10頁/共92頁2.DAC的應用接口與DAC的具體應用有關。(1) 單極性電壓輸出 單極性模擬電壓輸出，可采用圖11-5或圖11-9所示接線。輸出電壓Vout與輸入數字量B的關系: Vout = （B/256）*VRFE 式中，B=b727+ b626+ b121+ b020； B為0時，Vout也為0，輸入數字量為255時，Vout為最大值,單極性。 （2）雙極性電壓輸出 第11頁/共92頁 雙極性電壓輸出，采用圖11-3接線：Vou

8、t =（B128）*（VREF/128） 由上式，在選用+VREF時，（1）若輸入數字量b71，則Vout為正；（2）若輸入數字量b70，則Vout為負。 在選用-VREF時，Vout與+VREF時極性相反。第12頁/共92頁（3）DAC用作程控放大器DAC還可作程控放大器，見圖11-4。第13頁/共92頁DAC的輸出和輸入之間的關系: Vout = -Vin*(256/B）256/B看作放大倍數。但輸入數字量B不得為“0”。 3. MCS-51與DAC0832的接口電路(1)單緩沖方式 DAC0832的兩個數據緩沖器有一個處于直通方式，另一個處于受控的鎖存方式。 在不要求多路輸出同步的情況下

9、，可采用單緩沖方式。 單緩沖方式的接口如圖11-5:第14頁/共92頁第15頁/共92頁第16頁/共92頁 由圖，WR2*和XFER*接地，故DAC0832的“8位DAC寄存器”（圖11-2）處于直通方式。“8位輸入寄存器”受CS*和WR1*端控制，且由譯碼器輸出端FEH送來（也可由P2口的某一根口線來控制）。因此，8031執行如下兩條指令就可在WR1*和CS*上產生低電平信號，使0832接收8031送來的數字量。MOVR0，#0FEH ；DAC地址FEHR0 MOVX R0，A ；WR*和譯碼器FEH輸出端有效現說明DAC0832單緩沖方式的應用。例11-1 DAC0832用作波形發生器。分

10、別寫出產生鋸齒波、三角波和矩形波的程序。第17頁/共92頁(1) 鋸齒波的產生 ORG 2000HSTART:MOV R0，#0FEH；DAC地址FEH R0MOV A，#00H；數字量ALOOP: MOVX R0，A ；數字量D/A轉換器INC A ；數字量逐次加1SJMP LOOP第18頁/共92頁 輸入數字量從0開始，逐次加1，為FFH時，加1則清0，模擬輸出又為0，然后又循環，輸出鋸齒波，如圖11-6。 每一上升斜邊分256個小臺階，每個小臺階暫留時間為執行后三條指令所需要的時間。(2) 三角波的產生ORG 2000HSTART: MOV R0，#0FEHMOV A，#00HUP: M

11、OVXR0，A ；三角波上升邊INC AJNZ UPDOWN: DEC A；A=0時再減1又為FFHMOVX R0，AJNZ DOWN ；三角波下降邊SJMP UP第19頁/共92頁(3) 矩形波的產生 ORG 2000HSTART: MOV R0，#0FEHLOOP:MOV A，#data1MOVX R0，A；置矩形波上限電平LCALL DELAY1；調用高電平延時程序MOV A，#data2第20頁/共92頁MOVX R0，A；置矩形波下限電平LCALL DELAY2；調用低電平延時程序SJMP LOOP；重復進行下一個周期 DELAY1、DELAY2為兩個延時程序，決定矩形波高、低電平時

12、的持續時間。頻率也可采用延時長短來改變。第21頁/共92頁（2）雙緩沖方式 多路同步輸出，必須采用雙緩沖同步方式。接口電路如圖11-9： 1#DAC0832因和譯碼器FDH相連，占有兩個端口地址FDH和FFH。 2#DAC0832的兩個端口地址為FEH和FFH。其中，FDH和FEH分別為1#和2#DAC0832的數字量輸入控制端口地址，而FFH為啟動D/A轉換的端口地址。 圖11-9中DAC輸出的VX和VY信號要同步，控制X-Y繪圖儀繪制的曲線光滑，否則繪制的曲線是階梯狀。控制程序如下：第22頁/共92頁第23頁/共92頁第24頁/共92頁 例11-2 內部RAM中兩個長度為20的數據塊，起始

13、地址為分別為addr1和addr2，編寫能把addr1和addrr2中數據從1#和2#DAC0832同步輸出的程序。addr1和addr2中的數據，為繪制曲線的X、Y坐標點。 DAC0832各端口地址： FDH: 1#DAC0832數字量輸入控制端口FEH: 2#DAC0832數字量輸入控制端口FFH: 1#和2#DAC0832啟動D/A轉換端口 工作寄存器0區的R1指向addr1；1區的R1指向addr2；0區的R2存放數據塊長度；0區和1區的R0指向DAC端口地址。程序為：第25頁/共92頁ORG 2000Haddr1 DATA 20H ； 定義存儲單元addr2 DATA 40H ； 定

14、義存儲單元DTOUT: MOV R1，#addr1 ； 0區R1指向addr1MOV R2，#20 ； 數據塊長度送0區R2SETB RS0 ； 切換到工作寄存器1區MOV R1，#addr2 ； 1區R1指向addr2CLR RS0 ； 返回0區NEXT: MOV R0，#0FDH ； 0區R0指向1#DAC0832數 ；字量控制端口MOV A，R1 ； addr1中數據送AMOVX RO，A ； addr1中數據送1#DAC0832INC R1 ； 修改addr1指針0區R1SETB RS0 ； 轉1區。第26頁/共92頁MOV R0，#0FEH ；1區R0指向2#DAC0832數字量 ；

15、控制端口MOV A，R1 ；addr2中數據送AMOVX R0，A ；addr2中數據送2#DAC0832INC R1 ；修改addr2指針1區R1INC R0 ；1區R0指向DAC的啟動D/A轉換端口MOVX R0，A ；啟動DAC進行轉換CLR RS0 ；返回0區DJNZ R2，NEXT ；若未完，則跳NEXTLJMP DTOUT ；若送完，則循環END11.1.3 MCS-51與12位DAC1208的接口 8位DAC分辨率不夠，可采用12位DAC。常用的有DAC1208系列與DAC1230系列。 第27頁/共92頁1.DAC1208系列的結構引腳及特性 雙緩沖結構。不是用一個12位鎖存器

16、，而是用一個8位鎖存器和一個4位鎖存器，以便和8位數據線相連。引腳功能：CS*：片選信號。WR1*：寫信號，低電平有效 BYTE1/BYTE2*：字節順序控制信號。1：開啟8位和4位兩個鎖存器，將12位全部打入鎖存器。0：僅開啟4位輸入鎖存器。第28頁/共92頁 WR2*：輔助寫。該信號與XFER*信號相結合，當同為低電平時，把鎖存器中數據打入DAC寄存器。當為高電平時，DAC寄存器中的數據被鎖存起來。DI0-DI11:12位數據輸入。IOUT1 ：D/A轉換電流輸出1。當DAC寄存器全1時，輸 出電流最大，全0時輸出為0第29頁/共92頁IOUT2 ：D/A轉換電流輸出2。IOUT1+IOU

17、T2=常數RFB： 反饋電阻輸入VREF ：參考電壓輸入VCC ：電源電壓DGND、AGND：數字地和模擬地主要特性：（1）輸出電流穩定時間：1s；（2）基準電壓：VREF= -10 +10V；（3）單工作電源：+5 +15V；（4）低功耗：20mW。第30頁/共92頁第31頁/共92頁2. 接口電路設計及軟件編程(1) 接口電路設計 8031與DAC1208轉換器的接口如圖11-11。高8位輸入寄存器端口地址：4001H;低4位寄存器端口地址： 4000H;DAC寄存器的端口地址： 6000H。 由于8031的P0.0分時復用，所以用P0.0與DAC1208的 BYTE1/BYTE2*相連時

18、，要有鎖存器74LS377。 外接AD581做10V基準電壓源。模擬電壓輸出接為雙極性。第32頁/共92頁第33頁/共92頁 采用雙緩沖方式。先送高8位數據DI11 DI4,再送入低4位數據DI3DI0，而不能按相反的順序傳送。如先送低4位后送高8位，結果會不正確。 在12位數據分別正確地進入兩個輸入寄存器后,再打開DAC寄存器。 單緩沖方式不合適，在12位數據不是一次送入的情況下，邊傳送邊轉換，會使輸出產生錯誤的瞬間毛刺。 圖中DAC1208的電流輸出端外接兩個運放LF356，其中運放1用作I/V轉換，運放2實現雙極性電壓輸出（-10V+10V）。電位器W1定零點，電位器W2定滿度。第34頁

19、/共92頁2軟件編程 設12位數字量存放在內部RAM的兩個單元，12位數的高8位在DIGIT單元，低4位在DIGIT+1單元的低4位。按圖11-11電路，D/A轉換程序如下：MOV DPTR，#4001H; 8位輸入寄存器地址MOV R1，#DIGIT; 高8位數據地址MOV A，R1; 取出高8位數據MOVX DPTR，A; 高8位數據送DAC1208DEC DPL; DPTR修改為4位輸入寄 ；存器地址INC R1; 低4位數據地址MOV A，R1; 取出低4位數據MOVX DPTR，A; 低4位數據送DAC1208第35頁/共92頁MOV DPTR，#6000H; DAC寄存器地址MOV

20、X DPTR，A ; 12位同步輸出完成12位D/A轉換11.1.4 MCS-51與12位DAC1230系列的接口 DAC1230內部結構和應用特性與DAC1208完全相似，只不過DAC1230系列的低4位數據線在片內與高4位數據線相連，在片外表現為8位數據線，故比DAC1208少四個引腳，20腳DIP封裝。 內部結構及引腳如圖11-12。 DAC1230與8位單片機的接口比DAC1208要簡單； 但DAC1208系列與16位單片機連接更方便。第36頁/共92頁第37頁/共92頁11.2 MCS-51與ADC的接口11.2.1 A/D轉換器概述 模擬量轉換成數字量，便于計算機進行處理。 隨著超

21、大規模集成電路技術的飛速發展，大量結構不同、性能各異的A/D轉換芯片應運而生。1. A/D轉換器的分類 根據轉換原理可將A/D轉換器分成兩大類（1）直接型A/D轉換器（2）間接型A/D轉換器。 A/D轉換器的分類如下:第38頁/共92頁第39頁/共92頁 目前使用較廣泛的有：逐次比較式轉換器、雙積分式轉換器、-式轉換器和V/F轉換器。 逐次比較型:精度、速度和價格都適中，是最常用的A/D轉換器件。 雙積分型:精度高、抗干擾性好、價格低廉,但轉換速度慢，得到廣泛應用。 -型:具有積分式與逐次比較式ADC的雙重優點。對工業現場的串模干擾具有較強的抑制能力，不亞于雙積分ADC，但比雙積分ADC的轉換

22、速度快，與逐次比較式ADC相比，有較高的信噪比，分辨率高，線性度好不需采樣保持電路。因此，-型得到重視。 V/F轉換型:適于轉換速度要求不太高，遠距離信號傳輸。第40頁/共92頁2. A/D轉換器的主要技術指標(1) 轉換時間和轉換速率 完成一次轉換所需要的時間。轉換時間的倒數為轉換速率。并行式：2050ns，速率為5020M次/s（1M=106）；逐次比較式：0.4s，速率為2.5M次/s。(2) 分辨率 用輸出二進制位數或BCD碼位數表示。例如AD574，二進制12位，即用212個數進行量化，分辨為1LSB，百分數表示1/212=0.24。 又如雙積分式A/D轉換器MC14433, 分辨率

23、為三位半。若滿字位為1999，其分辨率為1/1999=0.05%。 第41頁/共92頁 量化過程引起的誤差為量化誤差，是由于有限位數字對模擬量進行量化而引起的誤差。量化誤差理論上規定為1個單位分辨率，提高分辨率可減少量化誤差。（3）轉換精度 定義為一個實際ADC與一個理想ADC在量化值上的差值。可用絕對誤差或相對誤差表示。3. A/D轉換器的選擇 按輸出代碼的有效位數分:8位、10位、12位等。 按轉換速度分為超高速（1ns）、高速（1s）中速（1ms）、低速（1s）等。第42頁/共92頁 為適應系統集成需要，將多路轉換開關、時鐘電路、基準電壓源、二/十進制譯碼器和轉換電路集成在一個芯片內，為

24、用戶提供方便。（1）A/D轉換器位數的確定 系統總精度涉及的環節較多：傳感器變換精度、信號預處理電路精度和A/D轉換器及輸出電路、控制機構精度，還包括軟件控制算法。 A/D轉換器的位數至少要比系統總精度要求的最低分辨率高1位，位數應與其他環節所能達到的精度相適應。只要不低于它們就行，太高無意義，且價高。 8位以下：低分辨率，912位：中分辨率，13位以上：高分辨率。第43頁/共92頁（2）A/D轉換器轉換速率的確定 從啟動轉換到轉換結束，輸出穩定的數字量，需要一定的時間，這就是A/D轉換器的轉換時間。低速：轉換時間從幾ms到幾十ms 。中速：逐次比較型的A/D轉換器的轉換時間可從幾s 100s

25、左右。高速：轉換時間僅20100ns。適用于雷達、數字通訊、 實時光譜分析、實時瞬態紀錄、視頻數字轉換 系統等。 如用轉換時間為100s的集成A/D轉換器，其轉換速率為10千次/秒。根據采樣定理和實際需要，一個周期的波形需采10個點，最高也只能處理1kHz的信號。把第44頁/共92頁轉換時間減小到10s，信號頻率可提高到10kHz。（3）是否加采樣保持器 直流和變化非常緩慢的信號可不用采樣保持器。其他情況都要加采樣保持器。 根據分辨率、轉換時間、信號帶寬關系，是否要加采樣保持器：如果是8位ADC, 轉換時間100ms,無采樣保持器，信號的允許頻率是0.12Hz；如果是12位ADC，該頻率為0.

26、0077Hz。如果轉換時間是100s，ADC是8位時，該頻率為12Hz，12位時是0.77Hz。（4）工作電壓和基準電壓 選擇使用單一+5V工作電壓的芯片，與單片機系統共用一個電源就比較方便。第45頁/共92頁 基準電壓源是提供給A/D轉換器在轉換時所需要的參考電壓，在要求較高精度時，基準電壓要單獨用高精度穩壓電源供給。11.2.2 MCS-51與ADC 0809（逐次比較型）的接口1. ADC0809引腳及功能 逐次比較式8路模擬輸入、8位輸出的A/D轉換器。引腳如圖。第46頁/共92頁第47頁/共92頁 共28腳，雙列直插式封裝。主要引腳功能如下：(1)IN0IN7：8路模擬信號輸入端。(

27、2) D0D7：8位數字量輸出端。(3) C 、B 、A：控制8路模擬通道的切換，C、B、A= 000111分別對應IN0IN7通道。(4) OE、START、CLK：控制信號端，OE為輸出允許端， START為啟動信號輸入端，CLK為時鐘信號輸入端。(5) VR(+)和VR(-)：參考電壓輸入端。2. ADC0809結構及轉換原理 結構如圖11-15。 0809完成1次轉換需100s左右，可對05V信號進行轉換。第48頁/共92頁第49頁/共92頁3.MCS-51與ADC0809的接口 單片機如何來控制ADC? 首先用指令選擇0809的一個模擬輸入通道，當執行MOVX DPTR，A時，單片機

28、的WR*信號有效，產生一個啟動信號給0809的START腳，對選中通道轉換。 轉換結束后，0809發出轉換結束EOC信號，該信號可供查詢，也可向單片機發出中斷請求;當執行指令：MOVX A，DPTR，單片機發出RD*信號,加到OE端高電平，把轉換完畢的數字量讀到A中。 查詢和中斷控制兩種工作方式。(1)查詢方式0809與8031單片機的接口如圖11-16。第50頁/共92頁第51頁/共92頁 ALE腳的輸出頻率為1MHz，（時鐘頻率為6MHz），經D觸發器二分頻為500kHz時鐘信號。 0809輸出三態鎖存，8位數據輸出引腳可直接與數據總線相連。 引腳C、B、A分別與地址總線A2、A1、A0相

29、連，選通IN0IN7中的一個。P2.7（A15）作為片選信號，在啟動A/D轉換時，由WR*和P2.7控制ADC的地址鎖存和轉換啟動，由于ALE和START連在一起，因此0809在鎖存通道地址的同時，啟動并進行轉換。 讀取轉換結果，用RD*信號和P2.7腳經或非后，產生的正脈沖作為OE信號，用以打開三態輸出鎖存器。第52頁/共92頁 對8路模擬信號輪流采樣一次，采用軟件延時的方式，并依次把結果轉儲到數據存儲區。MAIN:MOV R1，#data;置數據區首地址 MOV DPTR，#7FF8H;端口地址送DPTR，P2.7=0， ；且指向通道IN0MOVR7，#08H;置轉換的通道個數LOOP:

30、MOVX DPTR，A ;啟動A/D轉換MOVR6，#0AH;軟件延時，等待轉換結束DELAY: NOPNOPNOPDJNZR6，DELAYMOVXA，DPTR;讀取轉換結果第53頁/共92頁MOVR1，A;存儲轉換結果INCDPTR;指向下一個通道INCR1;修改數據區指針DJNZR7，LOOP;8個通道全采樣完否？未完則繼續(2)中斷方式 將圖11-16中EOC腳經一非門連接到8031的INT1*腳即可。轉換結束時，EOC發出一個脈沖向單片機提出中斷申請，單片機響應中斷請求，在中斷服務程序讀A/D結果，并啟動0809的下一次轉換，外中斷1采用跳沿觸發。第54頁/共92頁程序如下：INIT1

31、: SETB IT1 ；外部中斷1初始化編程SETB EA ；CPU開中斷SETBEX1 ；選擇外中斷為跳沿觸發方式MOVDPTR，#7FF8H；端口地址送DPTRMOVA，#00H ;MOVXDPTR，A；啟動0809對IN0通道轉換 ；完成其他的工作中斷服務程序:PINT1: MOV DPTR，#7FF8H ；A/D結果送內部RAM單元30HMOVXA，DPTRMOV30H，AMOVA，#00H；啟動0809對IN0的轉換MOVXDPTR，A;RETI第55頁/共92頁11.2.3 MCS-51與AD574（逐次比較型）的接口 8位分辨率的ADC常常不夠，采用10位、12位、16位A/D轉

32、換器。12位ADCAD574A（AD674A、AD1674A）。1.AD574簡介 12位逐次比較型A/D轉換器。轉換時間為25s，轉換精度為0.05%，片內有三態輸出緩沖電路，可直接與各種8位或16位的微處理器相連，而無須附加邏輯接口電路，且能與CMOS及TTL電平兼容。28腳雙列直插式封裝，引腳如圖11-17。第56頁/共92頁第57頁/共92頁引腳的功能如下：CS*：片選信號端。CE： 片啟動信號。R/C*：讀出/轉換控制信號。12/8*：數據輸出格式選擇。 1: 12條數據線同時輸出轉換結果， 0: 轉換結果為兩個單字節輸出，即只有高8位或低4位有效。A0：字節選擇控制線。分為轉換期間

33、、讀出期間在轉換期間: 0: 進行12位轉換（轉換時間為25s）； 1: 進行8位轉換（轉換時間為16s） 。在讀出期間：第58頁/共92頁結果的高8位結果的低4位+4位尾00:高8位數據有效；1:低4位數據有效，中間4位為“0” ，高4位為三態。 因此當兩次讀出12位數據時，12位數據遵循左對齊原則，如下所示：上述五個控制信號組合的真值表如表11-1所示:第59頁/共92頁CECECSCS* *R/CR/C* *12/812/8* *A0A0操操 作作0 0X X1 11 11 11 11 1X X1 10 00 00 00 00 0X XX X0 00 01 11 11 1X XX XX

34、XX X+5V+5V地地地地X XX X0 01 1X X0 01 1無操作無操作無操作無操作初始化為初始化為1212位轉換位轉換初始化為初始化為8 8位轉換位轉換允許允許1212位并行輸出位并行輸出允許高允許高8 8位輸出位輸出允許低允許低4 4位位+4+4位尾位尾0 0輸出輸出表11-1 AD574控制真值表第60頁/共92頁STS：轉換結束狀態引腳。 轉換完成時為低電平。可作為狀態信息被CPU查詢，也可用它的下跳沿向CPU發出中斷申請，通知A/D轉換已完成，可讀取轉換結果。2. AD574的工作特性 工作狀態由CE、CS*、R/C*、12/8*、A0五個控制信號決定，當CE=1，CS*=

35、0同時滿足,才處于轉換狀態。 AD574處于工作狀態時，R/C*=0,啟動A/D轉換；R/C*=1為數據讀出。12/8*和A0端用來控制轉換字長和數據格式。A0=0按12位轉換方式啟動轉換；A0=1按8位轉換方式啟動轉換。 當AD574處于數據讀出（R/C*=1）狀態時，A0和12/8*第61頁/共92頁成為數據輸出格式控制端。12/8*=1對應12位并行輸出；12/8*=0對應8位的雙字節輸出。其中A0=0時輸出高8位。A0=1時輸出低4位，并以4個0補足尾隨的4位。 注意：12/8*端與TTL電平不兼容，故只能直接接+5V或地。另外A0在數據輸出期間不能變化。3. AD574的單極性和雙極

36、性輸入特性 圖11-18(a)為單極性轉換電路，可實現:010V或020V的轉換。 圖11-18(b)為雙極性轉換電路，可實現:-5+5V或-10+10V的轉換。第62頁/共92頁第63頁/共92頁4. MCS-51與AD574的接口設計 見圖11-19,AD574片內有時鐘，無須外加。 單極性方式:對010V或020V模擬信號進行轉換。結果的高8位從DB11DB4輸出，低4位從DB3DB0輸出，如左對齊，DB3DB0接單片機數據總線高半字節。 為實現啟動轉換和結果讀出，片選信號由A1提供。 讀結果時，A1=0；CE信號由單片機的WR*和A7經一級或非門提供，R/C*由RD*和A7經一級或非門

37、產生，A7應為低電平。輸出狀態信號STS接P3.2，供單片機查詢A/D轉換是否結束。12/8*端接+5V，AD574的A0由地址總線A0控制，實現全12位轉換，并將12位數據分兩次送入數據總線上。 第64頁/共92頁第65頁/共92頁完成一次A/D轉換的程序如下：（假定結果高8位在R2中，低4位在R3中，按左對齊原則）：MAIN：MOV R0，7CH ；選擇AD574，并令A0=0MOVX R0，A ；啟動A/D轉換LOOP: NOPJB P3.2，LOOP ；查詢轉換是否結束MOVX A，R0；讀取高8位MOV R2，A ；存入R2中MOV R0，7DH；令A0=1MOVX A，R0；讀取低

38、4位地MOV R3，A ；存入R3中11.2.4 MCS-51與A/D轉換器MC14433（雙積分型） 的接口第66頁/共92頁 雙積分型由于兩次積分時間比較長，所以轉換速度慢，但精度可以做得比較高；對周期變化的干擾信號積分為零，抗干擾性能也較好。 常用的有3位雙積分A/D轉換器MC14433（精度相當于11位二進制數）和4位雙積分A/D轉換器ICL7135（精度相當于14位二進制數）。1. MC14433A/D轉換器簡介 MC14433是3位雙積分型A/D轉換器，優點：精度高、抗干擾性能好等，缺點：轉換速度慢，約110次/秒。與國內產品5G14433完全相同，可互換。 被轉換電壓量程為199

39、.9mV或1.999V。轉換完的數據以BCD碼的形式分四次送出。第67頁/共92頁（1）MC14433的引腳功能說明 MC14433A/D轉換器引腳如圖11-20: 第68頁/共92頁各引腳的功能如下：（1）電源及共地端 VDD：主工作電源+5V。VEE：模擬部分的負電源端，接-5V。VAG：模擬地端。VSS： 數字地端。VR： 基準電壓輸入端。（2）外接電阻及電容端 R1：積分電阻輸入端，轉換電壓VX=2V時， R1=470；VX=200mV時，R1=27k。 C1：積分電容輸入端，一般取0.1F。R1/C1：R1與C1的公共端。CLKI、CLKO：外接振蕩器時鐘調節電阻RC，RC一般 取4

40、70左右。第69頁/共92頁（3）轉換啟動/結束信號端 EOC：轉換結束信號輸出端，正脈沖有效。 DU：啟動新的轉換，若DU與EOC相連，每當A/D轉 換結束后，自動啟動新的轉換。（4）過量程信號輸出端 OR*：當|VX|VR，輸出低電平。（5）位選通控制端 DS4DS1：分別為個、十、百、千位輸出的選通脈沖，DS1對應千位，DS4對應個位。每個選通脈沖寬度為18個時鐘周期，兩個相應脈沖之間間隔為2個時鐘周期。如圖11-21所示第70頁/共92頁第71頁/共92頁（6）BCD碼輸出端 Q0Q3：BCD碼數據輸出線。Q3為最高位，Q0為最低位。 當DS2、DS3和DS4選通期間，輸出三位完整的B

41、CD碼數，但在DS1（千位）選通期間，輸出端Q0Q3除了表示個位的0或1外，還表示被轉換電壓的正負極性（Q2=1為正）、欠量程還是過量程，具體含義如表11-2所示。第72頁/共92頁表11-2 DS1選通時Q3Q0表示的結果Q3 Q2 Q1 Q0Q3 Q2 Q1 Q0表表 示示 結結 果果1 1 0 00 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 00 0 1 11 1 1 1 千位數為千位數為0 0千位數為千位數為1 1結果為正結果為正結果為負結果為負輸入過量程輸入過量程輸入欠量程輸入欠量程第73頁/共92頁2. MC14433與8031單片機的接口 如圖11-12，MC1403（與5G140

42、3相同）為+2.5V精密基準源。DU端與EOC端相連，即選擇連續轉換方式。EOC：轉換結束輸出標志。 讀取A/D轉換結果可采用中斷方式或查詢方式。采用中斷方式時，EOC端與8031外部中斷輸入端INT0*或INT1*相連。采用查詢方式EOC端可與任一I/O口線相連。第74頁/共92頁第75頁/共92頁 若用中斷方式讀結果，選用跳沿觸發方式。如轉換結果存到8031內部RAM的20H、21H單元中，格式如下： 初始化程序開放CPU中斷，允許外部中斷1中斷請求，置外部中斷1為跳沿觸發方式。 每次A/D轉換結束，都向CPU請求中斷，CPU響應中斷，執行中斷服務程序，讀取A/D轉換的結果。 程序：第76

43、頁/共92頁ORG 001BH LJMP PINT1 ；跳外部中斷1的中斷服務程序ORG 0100HINITI：SETB IT1 ；選擇外中斷1為跳沿觸發方式 MOV IE，84H ；CPU開中斷，允許外部中斷1 PINT1：MOV A，P1 ；外部中斷1服務程序JNB Acc.4，PINT1；等待DS1選通信號的到來JB Acc.0，Per ；是否過、欠量程，是則轉向Per處理JB Acc.2，PL1 ；判結果極性，為正，跳PL1 SETB 07H ；結果為負，符號位07H置1AJMP PL2 ； PL1： CLR 07H ；結果為正，符號位清0PL2： JB Acc.3，PL3 ；千位為0

44、，跳PL3 第77頁/共92頁 SETB 04H ；千位為1，把04H位置1 AJMP PL4 ; PL3： CLR 04H ；千位為0，把04H位清0PL4： MOV A，P1；JNB Acc.5，PL4 ；等待百位的選通信號DS2MOV R0，20H ；指針指向20H單元XCHD A，R0；百位20H單元低4位PL5: MOV A，P1;JNB Acc.6，PL5 ；等待十位數的選通信號DS3的到來 SWAP A ；讀入十位，高低4位交換INC R0 ；指針指向21H單元MOV R0，A ；十位數的BCD碼送入21H的高4位PL6： MOV A，P1JNB Acc.7，PL6 ；等待個位數選通信號DS4的到來；第78頁/共92頁XCHD A，R0 ；個位數送入21H單元的低4位RETIPEr：SETB 10H ；置過量程、欠量程標志RETI ；中斷返回11.3 MCS-51與V/F轉換器的接口 在既要求數據長距離傳輸又要求精確度較高的場合，可使用V/F轉換器代替A/D器件。 V/F轉換器是把電壓信號轉變為頻率信號的器件，有良好的精度、線性，此外，電路簡單，外圍元件性能要求不高，適應環境能力強，轉換速度不低于一般的雙積分型A/D器件，且價格低，因此V/F轉換技術廣泛用于非快速A/D過程中。第79頁/共92頁11.3.1 用V/F轉換器實現A/D轉換的原理工作原理： 把