1、單片機與控制技術(shù)單片機與控制技術(shù)第第07章：過程輸入通道（前向通道）與接口章：過程輸入通道（前向通道）與接口本章主要內(nèi)容：l 數(shù)字量輸入通道（信號調(diào)理、開關(guān)量去抖、輸入隔離）【已介紹】l 模擬量輸入通道（）： 信號檢測與放大電路、信號隔離電路、硬件濾波電路【已介紹】 采樣保持電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、信號變換電路（I/V）、 多路開關(guān)電路（從幾路模擬輸入中選取一路）等3、模擬量輸入通道的功能模塊（單元電路）介紹l （3）采樣保持電路采樣保持電路 在采集變化較快的信號時，為保證A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換期間輸入電壓不變，需要加上采樣保持電路。1）采樣保持器（S/H）的作用 保證A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換期間輸入電壓不

2、變，以免引起A/D的轉(zhuǎn)換誤差（孔徑誤差）。 兩種工作模式：采樣、保持2）采樣保持器（S/H）的工作原理C對采樣保持精度影響很大3）采樣保持器（S/H）的選取 在選擇采樣保持器時，要注意以下幾個主要參數(shù)： 1）孔徑時間（孔徑誤差？） 2）捕捉時間 3）保持時間 4）輸出電壓變化率dv0/dt 4）采用的集成采樣保持器IC 典型器件：LF198/298/398，使用時參看相應(yīng)的數(shù)據(jù)手冊3、模擬量輸入通道的功能模塊（單元電路）介紹l （4）多路模擬開關(guān)多路模擬開關(guān)電路多路模擬開關(guān)器件：CD4051INHC B A所選通道00 0 0VI000 0 1VI100 1 0VI200 1 1VI301 0

3、 0VI401 0 1VI501 1 0VI601 1 1VI71X X XVI07均未選中3、模擬量輸入通道的功能模塊（單元電路）介紹l （5）A/D轉(zhuǎn)換電路（重點，考點）模數(shù)轉(zhuǎn)換電路8位轉(zhuǎn)換器位轉(zhuǎn)換器ADC0809與與MCS51單片機接口電路單片機接口電路 ADC0809是采用逐次逼近法原理的A/D轉(zhuǎn)換器。 1）主要性能 a）分辨率為8位二進制數(shù)； b）模入電壓范圍05V，對應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換值為00HFFH； c）每路A/D轉(zhuǎn)換完成時間為100us； d）允許輸入8路模擬電壓，通過具有鎖存功能的8路模擬開關(guān)，可以分時進行8路A/D轉(zhuǎn)換； e）工作頻率為500kHz。輸出與TTL電平兼容。 2）

4、ADC0809芯片組成原理與引腳功能 ADC0809芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809引腳功能 ADC0809采用28只引腳的封裝，雙列直插式。 IN0IN7：8路0+5V模擬電壓輸入端。 DB7DB0：8位數(shù)字輸出線。輸出8位A/D轉(zhuǎn)換值。 START：起動A/D轉(zhuǎn)換輸入端。若單片機在此引腳加一個正脈沖時，脈沖的上升沿將內(nèi)部寄存器清0；其下降沿起動A/D進行一次新的轉(zhuǎn)換。 EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號，高電平有效。在起動A/D轉(zhuǎn)換START有效開始EOC=0，表示A/D轉(zhuǎn)換正在進行中；當轉(zhuǎn)換一結(jié)束，EOC=1。因此EOC可作為A/D轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出信號，供CPU查詢或用來向CPU申請中斷。 OE：

5、允許數(shù)字量輸出信號，高電平有效。當OE=1時，打開三態(tài)門，將A/D轉(zhuǎn)換后的8位數(shù)字量放在數(shù)據(jù)總線DB7DB0上，供CPU用指令取走。 CLOCK：輸入時鐘脈沖端。頻率為500kHz。 ADDA、ADDB、ADDC：模入通道IN0IN7的地址選擇線。可控制8路轉(zhuǎn)換開關(guān)進行8取1切換。 ALE：地址鎖存允許輸入信號。鎖存ADDC、ADDB、ADDA。 ADC0809與單片機的接口有兩種方式：一種是將0809通過并行I/O口如8155與單片機連接；另一種是將0809直接與8031連接，這時8031應(yīng)分配給ADC0809一個外部RAM單元地址。由于ADC0809沒有片選CS端，因此用START和OE端

6、代替CS。ADC0809和單片機接口應(yīng)解決以下問題：l 8個模入通道IN0IN7地址的確定： 由于ADC0809自帶地址鎖存器，可直接將ADDC、ADDB、ADDA和P0.2、P0.1和P0.0連接。l 工作方式的選擇：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，CPU可以用查詢方式或中斷方式讀走A/D轉(zhuǎn)換值。 若采用查詢方式，可將EOC連接P1.0，CPU用JNB P1.0，HERE指令查詢。 若采用中斷方式，將EOC經(jīng)一個非門連接INT0，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后EOC=1， INT0 =0，CPU在INT0中斷服務(wù)程序中將A/D轉(zhuǎn)換值讀走。 3）ADC0809與8031的硬件接口l ADC0809控制信號的產(chǎn)生： ADC

7、0809所需控制信號的產(chǎn)生如圖所示。 用單片機的高位地址線（如P2.7）和WR共同控制0809的ALE和起動A/D轉(zhuǎn)換START端。當P2.7=0、WR=0時，ALE=START=1有效。ALE先鎖存通道地址，然后START起動A/D轉(zhuǎn)換。 啟動轉(zhuǎn)換： MOVX DPTR，A；A中內(nèi)容任意。指令執(zhí)行時，DPTR的高位DPH使 ；P2.7=0，DPL選通地址，寫操作使WR=0，滿足要求。 當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC=1，通知CPU，而CPU使OE=1才能完成讀A/D轉(zhuǎn)換值操作。 讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果： MOVX A，DPTR；執(zhí)行時RD=0，P2.7=0，使OE=1有效信號，將A/D轉(zhuǎn)換值 ；讀入A中。

8、按圖連線，選通IN0IN7地址應(yīng)為0000H0007H（未使用的位P2.6P2.0、P0.7P0.3設(shè)為0）。ALE4分頻用2個D觸發(fā)器來實現(xiàn)。 ADC0809與8031單片機硬件接口4）ADC0809芯片A/D轉(zhuǎn)換程序 采用中斷方式進行A/D轉(zhuǎn)換。 在主程序中對INT0 進行初始化，并啟動A/D轉(zhuǎn)換。當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束EOC=1經(jīng) INT0 =0向CPU發(fā)出中斷申請，CPU在 INT0中斷程序中讀A/D轉(zhuǎn)換值，并啟動下一次A/D轉(zhuǎn)換，直到8路采集都完成。初始化程序如下：ORG 0000HLJMP STAD8ORG 0003HLJMP INADRORG 0100H;中斷矢量；轉(zhuǎn) 實際中斷程序入口

9、地址STAD8：MOV R0，#30HMOV DPTR，#0000H；片內(nèi)RAM區(qū)首地址；選IN0通道地址，P2.7=0MOV R7，#08H；轉(zhuǎn)換8路A/DSETB EX0；允許 中斷SETB EA；開放CPU總中斷MOVX DPTR，A；啟動IN0A/D轉(zhuǎn)換，P2.7=0，WR=0L1：LJMP L1；等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷以下為中斷服務(wù)程序：ORG 0200H INADR：MOVX A， DPTR；輸入A/D轉(zhuǎn)換值MOV R0， A；存入片內(nèi)RAM區(qū)INC R0；修改RAM區(qū)地址INC DPTR；指下一個A/D通道MOVX DPTR，A；啟動A/D轉(zhuǎn)換DJNZ R7，LOOP；8路未采集完，返回CLR EX0；采集完，關(guān)int0中斷LOOP：RETI；中斷返回l 補充：采用C51編寫的實現(xiàn)相同功能的源程序3、模擬量輸入通道的功能模塊（單元電路）介紹l （6）其它電路： 電流/電壓變換a）無源I/V變換電路b）有源I/V 變換電路3、模擬量輸入通道的功能模塊（單元電路）介紹l （6）其它電路： V/F電壓頻率變換 V/F轉(zhuǎn)換器是把電壓信號轉(zhuǎn)換成頻率信號的器件。它具有應(yīng)用電路簡單、較好的精度、較好的線性度且頻率變化動態(tài)范圍寬、抗干擾能力強、價格較低等諸多優(yōu)點，因而在輸入通道中廣泛采用。在一些高精度、數(shù)據(jù)遠距離傳輸而速度要求不高的場合取代A/D轉(zhuǎn)換器，從而