2024/1/12單片機原理及其應用19.1I/O接口概述——I/O接口的功能

2

I/O接口的編址方式存儲器統一編址方式：CPU將I/O接口當作存儲單元對待，訪問I/O與訪問存儲器單元操作相同I/O獨立編址方式：另外設立一個獨立的I/O空間，與存儲器空間互不影響，單獨編址供I/O設備使用。在指令系統中，有專用于I/O訪問的指令。

1I/O接口的功能速度匹配：鎖存數據、傳送聯絡信號。輸入設備數據緩沖適應CPU的快速操作。數據格式轉換：并-串轉換、A/D、D/A轉換。電平轉換：電平幅值或正/負邏輯轉換。隔離：通過接口三態門將總線與其它設備隔離。2024/1/12單片機原理及其應用23

I/O接口數據傳送方式外設READY？YN數據傳送讀接口狀態同步傳送方式（無條件傳送）外設與CPU速度相當時，采用此種方式。如：單片機與外部RAM之間的數據傳送。查詢傳送方式（條件傳送）

CPU與I/O接口之間的數據傳送由程序控制來實現。通過查詢外設是否準備就緒來決定是否傳送數據。通用性好，軟硬件簡單，CPU效率低。9.1I/O接口概述——I/O接口的功能2024/1/12單片機原理及其應用3中斷控制傳送方式（1）任何外設與CPU交換信息，需向CPU發出中斷申請；（2）CPU檢測到中斷請求，若滿足中斷響應條件，CPU立即停止正在執行的程序，轉去執行中斷處理程序,進行數據傳送。（3）中斷處理完畢返回被中斷的程序處，繼續執行原來的程序。

CPU的效率提高。9.1I/O接口概述——I/O接口的功能2024/1/12單片機原理及其應用4打印接收數據打印接收數據接收數據打印機打印時序查詢方式CPU時序查詢等待數據傳送查詢等待中斷方式CPU時序執行程序數據傳送執行程序一個查詢方式和中斷方式比較的實例9.1I/O接口概述——I/O接口的功能2024/1/12單片機原理及其應用5

由硬件完成數據交換，不需要CPU的介入，由DMA控制器控制，使數據傳送在存儲器與外設之間直接傳送。快、成本高。存儲器CPU外設I/O口DMA控制器直接存儲器存取方式（DMA）9.1I/O接口概述——I/O接口的功能2024/1/12單片機原理及其應用6 MCS－51系列單片機的外部RAM和I/O口是統一編址的，因此用戶可以把單片機外部64KRAM空間的一部分作為擴展I/O的地址空間。單片機可以像訪問外部RAM存儲器那樣訪問外部接口芯片，對其口進行讀寫操作，在邏輯操作和指令使用上無任何區別。4MCS-51單片機的I/O接口擴展9.1I/O接口概述——I/O接口的功能2024/1/12單片機原理及其應用7實現方式 采用TTL、CMOS電路。設計原則 輸入口具有緩沖作用——緩沖器。輸出口具有鎖存作用——鎖存器。常用TTL芯片 緩沖器：74LS244，74LS245

鎖存器：74LS273，74LS373，74LS374，74LS377等。9.2簡單芯片擴展I/O接口2024/1/12單片機原理及其應用8芯片功能介紹

（1）74LS244三態緩沖器(24路) 1G狀態輸入/輸出1高阻隔離0驅動輸入＝輸出74LS244三態緩沖器功能表

9.2簡單芯片擴展I/O接口高阻導通2024/1/12單片機原理及其應用9CLR(MR)CLK(CP)LXH

DnQnXLHHH

HLLLxQ074LS2738D鎖存器真值表

（2）74LS2738D鎖存器 9.2簡單芯片擴展I/O接口禁止導通導通鎖存2024/1/12單片機原理及其應用10外設外設74LS27374LS2448051P0CLKGABCBCLRVcc74LS273輸出Q隨輸入D變化，CLR必須為高電平如何連接?CLK/G的設計應綜合地址和控制信息。解決方案：實例：用74LS273和74LS244擴展I/O口9.2簡單芯片擴展I/O接口2024/1/12單片機原理及其應用11（1）用74LS273CLK的設計74LS273為鎖存器，通常可作為輸出口。對于單片機來說，數據輸出控制由WR實現。設P2.0=0時，單片機選中74LS273。則，可以得到下列真值表實現CLK真值表P2.00

1WRCLK00X1X11WRP2.0＋＝CLK9.2簡單芯片擴展I/O接口2024/1/12單片機原理及其應用1274LS244為緩沖器，通常可作為輸入口。對于單片機來說，數據輸出控制由RD實現。設P2.0=0時，單片機選中74LS244。則，可以得到下列真值表實現CLK真值表P2.00

1RDG(1G/2G)00X1X11RDP2.0＋＝G（2）用74LS2441G/2G的設計9.2簡單芯片擴展I/O接口2024/1/12單片機原理及其應用13（3）用74LS273和74LS244擴展I/O口9.2簡單芯片擴展I/O接口2024/1/12單片機原理及其應用14A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0xxxxxxx0xxxxxxxx74LS273和74LS244的地址空間分析：地址為：FEFFH1111111111111119.2簡單芯片擴展I/O接口2024/1/12單片機原理及其應用15256×8位的靜態RAM。I/O接口部分可編程8位PA7~0

可編程8位PB7~0

可編程6位PC5~0

命令寄存器——8位

狀態寄存器——8位計數器/計時器部分

一個14位的二進制減法計數器/計時器256B靜態RAM

PA定時器PB

PC

口APA0~PA7口BPB0~PB7PC0~PC5口CIO/MAD0~AD7TIMERINTIMEROUTCEALERDWRRESET8155的結構9.48155可編程接口芯片及其使用2024/1/12單片機原理及其應用16TIMERINTIMEROUTPC3PC4

PC5

IO/MCERDWRALEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7VssVccPC2PC1PC0PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA08155RESETAD7~0－地址數據線，三態RESET－復位信號ALE－允許地址鎖存信號CE－片選信號IO/M－接口與存儲器的選擇信號WR－寫信號RD－讀信號8155的引腳9.48155可編程接口芯片及其使用2024/1/12單片機原理及其應用17PA7~0－8根通用的I/O端口線PB7~0－8根通用的I/O端口線PC5~0－6根通用的I/O端口線TIMERIN－14位二進制減法計數器的輸入端TIMEROUT－計時器的輸出引腳TIMERINTIMEROUTPC3PC4

PC5

IO/MCERDWRALEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7VssVccPC2PC1PC0PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA08155RESET電源引腳：Vcc，Vss9.48155可編程接口芯片及其使用2024/1/12單片機原理及其應用188155與8031的連接9.48155可編程接口芯片及其使用RDWRALEP2.0P2.7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EARDWRALEIO/MCEAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7RESETTIMERINTIMEROUT+5V10

F/16V1k

PA7~0PB7~0PC5~080518155+5V2024/1/12單片機原理及其應用198155的256字節RAM的使用——作為單片機的外RAM8155RDWRCEIO/MALEAD0~7PAPBPCCEIO/M1使用條件：（1）＝0，8155芯片被選中。 （2）＝0，8155芯片上的RAM被選中，由AD0~AD7的地址總線(A0~A7)為256個單元編址。

此時，當=0，CPU從8155RAM中由A7~A0指定的單元中讀取一個字節的數據。 當＝0，CPU將一個字節的數據寫入到由A7~A0指定的8155RAM單元中。RDWR9.48155可編程接口芯片及其使用2024/1/12單片機原理及其應用202單片機訪問8155的RAM8051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD0~7PAPBPCP2.7＝0，且P2.0＝0，單片機使用8155上的RAM。A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.00xxxxxx000000000xxxxxx01111111108155RAM的地址空間分析：地址范圍為：7E00～7EFFH1111111111119.48155可編程接口芯片及其使用2024/1/12單片機原理及其應用213單片機訪問8155RAM的程序設計8051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD0~7PAPBPC9.48155可編程接口芯片及其使用2024/1/12單片機原理及其應用228155I/O端口的使用——作為單片機的外部I/O口8155RDWRCEIO/MALEAD0~7PAPBPCCEIO/M1使用條件：（1）＝0，8155芯片被選中。 （2）＝1，8155芯片上的I/O口和定時/計數器被選中，由AD0~AD7的地址總線(A0~A2)為I/O口和定時/計數器編址。

此時，當=0，CPU從A2~A0指定的對象讀取（輸入）一個字節的數據。 當＝0，CPU將一個字節的數據寫入（輸出）到A2~A0指定的對象。RDWR9.48155可編程接口芯片及其使用2024/1/12單片機原理及其應用2328155芯片I/O口地址分配A7A6A5A4A3A2A1A0I/O端口╳╳╳╳╳000命令/狀態寄存器╳╳╳╳╳001A口╳╳╳╳╳010B口╳╳╳╳╳011C口╳╳╳╳╳100計數器低8位╳╳╳╳╳101計數器高6位9.48155可編程接口芯片及其使用2024/1/12單片機原理及其應用243單片機訪問8155的I/O口8051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD0~7PAPBPCP2.7＝0，且P2.0＝1，單片機使用8155上的I/O口和定時/計數器。A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.00xxxxxx1xxxxx000xxxxxx1xxxxx11108155I/O口的地址空間分析：11111111111100000000009.48155可編程接口芯片及其使用2024/1/12單片機原理及其應用25I/O口及定時/計數器I/O端口命令/狀態寄存器A口B口C口計數器低8位計數器高6位I/O端口地址7F007F017F027F037F047F058051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD0~7PAPBPC9.48155可編程接口芯片及其使用2024/1/12單片機原理及其應用269.48155可編程接口芯片及其使用4命令寄存器的定義PAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM2PB,PA—A口、B口數據傳送方向0:輸入1:輸出ALT100—C口輸入，A、B口基本I/O方式ALT211—C口輸出，A、B口基本I/O方式ALT3

01—PC3-PC5輸出，A口選通方式，B口基本I/O方式ALT4

10—A、B口選通方式PC2、PC1—C口數據傳送方向及AB口工作方式IEA、IEB—A、B口中斷允許控制0:禁止1:允許TM1、TM2—計數器控制2024/1/12單片機原理及其應用27PC口在各種工作方式下的狀態9.48155可編程接口芯片及其使用2024/1/12單片機原理及其應用285狀態寄存器的定義9.48155可編程接口芯片及其使用×INTRAABFINTEAINTRBBBFINTEBTMERD0D1D2D3D4D5D6D7A口中斷請求標志A口緩沖器滿標志A口中斷允許標志B口中斷請求標志B口緩沖器滿標志B口中斷允許標志定時器中斷允許標志。計數到指定長度后置1，讀狀態后清02024/1/12單片機原理及其應用2968155I/O口的初始化及應用程序設計8051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD0~7PAPBPC9.48155可編程接口芯片及其使用I/O端口命令/狀態寄存器A口B口C口計數器低8位計數器高6位I/O端口地址7F007F017F027F037F047F052024/1/12單片機原理及其應用309.4.3

8155定時器/計數器工作原理8155的定時器是一個14位的減法計數器。能對輸入定時器的脈沖信號進行計數，在達到“最后”計數值時，有一個矩形波或脈沖輸出。由編程來控制定時器的輸出波形及計數長度。由于計數長度為14位，所以分兩次裝入。計數初值的范圍是：2H~3FFFH。。9.48155可編程接口芯片及其使用2024/1/12單片機原理及其應用31（1）8155定時器/計數器工作方式 由8155命令寄存器的最高兩位設定TM2

TM100011011方式不影響定時器工作若計數器未啟動，則無操作；若計數器已運行，則停止計數計數器減到0后，立即停止。裝入方式和計數值后，立即啟動定時器，若定時器已在運行，則達到當前計數值后，按新的方式和長度予以啟動PAPBPC1PC2IEAIEBTM1TM29.48155可編程接口芯片及其使用2024/1/12單片機原理及其應用32（2）定時/計數器的格式和輸出形式9.48155可編程接口芯片及其使用2024/1/12單片機原理及其應用33M2M100011011M2M1單方波連續方波單脈沖連續脈沖TIMEROUT引腳輸出波形

（2）定時/計數器的格式和輸出形式M2M1T13T12T11T10T9T815141312111098T7T6T5T4T3T2T1T076543210定時器方式計數器高6位計數器低8位9.48155可編程接口芯片及其使用2024/1/12單片機原理及其應用34（3）8155定時/計數器的初始化及應用程序設計8051RDWRALEP2.0P2.7P08155RDWRCEIO/MALEAD0~7PAPBPCTimerInTimerOut9.48155可編程接口芯片及其使用I/O端口命令/狀態寄存器A口B口C口計數器低8位計數器高6位I/O端口地址7F007F017F027F037F047F052024/1/12單片機原理及其應用35

在單片機應用系統中，鍵盤和顯示器是常用的外設，它們是人與應用系統交換信息的窗口，用于輸入參數和命令，顯示系統的運行狀態、計算結果以及命令提示信息等。本節主要介紹單片機應用系統中常用簡單鍵盤和顯示器的接口及軟件設計方法。9.5鍵盤及顯示器接口設計2024/1/12單片機原理及其應用369.5.1鍵盤工作原理與接口電路（一）鍵盤概述

鍵盤是由若干個按鍵組成的開關矩陣，它是一種廉價的輸入設備。一個鍵盤，通常包括有數字鍵(0~9)，字母鍵(A~Z)以及一些功能鍵。操作人員可以通過鍵盤向計算機輸入數據，地址、指令或其它控制命令，實現人機對話。

鍵盤按其結構形式可分為兩類：

1編碼鍵盤，即鍵盤上閉合鍵的識別由專用的硬件來實現；

2非編碼鍵盤，即鍵盤上閉合鍵的識別由軟件來識別。9.5鍵盤及顯示器接口設計2024/1/12單片機原理及其應用37

單片機系統中普遍使用非編碼鍵盤，鍵盤接口應具備以下功能：

(1)鍵掃描功能，即檢測是否有健按下；

(2)產生相應的鍵代碼(鍵值)；

(3)消除按鍵抖動及多鍵按下；

計算機測控系統常見鍵盤：通用鍵盤：84鍵,101鍵,102鍵,104鍵等。含單片機，串行輸出(掃描碼)。專用鍵盤：根據需要自己設計鍵盤。按鍵：即無鎖開關，有機械按鍵，電容按鍵，導電橡膠按鍵，薄膜按鍵。9.5.1鍵盤工作原理與接口電路2024/1/12單片機原理及其應用38按鍵開關的集合。（二）鍵盤的特點5~10ms5~10ms>100ms鍵的閉合/斷開是機械觸點的通斷。會產生抖動。按鍵的確認需要消除抖動。硬件消抖

RS觸發器軟件消抖

軟件延時10~20ms，讓過抖動區。Vcc9.5.1鍵盤工作原理與接口電路2024/1/12單片機原理及其應用39（三）鍵盤接口獨立式鍵盤 各鍵相互獨立，各接一根輸入線。

P10P118051

K1P12P13P14P15K2K3K4K5K6

鍵盤驅動程序步驟查鍵：掃描有否鍵按下，若無鍵按下，返回有鍵按下軟件去抖：延時10~20ms找鍵：逐位右移等鍵釋放軟件去抖9.5.1鍵盤工作原理與接口電路2024/1/12單片機原理及其應用40

（1）行掃描法判斷有鍵按下：通過行線發出低電平信號，如果該行線所連接的鍵沒有按下，則列線所接的端口得到的全是“1”信號，如果有鍵按下，則得到非全“1”信號。確認按下的鍵：逐行掃描，為防止雙鍵或多鍵同時按下，再從第0行一直掃描到最一行。給定鍵值：找到有效的閉合鍵后，讀入相應的鍵值轉到對應的處理程序。

2行列式鍵盤（矩陣鍵盤）識別按鍵的方法有兩種：行掃描法，線反轉法。9.5.1鍵盤工作原理與接口電路2024/1/12單片機原理及其應用41當鍵盤上沒有鍵閉合時，所有行線

和列線斷開5.1k×3y0y1y2x0x1x2678345012+5V011111當鍵盤上某一個鍵閉合時，則該鍵

所對應的列線與行線短路。鍵盤掃描：

逐行逐列地檢查鍵盤狀態的過程。鍵盤掃描的方法：

程序控制的隨機方式

定時控制方式

中斷方式確定鍵盤上閉合鍵的鍵號（或鍵值）1011101011119.5.1鍵盤工作原理與接口電路2024/1/12單片機原理及其應用429.5.1鍵盤工作原理與接口電路2024/1/12單片機原理及其應用43（2）線反轉法線反轉法也是識別閉合鍵的一種常用方法，該法比行掃描法速度快，在硬件上要求行線與列線外接上拉電阻。該法先將行線作為輸出線，列線作為輸入線，行線輸出全“0”，讀入列線的值，然后將行線和列線的輸入輸出關系互換，并且將剛才讀到的列線值從列線所接的端口輸出，再讀取行線的輸入值。在閉合鍵所在的行線上值必為0。當一個鍵被按下時，必定可讀到一對唯一的行列值。9.5.1鍵盤工作原理與接口電路2024/1/12單片機原理及其應用449.5.1鍵盤工作原理與接口電路5號鍵按下2024/1/12單片機原理及其應用450000P1.4~P1.7=10119.5.1鍵盤工作原理與接口電路10112024/1/12單片機原理及其應用460000P1.0~P1.3=11019.5.1鍵盤工作原理與接口電路11012024/1/12單片機原理及其應用47（一）顯示器原理

（1）顯示器件簡介

模擬指針表：結構簡單，缺點：精度差，不直觀

數碼顯示器：輝光數碼管：每個字型對應一個管，造價高，控制與應用復雜，被淘汰。八段LED，LCD顯示器：可顯示數字和部分字母，耗電省、效率高、發光控制簡單、造價低。9.5.2LED顯示器的工作原理和接口方法2024/1/12單片機原理及其應用48

點陣顯示器：點陣液晶顯示器：

128*32128*64160*120240*128320*240640*4801024*768

省電、內藏控制器、使用方便。寬視角，可帶背光。

CRT顯示器（目前已被液晶/LED點陣顯示器替代）單顯、CGA、EGA、VGA、SVGA，有標準的硬件規范，驅動程序較多，可有觸摸屏。體積大、耗電多。9.5.2LED顯示器的工作原理和接口方法2024/1/12單片機原理及其應用49（2）LED顯示器結構

aabcdgbcdefgdpcomdpefcomabcdefgdpcom共陰型共陽型abcdefgdpcom9.5.2LED顯示器的工作原理和接口方法2024/1/12單片機原理及其應用50

aabcdgbcdefgdpcomdpef

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aabcdgbcdefgdpcomdpef

aabcdgbcdefgdpcomdpef數碼字型碼hgfedcba十六進制數碼字型碼hgfedcba十六進制011000000C0H51001001092H111111001F9H61000001082H210100100A4H711111000F8H310110000B0H81000000080H41001100199H91001000090H顯示字型（字模）編碼表（共陽）取反共陰碼取反9.5.2LED顯示器的工作原理和接口方法2024/1/12單片機原理及其應用51

g

dp

a

COM

g

dp

a

COM

g

dp

a

COM

g

dp

a

COM輸出口1輸出口2輸出口3輸出口41靜態顯示方式原理（二）靜態顯示工作原理與接口電路9.5.2LED顯示器的工作原理和接口方法2024/1/12單片機原理及其應用529.5.2LED顯示器的工作原理和接口方法2靜態顯示方式應用電路舉例P0WR80517413874LS273R74LS27374LS27374LS273RRRP2.7P2.6P2.5CBAY0Y1Y2Y3CLKCLKCLKCLKVcc2024/1/12單片機原理及其應用53靜態LED顯示器編程（顯示數據）（1）將字符顯示代碼（字模信息）以表格的形式存放在程序存儲器的某個區域（2）將顯示信息轉換為0X的模式，存放在顯示緩沖區中；每個顯示位對應一個單元（3）從顯示緩沖區中取出一個顯示信息（顯示一位），通過查表獲取該顯示信息的字符顯示代碼（字模信息）；（4）指定顯示位所對應的輸出口（鎖存器）地址，輸出字模信息。（5）多位顯示重復2~4步。9.5.2LED顯示器的工作原理和接口方法2024/1/12單片機原理及其應用54（1）顯示原理（三）動態顯示工作原理與接口電路輸出口1輸出a…dp

a

bcdefg

dp

g

dp

a

COMa

bcdefg

dp

g

dp

a

COMa

bcdefg

dp

g

dp

a

COMa

bcdefg

dp

g

dp

a

COM輸出口2輸出顯示位控信息

輸出a…dp輸出顯示位控制9.5.2LED顯示器的工作原理和接口方法2024/1/12單片機原理及其應用559.5.2LED顯示器的工作原理和接口方法動態LED顯示器編程（顯示數據）：（1）將字符顯示代碼（字模信息）以表格的形式存放在程序存儲器的某個區域；（2）將顯示信息轉換為0X的模式，存放在顯示緩沖區中；每個顯示位對應一個單元（3）從顯示緩沖區中取出一個顯示信息（顯示一位），通過查表獲取該顯示信息的字符顯示代碼（字模信息）；（4）指定字模信息輸出口的（鎖存器）地址，輸出字模信息。（5）指定顯示位置輸出口的（鎖存器）地址，輸出顯示位控信息。（6）延時若干ms（顯示ms）（7）多位顯示重復2~6步。2024/1/12單片機原理及其應用56VccRX8PA7407PC0PC1PC2PC381558051P0AD0-AD7ALEALERDRDWRWRIO/MP2.1CEP2.0（2）應用電路舉例9.5.2LED顯示器的工作原理和接口方法2024/1/12單片機原理及其應用579.6A/D和D/A轉換接口技術

為什么要擴展A/D和D/A接口？擴展A/D和D/A接口是為了進行模擬量與數字量之間的轉換。檢測裝置

數字

控制器給定值A/DD/A執行器被控對象-計算機計算機控制系統模擬量：電壓/電流數字量2024/1/12單片機原理及其應用589.6.1A/D轉換接口技術作用：把輸入的模擬信號轉換成數字形式。內容：基本原理、性能指標目的：能夠根據需求，合理選用市場上主流的產品，根據所提供的數據手冊，能夠進行接口電路的設計9.6A/D和D/A轉換接口技術

2024/1/12單片機原理及其應用59(1)A/D主要性能指標：

1、分辨率：用數字量的位數來表示，位數越高，分辨率越高，對輸入量的變化越靈敏。

2、量程：所能轉換的電壓范圍。

3、精度：分絕對精度和相對精度。與分辨率不同。

4、轉換時間：

5、輸出邏輯電平：多數與TTL配合，另外是否有三態輸出，采用何種編碼形式等。

6、工作溫度范圍：能夠保證精度的工作溫度范圍。

7、對參考電壓的要求：分內部參考電壓源和外部參考電壓源。9.6.1A/D轉換接口技術2024/1/12單片機原理及其應用60(2)

A/D轉換器ADC0809芯片及其接口設計指標： 八通道多路開關

8位精度 逐次逼近比較型 轉換時間：100uS

9.6.1A/D轉換接口技術2024/1/12單片機原理及其應用61ADC0809芯片12345678910111213142827262524232221201918171615ADC0809IN3IN4IN5IN6IN7STARTEOCD3OECLOCKVCCREF(+)GNDD1IN2IN1IN0ADDAADDBADDCALED7D6D5D4D0REF(-)D29.6.1A/D轉換接口技術2024/1/12單片機原理及其應用629.6.1A/D轉換接口技術模擬量（電壓）指定轉換通道轉換結果2024/1/12單片機原理及其應用63

（1）C,B,A：8路通道切換控制。 ADC0809引腳說明（1）9.6.1A/D轉換接口技術通道地址碼對應模擬量輸入通道CBA000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN72024/1/12單片機原理及其應用64

（2）ALE：地址鎖存，在上升沿將地址選擇信號ABC鎖入地址寄存器。 （3）START：啟動轉換輸入：上升沿清除ADC內部寄存器，下降沿啟動內部控制邏輯。 （4）EOC：轉換結束標志，上升沿表示轉換完畢。 （5）CLOCK：轉換定時時鐘輸入，在時鐘頻率小于640K時，轉換速度為100uS.

（6）OE：輸出允許。 （7）IN0~IN7：8路模擬信號的輸入端。 （8）D0~D7：8位轉換結果數據輸出端。 （9）REF(+)，REF(－)：參考電壓輸入端。9.6.1A/D轉換接口技術ADC0809引腳說明（1）2024/1/12單片機原理及其應用65(3)MCS-51與ADC0809的接口設計9.6.1A/D轉換接口技術2024/1/12單片機原理及其應用66A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ADC0809的地址空間分析：0xxxxxxxxxxxx000000001111111IN00xxxxxxxxxxxx001000001111111IN10xxxxxxxxxxxx010000001111111IN20xxxxxxxxxxxx011000001111111IN30xxxxxxxxxxxx100000001111111IN40xxxxxxxxxxxx101000001111111IN50xxxxxxxxxxxx110000001111111IN60xxxxxxxxxxxx111000001111111IN7IN0~IN7：7F00~7F07H9.6.1A/D轉換接口技術2024/1/12單片機原理及其應用67MCS-51控制ADC0809接口的方式：（1）查詢方式：EOC是否為高電平？是，讀轉換結果。 （2）等待方式：等足夠的時間（>100

s），確保A/D轉換結束，再讀轉換結果。 （3）中斷方式：以EOC為高電平為條件觸發中斷，在中斷處理程序中讀轉換結果。（4）定時采樣方式。通過定時器定時，每隔一段時間，啟動A/D轉換，讀取結果。(4)MCS-51與ADC0809的接口程序設計9.6.1A/D轉換接口技術2024/1/12單片機原理及其應用689.6.1A/D轉換接口技術（1）查詢方式是否為高電平2024/1/12單片機原理及其應用699.6.1A/D轉換接口技術（2）等待方式2024/1/12單片機原理及其應用709.6.1A/D轉換接口技術（3）中斷方式是否為高電平2024/1/12單片機原理及其應用719.6.1A/D轉換接口技術（4）定時方式在給定的定時時間到時，啟動一次A/D轉換

1）轉換結束采用查詢方式檢測

2）轉換結束采用等待方式處理2024/1/12單片機原理及其應用721、D/A轉換器

將一個用二進制表示的數字量轉換成相應的模擬量。 實現方法：對應于二進制的每一位，產生一個相應的電壓（電流），而這個電壓（電流）的大小正比于相應的二進制位的權。 例如：一個8位的D/A轉換器，滿量程的輸出電壓為5V，則最低位所代表的電壓值為5/256V9.6.2D/A轉換接口技術2024/1/12單片機原理及其應用739.6.2D/A轉換接口技術2D/A轉換器主要技術指標：分辨率：通常用數字量的數位表示，一般為8位、12位、16位等。分辨率10位，表示它可以對満量程的1/210=1/1024

的增量作出反應。

輸入編碼形式：如二進制碼、BCD碼等轉換線性：通常給出在一定溫度下的最大非線性度，一般為0.01~0.03%。輸出電平：不同型號的輸出電平相差很大。大部分是電壓型輸出，一般為5~10伏；也有高壓輸出型的為24~30

伏。也有一些是電流型的輸出，低者為20毫安左右，高者可達3安培。2024/1/12單片機原理及其應用743集成D/A轉換器－DAC08321.DAC0832主要特性雙列直插式單片8位D/A轉換器。以電流形式輸出。當需轉換為電壓輸出時，可外接運算放大器。其主要特性有： （1）輸出電流線性度可在満量程下調節。 （2）轉換時間為1s。 （3）數據輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通方式。 （4）增益溫度補償為0.02%FS/℃。（FullScale)。 （5）每次輸入數字為8位二進制數。 （6）功耗20mW。 （7）邏輯電平輸入與TTL兼容。 （8）供電電源為單一電源，可在5~15V內。9.6.2D/A轉換接口技術2024/1/12單片機原理及其應用759.6.2D/A轉換接口技術Vcc

芯片電源電壓,

+5V～+15VVREF

參考電壓,-10V～+10V

RFB

反饋電阻引出端,此端可接運算放大器輸出端AGND

模擬信號地DGND

數字信號地CSVccWR1

ILEAGNDWR2DI3XFERDI2DI4DI1

DI5DI0

DI6VREF

DI7RfbIOUT1DGNDIOUT22024/1/12單片機原理及其應用769.6.2D/A轉換接口技術CSVccWR1

ILEAGNDWR2DI3XFERDI2DI4DI1

DI5DI0

DI6VREF

DI7RfbIOUT1DGNDIOUT2ILE

輸入鎖存允許信號,高電平有效CS片選信號,低電平有效WR1寫信號1，低電平有效XFER

轉移控制信號，低電平有效WR2

寫信號2，低電平有效IOUT1

模擬電流輸出端1

當輸入數字為全”1”時,輸出電流最大，約為：全”0”時,輸出電流為0IOUT2

模擬電流輸出端2IOUT1+IOUT2=常數255VREF256RFB2024/1/12單片機原理及其應用77DAC0832邏輯框圖CSVccWR1

ILEAGNDWR2DI3XFERDI2DI4DI1

DI5DI0

DI6VREF

DI7RfbIOUT1DGNDIOUT2八位輸入鎖存器八位DAC寄存器八位D/A轉換器DI0DI7ILECSWR1WR2LE1LE2XFERAGNDRfbIOUT2IOUT1VREFHLLH

LL9.6.2D/A轉換接口技術2024/1/12單片機原理及其應用789.6.2D/A轉換接口技術4DAC0832和MCS－51的接口DAC0832可工作在雙緩沖器方式，即輸入寄存器的信號和和DAC寄存器的信號分別控制，分時將一個數據先寫入輸入寄存器，再寫入DAC寄存器。這種方式適用于多路模擬量輸出需要同步輸出的系統。

實現方式：DAC0832可工作在單緩沖器方式，即輸入寄存器的信號和和DAC寄存器的信號同時控制，使一個數據直接寫入DAC寄存器。這種方式適用于只有一路模擬量輸出或幾路模擬量不需要同步輸出的系統。2024/1/12單片機原理及其應用79

（1）0832單極性單緩沖器方式工作A-+1k

1k

UOUT(0~－5V)RfBIOUT1IOUT2AGNDVREFILEDI0DI7~CSXFER0832P0.0P0.7~P2.78051WRWR1WR2VCC+5VVR9.6.2D/A轉換接口技術2024/1/12單片機原理及其應用80A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.00xxxxxxxxxxxxxxxDACO832的地址分析：地址為：7FFFH1111111111111119.6.2D/A轉換接口技術2024/1/12單片機原理及其應用819.6.2D/A轉換接口技術產生鋸齒波電壓的程序：D/A轉換器的端口地址為7FFFHSTART：MOVDPTR,#7FFFHMOVA,#0HLOOP:

MOVX＠DPTR，A

INC

A

AJMP

LOOPVo5V0VFFH2024/1/12單片機原理及其應用82tVo5V0V5V0VVot實際輸出波形2024/1/12單片機原理及其應用83P2.5P2.6P2.7P0.0P0.1P0.28031P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7WR