第7章MCS-51單片機外部并行口擴展技術7.4A/D轉換及其擴展7.5D/A轉換及其擴展概述模/數轉換（A/D）：由模擬量變為數字量的轉換數/模轉換（D/A）：由數字量轉為模擬量的轉換被測控的對象單片微機應用系統傳感器采樣保持A/D開關控制部件模擬執行部件D/A非電信號模擬電信號單片機應用系統結構7.4A/D轉換及其擴展7.4.1A/D轉換原理及主要性能指標7.4.2MCS-51單片機與ADC0809芯片接口設計7.4.1A/D轉換原理及主要性能指標A/D轉換的分類計數器式結構簡單，轉換速度很慢，很少采用雙積分式抗干擾能力強，轉換精度也很高，轉換速度不理想逐次逼近型結構不太復雜，轉換速度也高逐次逼近式A/D轉換原理A/D轉換器的性能指標分辨率轉換器所能分辨的被測量的最小值。如果數字量的位數為n，分辨率就等于1/2n滿刻度值。轉換速度轉換精度：量化間隔＋量化誤差A/D轉換誤差量化間隔：量化誤差：絕對量化誤差相對量化誤差隔7.4.2MCS-51單片機與ADC0809芯片接口設計特性8位A/DCMOS低功耗器件8通道多路開關輸入切換電路單電源+5，Vref=+5V逐次逼近結構，每次轉換時間：100S轉換結果讀取方式①延時讀數②查詢EOC=1③EOC申請中斷1.ADC0809內部結構與引腳功能8路模擬量輸入通道地址鎖存信號模擬通道地址線

A/D轉換啟動信號時鐘信號轉換結束狀態信號

參考電壓

輸出允許信號

數據輸出線

上升沿—清空內部寄存器下降沿—開始A/D轉換A/D期間—應為低電平表5-12ADC0809通道選擇表CBA選通的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7引腳:（雙列直插28腳為例）IN0～IN7：8路模擬輸入信號A、B、C：地址選擇線ALE：地址鎖存控制線D0～D7：8位數字輸出線Vcc、GND：電源Vref(+)、Vref(-)：參考電壓輸入，一般Vref(+)接參考電壓，Vref(-)接地OE：允許輸出控制端CLK：時鐘輸入信號；典型640KHz，大于1.43MHz，將停止轉換START：A/D轉換啟動信號，下降沿啟動芯片并開始A/D轉換EOC：轉換結束標志，0在轉換，1轉換結束。有0信號是在啟動信號START下降沿有效后大約10微秒（8CLK+2微秒）以后2.MCS—51單片機與ADC0809的接口CLKALE信號分頻→CLOCK端，可得500KHz的A/D轉換脈沖ALE在MOVX的每個機器周期內少出現一次，但通常影響不大必須處理好三個問題：①在START端送一個100ns寬的啟動正脈沖。②獲取EOC端上的狀態信息，它是A/D轉換的結束標志。③給OE端送一個地址譯碼器的輸出信號。ADC0809程序設計（1）模擬通道選擇（2）轉換數據的傳送MOV DPTR，#7FF8H;送入ADC0809口地址及路數地址MOVX @DPTR,A ;啟動A/D轉換(IN0)A與A/D轉換無關可為任意值僅為程序“寫”操作(1)模擬通道選擇(2)轉換數據的傳送（a）定時傳送方式（b）查詢方式（c）中斷方式關鍵：如何確認A/D轉換已經完成[例]編程對IN0～INT7上的模擬電壓信號進行巡回檢測要求采用中斷方式采集數據依次存放在內部RAM的60H～67H單元中中斷方式

主程序：中斷初始化(啟動轉換、送模擬量路數地址等) ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H AJMP LINT1

ORG 0100HMAIN: MOV R0,#60H ;數據區起始地址送R0 MOV R2,#08H ;模擬量路數送R2 SETB EA ;CPU開中斷 SETB EX1 ;允許/INT1中斷 SETB IT1 ;/INT1為邊沿觸發 MOV DPTR,#7FF8H ;送端口地址

MOVX @DPTR,A ;啟動A/D轉換LOOP: SJMP LOOP ;等待中斷A與A/D轉換無關可為任意值僅為程序“寫”操作中斷方式

中斷服務程序：接收A/D轉換后的數字量LINT1: MOVX A,@DPTR ;輸入數字量送A

INC DPTR ;模擬路數+1

MOV @R0,A ;存入數據區

INC R0 ;數據區指針+1 DJNZ R2,LOP1 ;8路未轉換完，則繼續等待下次轉換

CLR EA ;轉換完畢，則關中斷

CLR EX1 ;禁止外部中斷1中斷

RETI ;中斷返回LOP1: MOVX @DPTR,A ;再次啟動A/D轉換

RETI ;中斷返回

END定時傳送方式;P2.7接啟動控制端;A、B、C分別接A0、A1、A2;延時讀取

ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV DPTR,#7FF8H MOV R0,#60H MOV R2,#08HMAIN0: MOVX @DPTR,A LCALL DELAY

MOVX A,@DPTR MOV @R0,A INC DPTR INC R0 DJNZ R2,MAIN0 SJMP $DELAY:MOV R6,#20HNEXT: NOP NOP NOP DJNZ R6,NEXT

RET END查詢傳送方式;P2.7接啟動控制端;A、B、C分別接A0、A1、A2;查詢P3.3(INT1)引腳狀態讀取

ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV DPTR,#7FF8H MOV R0,#60H MOV R2,#08HMAIN0: MOVX @DPTR,A JB P3.3,$

MOVX A,@DPTR MOV @R0,A INC DPTR INC R0 DJNZ R2,MAIN0 SJMP $ ENDADC0809的三個地址端A、B、C也可與數據線相連MOV DPTR,#7FF8H ;送入0809的口地址MOV A,#07H ;D2D1D0=111選擇IN7通道

MOVX @DPTR,A ;啟動A/D轉換7.5D/A轉換及其擴展7.5.1D/A轉換原理及主要性能指標7.5.2MCS-51單片機與DAC0832芯片接口設計7.5.1D/A轉換原理及主要性能指標D/A轉換的原理正比于輸出模擬量輸入數字量輸出模擬量反映輸入數字量大小

T形電阻網絡D/A轉換器的性能指標分辨率（resolution）能分辨的最小輸出模擬增量——LSB轉換精度(conversionaccuracy)滿量程時，實際模擬輸出值和理論值的接近程度。分辨率的一半，即為LSB／2

偏移量誤差(offseterror)輸出模擬量對零的偏移值

線性度(linearity)實際轉換特性曲線和理想直線之間的最大偏差其他：轉換速度(conversionrate)、溫度靈敏度(temperaturesensitivity)7.5.2MCS-51單片機與DAC0832芯片接口設計DAC0832芯片內部結構和引腳DAC0832芯片內部結構存放CPU送來的數字量（緩沖和鎖存）00111接收信號0鎖存信號DAC0832芯片內部結構存8位輸入寄存器送的數字量001跟隨輸入0鎖存輸入引腳功能（雙列直插20腳為例）DI0～DI7：8位數據輸入端ILE：輸入數據允許鎖存信號/CS：片選端/WR1：輸入寄存器寫選通信號/WR2：DAC寄存器寫選通信號/XFER：數據傳送信號IOUT1、IOUT2：電流輸出端RFB：反饋電流輸入端VREF：基準電壓輸入端VCC：正電源端AGND：模擬地DGND：數字地DAC0832的應用特性內無Vref，外接Vref輸出為電流型DAC，要獲得模擬電壓，外加轉換電路，獲得的模擬電壓有單極性和雙極性兩種轉換關系單極性：A=-Vref×D／256雙極性：A=±Vref×（D－128）／128兩級數據鎖存器，能實現多通道D/A同步轉換輸出單極性：A=-Vref×D／256雙極性：A=±Vref×（D－128）／128DAC0832與MCS-51的典型應用波形產生鋸齒波梯形波三角波正弦波任意波形發生器DAC0832的工作方式三種工作方式(1)直通5個控制端均有效，直接D/A轉換；(2)單緩沖5個控制端一次選通，即兩個輸入寄存器中任意一個處于直通方式，另一個工作于受控方式。(3)雙緩沖5個控制端分二次選通，即兩個鎖存器都處于受控狀態。5個控制端ILE、/CS、/WR1、/WR2、/XFER（1）直通常用于不帶微機的控制系統。（2）單緩沖DAC0832內部的兩個數據緩沖器一個：直通方式；另一個：受MCS—51控制

MOV DPTR,#7FFFH ;指向DAC0832MOVX @DPTR,A ;完成一次D/A輸入與轉換01鋸齒波程序 ORG 0200HSAW: MOV DPTR,#7FFFH ;輸入寄存器地址

MOV A,#00H ;轉換初值WW: MOVX@DPTR,A ;D/A轉換

INC A ;A中的值加1

NOP ;延時

NOP NOP AJMPWW ;循環三角波程序 ORG 0000HSTART: MOV DPTR,#7FFFH CLR A DOWN: MOVX @DPTR,A ;線性下降段

INC A JNZ DOWN ;(A)≠0時，轉DOWN MOV A,#0FFHUP: MOVX @DPTR,A ;線性上升段

DEC A JNZ UP ;(A)≠0時，轉UP SJMP DOWN ;完成一輪循環后，再次循環

END方波程序 ORG 0000HSTART: MOV DPTR,#7FFFHLOOP: MOV A,#33H ;設置為“-1V”

MOVX @DPTR,A ;設置上限電平為“-1V” ACALL DELAY ;形成方波寬度

MOV A,#0FFH

MOVX @DPTR,A ;設置下限電平

ACALL DELAY ;形成方波寬度

SJMP LOOP ;完成一個周期循環后，再次循環DELAY: … RET矩形波程序BEGIN: MOV DPTR,#7FFFHLP: MOV A,#DATAH ;矩形波上限

MOVX@DPTR,A LCALLDELAYH ;高電平延時時間 MOV A,#DATAL ;矩形波下限

MOVX@DPTR,A LCALLDELAYL ;低電平延時時間

SJMP LP（3）雙緩沖同步輸出“8位輸入寄存器”和“8位DAC寄存器”都不在直通方式下工作[例]利用DAC0832實現兩路同步輸出ORG 0100HMOV DPTR,#0DFFFH ;DPTR指針指向0DFFFHMOV A,#XdataMOVX @DPTR,A ;Xdata寫入