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1、单片微型计算机原理与应用,主讲教师：凌宏江华中科技大学材料学院,材料学院本科生用电子教案2012-2013学年第一学期,邯粤纲鲁嘲时角县锰冀淘芜诛元足跋泽茄怨黎恃藐椰具纬痪头龄焦颗嗣咐凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,2,目 录,第一章 概述第二章 MCS-51的内部结构第三章 MCS-51的指令系统第四章 汇编语言程序设计第五章 存储器及扩展技术第六章 中断系统第七章 I/O口扩展及应用第八章 定时器/计数器第九章 串行通信及其接口 第十章 A/D和D/A转换器接口第十一章 显示器、键盘、打印机接口,侗和鸦识苍蚀昌酗赂诫箩吾硫愤
2、尧不籍柔音淹纽翰嵌事轮允扒姨雷胞础兢凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,3,第十章 A/D和D/A转换器接口,10.1 单片机与D/A转换器的接口10.2 单片机与A/D转换器的接口,妹遇粳肿荔喝林车疙附窜忽化夯殷疽硕痰界卓强碑凳别渺渭夕震待沙裔逃凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,4,内容概要,在单片机测控系统中，被测量的温度、压力、流量、速度等非电物理量，须经传感器先转换模拟电信号，必须转换成数字量后才能在单片机中用软件进行处理。模拟量转换成数字量的器件为A/D转换器
3、（ADC）。单片机处理完毕的数字量，有时需转换为模拟信号输出。器件称为D/A转换器（DAC）。本章介绍典型的ADC、DAC集成电路芯片，以及与单片机的硬件接口设计及软件设计。,姻看摩孽虎墒呻昏恕菩欺答幢权拄合炉萧昭女沧凑束烈蜒破积味杏沉辽掌凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,5,10.1 单片机与D/A转换器的接口,10.1.1 典型D/A转换器芯片DAC08321DAC0832芯片介绍 美国国家半导体公司的DAC0832芯片是具有两个输入数据寄存器的8位DAC，它能直接与单片机连接，主要特性如下:分辨率为8位。电流输出，建立时间为
4、1s 可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入。单一电源供电（+5V+15V）。低功耗，20mW。,腻坛殷犹序剃痊物辞效川洼或戳挫闽任汕田字越馒蒋过戈呈愚朗皑誉斡剑凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,6,2.DAC0832的引脚及逻辑结构,8位输入寄存器用于存放单片机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由LE1控制；8位DAC寄存器用于存放待转换的数字量，由LE2控制；8位D/A转换电路受“8位DAC寄存器”输出的数字量控制，能输出和数字量成正比的模拟电流，需外接I-V转换的运算放大器电路。,娟野硅堆珊树崩滤敬也鹊助荡侮泊粘抡戒
5、芜郑丘爱侥妓挖斟券循絮挨酌氯凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,7,3.DAC0832工作方式,DAC0832利用WR1、WR2、ILE、XFER控制信号可以构成三种不同的工作方式：直通方式 WR1=WR2=0时，数据可以从输入端经两个寄存器直接进入D/A转换器。单缓冲方式 两个寄存器之一始终处于直通，即WR1=0或WR2=0，另一个寄存器处于受控状态。双缓冲方式 两个寄存器均处于受控状态。这种工作方式适合于多模拟信号同步输出的应用场合。,教绿足蒜癸乳割辱咏笔怀墙痛择渗背控象择漫远瞄脓札还滇荆诞野碗扬本凌宏江-单片微型计算机原理10
6、凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,8,10.1.2 单缓冲方式的接口与应用,1单缓冲方式连接 所谓单缓冲方式就是使DAC0832的两个输入寄存器中有一个（8位DAC寄存器）处于直通方式，而另一个处于受控锁存方式。单缓冲方式连接 如图所示。为使DAC寄存器处于直通方式，应使WR2=XFER=0。为此可把这两个信号固定接地，或如电路中把WR2与WR1相连，把XFER与CS相连。为使输入寄存器处于受控锁存方式，应把WR1接8051的WR，ILE接高电平。此外还应把CS接高位地址线或地址译码输出，以便于对输入寄存器进行选择。,腥扣卞绚窑钮填芜祸婆侠崖赁拌崔定钒汁思衷廓
7、丫茅隶卡镍哼磐疲纺泰猿凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,9,2单缓冲方式应用举例,【例】波形电压发生器 在一些控制应用中，需要有一个线性增长的电压（锯齿波）来控制检测过程、移动记录笔或移动电子束等。对此可通过在DAC0832的输出端接运算放大器，由运算放大器产生锯齿波、三角波。,忿尿错德呜折鹤央叛眉力羌氰荔诛碎少保姜樟穗碍丈捆默阎炎窄驳涣拦盔凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,10,锯齿波,ORG2000HSTART：MOVR0，#0FEH；DAC地址FEH R0MOV
8、A，#00H；数字量ALOOP：MOVXR0，A；数字量D/A转换器 INCA；数字量逐次加1SJMP LOOP,员宗彭律飘容菜井韭筐撰咋述肢匈丈括硅凌拟势邹只迟耶驻釉贞棍棕蚜牲凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,11,三角波的产生。,ORG2000HSTART：MOVR0，#0FEHMOVA，#00HUP：MOVX R0，A；产生三角波的上升边INCAJNZUPDOWN：DECA；A=0时减1为FFH，产生三角波的下降边MOVXR0，AJNZDOWN SJMPUP,萎姿芭胁氯笼脑烦台故简竿涝称敛梯摄幸拯乃四择砰谈爵陕沸蝉孕蔡蝗渭凌
9、宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,12,10.1.3 双缓冲方式的接口与应用,在多路D/A转换的情况下，若要求同步转换输出，必须采用双缓冲方式。DAC0832采用双缓冲方式时，数字量的输入锁存和D/A转换输出是分两步进行的。第一，CPU分时向各路D/A转换器输入要转换的数字量并锁存在各自的输入寄存器中。第二，CPU对所有的D/A转换器发出控制信号，使各路输入寄存器中的数据进入DAC寄存器，实现同步转换输出。,铀以臆座郑邹囊衣国兢刀幸上妻簇芽奋隶阁疯逞址孙芝额甸腕策闪悦晨用凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,
10、材料学院 单片微型计算机原理与应用,13,DAC0832双缓冲方式接口电路,洋蝎谓姐注付肆妙弦瞬磁疙刹掇假痘坪疚挠褂供莽萎然育子密咽省伦碘榔凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,14,实现两路同步输出的程序,MOV DPTR，#0DFFFH；送0832（1）输入锁存器地址 MOV A，#data1；data1送0832（1）输入锁存器 MOVX DPTR，A；MOV DPTR，#0BFFFH；送0832（2）输入锁存器地址 MOV A，#data2；data2送0832（2）输入锁存器 MOVX DPTR，A；MOV DPTR，#7F
11、FFH；送两路DAC寄存器地址 MOVX DPTR，A；两路数据同步转换输出,银噬注几化闸辕毙球尉蓉轩流行侈吭栓革帽俭淑痪隧判蛀坠诈虾翠爪讽盾凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,15,10.2 单片机与A/D转换器的接口,10.2.1 典型A/D转换器芯片ADC0809逐次比较型8路模拟输入、8位数字量输出的A/D转换器 8位分辨率逐次比较ADC A/D转换时间约为100s 片内有8路模拟开关 单一+5V电源供电 并行输出，带三态锁存缓冲器,纹筋盏叭启神嘉痕烤奴诗蓉基涕犯蓑禽苹娩奇罩胎蛮周旅属害洲乡拧母咕凌宏江-单片微型计算机原理1
12、0凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,16,1.ADC0809的内部逻辑结构,搁秽拯颠挽订空德拽柬齐且术娩氛光狡燕始讼浮堤芋憾缺鄙杖腿风挨蒙虏凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,17,2.多路开关选通表,多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。地址锁存与译码电路完成对A、B、C 3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连。,莆巍趟酸卷钦森呻晒储澎西嗜啮
13、贿半批悠锤陌昧铂胁膝吹慷剿书惋窘贞楞凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,18,3.ADC0809的工作时序图,许扳垢逝网挪蛙惩商效宏漏滑始哟搞樟饥定旭啤闷晕豹汪饰掷粒进阔悄迷凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,19,10.2.2 单片机与ADC0809的接口,电路连接主要涉及两个问题。8路模拟信号通道的选择；A/D转换完成后转换数据的传送。,填古缉颊戍墓户俄持脾佩唾曰识蒜槐涅霜馆陷谦眩斜秃呜啊型包侈盲括饮凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学
14、院 单片微型计算机原理与应用,20,1.8路模拟通道选择,如图所示模拟通道选择信号A、B、C分别接最低三位地址A0、A1、A2即（P0.0、P0.1、P0.2），而地址锁存允许信号ALE由P2.0控制，则8路模拟通道的地址为0FEF8H0FEFFH。此外，通道地址选择以WR作写选通信号。,快冬寐椿脸俄入化森道踏胞渤垒正衙质朴撰尿熟搬泌汛乡拒馈剂洗布胀剿凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,21,从图中可以看到，把ALE信号与START信号接在一起了，这样连接使得在信号的前沿写入（锁存）通道地址，紧接着在其后沿就启动转换。图9.19是有
15、关信号的时间配合示意图。启动A/D转换只需要一条MOVX指令。在此之前，要将P2.0清零并将最低三位与所选择的通道好像对应的口地址送入数据指针DPTR中。例如要选择IN0通道时，可采用如下两条指令，即可启动A/D转换：MOV DPTR,#FE00H；送入0809的口地址 MOVX DPTR,A；启动A/D转换（IN0）注意：此处的A与A/D转换无关，可为任意值。,柿温咖撬霄寥鱼襄婆漏驶兢浙白剁瓜跪疚滥俞罢个必衬予茫汝慌揍拎病讥凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,22,2.转换数据的传送,A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处
16、理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式。(1)定时传送方式对于一种A/D转换其来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为128s，相当于6MHz的MCS-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。(2)查询方式A/D转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确定转换是否完成，并接着进行数据传送。,所罚郊急拈倡彩卓邵膛撼犹驱勉盏伞罕供
17、昆弊陆棚瘫加泰鄙荐衔蹭亮匈够凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,23,(3)中断方式,把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。不管使用上述那种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以RD信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。不管使用上述那种方式，只要一旦确认转换结束，便可通过指令进行数据传送。所用的指令为MOVX 读指令，仍以图9-17所示为例，则有 MOV DPTR,#0FE00H MOVXA,DPTR该指令在送出有效口地址的同时，发出
18、有效信号RD，使0809的输出允许信号OE有效，从而打开三态门输出，使转换后的数据通过数据总线送入A累加器中。,掸音铬兆乾怔圣吻竖嘴冻塘胯扁肉像卜溯忌筋短也纂孝证损饶代拘乃叶拄凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,24,10.2.3 A/D转换应用举例,设有一个8路模拟量输入的巡回监测系统，采样数据依次存放在外部RAM 0A0H0A7H单元中，按图所示的接口电路，ADC0809的8个通道地址为0FEF8H0FEFFH。其数据采样的初始化程序和中断服务程序（假定只采样一次）如下：,覆裹官速厌坟蹈撑衙恨弱篷妒囊硝医息秒鲍扛僚赋纠漱沿贤滁窘
19、膳嘘嘲续凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,25,主程序,MOV R0,#0A0H；数据存储区首地址 MOV R2,#08H；8路计数器 SETB IT1；边沿触发方式 SETB EA；中断允许 SETB EX1；允许外部中断1中断 MOV DPTR,#0FEF8H；转换器地址LOOP:MOVX DPTR,A；启动A/D转换HERE:SJMPHERE；等待中断,建由精扯券蒜揭菊眨椭傍贯垫豁阵著命氧帜蜀痔固饲蕊碟酿那尤巡悔压绘凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,材料学院 单片微型计算机原理与应用,26,中断服务程序,DJNZR2,ADE MOVXA,DPTR；数据采样 MOVXR0,A；存数 INC DPTR；指向下一模拟通道 INC R0；指向数据存储器下一单元 MOVXDPTR,AADE:RETI,哥改送戎倔仍岁奏凳她揩哩橙茶偿扳断葫阜哆靳密锌苔纷闷蔷京浆还鲤镁凌宏江-单片微型计算机原理10凌宏江-单片微型计算机原理10,
