单片机ppt第8章.pptx

8.1 D/A转换器及其与单片机接口转换器及其与单片机接口 8.1.1 D/A8.1.1 D/A转换器的原理及主要技术指标转换器的原理及主要技术指标一、一、D/AD/A转换器的基本原理及分类转换器的基本原理及分类型电阻网络型电阻网络D/AD/A转换器转换器：输出电压输出电压 的大小与数字量具有对应的关系的大小与数字量具有对应的关系。二、二、D/AD/A转换器的主要性能指标转换器的主要性能指标1 1、分辨率、分辨率分辨率分辨率是指输入数字量的最低有效位（是指输入数字量的最低有效位（LSBLSB）发生变化时，）发生变化时，所对应的输出模拟量（常为电压）的变化量。它反映了输所对应的输出模拟量（常为电压）的变化量。它反映了输出模拟量的最小变化值。出模拟量的最小变化值。分辨率与输入数字量的位数有确定的关系，可以表示成分辨率与输入数字量的位数有确定的关系，可以表示成FS FS/。FSFS表示满量程输入值，表示满量程输入值，n n为二进制位数。对于为二进制位数。对于5V5V的满量程，采用位的的满量程，采用位的DACDAC时，分辨率为时，分辨率为5V/2565V/25619.5mV19.5mV；当采用当采用1212位的位的DACDAC时，分辨率则为时，分辨率则为5V/40965V/40961.22mV1.22mV。显然，。显然，位数越多分辨率就越高。位数越多分辨率就越高。2 2、线性度、线性度线性度（也称非线性误差）线性度（也称非线性误差）是实际转换特性曲线与理想是实际转换特性曲线与理想直线特性之间的最大偏差。常以相对于满量程的百分数直线特性之间的最大偏差。常以相对于满量程的百分数表示。如表示。如是指实际输出值与理论值之差在满刻度是指实际输出值与理论值之差在满刻度的的以内。以内。3、绝对精度和相对精度、绝对精度和相对精度绝对精度（简称精度）绝对精度（简称精度）是指在整个刻度范围内，任是指在整个刻度范围内，任一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之间的最大误差。绝对精度是由间的最大误差。绝对精度是由DAC的增益误差（当的增益误差（当输入数码为全输入数码为全1时，实际输出值与理想输出值之差）、时，实际输出值与理想输出值之差）、零点误差（数码输入为全时，零点误差（数码输入为全时，DAC的非零输出值）的非零输出值）、非线性误差和噪声等引起的。绝对精度（即最大、非线性误差和噪声等引起的。绝对精度（即最大误差）应小于误差）应小于1个个LSB。相对精度相对精度与绝对精度表示同一含义，用最大误差相与绝对精度表示同一含义，用最大误差相对于满刻度的百分比表示。对于满刻度的百分比表示。4、建立时间、建立时间建立时间建立时间是指输入的数字量发生满刻度变化时，输是指输入的数字量发生满刻度变化时，输出模拟信号达到满刻度值的出模拟信号达到满刻度值的1/2LSB所需的时间。所需的时间。是描述是描述D/A转换速率的一个动态指标。转换速率的一个动态指标。电流输出型电流输出型DAC的建立时间短的建立时间短。电压输出型电压输出型DAC的的建立时间主要决定于运算放大器的响应时间建立时间主要决定于运算放大器的响应时间。根据。根据建立时间的长短，可以将建立时间的长短，可以将DAC分成超高速（分成超高速（1S)、高速（、高速（101S）、中速（）、中速（10010S）、低速）、低速（100S）几档。）几档。应当注意，精度和分辨率具有一定的联系，但应当注意，精度和分辨率具有一定的联系，但概念不同。概念不同。DAC的位数多时，分辨率会提高，对的位数多时，分辨率会提高，对应于影响精度的量化误差会减小。但其它误差应于影响精度的量化误差会减小。但其它误差（如温度漂移、线性不良等）的影响仍会使（如温度漂移、线性不良等）的影响仍会使DAC的精度变差。的精度变差。8.1.2 DAC08328.1.2 DAC0832芯片及其与单片机接口芯片及其与单片机接口 DAC0832 DAC0832是使用非常普遍的位是使用非常普遍的位D/AD/A转换器，由于其片转换器，由于其片内有输入数据寄存器，故可以直接与单片机接口。内有输入数据寄存器，故可以直接与单片机接口。DAC0832DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。属于该系列的芯片还有外接运算放大器。属于该系列的芯片还有DAC0830DAC0830、DAC0831DAC0831，它们可以相互代换。，它们可以相互代换。DAC0832DAC0832主要特性主要特性：分辨率位；分辨率位；电流建立时间电流建立时间SS；数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式；数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式；输出电流线性度可在满量程下调节；输出电流线性度可在满量程下调节；逻辑电平输入与逻辑电平输入与TTLTTL电平兼容；电平兼容；单一电源供电（单一电源供电（5V5V15V15V）；）；低功耗，低功耗，20m20m。一、一、DAC0832内部结构及引脚内部结构及引脚二、二、DAC0832与与80C51单片机的接口单片机的接口、单缓冲工作方式、单缓冲工作方式 此方式适用于只有一路模拟量输出，或有几路模拟量输出适用于只有一路模拟量输出，或有几路模拟量输出但并不要求同步的系统但并不要求同步的系统。双极性模拟输出电压双极性模拟输出电压：双极性输出时的分辨率比单极性输出时降低双极性输出时的分辨率比单极性输出时降低1/2，这是由于对双极性输出而言，最高位作为，这是由于对双极性输出而言，最高位作为符号位，只有符号位，只有7位数值位。位数值位。2、双缓冲工作方式、双缓冲工作方式 多路多路D/A转换输出，如果要求同步进行，就应该转换输出，如果要求同步进行，就应该采用双缓冲器同步方式采用双缓冲器同步方式。完成两路完成两路D/A同步输出的程序如下：同步输出的程序如下：MOVDPTR，#0DFFFH；指向；指向0832（）输入锁存器（）输入锁存器MOV A，#data1 MOVX DPTR，A ；data1送入送入0832（）输入锁存器（）输入锁存器MOV DPTR，#0BFFFH ；指向；指向DAC0832（）输入锁存器（）输入锁存器MOV A，#data2MOVX DPTR，A ；data2送入送入0832（2）输入锁存器）输入锁存器MOV DPTR，#7FFFH ；同时启动；同时启动0832(1)、0832(2)MOVX DPTR，A ；完成；完成D/A转换输出转换输出3、直通工作方式、直通工作方式当当DAC0832芯片的片选信号、写信号、芯片的片选信号、写信号、及传送控制信号的引脚全部接地，允许输及传送控制信号的引脚全部接地，允许输入锁存信号入锁存信号ILE引脚接引脚接5V时，时，DAC0832芯片就处于直通工作方式，数字量一旦输芯片就处于直通工作方式，数字量一旦输入，就直接进入入，就直接进入DAC寄存器，进行寄存器，进行D/A转转换。换。8.2 /转换器及其与单片机接口转换器及其与单片机接口8.2.1 8.2.1 转换器的原理及主要技术指标转换器的原理及主要技术指标一、逐次逼近式一、逐次逼近式ADC的转换原理的转换原理二、双积分式二、双积分式ADC的转换原理的转换原理三、三、A/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标1、分辨率、分辨率ADC的分辨率的分辨率是指使输出数字量变化一个相是指使输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。常用二邻数码所需输入模拟电压的变化量。常用二进制的位数表示。例如进制的位数表示。例如12位位ADC的分辨率就的分辨率就是是12位，或者说分辨率为满刻度位，或者说分辨率为满刻度FS的的1/。一个。一个10V满刻度的满刻度的12位位ADC能分辨输入电能分辨输入电压变化最小值是压变化最小值是10V1/=2.4mV。2、量化误差、量化误差ADC把模拟量变为数字量，用数字量近似表示模拟量，这个把模拟量变为数字量，用数字量近似表示模拟量，这个过程称为量化。过程称为量化。量化误差是量化误差是ADC的有限位数对模拟量进行量的有限位数对模拟量进行量化而引起的误差化而引起的误差。实际上，要准确表示模拟量，。实际上，要准确表示模拟量，ADC的位数的位数需很大甚至无穷大。一个分辨率有限的需很大甚至无穷大。一个分辨率有限的ADC的阶梯状转换特的阶梯状转换特性曲线与具有无限分辨率的性曲线与具有无限分辨率的ADC转换特性曲线（直线）之间转换特性曲线（直线）之间的最大偏差即是量化误差。的最大偏差即是量化误差。3、偏移误差、偏移误差偏移误差偏移误差是指输入信号为零时，输出信号不为零的是指输入信号为零时，输出信号不为零的值，所以有时又称为零值误差。假定值，所以有时又称为零值误差。假定ADC没有非线没有非线性误差，则其转换特性曲线各阶梯中点的连线必定性误差，则其转换特性曲线各阶梯中点的连线必定是直线，这条直线与横轴相交点所对应的输入电压是直线，这条直线与横轴相交点所对应的输入电压值就是偏移误差。值就是偏移误差。、满刻度误差、满刻度误差满刻度误差满刻度误差又称为增益误差。又称为增益误差。ADC的满刻度的满刻度误差是指满刻度输出数码所对应的实际输入电误差是指满刻度输出数码所对应的实际输入电压与理想输入电压之差。压与理想输入电压之差。5、线性度线性度线性度线性度有时又称为非线性度，它是指转换器实际的有时又称为非线性度，它是指转换器实际的转换特性与理想直线的最大偏差。转换特性与理想直线的最大偏差。6、绝对精度、绝对精度在一个转换器中，任何数码所对应的实际模拟量输在一个转换器中，任何数码所对应的实际模拟量输入与理论模拟输入之差的最大值，称为入与理论模拟输入之差的最大值，称为绝对精度绝对精度。对。对于于ADC而言，可以在每一个阶梯的水平中点进行测量，而言，可以在每一个阶梯的水平中点进行测量，它包括了所有的误差。它包括了所有的误差。7、转换速率、转换速率ADC的的转换速率转换速率是能够重复进行数据转换的速度，是能够重复进行数据转换的速度，即每秒转换的次数。而完成一次即每秒转换的次数。而完成一次A/D转换所需的时间转换所需的时间（包括稳定时间），则是转换速率的倒数。（包括稳定时间），则是转换速率的倒数。主要性能为：主要性能为：分辨率为位；分辨率为位；精度：精度：ADC0809小于小于1LSB（ADC0808小于小于1/2LSB）；）；单单+5V供电，模拟输入电压范围为供电，模拟输入电压范围为05V；具有锁存控制的路输入模拟开关；具有锁存控制的路输入模拟开关；可锁存三态输出，输出与可锁存三态输出，输出与TTL电平兼容；电平兼容；功耗为功耗为15mW；不必进行零点和满度调整；不必进行零点和满度调整；转换速度取决于芯片外接的时钟频率。时钟频率转换速度取决于芯片外接的时钟频率。时钟频率范围：范围：101280KHz。典型值为时钟频率。典型值为时钟频率640KHz，转换时间约为，转换时间约为100S。8.2.2 ADC08098.2.2 ADC0809芯片及其与单片机的接口芯片及其与单片机的接口一、一、ADC0809的内部结构及引脚功能的内部结构及引脚功能1 1、IN0IN0IN7IN7，路模拟量输入端。，路模拟量输入端。2 2、D7D7D0D0，位数字量输出端。，位数字量输出端。3 3、ALEALE，地址锁存允许信号输入端。通常向此引脚输入一个正地址锁存允许信号输入端。通常向此引脚输入一个正脉冲时，可将三位地址选择信号脉冲时，可将三位地址选择信号A A、B B、C C锁存于地址寄存器内并锁存于地址寄存器内并进行译码，选通相应的模拟输入通道。进行译码，选通相应的模拟输入通道。4 4、STARTSTART，启动，启动A/DA/D转换控制信号输入端。一般向此引脚输入一转换控制信号输入端。一般向此引脚输入一个正脉冲，上升沿复位内部逐次逼近寄存器，下降沿后开始个正脉冲，上升沿复位内部逐次逼近寄存器，下降沿后开始A/DA/D转换。转换。5 5、CLKCLK，时钟信号输入端。，时钟信号输入端。6 6、EOCEOC，转换结束信号输出端。，转换结束信号输出端。A/DA/D转换期间转换期间EOCEOC为低电平，为低电平，A/DA/D转换结束后转换结束后EOCEOC为高电平。为高电平。7 7、OEOE，输出允许控制端，控制输出锁存器的三态门。当，输出允许控制端，控制输出锁存器的三态门。当OEOE为高为高电平时，转换结果数据出现在电平时，转换结果数据出现在D7D7D0D0引脚。当引脚。当OEOE为低电平时，为低电平时，D7D7D0D0引脚对外呈高阻状态。引脚对外呈高阻状态。8 8、C C、B B、A A，路模拟开关的地址选通信号输入端，路模拟开关的地址选通信号输入端，3 3个输入端个输入端的信号为的信号为000000111111时，接通时，接通IN0IN0IN7IN7对应通道。对应通道。9 9、VRVR（）、（）、VRVR（）：（）：分别为基准电源的正、负输入端。分别为基准电源的正、负输入端。二、二、ADC0809与单片机的接口与单片机的接口1、查询方式、查询方式 例：对路模拟信号轮流采样一次，并依次把转换例：对路模拟信号轮流采样一次，并依次把转换结果存储到片内结果存储到片内RAM以以DATA为起始地址的连续单为起始地址的连续单元中。元中。MAIN：MOV R1，#DATA ；置数据区首地址；置数据区首地址 MOV DPTR，#7FF8H；指向通道；指向通道 MOV R7，#08H；置通道数；置通道数LOOP：MOVX DPTR，A；启动；启动A/D转换转换HER：JB P3.3，HER ；查询；查询A/D转换结束转换结束 MOVX A，DPTR；读取；读取A/D转换结果转换结果 MOV R1，A；存储数据；存储数据 INC DPTR；指向下一个通道；指向下一个通道 INC R1；修改数据区指针；修改数据区指针 DJNZ R7，LOOP；个通道转换完否？；个通道转换完否？2、中断方式、中断方式 读取读取IN0通道的模拟量转换结果，并送至片内通道的模拟量转换结果，并送至片内RAM以以DATA为首地址的连续单元中。为首地址的连续单元中。ORG 0013H；中断服务程序入口；中断服务程序入口 AJMP PINT1 ORG 2000HMAIN：MOV R1,#DATA ；置数据区首地址；置数据区首地址 SETB IT1 ；为边沿触发方式；为边沿触发方式 SETB EA；开中断；开中断 SETB EX1；允许中断；允许中断 MOV DPTR，#7FF8H；指向；指向IN0通道通道 MOVX DPTR，A；启动；启动A/D转换转换LOOP：NOP；等待中断；等待中断 AJMP LOOP ORG 2100H；中断服务程序入口；中断服务程序入口PINT1：PUSH PSW；保护现场；保护现场 PUSH ACC PUSH DPL PUSH DPH MOV DPTR,#7FF8H MOVX A，DPTR；读取转换后数据；读取转换后数据 MOV R1，A；数据存入以；数据存入以DATA为首地址的为首地址的RAM中中 INC R1；修改数据区指针；修改数据区指针 MOVX DPTR，A ；再次启动；再次启动A/D转换转换 POP DPH ；恢复现场；恢复现场 POP DPL POP ACC POP PSW RETI ；中断返回；中断返回主要性能为：主要性能为：逐次逼近逐次逼近ADC，可选择工作于，可选择工作于12位，也可工作于位，也可工作于8位。转换后的数据有两种读出方式：位。转换后的数据有两种读出方式：12位一次读出；位一次读出；位、位两次读出。位、位两次读出。具有可控具有可控三态输出缓冲器三态输出缓冲器，逻辑电平为，逻辑电平为TTL电平。电平。非线性误差非线性误差：AD574AJ为为1LSB，AD574AK为为1/2LSB。8.2.3 ADC5748.2.3 ADC574芯片及其与单片机的接口芯片及其与单片机的接口转换时间转换时间：最大转换时间为：最大转换时间为25S（属中档速度）。（属中档速度）。输入模拟信号输入模拟信号，单极性时，范围为，单极性时，范围为0V10V和和0V20V，从不同引脚输入。双极性输入时，范，从不同引脚输入。双极性输入时，范围为围为0V5V和和0V10V，从不同引脚输入。，从不同引脚输入。输出码制输出码制：单极性输入时，输出数字量为原码，：单极性输入时，输出数字量为原码，双极性输入时，输出为偏移二进制码。双极性输入时，输出为偏移二进制码。具有具有10.000V的高精度的高精度内部基准电压源内部基准电压源，只需，只需外接一只适当阻值的电阻，便可向外接一只适当阻值的电阻，便可向DAC部分的解部分的解码网络提供参考输入。内部具有时钟产生电路，码网络提供参考输入。内部具有时钟产生电路，不须外部接线。不须外部接线。需三组电源需三组电源：5V、VCC（12V15V）、）、VEE（12V15V）。由于转换精度高，所提）。由于转换精度高，所提供电源必须有良好的稳定性，并进行充分滤波，供电源必须有良好的稳定性，并进行充分滤波，以防止高频噪声的干扰。以防止高频噪声的干扰。低功耗低功耗：典型功耗为：典型功耗为390mW。一、一、AD574A引脚功能引脚功能二、二、AD574A的单极性和双极性输入的单极性和双极性输入 单极性输入单极性输入 双极性输入双极性输入 1、单极性输入电路、单极性输入电路 当输入电压为当输入电压为VIN=0V+10V时，应从引脚时，应从引脚10VIN输入，当输入，当VIN=0V+20V，应从，应从20VIN引脚输入。输出数字量引脚输入。输出数字量D为无符号二进制码，为无符号二进制码，计算公式为：计算公式为：D=4096 VIN/VFS 或或：VIN=D VFS/4096 式中式中VIN为输入模拟量（为输入模拟量（V），），VFS是满量程，如是满量程，如果从果从10VIN引脚输入，引脚输入，VFS=10V，1LSB=10/4096=24（mV)；若信号从；若信号从20VIN 引脚输引脚输入，入，VFS=20V，1LSB=20/4096=49（mV)。2、双极性输入电路、双极性输入电路 R1用于调整双极性输入电路的零点。如果输入信号用于调整双极性输入电路的零点。如果输入信号VIN在在5V5V之间，应从之间，应从10VI引脚输入；当引脚输入；当VI在在10V10V之间，应从之间，应从20 VI引脚输入。引脚输入。双极性输入时输出数字量双极性输入时输出数字量D与输入模拟电压与输入模拟电压VI之间的关系：之间的关系：D2048（1+2VI/VFS）或或：VI（D/2048-1）VFS/2 式中式中VFS的定义与单极性输入情况下对的定义与单极性输入情况下对VFS的定义相同。的定义相同。由上式求出的数字量由上式求出的数字量D是是12位偏移二进制码。把位偏移二进制码。把D的最高的最高位求反便得到补码。补码对应模拟量输入的符号和大小。同样，位求反便得到补码。补码对应模拟量输入的符号和大小。同样，从从AD574A读到的或应代到式中的数字量读到的或应代到式中的数字量D也是偏移二进制码。也是偏移二进制码。例如，当模拟信号从例如，当模拟信号从10 VIN引脚输入，则引脚输入，则VFS10V，若读得，若读得DFFFH，即，即111111111111B4095，代入式中可求得，代入式中可求得VIN4.9976 V。三、三、AD574A与单片机的接口与单片机的接口采用双极性输入方式采用双极性输入方式，可对，可对5V或或10V的模拟信号进的模拟信号进行转换。当行转换。当AD574A与与80C31单片机配置时，由于单片机配置时，由于AD574A输出输出12位数据，所以当单片机读取转换结果位数据，所以当单片机读取转换结果时，应分两次进行：当时，应分两次进行：当0=0时，读取高时，读取高8位；当位；当0=1时，读取低时，读取低4位。位。转换结果的读取有三种方式转换结果的读取有三种方式：（：（a）STS空着不接，空着不接，单片机就只能在启动单片机就只能在启动AD574A转换后延时转换后延时25S以上再以上再读取转换结果，即延时方式；（读取转换结果，即延时方式；（b）STS接到接到80C31的的一条端口线上，单片机就可以采用查询方式。当查得一条端口线上，单片机就可以采用查询方式。当查得STS为低电平时，表示转换结束；为低电平时，表示转换结束；(c)STS接到接到80C31的端，则可以采用中断方式读取转换结果。图中的端，则可以采用中断方式读取转换结果。图中AD574A的的STS与与80C31的的P1.0线相连，故采用查询方线相连，故采用查询方式读取转换结果。式读取转换结果。AD574A的转换程序段如下：的转换程序段如下：AD574A：MOV DPTR，#0FFF8H ；送端口地址入；送端口地址入DPTR MOVX DPTR，A ；启动；启动AD574A SETB P1.0 ；置；置P1.0为输入方式为输入方式 LOOP：JB P1.0，LOOP ；检测；检测P1.0口口 INC DPTR ；使；使R/C为为1 MOVX A，DPTR ；读取高；读取高8位数据位数据 MOV 41H，A ；高；高8位内容存入位内容存入41H单元单元 INC DPTR ；使、；使、A0均为均为1 INC DPTR ；MOVX A，DPTR ；读取低；读取低4位位 MOV 40H，A ；将低；将低4位内容存入位内容存入40H单元单元 .上述程序是按查询方式设计，也可按中断方式设计中断服务程序上述程序是按查询方式设计，也可按中断方式设计中断服务程序。MC14433是美国是美国Motorola公司生产的公司生产的3位半位半双积分双积分A/D转换器，是目前市场上广为流行的典转换器，是目前市场上广为流行的典型的型的A/D转换器。转换器。MC14433具有抗干扰性能好，具有抗干扰性能好，转换精度高（相当于转换精度高（相当于11位二进制数），自动校零，位二进制数），自动校零，自动极性输出，自动量程控制信号输出，动态字自动极性输出，自动量程控制信号输出，动态字位扫描位扫描BCD码输出，单基准电压，外接元件少，码输出，单基准电压，外接元件少，价格低廉等特点。但其价格低廉等特点。但其转换速度约转换速度约110次次/秒秒。在不要求高速转换的场合，如温度控制系统中，在不要求高速转换的场合，如温度控制系统中，被广泛采用。被广泛采用。5G14433与与MC14433完全兼容，可完全兼容，可以互换使用。以互换使用。8.2.4 MC144338.2.4 MC14433芯片及其与单片机的接口芯片及其与单片机的接口一、一、MC14433的内部结构及引脚功能的内部结构及引脚功能 模拟电路部分模拟电路部分有基准电压、模拟电压输入部分。被有基准电压、模拟电压输入部分。被转换的模拟电压输入量程为转换的模拟电压输入量程为199.9mV或或1.999V，与，与之对应的基准电压相应为之对应的基准电压相应为200mV或或2V两种。两种。数字电路部分数字电路部分由逻辑控制、由逻辑控制、BCD码及输出锁存器、码及输出锁存器、多路开关、时钟以及极性判别、溢出检测等电路组成。多路开关、时钟以及极性判别、溢出检测等电路组成。MC14433采用字位动态扫描采用字位动态扫描BCD码输出方式，即千、码输出方式，即千、百、十、个位百、十、个位BCD码轮流地在码轮流地在Q0Q3端输出，同时端输出，同时在在DS1DS4端出现同步字位选通信号。端出现同步字位选通信号。主要的外接器件主要的外接器件是时钟振荡器外接电阻是时钟振荡器外接电阻RC、外接、外接失调补偿电容失调补偿电容C0和外接积分阻容元件和外接积分阻容元件R1、C1。MC14433芯片的引脚功能如下：芯片的引脚功能如下：（1）VAG：被测电压：被测电压VX和基准电压和基准电压VR的接地端的接地端（模拟地）。（模拟地）。（2）VR：外接输入基准电压（：外接输入基准电压（2V或或200mV）。）。（3）VX：被测电压输入端。：被测电压输入端。（4）R1、R1/C1、C1：外接积分电阻外接积分电阻R1和积分电和积分电容容C1元件端，外接元件典型值为：当量程为元件端，外接元件典型值为：当量程为2V时，时，C1=0.1F，R1=470k；当量程为；当量程为200mV时，时，C1=0.1F，R1=27k。（5）C01、C02：外接失调补偿电容：外接失调补偿电容C0端，端，C0的的典型值为典型值为0.1F。（6）DU：更新输出的：更新输出的A/D转换数据结果的输入端。当转换数据结果的输入端。当DU与与EOC连接时，每次的连接时，每次的A/D转换结果都被更新。转换结果都被更新。（7）CLK1和和CLK0：时钟振荡器外接电阻时钟振荡器外接电阻RC端。时钟频率端。时钟频率随随RC的增加而下降。的增加而下降。RC的值为的值为300k时，时钟频率为时，时钟频率为147 kHz（每秒约转换（每秒约转换9次）。次）。（8）VEE：模拟部分的负电源端，接：模拟部分的负电源端，接5V。（9）VSS：除：除CLK0端外所有输出端的低电平基准（数字地）端外所有输出端的低电平基准（数字地）。当。当VSS接接VAG（模拟地）时，输出电压幅度为（模拟地）时，输出电压幅度为VAGVDD（05V）；当）；当VSS接接VEE（5V）时，输出电压幅度为）时，输出电压幅度为VEEVDD（5V5V），），10V的幅度。实际应用时一般的幅度。实际应用时一般是是VSS接接VAG，即模拟地和数字地相连。，即模拟地和数字地相连。（10）EOC：转换周期结束标志输出。每当一个：转换周期结束标志输出。每当一个A/D转换周转换周期结束，期结束，EOC端输出一个宽度为时钟周期二分之一宽度的正端输出一个宽度为时钟周期二分之一宽度的正脉冲。脉冲。（11）：过量程标志输出，平时为高电平。当：过量程标志输出，平时为高电平。当 大于大于VR时（被测电平输入绝对值大于基准电压），时（被测电平输入绝对值大于基准电压），端输出低端输出低电平。电平。（12）DS1DS4：多路选通脉冲输出端。：多路选通脉冲输出端。DS1对应千位，对应千位，DS4对应个位。每个选通脉冲宽度为对应个位。每个选通脉冲宽度为18个时钟周期，两个相个时钟周期，两个相邻脉冲之间间隔邻脉冲之间间隔2个时钟周期。个时钟周期。（13）Q0Q3：BCD码数据输出线。其中码数据输出线。其中Q0为最低位，为最低位，Q3为最高位。当为最高位。当DS2、DS3和和DS4选通期间，输出三位完整的选通期间，输出三位完整的BCD码，即码，即09十个数字任何一个都可以。但在十个数字任何一个都可以。但在DS1选通期选通期间，数据输出线间，数据输出线Q0Q3除了千位的除了千位的0或或1外，还表示了转换值外，还表示了转换值的正负极性和欠量程还是过量程，其含义见表。的正负极性和欠量程还是过量程，其含义见表。Q3表示千位（表示千位（1/2）数的内容，）数的内容，Q3=“0”（低（低电平）时，千位数为电平）时，千位数为1；Q3=“1”（高电平）时，千位数为（高电平）时，千位数为0；Q2 表示被测电压的极性，表示被测电压的极性，Q2=“1”表示正极表示正极性，性，Q2=“0”表示负极性；表示负极性；Q0“1”表示被测电压在量程外（过或欠表示被测电压在量程外（过或欠量程），可用于仪表自动量程切换。当量程），可用于仪表自动量程切换。当Q3=“0”时，表示过量程；当时，表示过量程；当Q3=“1”时，表时，表示欠量程。示欠量程。（14）VDD：正电源端，接：正电源端，接5V。二、二、MC14433与与80C51单片机的接口单片机的接口 尽管尽管MC14433需外接的元件很少，但为使其工作与最佳状态，需外接的元件很少，但为使其工作与最佳状态，也必须也必须注意外部电路的连接和外接元器件的选择注意外部电路的连接和外接元器件的选择。由于片内。由于片内提供时钟发生器，使用时只需外接一个电阻；也可采用外部提供时钟发生器，使用时只需外接一个电阻；也可采用外部输入时钟或外接晶体振荡电路。输入时钟或外接晶体振荡电路。MC14433芯片工作电源为芯片工作电源为5V，正电源接，正电源接VDD，模拟部分负电源端接，模拟部分负电源端接VEE，模拟地，模拟地VAG与数字地与数字地VSS相连为公共接地端。为了提高电源的抗干相连为公共接地端。为了提高电源的抗干扰能力，扰能力，正、负电源分别经去耦电容正、负电源分别经去耦电容0.047F、0.02F与与VSS（VAG）端相连）端相连。MC14433芯片的芯片的基准电压须外接基准电压须外接，可由，可由MC1403通过分压提供通过分压提供2V或或200mV的基准电压。在一的基准电压。在一些精度不高的小型智能化仪表中，由于些精度不高的小型智能化仪表中，由于5V电源是电源是经过三端稳压器稳压的，工作环境又比较好，这样经过三端稳压器稳压的，工作环境又比较好，这样就可以通过电位器对就可以通过电位器对5V直接分压得到。直接分压得到。EOC是是A/D转换结束的输出标志信号，每一次转换结束的输出标志信号，每一次A/D转换结束时，转换结束时，EOC端都输出一个端都输出一个1/2时钟周期宽度的时钟周期宽度的脉冲。当给脉冲。当给DU端输入一个正脉冲时，当前端输入一个正脉冲时，当前A/D转换转换周期的转换结果将被送至输出锁存器，经多路开关周期的转换结果将被送至输出锁存器，经多路开关输出，否则将输出锁存器中原来的转换结果。所以输出，否则将输出锁存器中原来的转换结果。所以DU端与端与EOC端相连，以选择连续转换方式，每次转端相连，以选择连续转换方式，每次转换结果都送至输出寄存器。换结果都送至输出寄存器。由于由于MC14433的的A/D转换结果是动态分时输出的转换结果是动态分时输出的BCD码码，Q0Q3和和DS1DS4都不是总线式都不是总线式的。因的。因此，此，80C51单片机只能单片机只能通过并行通过并行I/O接口或扩展接口或扩展I/O接接口与其相连口与其相连。对于。对于80C31单片机的应用系统来说，单片机的应用系统来说，MC14433可以直接和其可以直接和其P1口或扩展口或扩展I/O口口8155/8255相连。相连。80C51读取读取A/D转换结果可以采用中断方式或查转换结果可以采用中断方式或查询方式。采用中断方式时，询方式。采用中断方式时，EOC端与端与80C51外部中外部中断输入端或相连。采用查询方式时断输入端或相连。采用查询方式时EOC端可接入端可接入80C51任一个任一个I/O口或扩展口或扩展I/O口。口。MC14433上电后，即对外部模拟输入电上电后，即对外部模拟输入电压信号进行压信号进行A/D转换，由于转换，由于EOC与与DU端相端相连，每次转换完毕都有相应的连，每次转换完毕都有相应的BCD码及相码及相应的选通信号出现在应的选通信号出现在Q0Q3和和DS1DS4上。当上。当80C51开放开放CPU中断，允许外部中中断，允许外部中断断1中断申请，并置外部中断为边沿触发方中断申请，并置外部中断为边沿触发方式，在执行下列程序后，每次式，在执行下列程序后，每次A/D转换结束转换结束时，都将把时，都将把A/D转换结果数据送入片内转换结果数据送入片内RAM中的中的2EH、2FH单元。这两个单元均单元。这两个单元均可位寻址。可位寻址。初始化程序：初始化程序：INI1：SETB IT1 ；选择为边沿触发方式；选择为边沿触发方式 MOV IE，#10000100B ；CPU开中断，外部中断允许开中断，外部中断允许 中断服务程序：中断服务程序：PINT1：MOV A，P1 JNB ACC.4，PINT1 ；等待；等待DS1选通信号选通信号 JB ACC.0，PEr ；查是否过、欠量程，是则转；查是否过、欠量程，是则转Per JB ACC.2，PL1 ；查结果是正或负，；查结果是正或负，1为正，为正，0为负为负 SETB 77H ；负数符号置；负数符号置1，77H为符号位位地址为符号位位地址 AJMP PL2 PL1：CLR 77H ；正数，符号位置；正数，符号位置0 PL2：JB ACC.3，PL3 ；查千位（；查千位（1/2位）数为位）数为0或或1，ACC.3=0 时千位数为时千位数为 SETB 74H ；千位数置；千位数置1 AJMP PL4 PL3：CLR 74H ；千位数置；千位数置0PL4：MOV A，P1 JNB ACC.5,PL4 ；等待百位；等待百位BCD 码选通信号码选通信号DS2 MOV R0，#2EH XCHD A，R0 ；百位数送入；百位数送入2EH低低4位位PL5：MOV A，P1 JNB ACC.6，PL5 ；等待十位数选通信号；等待十位数选通信号DS3 SWAP A ；高低；高低4位交换位交换 INC R0 ；指向；指向2FH单元单元 MOV R0，A ；十位数送入；十位数送入2FH高高4位位PL6：MOV A，P1 JNB ACC.7，PL6 ；等待个位数选通信号；等待个位数选通信号DS4 XCHD A，R0 ；个位数送入；个位数送入2FH低低4位位 RETI ；中断返回；中断返回PEr：SETB 10H ；置过、欠量程标志；置过、欠量程标志 RETI ；中断返回；中断返回8.3 开关量接口开关量接口 开关量的输入与输出，从原理上讲十分简开关量的输入与输出，从原理上讲十分简单。单。CPU只要通过对输入信息分析是只要通过对输入信息分析是“1”还是还是“0”，即可知开关是合上还是断开。，即可知开关是合上还是断开。如果控制某个执行器的工作状态，只需送出如果控制某个执行器的工作状态，只需送出“0”或或“1”，即可由操作机构执行。但是，即可由操作机构执行。但是由于工业现场存在着电、磁、振动、温度等由于工业现场存在着电、磁、振动、温度等各种干扰及各类执行器所要求的开关电压量各种干扰及各类执行器所要求的开关电压量级及功率不同，所以在接口电路中除根据需级及功率不同，所以在接口电路中除根据需要选用不同的元器件外，要选用不同的元器件外，还需要采用各种缓还需要采用各种缓冲、隔离与驱动冲、隔离与驱动措施。措施。8.3.1 8.3.1 开关量输入接口开关量输入接口一、扳键开关与单片机的接口一、扳键开关与单片机的接口 读扳键开关状态程序段：读扳键开关状态程序段：CLR P1.0 ；准备选通和读入开关状态；准备选通和读入开关状态 MOVX A，R0 ；需要的只是读信号，（；需要的只是读信号，（R0）可为随机值）可为随机值 RRC A JNC KS1 ；如；如P0.0为低电平，转为低电平，转KS1 LJMP KF1 ；P0.0为高电平，执行为高电平，执行KF1程序程序 KS1：RRC A JNC KS2 ；如；如P0.1为低电平，转为低电平，转KS2 LJMP KF2 ；P0.1为高电平，执行为高电平，执行KF2程序程序 KS7：RRC A JNC ELSE ；如；如P0.7为低电平，转为低电平，转ELSE LJMP KF8 ；P0.7为高电平，执行为高电平，执行KF8程序程序ELSE：二、拨盘开关与单片机的接口二、拨盘开关与单片机的接口 接口程序如下：接口程序如下：BCD：CLR P1.0 ；准备选通和读入；准备选通和读入2位位BCD码码 MOVX A，R0 ；读信号，自读信号，自P0口读口读2位位 BCD码码 ANL A，#0FH ；取个位数；取个位数 MOV 20H，A ；存入片内；存入片内RAM 的的20H单元单元 MOVX A，R0 ；重读；重读2位位BCD码码 ANL A，#0F0H ；取十位数；取十位数 SWAP A ；调整到低半字节；调整到低半字节 MOV 21H，A ；存入片内；存入片内RAM的的21H单元单元 RET 光耦合器光耦合器是以光为媒介传输信号的器件，它把一个发光二极管和一个光敏三极管封装在一个管壳内，发光二极管加上正向输入电压信号（1.1V）就会发光，光信号作用在光敏三极管基极产生基极光电流使三极管导通，输出电信号。8.3.2 8.3.2 开关量输出接口开关量输出接口一、输出接口的隔离一、输出接口的隔离主要特性参数有以下几个方面：主要特性参数有以下