常用ADDA芯片的使用：并行ADC0809、串行ADC0832、串行PCF8591.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,9-3 A/D,转换接口电路,一、,A/D,转换的基本概念,A/D,转换的功能是把模拟量电压转换为,N,位数字量。,设,D,为,N,位二进制数字量，,UA,为电压模拟量，,UREF,为参考电压，无论,A/D,或,D/A,，,其转换关系为：,U,A,=D,U,REF,/2,N,（,其中：,D=D,0,2,0,+D,1,2,1,+,+D,N-1,2,N-1,）,1,、,A/D,转换器的主要性能指标：,转换精度,。转换精度通常用分辨率和量化误差来描述。,分辨率,。分辨率,=U,REF,/2,N,表示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。,N,为,A/D,转换的位数，,N,越大，分辨率越高,，习惯上分辨率常以,A/D,转换位数,N,表示。,量化误差,。量化误差是指零点和满度校准后，在整个转换范围内的最大误差。,转换时间,。指,A/D,转换器完成一次,A/D,转换所需时间。转换时间越短，适应输入信号快速变化能力越强。,2,、,A/D,转换器分类,A/D,转换器分类：按,转换原理形式,可分为逐次逼近式、双积分式和,V/F,变换式；,按,信号传输形式,可分为并行,A/D,和串行,A/D,。,二、,并行,A/D,ADC0809,及其接口电路,1,、,引脚功能和典型连接电路,IN0,IN7,：,8,路模拟信号输入端,。,C,、,B,、,A,：,8,路模拟信号转换选择端,。,与低,8,位地址中,A0,A2,连接。由,A0,A2,地址,000,111,选择,IN0,IN7,八路,A/D,通道。,CLK,：,外部时钟输入端,。,时钟频率高，,A/D,转换速度快。允许范围为,10,1280KHz,。,通常由,80C51 ALE,端直接或分频后与,0809 CLK,端相连接。,D0,D7,：,数字量输出端,。,OE,：,A/D,转换结果输出允许控制端,。,OE=1,，,允许将,A/D,转换结果从,D0,D7,端输出。通常由,80C51,的端与,0809,片选端（例如,P2.0,）,通过或非门与,0809 OE,端相连接。,ALE,：,地址锁存允许信号输入端,。,0809 ALE,信号有效时将当前转换的通道地址锁存。,START,：,启动,A/D,转换信号输入端,。,当,START,端输入一个正脉冲时，立即启动,0809,进行,A/D,转换。,START,端与,ALE,端连在一起，由,80C51WR,与,0809,片选端（例如,P2.0,）,通过或非门相连。,EOC,：,A/D,转换结束信号输出端，高电平有效。,U,REF,（,+,）,、,U,REF,（,-,）,：,正负基准电压输入端,。,Vcc,：,正电源电压,（,+5V,）。,GND,：,接地端,。,2,、,ADC 0809,应用实例,中断方式,【,例,9-12】,按图,9-20,，用中断方式对,8,路模拟信号依次,A/D,转换一,次，并把结果存入以,30H,为首址的内,RAM,中，试编制程序。,解：,ORG 0000H,;,复位地址,LJMP STAT,;,转初始化程序,ORG 0013H,;,中断服务子程序入口地址,LJMP PINT1,;,中断,转中断服务子程序,;,ORG 0100H,;,初始化程序首地址,STAT:MOV R1,#30H,;,置数据区首址,MOV R7,#8,;,置通道数,SETB IT1,;,置边沿触发方式,SETB EX1,;,开中,SETB EA,;CPU,开中,MOV DPTR,#0FEF8H,;,置,0809,通道,0,地址,MOVX DPTR,A,;,启动,0,通道,A/D,LJMP MAIN,;,转主程序,并等待,A/D,中断,ORG 0200H,;,中断服务子程序首地址,PINT1:PUSH Acc,;,保护现场,PUSH PSW,;,MOVX A,DPTR,;,读,A/D,值,MOV R1,A,;,存,A/D,值,INC DPTR,;,修正通道地址,INC R1,;,修正数据区地址,MOVX DPTR,A,;,启动下一通道,A/D,DJNZ R7,GORETI,;,判,8,路采集完否,?,未完继续,CLR EX1,;8,路采集已完,关中,GORETI:POP PSW,;,恢复现场,POP Acc,;,RETI,;,中断返回,查询方式,工作在查询方式时,0809 EOC,端可不必通过反相器与或相连，直接与,80C51 P1,口或,P3,口中任一端线相连。,【,例,9-13】,图,9-20,中，用,P1.0,直接与,0809 EOC,端相连，试用查询方式编制程序，对,8,路模拟信号依次,A/D,转换一次，并把结果存入以,40H,为首址的内,RAM,中。,解：,MAIN:MOV R1,#40H,;,置数据区首址,MOV R7,#8,;,置通道数,SETB P1.0,;,置,P1.0,输入态,MOV DPTR,#0FEF8H,;,置,0809,通道,0,地址,LOOP:MOVX DPTR,A,;,启动,A/D,JNB P1.0,$,;,查询,A/D,转换结束否？未完继续查询等待,MOVX A,DPTR,;A/D,已结束,读,A/D,值,MOV R1,A,;,存,A/D,值,INC DPTR,;,修改通道地址,INC R1,;,修改数据区地址,DJNZ R7,LOOP,;,判,8,路采集完否,?,未完继续,RET,;8,路采集完毕,返回,延时等待方式,工作在延时等待方式时,0809 EOC,端可不必与,80C51,相连,是根据时钟频率计算出,A/D,转换时间,略微延长后直接读,A/D,转换值。,【,例,9-14】,图,9-20,中，,0809 EOC,端开路，,fosc,=6MHz,，,试用延时等待方式编制程序，对,8,路模拟信号依次,A/D,转换一次，并把结果存入以,50H,为首址的内,RAM,中。,解：编程如下：,MAIN:MOV R1,#50H,;,置数据区首址,MOV R7,#8,;,置通道数,MOV DPTR,#0FEF8H,;,置,0809,通道,0,地址,LOOP:MOVX DPTR,A,;,启动,A/D,MOV R6,#17,;,DJNZ R6,$,;,延时,68,S:2,机周,17=34,机周,2,S,34=68,S,MOVX A,DPTR,;,读,A/D,值,MOV R1,A,;,存,A/D,值,INC DPTR,;,修正通道地址,INC R1,;,修正数据区地址,DJNZ R7,LOOP,;,判,8,路采集完否,?,未完继续,RET,;8,路采集完毕,返回,三、,串行,A/D,ADC0832,及其接口电路,ADC 0832,是,8,位串行,A/D,转换器；,转换速度较高（,250KHz,时转换时间,32,s,）；,单电源供电，功耗低（,15mw,）。,1,、,引脚功能,V,DD,、,V,SS,：,电源接地端，,V,DD,同时兼任,U,REF,；,CS,：,片选端，低电平有效；,DI,：,数据信号输入端；,DO,：,数据信号输出端；,CLK,：,时钟信号输入端，要求低于,600KHz,；,CH0,、,CH1,：,模拟信号输入端（双通道）,；,2,、,典型应用电路,P1.0,片选,CS,；,TXD,发送时钟信号输入,ADC0832 CLK,；,RXD,与,DI,、,DO,端连接在一起。,编码,通道选择,CH0 CH1,00,01,10,11,表9-3,3,、,串行,A/D,转换工作时序,工作时序分为二个阶段：,起始和通道配置，由,CPU,发送，从,ADC0832 DI,端输入；,A/D,转换数据串行输出，由,ADC 0832,从,DO,端输出，,CPU,接收。,4,、,软件编程,【,例,9-15】,按图,9-21,（,b,）,电路，试编制程序，将,CH0,、,CH1,通道输入的模拟信号,A/D,转换，分别存入,30H31H,中。,解：,AD0832:MOV SCON,#00H,;,置串口方式,0,禁止接收,CLR ES,;,串口禁中,MOV R0,#30H,;,置,A/D,数据存储区首址,CLR P1.0,;,片选,0832,MOV A,#06H,;,置,CH0,通道配置,ADC0:MOV SBUF,A,;,启动,A/D,ADC1:JNB TI,ADC1,;,串行发送启动及通道配置信号,CLR TI,;,清发送中断标志,SETB REN,;,允许,(,启动,),串行接收,ADC2:JNB RI,ADC2,;,接收第一字节,CLR RI,;,清接收中断标志,同时启动接收第二字节,MOV A,SBUF,;,读第一字节数据,MOV B,A,;,暂存,说明,：,接收第一字节的,8,位数据为（注意先接收低位,D4,）：,清串行接收中断标志后，启动串行接收第二字节，其数据为：,组合后的,8,位数据为：,高低,4,位互换后的,8,位数据为：,ADC3:JNB RI,ADC3,;,接收第二字节,CLR RI,;,清接收中断标志,MOV A,SBUF,;,读第二字节数据,ANL A,#0FH,;,第二字节屏蔽高,4,位,ANL B,#0FOH,;,第一字节屏蔽低,4,位,ORL A,B,;,组合,SWAP A,;,高低,4,位互换,组成正确的,A/D,数据,MOV R0,A,;,存,A/D,数据,INC R0,;,指向下一存储单元,MOV A,#0EH,;,置,CH1,通道配置,CJNE R0,#32H,ADC0,;,判两通道,A/D,完毕否,?,未完继续,CLR REN,;,两通道,A/D,完毕,禁止接收,SETB P1.0,;,清,0832,片选,RET,;,D3,D2,D1,D0,D1,D2,D3,D4,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,D7,D6,D5,D4,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,四、,I,2,C,串行,A/D,典型应用电路,I,2,C,串行,A/D,芯片,PCF8591,，,同时具有,A/D,、,D/A,转换功能,。,1,、,PCF8591,引脚功能,SDA,、,SCL,：,I,2,C,总线数据线、时钟线；,A2,、,A1,、,A0,：,引脚地址输入端；,AIN0,AIN3,：,模拟信号输入端，,OSC,：,外部时钟输入端，内部时钟输出端；,EXT,：,内外部时钟选择端，,EXT=0,时选择内部时钟；,V,DD,、,V,SS,：,电源、接地端；,AGND,：,模拟信号地；,U,REF,：,基准电压输入端；,A,OUT,：,D/A,转换模拟量输出端；,该芯片既可用于,A/D,转换（模拟信号从,AIN0,AIN3,输入），又可用于,D/A,转换（,D/A,转换模拟量从,A,OUT,输出），器件地址为,1001,，若,A2A1A0,接地，,D/A,转换写寻址字节,SLA,W,=90H,，,A/D,转换读寻址字节,SLA,R,=91H,。,2,、,硬件电路设计,3,、,片内可编程功能,控制命令字,PCF8591,内部有一个控制寄存器，用来存放控制命令，其格式如下：,COM,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,D1,、,D0,：,A/D,通道编号,00:,通道,0,；,01:,通道,1,；,10:,通道,2,；,11:,通道,3,；,D2,：,自动增量选择,D2=1,时，,A/D,转换将按通道,0,3,依次自动转换；,D3,、,D7,：,必须为,0,；,D5,、,D4,：,模拟量输入方式选择位,：,00:,输入方式,0,（,四路单端输入,）；,01:,输入方式,1,（,三路差分输入,）；,10:,输入方式,2,（,二路单端一路差分输入,）；,11:,输入方式,3,（,二路差分输入,）。,D6,：,模拟输出允许,。,D6=1,，,模拟量输出有效；,输入方式,0,（四路单端输入）：,ANI0,通道,0,（单端输入）,ANI1,通道,1,（单端输入）,ANI2,通道,2,（单端输入）,ANI3,通道,3,（单端输入）,输入方式,1,（三路差分输入）：,输入方式,2,（二路单端一路差分输入）：,输入方式,3,（二路差分输入）：,ADC,数据操作格式,S,SLA,W,A,COM,A,S,SLA,R,A,Data0,A,Data1,A,发出控制命令（写操作）,A/D,转换（读操作）,其中红色部分由,80C51,发送，,PCF8591,接收；,黑色部分由,PCF8591,发送，,80C51,接收；,4,、,软件编程,【,例,9-16】,按图,9-23,（,b,）,编程将,AIN0,AIN3 4,个通道的模拟信号,A/D,转换后，依次存入以,50H,为首址的内,RAM,中。设,VIIC,软件包已装入,ROM,，,VSDA,、,VSCL,、,SLA,、,NUMB,、,MTD,、,MRD,均已按,8.3.2,软件包小结中协议定义。,解：,VADC:MOV SLA,#90H,;,置发送寻址字节,MOV MTD,#00000100B,;,置,A/D,转换控制命令,通道自动增量,MOV NUMB,#1,;,置发送字节数,LCALL WRNB,;,发送控制命令字,MOV R0,#50H,;,置,A/D,数据区首址,VADC0:MOV SLA,#91H,;,置接收寻址字节,MOV NUMB,#2,;,置接收字节数,LCALL RDNB,;,读,A/D,转换数据,MOV R0,41H,;,存,A/D,转换数据,(,存在,50H,53H),INC R0,;,修改,A/D,数据区地址,CJNE R0,#54H,VADC0,;,判,4,通道,A/D,完成否,?,未完继续,RET,;,9-4 D/A,转换接口电路,一、,D/A,转换的基本概念,1,、,D/A,转换的基本概念,D/A,转换的基本原理是应用电阻解码网络，将,N,位数字量逐位转换为模拟量并求和，从而实现将,N,位数字量转换为相应的模拟量。,设,D,为,N,位二进制数字量，,U,A,为电压模拟量，,U,REF,为参考电压，无论,A/D,或,D/A,，,其转换关系为：,U,A,=D,U,REF,/2,N,（,其中：,D=D,0,2,0,+D,1,2,1,+,+D,N-1,2,N-1,）,2,、,D/A,转换器的主要性能指标,分辨率,:,相对分辨率,=1/2,N,，,N,越大，分辨率越高。,线性度,转换精度,建立时间,温度系数,二、,DAC0832,及其接口电路,DAC 0832,是,8,位,D/A,芯片，由美国国家半导体公司生产，是目前国内应用最广的,8,位,D/A,芯片（请特别注意,ADC0832,与,DAC0832,的区别）。,1,、,结构和引脚功能,DI0,DI7,：,8,位数据输入端。,ILE,：,输入数据允许锁存信号，高电平有效。,CS,：,片选端，低电平有效。,WR1,：,输入寄存器写选通信号，低电平有效。,WR2,：,DAC,寄存器写选通信号，低电平有效。,XFER,：,数据传送信号，低电平有效。,I,OUT1,、,I,OUT2,：,电流输出端。,R,FB,：,反馈电流输入端。,U,REF,：,基准电压输入端。,Vcc,：,正电源端；,AGND,：,模拟地；,DGND,：,数字地。,2,、,DAC 0832,工作方式,用软件指令控制这,5,个控制端：,ILE,、,CS,、,WR1,、,WR2,、,XFER,，,可实现三种工作方式：,直通工作方式,：,5,个控制端均有效，直接,D/A,；,单缓冲工作方式,：,5,个控制端一次选通；,双缓冲工作方式,：,5,个控制端分二次选通。,三、,DAC 0832,应用实例,1,、单缓冲方式,【,例,9-17】,电路按图,9-27,，要求输出锯齿波如图,9-29,（,a,）,所示，幅度为,U,REF,/2=2.5V,。,解：程序如下：,START:MOV DPTR,#7FFFH,;,置,DAC0832,地址,;,LOOP1:MOV R7,#80H,;,置锯齿波幅值,;1,机周,LOOP2:MOV A,R7,;,读输出值,;1,机周,MOVX DPTR,A,;,输出,;2,机周,DJNZ R7,LOOP2,;,判周期结束否,?2,机周,SJMP LOOP1,;,循环输出,;2,机周,2,、,双缓冲方式,【,例,9-18】,按图,9-28,（,a,）,编程，,DAC0832,和输出端接运放后，分别接图形显示器,X,轴和,Y,轴偏转放大器输入端，实现同步输出，更新图形显示器光点位置。已知,X,轴信号和,Y,轴信号已分别存于,30H,、,31H,中。,解：,DOUT:MOV DPTR,#0DFFFH,;,置,DAC0832(1),输入寄存器地址,MOV A,30H,;,取,X,轴信号,MOVX DPTR,A,;X,轴信号,0832(1),输入寄存器,MOV DPTR,#0BFFFH,;,置,DAC0832(2),输入寄存器地址,MOV A,31H,;,取,Y,轴信号,MOVX DPTR,A,;Y,轴信号,0832(2),输入寄存器,MOV DPTR,#7FFFH,;,置,0832(1),、,(2)DAC,寄存器地址,MOVX DPTR,A,;,同步,D/A,输出,X,、,Y,轴信号,RET,;,四、,I,2,C,串行,D/A,典型应用电路,1,、,典型应用连接电路,2,、,写操作数据格式,S,SLA,W,A,COM,A,data,A,其中红色部分由,80C51,发送，,PCF8591,接收；,黑色部分由,PCF8591,发送，,80C51,接收；,3,、,软件编程,【,例,9-19】,按图,9-23,（,b,）,设计一个,D/A,转换子程序，已知,D/A,转换数据已存入内,RAM 50H,中。设,VIIC,软件包已装入,ROM,，,VSDA,、,VSCL,、,SLA,、,NUMB,、,MTD,、,MRD,均已按,8.3.2,软件包小结中协议定义。,解：,VDSA:MOV SLA,#90H,;,置发送寻址字节,MOV MTD,#40H,;,置,D/A,转换控制命令,MOV 31H,50H,;D/A,转换数据装入,MTD+1,单元,MOV NUMB,#2,;,置发送数据字节数,LCALL WRNB,;,调用,I2C,总线发送,N,字节数据子程序,RET,;,