第四章mcs－51系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)-計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

1、第9章單片機(jī)I/O接口擴(kuò)展技術(shù),簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口 8255可編程接口芯片及其使用8155可編程接口芯片及其使用 鍵盤及顯示器接口設(shè)計(jì) A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù),主要內(nèi)容,,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,2,9.1 I/O接口概述——I/O接口的功能,2 I/O接口的編址方式存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址方式：CPU將I/O接口當(dāng)作存儲(chǔ)單元對(duì)待，訪問I/O與訪問存儲(chǔ)器單元操作相同I/O獨(dú)立編址方式：另外設(shè)立一個(gè)獨(dú)立

2、的I/O空間，與存儲(chǔ)器空間互不影響，單獨(dú)編址供I/O設(shè)備使用。在指令系統(tǒng)中，有專用于I/O訪問的指令。,1 I/O接口的功能速度匹配：鎖存數(shù)據(jù)、傳送聯(lián)絡(luò)信號(hào)。輸入設(shè)備數(shù)據(jù)緩沖適應(yīng)CPU的快速操作。數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換：并-串轉(zhuǎn)換、A/D、D/A轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換：電平幅值或正/負(fù)邏輯轉(zhuǎn)換。隔離：通過接口三態(tài)門將總線與其它設(shè)備隔離。,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,3,3 I/O接口數(shù)據(jù)傳送方式,同步傳送方式（無條件傳送）

3、 外設(shè)與CPU速度相當(dāng)時(shí)，采用此種方式。如：?jiǎn)纹瑱C(jī)與外部RAM之間的數(shù)據(jù)傳送。,查詢傳送方式（條件傳送）,CPU與I/O接口之間的數(shù)據(jù)傳送由程序控制來實(shí)現(xiàn)。通過查詢外設(shè)是否準(zhǔn)備就緒來決定是否傳送數(shù)據(jù)。 通用性好，軟硬件簡(jiǎn)單，CPU效率低。,9.1 I/O接口概述——I/O接口的功能,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,4,中斷控制傳送方式 （1） 任何外設(shè)與CPU交換信息，需向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)；

4、 （2）CPU檢測(cè)到中斷請(qǐng)求，若滿足中斷響應(yīng)條件，CPU立即停止正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷處理程序,進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （3） 中斷處理完畢返回被中斷的程序處，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。 CPU的效率提高。,9.1 I/O接口概述——I/O接口的功能,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,5,一個(gè)查詢方式和中斷方式比較的實(shí)例,9.1 I/O接口概述——I/O接口的功能,2024/3/1,單

5、片機(jī)原理及其應(yīng)用,6,由硬件完成數(shù)據(jù)交換，不需要CPU的介入，由DMA控制器控制，使數(shù)據(jù)傳送在存儲(chǔ)器與外設(shè)之間直接傳送。 快、成本高。,直接存儲(chǔ)器存取方式（DMA）,9.1 I/O接口概述——I/O接口的功能,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,7,MCS－51系列單片機(jī)的外部RAM和I/O口是統(tǒng)一編址的，因此用戶可以把單片機(jī)外部64KRAM空間的一部分作為擴(kuò)展I/O的地址空間。 單片機(jī)可以像訪問

6、外部RAM存儲(chǔ)器那樣訪問外部接口芯片，對(duì)其口進(jìn)行讀寫操作，在邏輯操作和指令使用上無任何區(qū)別。,4 MCS-51單片機(jī)的I/O接口擴(kuò)展,9.1 I/O接口概述——I/O接口的功能,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,8,實(shí)現(xiàn)方式 采用TTL、CMOS電路。設(shè)計(jì)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：74LS

7、244，74LS245 鎖存器： 74LS273，74LS373，74LS374，74LS377等。,9.2 簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,9,芯片功能介紹,（1）74LS244三態(tài)緩沖器(2?4路),9.2 簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口,,,高阻,導(dǎo)通,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,10,（2）74LS273 8D鎖存器,9.2 簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口,,,,,禁止,導(dǎo)通,

8、導(dǎo)通,鎖存,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,11,解決方案：,實(shí)例：用74LS273和74LS244擴(kuò)展I/O口,9.2 簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,12,（1）用74LS273 CLK的設(shè)計(jì),74LS273為鎖存器，通?？勺鳛檩敵隹?。對(duì)于單片機(jī)來說，數(shù)據(jù)輸出控制由WR實(shí)現(xiàn)。 設(shè)P2.0=0時(shí)，單片機(jī)選中74LS273。 則，可以得到下列真值表,,,9.2 簡(jiǎn)單芯

9、片擴(kuò)展I/O接口,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,13,74LS244為緩沖器，通?？勺鳛檩斎肟凇?duì)于單片機(jī)來說，數(shù)據(jù)輸出控制由RD實(shí)現(xiàn)。 設(shè)P2.0=0時(shí)，單片機(jī)選中74LS244。 則，可以得到下列真值表,,9.2 簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,14,（3）用74LS273和74LS244擴(kuò)展I/O口,9.2 簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口,2024/3/1,單片機(jī)原理

10、及其應(yīng)用,15,74LS273和74LS244的地址空間分析：,地址為： FEFFH,9.2 簡(jiǎn)單芯片擴(kuò)展I/O接口,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,16,256×8位的靜態(tài)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(tài)寄存器——8位計(jì)數(shù)器/計(jì)時(shí)器部分 一個(gè)14位的二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器/計(jì)時(shí)器,8155的結(jié)構(gòu),9.4 81

11、55可編程接口芯片及其使用,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,17,AD7~0－地址數(shù)據(jù)線，三態(tài),RESET－復(fù)位信號(hào),ALE－允許地址鎖存信號(hào),8155的引腳,9.4 8155可編程接口芯片及其使用,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,18,PA7~0－8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(jìn)制減法　　　　　　計(jì)數(shù)器的輸入端,TIMEROUT－

12、計(jì)時(shí)器的輸出引腳,電源引腳： Vcc，Vss,9.4 8155可編程接口芯片及其使用,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,19,8155與8031的連接,9.4 8155可編程接口芯片及其使用,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,20,8155 的256字節(jié)RAM的使用 ——作為單片機(jī)的外RAM,1 使用條件： （1） ＝0，8155芯片被選中。（2） ＝0，8155芯片上的RAM被

13、選中，由AD0~AD7的地址總線(A0~A7)為256個(gè)單元編址。,此時(shí)，當(dāng) =0，CPU從8155RAM中由A7~A0指定的單元中讀取一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。 當(dāng) ＝0，CPU將一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入到由A7~A0指定的8155RAM單元中。,9.4 8155可編程接口芯片及其使用,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,21,2 單片機(jī)訪問8155的RAM,P2.7＝0，且P2.0＝0，單片機(jī)使用8155上的RA

14、M。,,8155RAM的地址空間分析：,地址范圍為： 7E00～7EFFH,9.4 8155可編程接口芯片及其使用,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,22,3 單片機(jī)訪問8155RAM的程序設(shè)計(jì),9.4 8155可編程接口芯片及其使用,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,23,8155 I/O端口的使用——作為單片機(jī)的外部I/O口,1 使用條件： （1） ＝0，8155芯片被選中。（2）

15、 ＝1，8155芯片上的I/O口和定時(shí)/計(jì)數(shù)器被選中，由AD0~AD7的地址總線(A0~A2)為I/O口和定時(shí)/計(jì)數(shù)器編址。,此時(shí)，當(dāng) =0，CPU從A2~A0指定的對(duì)象讀?。ㄝ斎耄┮粋€(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。 當(dāng) ＝0，CPU將一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入（輸出）到A2~A0指定的對(duì)象。,9.4 8155可編程接口芯片及其使用,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,24,2 8155芯片I/O口地址分配,9.4

16、8155可編程接口芯片及其使用,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,25,3 單片機(jī)訪問8155的I/O口,P2.7＝0，且P2.0＝1，單片機(jī)使用8155上的I/O口和定時(shí)/計(jì)數(shù)器。,,8155I/O口的地址空間分析：,9.4 8155可編程接口芯片及其使用,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,26,I/O口及定時(shí)/計(jì)數(shù)器,9.4 8155可編程接口芯片及其使用,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,27,9.4 8155

17、可編程接口芯片及其使用,4 命令寄存器的定義,PA,PB,PC1,PC2,IEA,IEB,TM1,TM2,ALT1 00—C口輸入，A、B口基本I/O方式ALT2 11—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(shù)據(jù)傳送方向及AB口工作方式,TM1、TM2—計(jì)數(shù)器控制,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,28

18、,PC口在各種工作方式下的狀態(tài),9.4 8155可編程接口芯片及其使用,,,,,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,29,5 狀態(tài)寄存器的定義,9.4 8155可編程接口芯片及其使用,A口中斷請(qǐng)求標(biāo)志,A口緩沖器滿標(biāo)志,A口中斷允許標(biāo)志,B口中斷請(qǐng)求標(biāo)志,B口緩沖器滿標(biāo)志,B口中斷允許標(biāo)志,定時(shí)器中斷允許標(biāo)志。計(jì)數(shù)到指定長(zhǎng)度后置1，讀狀態(tài)后清0,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,30,6 8155 I/O口的初始化及應(yīng)用程

19、序設(shè)計(jì),9.4 8155可編程接口芯片及其使用,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,31,9.4.3 8155定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作原理,8155的定時(shí)器是一個(gè)14位的減法計(jì)數(shù)器。能對(duì)輸入定時(shí)器的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在達(dá)到“最后”計(jì)數(shù)值時(shí)，有一個(gè)矩形波或脈沖輸出。由編程來控制定時(shí)器的輸出波形及計(jì)數(shù)長(zhǎng)度。由于計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為14位，所以分兩次裝入。計(jì)數(shù)初值的范圍是：2H~3FFFH。。,9.4 8155可編程接口芯片及其使用,2024

20、/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,32,（1） 8155定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式由8155命令寄存器的最高兩位設(shè)定,9.4 8155可編程接口芯片及其使用,,,,,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,33,,（2） 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的格式和輸出形式,9.4 8155可編程接口芯片及其使用,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,34,,（2） 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的格式和輸出形式,9.4 8155可編程接口芯片及其使用,,,,2024/

21、3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,35,（3） 8155 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化及應(yīng)用程序設(shè)計(jì),9.4 8155可編程接口芯片及其使用,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,36,在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤和顯示器是常用的外設(shè)，它們是人與應(yīng)用系統(tǒng)交換信息的窗口，用于輸入?yún)?shù)和命令，顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、計(jì)算結(jié)果以及命令提示信息等。 本節(jié)主要介紹單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用簡(jiǎn)單鍵盤和顯示器的接口及軟件設(shè)計(jì)方法。,9.5 鍵盤及顯示器接口

22、設(shè)計(jì),2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,37,9.5.1 鍵盤工作原理與接口電路（一）鍵盤概述,鍵盤是由若干個(gè)按鍵組成的開關(guān)矩陣，它是一種廉價(jià)的輸入設(shè)備。一個(gè)鍵盤，通常包括有數(shù)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(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)，地址、指令或其它控制命令，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。,鍵盤按其結(jié)構(gòu)形式可分為兩類： 1 編碼鍵盤，即鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件來實(shí)現(xiàn)； 2 非編碼鍵盤，即鍵盤上閉合鍵

23、的識(shí)別由軟件來識(shí)別。,9.5 鍵盤及顯示器接口設(shè)計(jì),2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,38,單片機(jī)系統(tǒng)中普遍使用非編碼鍵盤，鍵盤接口應(yīng)具備以下功能： (1) 鍵掃描功能，即檢測(cè)是否有健按下； (2) 產(chǎn)生相應(yīng)的鍵代碼(鍵值)； (3) 消除按鍵抖動(dòng)及多鍵按下；,計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)常見鍵盤：通用鍵盤：84鍵,101鍵,102鍵,104鍵等。含單片機(jī)，串行輸出(掃描碼)。專用鍵盤：根據(jù)需要自己設(shè)計(jì)鍵盤

24、。按鍵：即無鎖開關(guān)，有機(jī)械按鍵，電容按鍵，導(dǎo)電橡膠按鍵，薄膜按鍵。,9.5.1 鍵盤工作原理與接口電路,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,39,按鍵開關(guān)的集合。,（二）鍵盤的特點(diǎn),,5~10ms,5~10ms,>100ms,鍵的閉合/斷開是機(jī)械觸點(diǎn)的通斷。會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)。,按鍵的確認(rèn)需要消除抖動(dòng)。,硬件消抖 RS觸發(fā)器,軟件消抖 軟件延時(shí)10~20ms，讓過抖動(dòng)區(qū)。,9.5.1 鍵盤工作原理與接口電路,

25、2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,40,（三）鍵盤接口,獨(dú)立式鍵盤各鍵相互獨(dú)立，各接一根輸入線。,鍵盤驅(qū)動(dòng)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(shí)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,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,41,（1）行掃描法判斷有鍵按下：通過行線發(fā)出低電平信號(hào)，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(hào)

26、，如果有鍵按下，則得到非全“1”信號(hào)。確認(rèn)按下的鍵：逐行掃描，為防止雙鍵或多鍵同時(shí)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(yīng)的鍵值轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的處理程序。,2 行列式鍵盤（矩陣鍵盤） 識(shí)別按鍵的方法有兩種：行掃描法，線反轉(zhuǎn)法。,9.5.1 鍵盤工作原理與接口電路,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,42,當(dāng)鍵盤上沒有鍵閉合時(shí)，所有行線和列線斷開,,,,當(dāng)鍵盤上某一個(gè)鍵閉合時(shí)，則該鍵所對(duì)應(yīng)

27、的列線與行線短路。,鍵盤掃描：逐行逐列地檢查鍵盤狀態(tài)的過程。,鍵盤掃描的方法：　程序控制的隨機(jī)方式　定時(shí)控制方式　中斷方式,確定鍵盤上閉合鍵的鍵號(hào)（或鍵值）,,,9.5.1 鍵盤工作原理與接口電路,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,43,9.5.1 鍵盤工作原理與接口電路,,,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,44,（2）線反轉(zhuǎn)法線反轉(zhuǎn)法也是識(shí)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

28、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(guān)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(dāng)一個(gè)鍵被按下時(shí)，必定可讀到一對(duì)唯一的行列值。,9.5.1 鍵盤工作原理與接口電路,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,45,9.5.1 鍵盤工作原理與接口電路,,5號(hào)鍵按下,,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,4

29、6,,,0,0,0,0,,,,,P1.4~P1.7=1011,9.5.1 鍵盤工作原理與接口電路,1,0,1,1,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,47,,,,,,,0,0,0,0,,,,,P1.0~P1.3=1101,9.5.1 鍵盤工作原理與接口電路,1,1,0,1,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,48,,（一）顯示器原理,（1）顯示器件簡(jiǎn)介 模擬指針表：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)：精度差，不直觀 數(shù)碼顯示

30、器：輝光數(shù)碼管：每個(gè)字型對(duì)應(yīng)一個(gè)管，造價(jià)高，控制與應(yīng)用復(fù)雜，被淘汰。八段LED，LCD顯示器：可顯示數(shù)字和部分字母，耗電省、效率高、發(fā)光控制簡(jiǎn)單、造價(jià)低。,9.5.2 LED顯示器的工作原理和接口方法,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,49,點(diǎn)陣顯示器：點(diǎn)陣液晶顯示器： 128*32 128*64 160*120 240*1

31、28 320*240 640*480 1024*768 省電、內(nèi)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(diǎn)陣顯示器替代） 單顯、CGA、EGA、VGA、SVGA， 有標(biāo)準(zhǔn)的硬件規(guī)范，驅(qū)動(dòng)程序較多，可有觸摸屏。體積大、耗電多。,9.5.2 LED顯示器的工作原理和接口方法,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,50,（2

32、）LED顯示器結(jié)構(gòu),共陰型,共陽型,9.5.2 LED顯示器的工作原理和接口方法,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,51,顯示字型（字模）編碼表（共陽）,取反,共陰碼,取反,9.5.2 LED顯示器的工作原理和接口方法,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,52,1 靜態(tài)顯示方式原理,（二）靜態(tài)顯示工作原理與接口電路,9.5.2 LED顯示器的工作原理和接口方法,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,53,9.5.2 LE

33、D顯示器的工作原理和接口方法,2 靜態(tài)顯示方式應(yīng)用電路舉例,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,54,靜態(tài)LED顯示器編程（顯示數(shù)據(jù)） （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(chǔ)器的某個(gè)區(qū)域 （2）將顯示信息轉(zhuǎn)換為0X的模式，存放在顯示緩沖區(qū)中；每個(gè)顯示位對(duì)應(yīng)一個(gè)單元 （3）從顯示緩沖區(qū)中取出一個(gè)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

34、對(duì)應(yīng)的輸出口（鎖存器）地址，輸出字模信息。 （5）多位顯示重復(fù)2~4步。,9.5.2 LED顯示器的工作原理和接口方法,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,55,（1） 顯示原理,（三）動(dòng)態(tài)顯示工作原理與接口電路,輸出口1輸出a…dp,,輸出口2輸出顯示位控信息,輸出a…dp,輸出顯示位控制,9.5.2 LED顯示器的工作原理和接口方法,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,56,9.5.2 LED顯示器的工作原理

35、和接口方法,動(dòng)態(tài)LED顯示器編程（顯示數(shù)據(jù)） ： （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(chǔ)器的某個(gè)區(qū)域； （2）將顯示信息轉(zhuǎn)換為0X的模式，存放在顯示緩沖區(qū)中；每個(gè)顯示位對(duì)應(yīng)一個(gè)單元 （3）從顯示緩沖區(qū)中取出一個(gè)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

36、址，輸出顯示位控信息。 （6）延時(shí)若干ms（顯示ms） （7）多位顯示重復(fù)2~6步。,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,57,（2） 應(yīng)用電路舉例,9.5.2 LED顯示器的工作原理和接口方法,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,58,9.6 A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù),為什么要擴(kuò)展A/D和D/A接口？,擴(kuò)展A/D和D/A接口是為了進(jìn)行模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。,模擬量：電壓/電流,,,數(shù)字量,2024/3/1

37、,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,59,9.6.1 A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù),作用：把輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。內(nèi)容：基本原理、性能指標(biāo)目的：能夠根據(jù)需求，合理選用市場(chǎng)上主流的產(chǎn)品，根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)手冊(cè)，能夠進(jìn)行接口電路的設(shè)計(jì),9.6 A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù),2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,60,(1) A/D 主要性能指標(biāo)：,1、分辨率：用數(shù)字量的位數(shù)來表示，位數(shù)越高，　　　　　分辨率越高，對(duì)輸入量的變化越靈敏。2、量程：

38、所能轉(zhuǎn)換的電壓范圍。3、精度：分絕對(duì)精度和相對(duì)精度。與分辨率不同。4、轉(zhuǎn)換時(shí)間：5、輸出邏輯電平：多數(shù)與TTL配合，另外是否有三態(tài)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(duì)參考電壓的要求：分內(nèi)部參考電壓源和外部參考電壓源。,9.6.1 A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù),2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,61,(2)　A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809芯片及其接口設(shè)計(jì),指標(biāo)：八通道多路開關(guān)8

39、位精度逐次逼近比較型轉(zhuǎn)換時(shí)間：100uS,9.6.1 A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù),2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,62,ADC0809芯片,9.6.1 A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù),2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,63,9.6.1 A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù),,,轉(zhuǎn)換結(jié)果,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,64,（1）C,B,A：8路通道切換控制。,ADC0809引腳說明（1）,9.6.1 A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù),,2024/3

40、/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,65,（2）ALE：地址鎖存， 在上升沿將地址選擇信號(hào)ABC鎖入地址寄存器。（3）START：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換輸入：上升沿清除ADC內(nèi)部寄存器，下降沿啟動(dòng)內(nèi)部控制邏輯。（4）EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，上升沿表示轉(zhuǎn)換完畢。（5）CLOCK：轉(zhuǎn)換定時(shí)時(shí)鐘輸入，在時(shí)鐘頻率小于640K時(shí)，轉(zhuǎn)換速度為100uS. （6）OE：輸出允許。（7）IN0~IN7：8路模擬信號(hào)的輸入端。（8）D

41、0~D7：8位轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)輸出端。（9）REF(+) ， REF(－)：參考電壓輸入端。,9.6.1 A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù),ADC0809引腳說明（1）,,,,,,,,,,,,,,,,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,66,(3) MCS-51與ADC0809的接口設(shè)計(jì),9.6.1 A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù),,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,67,ADC0809的地址空間分析：,IN0,IN1,IN2,IN3,IN4,IN5,

42、IN6,IN7,IN0~IN7：7F00~7F07H,9.6.1 A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù),2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,68,MCS-51控制ADC0809接口的方式： （1）查詢方式：EOC是否為高電平？是，讀轉(zhuǎn)換結(jié)果。（2）等待方式：等足夠的時(shí)間（>100?s），確保A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，再讀轉(zhuǎn)換結(jié)果。（3）中斷方式： 以EOC為高電平為條件觸發(fā)中斷，在中斷處理程序中讀轉(zhuǎn)換結(jié)果。 （4）定時(shí)采樣方式。通過定

43、時(shí)器定時(shí)，每隔一段時(shí)間，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，讀取結(jié)果。,(4) MCS-51與ADC0809的接口程序設(shè)計(jì),9.6.1 A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù),2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,69,9.6.1 A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù),（1）查詢方式,,是否為高電平,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,70,9.6.1 A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù),（2）等待方式,,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,71,9.6.1 A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù),（3）中斷方式

44、,是否為高電平,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,72,9.6.1 A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù),（4）定時(shí)方式 在給定的定時(shí)時(shí)間到時(shí)，啟動(dòng)一次A/D轉(zhuǎn)換 1）轉(zhuǎn)換結(jié)束采用查詢方式檢測(cè) 2）轉(zhuǎn)換結(jié)束采用等待方式處理,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,73,1、D/A轉(zhuǎn)換器,將一個(gè)用二進(jìn)制表示的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量。實(shí)現(xiàn)方法：對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制的每一位，產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電壓（電流），而這個(gè)電壓（電流

45、）的大小正比于相應(yīng)的二進(jìn)制位的權(quán)。例如：一個(gè)8位的D/A轉(zhuǎn)換器，滿量程的輸出電壓為5V，則最低位所代表的電壓值為5/256V,9.6.2 D/A 轉(zhuǎn)換接口技術(shù),2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,74,9.6.2 D/A 轉(zhuǎn)換接口技術(shù),2 D/A轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標(biāo)：,分辨率：通常用數(shù)字量的數(shù)位表示，一般為8位、12位、16位等。 分辨率10位，表示它可以對(duì)満量程的1/210=1/1024

46、的增量作出反應(yīng)。,輸入編碼形式：如二進(jìn)制碼、BCD碼等,轉(zhuǎn)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(hào)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(dá)3安培。,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,75,3 集成D/A轉(zhuǎn)換器－DAC0832,1. D

47、AC0832主要特性 雙列直插式單片8位D/A轉(zhuǎn)換器。以電流形式輸出。當(dāng)需轉(zhuǎn)換為電壓輸出時(shí)，可外接運(yùn)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(diào)節(jié)。（2）轉(zhuǎn)換時(shí)間為1?s。（3）數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通方式。（4）增益溫度補(bǔ)償為0.02%FS/℃。（Full Scale)。（5）每次輸入數(shù)字為8位二進(jìn)制數(shù)。（6）功耗20mW。（7）邏輯電平輸入與TTL兼容。（

48、8）供電電源為單一電源，可在5~15V內(nèi)。,9.6.2 D/A 轉(zhuǎn)換接口技術(shù),2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,76,9.6.2 D/A 轉(zhuǎn)換接口技術(shù),V cc 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(yùn)算放大器輸出端AGND 模擬信號(hào)地DGND 數(shù)字信號(hào)地

49、,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,77,9.6.2 D/A 轉(zhuǎn)換接口技術(shù),2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,78,DAC0832邏輯框圖,?,?,9.6.2 D/A 轉(zhuǎn)換接口技術(shù),2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,79,9.6.2 D/A 轉(zhuǎn)換接口技術(shù),4 DAC0832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(hào)和和DAC寄存器的信號(hào)分別控制，分時(shí)將一個(gè)數(shù)據(jù)先寫入輸入寄存器，再寫入DAC

50、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(tǒng)。,實(shí)現(xiàn)方式：DAC0832可工作在單緩沖器方式，即輸入寄存器的信號(hào)和和DAC寄存器的信號(hào)同時(shí)控制，使一個(gè)數(shù)據(jù)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(tǒng)。,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,80,（1） 0832單極性單緩沖器方式工作,9.6.2 D/A 轉(zhuǎn)換接口技術(shù),2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,81,DACO832的地址

51、分析：,地址為： 7FFFH,9.6.2 D/A 轉(zhuǎn)換接口技術(shù),2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,82,9.6.2 D/A 轉(zhuǎn)換接口技術(shù),產(chǎn)生鋸齒波電壓的程序：,D/A轉(zhuǎn)換器的端口地址為7FFFHSTART：MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#0HLOOP:　MOVX?。繢PTR，A　　　　INC　A　　　　AJMP　LOOP,FFH,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,83,,,,,,,

52、,,實(shí)際輸出波形,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,84,（2） 0832雙緩沖器方式工作,9.6.2 D/A 轉(zhuǎn)換接口技術(shù),2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,85,11.1 MCS-51與D/A轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì),（2） 0832雙緩沖器方式工作,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,86,程序如下：MOV DPTR，#0DFFFH ；指向0832(1)MOV A，data1MOVX @DPT

53、R，A ；(data1)送0832(1)鎖存器MOVX @DPTR，#0BFFFH ；指向0832(2)MOV A，data2MOVX @DPTR，A ；(data2)送0832(2)鎖存器MOV DPTR，#7FFFH ；指向0832(1)和0832(2)

54、 ；的數(shù)據(jù)傳送端MOVX @DPTR，A ；data1和data2同時(shí)送D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換,9.6.2 D/A 轉(zhuǎn)換接口技術(shù),2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,87,典型的MCS51應(yīng)用系統(tǒng)組成,傳感器,放大器,,,,A/D,傳感器,放大器,,,MCS51系統(tǒng)（CPU、存儲(chǔ)器）,打印機(jī),顯示器,鍵盤,D/A,執(zhí)行機(jī)構(gòu),多路轉(zhuǎn)換器,,,,,,,,9.7 應(yīng)用系統(tǒng)舉例（1）,202

55、4/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,88,9.7 應(yīng)用系統(tǒng)舉例（2）,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,89,線選法譯碼地址,9.7 應(yīng)用系統(tǒng)舉例（2）,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,90,9.7 應(yīng)用系統(tǒng)舉例（3）,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,91,譯碼法譯碼地址,9.5 應(yīng)用系統(tǒng)舉例（2）,2024/3/1,單片機(jī)原理及其應(yīng)用,92,9.5 應(yīng)用系統(tǒng)舉例（4）,THIS LECTURE IS OVER!,