第八章 80C51的测控接口.ppt

第8章模拟通道接口,8.1D/A转换器及其与单片机接口8.2A/D转换器及其与单片机接口8.3开关量接口,8.1D/A转换器及其与单片机接口,8.1.1D/A转换器的原理一、D/A转换器的基本原理Ｔ型电阻网络D/A转换器,,,,输出电压的大小与数字量具有对应的关系。,,,8.1.1D/A转换器的原理,8.1.2DAC0832芯片及其与单片机接口DAC0832是８位D/A转换器，片内有输入数据寄存器，可直接与单片机接口。DAC0832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。,,,,一、DAC0832内部结构及引脚,,,,,,,ILE输入锁存信号,VREF参考输入电压，-10V10VD7D0数字量输入线IOUT1，IOUT2DAC电流输出1，2Rfb片内反馈电阻引脚15KΏVcc主电源，5v15vAGED模拟地DGND数字地,二、DAC0832与80C51单片机的接口１、单缓冲工作方式适用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。,,例锯齿波产生电路,MOVDPTR,7FFFH;口地址送DPTRMOVA,0LOPMOVXDPTR,AINCANOPNOPSJMPLOPEND,双极性模拟输出电压,,,5V,-5V,例小功率直流电机驱动,PWM直流电机调速,正向快速,正向慢速,反向快速,反向慢速,5V,5V,-5V,-5V,0V,0V,0V,0V,电机正传控制程序MOVDPTR,7FFFHDAMOTMOVA,80HMOVXDPTR,A；输出电平0VACALLDELAY1；维持输出0V电平MOVA,0FFHMOVXDPTR,A；输出电平5VACALLDELAY2；维持输出电平5VSJMPDAMOT,2、双缓冲工作方式多路D/A转换，要求同步进行，就应该采用双缓冲器方式。,,,完成两路D/A同步输出的程序如下MOVDPTR，0DFFFH；0832（１）输入锁存器地址MOVA，data1MOVXDPTR，A；data1送入0832（１）输入锁存器MOVDPTR，0BFFFH；0832（２）输入锁存器地址MOVA，data2MOVXDPTR，A；data2送入0832（2）输入锁存器MOVDPTR，7FFFH；同时启动08321、08322MOVXDPTR，A；完成D/A转换输出,,3、直通工作方式当DAC0832芯片的片选信号、写信号、及传送控制信号的引脚全部接地，允许输入锁存信号ILE引脚接＋5V时，DAC0832芯片就处于直通工作方式，数字量一旦输入，就直接进入DAC寄存器，进行D/A转换。,,,8.2Ａ/Ｄ转换器及其与单片机接口,,,,,8.2.1Ａ／Ｄ转换器的原理,,,,一、逐次逼近式ADC的转换原理,,二、双积分式ADC的转换原理,,,,,,,8.2.1Ａ／Ｄ转换器的原理,主要性能为分辨率为８位；单5V供电，模拟输入电压范围为0～＋5V；８路模拟输入；可锁存三态输出，输出与TTL电平兼容；时钟频率范围典型值为时钟频率640KHz，转换时间约为100μS。,,,,8.2.2ADC0809芯片及其与单片机的接口,,,一、ADC0809的内部结构,,,,,,,8.2.2ADC0809芯片及其与单片机的接口,IN0～IN7８路模拟量;C、B、A８路模拟开关的地址信号;ALE地址锁存信号;START启动A/D控制信号。上升沿复位内部逐次逼近寄存器，下降沿开始A/D转换;EOC转换结束信号;OE输出允许。OE为高电平时，转换结果数据出现在D7～D0引脚。当OE为低电平时,呈高阻状态。,,,,,,,引脚,8.2.2ADC0809芯片及其与单片机的接口,D7～D0，８位数字量输出;CLK，时钟信号;VREF（＋）、VREF（－）基准电源.,8.2.2ADC0809芯片及其与单片机的接口,二、ADC0809与单片机的接口1、查询方式,,,,,,,,8.2.2ADC0809芯片及其与单片机的接口,例对８路模拟信号轮流采样一次，并依次把转换结果存储到片内RAM30H为起始地址的连续单元中。MAINMOVR1，30H；置数据区首地址MOVDPTR，7FF8H；指向０通道MOVR7，08H；置通道数LOOPMOVXDPTR，A；启动A/D转换JNBP3.3,JBP3.3，；查询A/D转换结束MOVXA，DPTR；读取A/D转换结果MOVR1，A；存储数据INCDPTR；指向下一个通道INCR1；修改数据区指针JNZR7，LOOP；８个通道转换完否SJMPEND,,,,,,,,SJMPMAINORG0013H；中断服务程序入口AJMPPINT1ORG2000HMAINMOVR1,30H；置数据区首地址MOVR2,8;转换通道数SETBIT1；为边沿触发方式SETBEA；开中断SETBEX1；允许中断MOVDPTR，7FF8H；指向IN0通道MOVXDPTR，A；启动A/D转换SJMP；等待中断,,,,,,,,2、中断方式读取IN0通道的模拟量转换结果，并送至片内RAM以30H为首地址的连续单元中。,ORG2100H；中断服务程序入口PINT1MOVXA，DPTR；读取转换后数据MOVR1，A；数据存入RAM中INCR1；修改数据区指针INCDPTR;修改通道号MOVXDPTR，A；再次启动A/D转换DJNZR2,NEXTCLREX1;关中断NEXTRETI;中断返回END,,,,,,8.3开关量接口,,,开关量的输入与输出，CPU通过对输入信息分析是“1”还是“0”，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“0”或“1”，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，所以在接口电路中需要选用不同的元器件，还需要采用各种缓冲、隔离与驱动措施。,,8.3.1开关量输入接口一、独立键盘与单片机的接口,,,读扳键开关状态程序段CLRP1.0；准备选通和读入开关状态MOVXA，R0；读信号，（R0）可为随机值RRCAJCKS1；P0.0为高电平，转KS1LJMPKF1；P0.0为低电平，执行KF1程序KS1RRCAJCKS2；P0.1为高电平，转KS2LJMPKF2；P0.1为低电平，执行KF2程序‌KS7RRCAJCELSE；P0.7为高电平，转ELSELJMPKF8；P0.7为低电平，执行KF8程序ELSE‌,,二、拨盘开关与单片机的接口,,,BCDCLRP1.0；准备选通和读入2位BCD码MOVXA，R0；产生读信号ANLA，0FH；取个位数MOV20H，A；存入片内RAM的20H单元MOVXA，R0；重读2位BCD码ANLA，0F0H；取十位数SWAPA；调整到低半字节MOV21H，A；存入片内RAM的21H单元RET,接口程序如下,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开关量输出接口一、输出接口的隔离,,二、继电器输出接口,,继电器输出，可完成从低压直流到高压交流的过渡。在经光耦合器光电隔离后，直流部分给继电器控制线圈供电，而其输出触点则可直接于220V相接。,,,,,,三、双向晶闸管输出接口,,双向晶闸管具有双向导通功能，能在交流、大电流场合使用，且开关无触点，因此在工业控制领域有着极为广泛的应用。双向晶闸管隔离驱动电路的设计是光耦合双向晶闸管驱动器。与一般的光耦不同，在于其输出部分是一硅光敏双向晶闸管，有的还带有过零触发检测器，以保证在电压接近为零时触发晶闸管。,,,四、固态继电器输出接口,,固态继电器（SSR）是近年发展起来的一种新型电子继电器，其输入控制电流小，用TTL、HTL、COMS等集成电路或加简单的辅助电路就可直接驱动，具有无机械噪声、无抖动和回跳、开关速度快、体积小、重量轻、寿命长、工作可靠等特点，并且耐冲力、抗潮湿、抗腐蚀，因此在微机测控等领域中。固态继电器由光电耦合电路、触发电路、开关电路、过零控制电路和吸收电路五部分构成。这五部分被封装在一个六面体外壳内，外面有四个引脚。非过零型SSR没有过零控制电路。,,,,,,,直流型固态继电器主要用于直流大功率控制场合。其输入端为一光电耦合电路，因此可用OC门或晶体管直接驱动，驱动电流一般3～30mA，输入电压为5～30V，其输出端为晶体管输出，输出电压30～180V。,,1、直流型固态继电器,,,交流型固态继电器分为非过零型和过零型，二者都是用双向晶闸管作为开关器件，用于交流大功率驱动场合。对于非过零型SSR，在输入信号时，不管负载电源电压相位如何，负载端立即导通；而过零型必须在负载电源电压接近零且输入控制信号有效时，输出端负载电源才导通，可以抑制射频干扰。当输入端的控制电压撤消后，流过双向晶闸管负载电流为零时才关断。,,２、交流型固态继电器,,,过零型非过零型,,基本控制TTL控制,1、D/A与A/D转换器有哪些主要技术指标2、D/A转换器由哪几部分组成各部分的作用是什么3、试述DAC0832芯片的输入寄存器和DAC寄存器二级缓冲的优点。4、试设计80C51与DAC0832的接口电路，并编制程序，输出图所示波形。5、逐次逼近式A/D转换器由哪几部分组成各部分的作用是什么6、根据图所示的8031与ADC0809接口电路，若要从该A/D芯片模拟通道IN0～IN7每隔1s读入一个数据，并将数据存入地址为0080H～0087H的外部数据存储器中。试设计该程序。,,思考题与习题,