1、第八章 MCS-51与 D/A、 A/D的接口第八章 MCS-51与 D/A、 A/D的接口8.1 MCS-51单片机与 ADC的接口8.1.1 A/D转换器概述一 A/D转换器的类型及原理A/D转换器（ ADC）的作用是把模拟量转换成数字量，以便于计算机进行处理。随着超大规模集成电路技术的飞速发展，现在有很多类型的A/D转换器芯片，不同的芯片，它们的内部结构不一样，转换原理也不同，各种 A/D转换芯片根据转换原理可分为计数型 A/D转换器、逐次比较式、双重积分型和并行式 A/D转换器等；按转换方法可分为直接 A/D转换器和间接 A/D转换器；按其分辨率可分为 416位的 A/D转换器芯片。1
2、计数型 A/D转换器计数型 A/D转换器由 D/A转换器、计数器和比较器组成，工作时，计数器由零开始计数，每计一次数后，计数值送往 D/A转换器进行转换，并将生成的模拟信号与输入的模拟信号在比较器内进行比较，第八章 MCS-51与 D/A、 A/D的接口若前者小于后者，则计数值加 1，重复 D/A转换及比较过程，依此类推，直到当 D/A转换后的模拟信号与输入的模拟信号相同，则停止计数，这时，计数器中的当前值就为输入模拟量对应的数字量。这种A/D转换器结构简单、原理清楚，但它的转换速度与精度之间存在矛盾，当提高精度时，转换的速度就慢，当提高速度时，转换的精度就低，所以在实际中很少使用。 2逐次逼
3、近型 A/D转换器逐次逼近型 A/D转换器是由一个比较器、 D/A转换器、寄存器及控制电路组成部分。与计数型相同，也要进行比较以得到转换的数字量，但逐次逼近型是用一个寄存器从高位到低位依次开始逐位试探比较。转换过程如下：开始时寄存器各位清 0，转换时，先将最高位置 1，送 D/A转换器转换，转换结果与输入的模拟量比较，如果转换的模拟量比输入的模拟量小，则 1保留，如果转换的模拟量比输入模拟量大，则 1不保留，然后从第二位依次重复上述过程直至最低位，最后寄存器中的内容就是输入模拟量对应的数字量。一个 n位的逐次逼近型 A/D转换器转换只须要比较 n次，转换时间只取决于位数和时钟周期。逐次逼近型
4、A/D转换器转换速度快，在实际中广泛使用。 第八章 MCS-51与 D/A、 A/D的接口双重积分型 A/D转换器将输入电压先变换成与其平均值成正比的时间间隔，然后再把此时间间隔转换成数字量，它属于间接型转换器。它的转换过程分为采样和比较两个过程。采样即用积分器对输入模拟电压进行固定时间的积分，输入模拟电压值越大，采样值越大，比较就是用基准电压对积分器进行反向积分，直至积分器的值为 0，由于基准电压值固定，所以采样值越大，反向积分时积分时间越长，积分时间与输入电压值成正比，最后把积分时间转换成数字量，则该数字量就为输入模拟量对应的数字量。由于在转换过程中进行了两次积分，因此称为双重积分型。双重
5、积分型 A/D转换器转换精度高，稳定性好，测量的是输入电压在一段时间的平均值，而不是输入电压的瞬间值，因此它的抗干扰能力强，但是转换速度慢，双重积分型 A/D转换器在工业上应用也比较广泛。3双重积分型 A/D转换器二 A/D转换器的主要性能指标1分辨率2转换时间3量程4转换精度第八章 MCS-51与 D/A、 A/D的接口8.1.2 ADC0809与 MCS-51的接口一 ADC0809芯片ADC0809是 CMOS单片型逐次逼近型 A/D转换器，具有 8路模拟量输入通道，有转换起停控制，模拟输入电压范畴为 0+5V，转换时间为 100s，它的内部结构如图所示。IN0IN1IN2IN3IN4I
6、N5IN6IN7ADDAADDBADDCALE通道选择开关地址锁存和译码定时和控 制逐次逼近寄存器 SAR 8 位三 态锁 存缓冲器DACOEEOCCLOCK STARTVCC GND VREF+ VREF-ADC0809D0D1D2D3D4D5D6D7第八章 MCS-51与 D/A、 A/D的接口二 ADC0809的引脚ADC0809芯片有 28个引脚，采用双列直插式封装，如图。第八章 MCS-51与 D/A、 A/D的接口其中：IN0IN7： 8路模拟量输入端。D0D7： 8位数字量输出端。ADDA、 ADDB、 ADDC： 3位地址输入线，用于选择 8路模拟通道中的一路，选择情况见表。
7、ADDC ADDB ADDA 选择 通道0 0 0 IN00 0 1 IN10 1 0 IN20 1 1 IN31 0 0 IN41 0 1 IN51 1 0 IN61 1 1 IN7ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。START： A/D转换启动信号，输入，高电平有效。第八章 MCS-51与 D/A、 A/D的接口EOC： A/D转换结束信号，输出。当启动转换时，该引脚为低电平，当 A/D转换结束时，该线脚输出高电平。OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当转换结束后，如果从该引脚输入高电平，则打开输出三态门，输出锁存器的数据从D0D7送出。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不
8、高于 640KHZ.REF+、 REF-：基准电压输入端。Vcc：电源，接 +5V电源。GND：地。三 ADC0809的工作流程第八章 MCS-51与 D/A、 A/D的接口ADC0809的工作流程如图所示：1输入 3位地址，并使 ALE=1，将地址存入地址锁存器中，经地址译码器译码从 8路模拟通道中选通一路模拟量送到比较器。2送 START一高脉冲， START的上升沿使逐次逼近寄存器复位，下降沿启动 A/D转换，并使 EOC信号为低电平。3当转换结束时，转换的结果送入到输出三态锁存器，并使EOC信号回到高电平，通知 CPU已转换结束。4当 CPU执行一读数据指令，使 OE为高电平，则从输出
9、端D0D1读出数据。四 ADC0809与 MCS-51单片机的接口下图是一个 ADC0809与 8051的一个接口电路图。1硬件连接第八章 MCS-51与 D/A、 A/D的接口P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7ALEWRP2.7RDINTO+5VGNDD0D1D2D3D4D5D6D7ADDAADDBADDCCLKALESTARTOEEOCIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7VREF+VREF-ADC08098051分频器2软件编程设接口电路用于一个 8路模拟量输入的巡回检测系统，使用中断方式采样数据，把采样转换所得的数字量按序存于片内 RAM的 30
10、H37H单元中。采样完一遍后停止采集。第八章 MCS-51与 D/A、 A/D的接口汇编语言编程：ORG 0003HLJMP INT0ORG 0100H ；主程序MOV R0， #30H ；设立数据存储区指针MOV R2， #08H ；设置 8路采样计数值SETB IT0 ；设置外部中断 0为边沿触发方式 SETB EA ； CPU开放中断SETB EX0 ；允许外部中断 0中断MOV DPTR， #0000H ；送入口地址并指向 IN0LOOP： MOVX DPTR， A ；启动 A/D转换， A的值无意义HERE： SJMP HERE ；等待中断ORG 0200H ；中断服务程序INT0： MOVX A， DPTR ；读取转换后的数字量MOV R0， A ；存入片内 RAM单元INC DPTR ；指向下一模拟通道INC R0 ；指向下一个数据存储单元DJNZ R2， NEXT ； 8路未转换完，则继续CLR EA ；已转换完，则关中断CLR EX0 ；禁止外部中断 0中断RETI ；中断返回NEXT： MOVX DPTR， A ；再次启动 A/D转换RETI ；中断返回
