智能儀器原理與設(shè)計(jì)-基于STC15系列可在線仿真8051單片機(jī)-5課件

第五章

模擬信號(hào)的輸入輸出

模擬信號(hào)的輸入---A/D模擬信號(hào)的輸出---D/A主講：朱兆優(yōu)東華理工大學(xué)精品資源課程朱兆優(yōu)教授制作第五章

模擬信號(hào)的輸入輸出模擬信號(hào)的輸入---A/D5.1模擬信號(hào)的輸入

介紹A/D轉(zhuǎn)換及其相關(guān)技術(shù)5.1模擬信號(hào)的輸入介紹A/D轉(zhuǎn)換及其相關(guān)技術(shù)

5.1.1A/D轉(zhuǎn)換器件的選擇

技術(shù)參數(shù)：

（1）分辨率與量化誤差：能引起轉(zhuǎn)換結(jié)果變化的輸入的最小變化量。

（2）轉(zhuǎn)換精度：理論結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之差。誤差種類有偏移誤差、滿刻度誤差、非線性誤差、微分非線性誤差。

（3）轉(zhuǎn)換速度：每秒可以完成的次數(shù)，轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)。

（4）

滿刻度范圍：輸入信號(hào)的允許范圍。從0到Vref×（1－2－n）。5.1.1A/D轉(zhuǎn)換器件的選擇技術(shù)參數(shù)：選擇A/D轉(zhuǎn)換器件的方法：（1）精度要求選擇：通過這個(gè)指標(biāo)就可以換算出所需的A/D轉(zhuǎn)換器件的最低指標(biāo)。（2）采樣頻率要求選擇：采樣頻率至少要超過信號(hào)上限頻率的兩倍。

①低速A/D轉(zhuǎn)換器件，采樣頻率每秒100次以下。②中速A/D轉(zhuǎn)換器件，采樣頻率每秒100次以上。③高速A/D轉(zhuǎn)換器件，采樣頻率超過1MHz。（3）其它選擇考慮：①片內(nèi)A/D。②串行A/D。③器件封裝形式。選擇A/D轉(zhuǎn)換器件的方法：模擬輸入通道包括信號(hào)調(diào)理電路、采樣保持電路和A/D轉(zhuǎn)換電路。

（1）信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)：傳統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理電路包括硬件濾波電路、放大器、增益校準(zhǔn)電路、零點(diǎn)校準(zhǔn)電路、線性校準(zhǔn)電路、溫度補(bǔ)償電路等等。5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)

模擬輸入通道包括信號(hào)調(diào)理電路、采樣保持電路和A/D轉(zhuǎn)換電路。硬件濾波電路可選擇低通濾波器、高通濾波器或帶通濾波器。分析有用信號(hào)的頻譜和干擾信號(hào)的頻譜，并把兩者的頻譜明顯分開。放大器將信號(hào)放大到A/D轉(zhuǎn)換器所需要的幅度，檢測(cè)精度要求越高，對(duì)運(yùn)算放大器芯片的要求也越高。INA114是BB公司的儀器儀表專用的運(yùn)算放大器。硬件濾波電路可選擇低通濾波器、高通濾波器或帶通濾波器。儀器儀表放大器原理圖儀器儀表放大器原理圖INA114儀器儀表專用的運(yùn)算放大器原理圖5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)

INA114儀器儀表專用的運(yùn)算放大器原理圖5.1.2模（2）采樣保持電路設(shè)計(jì)：A/D轉(zhuǎn)換器件完成一個(gè)轉(zhuǎn)換過程需要一定時(shí)間，如果在這段時(shí)間內(nèi)信號(hào)的幅度發(fā)生變化，轉(zhuǎn)換結(jié)果將會(huì)受到影響。

采樣保持電路工作原理：采樣過程為保持電容的充放電并穩(wěn)定的過程，保持過程為跟隨器的輸出過程。

采樣保持電路的技術(shù)指標(biāo)：孔徑時(shí)間、捕捉時(shí)間、保持電壓的下降、饋通、電壓增益精度。

采樣保持芯片：LF198/298/398。單級(jí)采樣保持電路和兩級(jí)采樣保持電路。（2）采樣保持電路設(shè)計(jì)：A/D轉(zhuǎn)換器件完成一個(gè)轉(zhuǎn)換過程需要一

（3）A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)：A/D轉(zhuǎn)換電路包括A/D轉(zhuǎn)換芯片、基準(zhǔn)電源電路和控制電路。

下面介紹2個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器件的用法：

（1）STC15W4K32S4

（2）TLC2543

智能儀器原理與設(shè)計(jì)——基于STC15系列可在線仿真8051單片機(jī)-5[]課件單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理方法：STC15W4K32S4系列片內(nèi)集成了8路10位A/D轉(zhuǎn)換部件的單片機(jī)（為了簡(jiǎn)化算法AD只用8位）。1、A/D采集分3步進(jìn)行：

(1)設(shè)置輸入信號(hào)的通道號(hào)

(2)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，等待轉(zhuǎn)換完成

(3)最后讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。A/D轉(zhuǎn)換過程有三種工作方式：查詢方式，節(jié)電睡眠方式和掉電方式。單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理方法：2、采樣電壓數(shù)據(jù)處理方法：(1)目標(biāo)：電壓值數(shù)字量數(shù)值處理電壓數(shù)字顯示(2)數(shù)字量變換出電壓的算法思路：VD=(AD*5V)/256

即將AD采樣值(A)，乘以量程（5V）結(jié)果處理：高位整數(shù)保存，低位小數(shù)放大100倍低字節(jié)丟掉，處理高字節(jié)（小數(shù)點(diǎn)2位）（處理方法除以10）2、采樣電壓數(shù)據(jù)處理方法：假設(shè)輸入ADC的電壓3.51V進(jìn)行驗(yàn)證程序算法思想：(1)假設(shè)A/D采樣數(shù)字量為180(=B4H)(2)計(jì)算180*5=384H（二進(jìn)制乘法）(3)除以256，就是低字節(jié)為余數(shù)，高字節(jié)為整數(shù)(4)則高位3直接保存，保留2位小數(shù)，則把低位小數(shù)84H*100=3390H。(如果要保留1位小數(shù)呢，則乘以10)(5)小數(shù)的低字節(jié)90H丟掉

高字節(jié)33H/10=商5….余1，即是==0.51再?gòu)碾妷褐祿Q算為所稱的重量（0.1V/kg）假設(shè)輸入ADC的電壓3.51V進(jìn)行驗(yàn)證程序算法思想：

DINS:

MOV TH0,#80H INC CLOCK ;調(diào)整時(shí)鐘。 MOV A,CLOCK ANL A,#07H JNZ DINSE ;每8次時(shí)鐘中斷啟動(dòng)一次A/D轉(zhuǎn)換。 SETB ADCS ;啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換（每秒約轉(zhuǎn)換4次）。 ORL PCON,#02H ;使CPU進(jìn)入掉電模式。 MOV A,DAC0 ;A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，被中斷喚醒，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。 MOV B,#5 ;取量程。 MUL AB ;相乘。 MOV VIH,B ;保存電壓的整數(shù)部分。 MOV B,#100

;將小數(shù)部分?jǐn)U大100倍 MUL AB MOV A,#10 ;將小數(shù)部分轉(zhuǎn)換為BCD碼。 XCH A,B DIV AB SWAP A ORL A,B MOV VIL,A ;保存電壓的小數(shù)部分。 LCALL DISP ;顯示新的檢測(cè)結(jié)果。

DINSE:

RETI ;定時(shí)中斷結(jié)束。BCD碼算法變換程序DINS: MOV TH0,#80HBCD碼算法變換3、重量變換處理：保留2位小數(shù)點(diǎn)(1)目標(biāo)：重量電壓值數(shù)字量數(shù)值處理數(shù)字顯示(2)數(shù)字量變換出電壓的算法思路：

V0電壓換算為傳感器的輸出信號(hào)思路：Vi=V0/放大倍數(shù)再由傳感器的分辨率把Vi轉(zhuǎn)換為重量。3、重量變換處理：保留2位小數(shù)點(diǎn)5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)

TLC2543是TI公司的12位串行A/D轉(zhuǎn)換器，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程。串行A/D可節(jié)省單片機(jī)I/O。5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)TLC2543是TI5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)TLC2543特點(diǎn)：（1）12位分辨率A/D轉(zhuǎn)換器；線性誤差+1LSB；（2）采樣率為66kbps；10μs轉(zhuǎn)換時(shí)間；（3）11個(gè)模擬輸入通道；3路內(nèi)置自測(cè)試方式；（4）有轉(zhuǎn)換結(jié)束（EOC）輸出；（5）具有單、雙極性輸出；（6）可編程的MSB或LSB前導(dǎo)；（7）可編程的輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)TLC2543特點(diǎn)：TLC2543引腳功能：AIN0～AIN10為模擬輸入端；CS為片選端；DIN為串行數(shù)據(jù)輸入端；DOUT為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端；EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束端；CLK為I/O時(shí)鐘；REF+為正基準(zhǔn)電壓端；REF-為負(fù)基準(zhǔn)電壓端；Vcc為電源；GND為地。5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)

TLC2543引腳功能：5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)TLC2543引腳:5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)

TLC2543引腳:5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)TLC2543工作時(shí)片選端CS置0，CLK由軟件產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，轉(zhuǎn)換結(jié)果從DOUT端輸出，操作指令從DIN端輸入（1字節(jié)）。當(dāng)選擇從高到低的順序輸出12位轉(zhuǎn)換結(jié)果的工作模式時(shí)，操作指令的低四位為零，高四位為通道號(hào)。

TLC2543與單片機(jī)連接如右圖示例程序參閱教材。

TLC2543工作時(shí)片選端CS置0，CLK由軟件產(chǎn)生時(shí)鐘脈TLC2543工作時(shí)序：

TLC2543工作時(shí)序：TLC2543例程：

5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)

先對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器寫入轉(zhuǎn)換通道地址（4位），啟動(dòng)該路開始轉(zhuǎn)換，再?gòu)脑撏ǖ雷x取轉(zhuǎn)換結(jié)果（12位）。寫1位：讀取1位數(shù)據(jù)：

CLRCSCLRCSCLRCLKCLRCLKRLCCMOVC，DOUTMOVDIN，CRLCASETBCLKSETBCLK（詳細(xì)程序見課本P55）TLC2543例程：5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)5.1.3其它A/D轉(zhuǎn)換模式介紹

（1）VFC式A/D：以LM331芯片為代表，速度低，抗干擾性能好，適合遠(yuǎn)程傳輸。（2）廉價(jià)RC式A/D：利用電阻、電容構(gòu)成RC充放電路，通過測(cè)量充放電過程與被測(cè)物理量的關(guān)系完成轉(zhuǎn)換。若檢測(cè)M次，輸出高電平的N次，則計(jì)算Vcc*N/M就可以得出數(shù)字量5.1.3其它A/D轉(zhuǎn)換模式介紹（1）VFC5.1.3其它A/D轉(zhuǎn)換模式介紹

（3）過采樣Σ－ΔA/D技術(shù)：當(dāng)前轉(zhuǎn)換精度達(dá)到14位以上的A/D轉(zhuǎn)換芯片基本上都是Σ-Δ型（過采樣型），其內(nèi)部由比較器、積分器、基準(zhǔn)電壓、電子開關(guān)和脈沖源等組成。特點(diǎn)：低中速、高精度。（4）串行數(shù)據(jù)輸出技術(shù)：不需要數(shù)據(jù)總線，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。5.1.3其它A/D轉(zhuǎn)換模式介紹（3）過采樣5.2模擬信號(hào)的輸出

介紹D/A轉(zhuǎn)換及其相關(guān)技術(shù)5.2模擬信號(hào)的輸出介紹D/A轉(zhuǎn)換及其相關(guān)技術(shù)5.2.1D/A轉(zhuǎn)換器件的選擇

（1）

D/A轉(zhuǎn)換器原理：

R－2R梯形網(wǎng)絡(luò)、線性疊加。

（2）

D/A轉(zhuǎn)換器技術(shù)指標(biāo)：

（1）分辨率。（2）轉(zhuǎn)換精度。（3）轉(zhuǎn)換時(shí)間。（4）尖峰誤差。

（3）

D/A轉(zhuǎn)換器輸入與輸出形式：

輸入形式（數(shù)據(jù)鎖存器）：無、一級(jí)、兩級(jí)。輸出形式：?jiǎn)螛O性、雙極性。5.2.1D/A轉(zhuǎn)換器件的選擇（1）

D/A轉(zhuǎn)換D/A選擇方法：1、精度選擇：要求比系統(tǒng)控制精度要求提高1到2位。2、成本選擇：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)含D/A將對(duì)簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)和降低成本有利。3、連接總線選擇：三總線或串行D/A芯片。D/A轉(zhuǎn)換芯片的發(fā)展趨勢(shì)是高精度、串行總線、多路輸出、內(nèi)嵌基準(zhǔn)電壓源、直接輸出模擬電壓。

5.2.1D/A轉(zhuǎn)換器件的選擇D/A選擇方法：5.2.1D/A轉(zhuǎn)換器件的選擇模擬輸出通道設(shè)計(jì)：

（1）D/A轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計(jì)

（2）電流/電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

（3）輸出驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)D/A轉(zhuǎn)換的精度選擇：（1）選用帶D/A功能部件的單片機(jī)（2）選用外部D/A轉(zhuǎn)換器，設(shè)計(jì)外部接口電路5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)

模擬輸出通道設(shè)計(jì)：5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)

(1)用STC15W4K32S4與DAC0832實(shí)現(xiàn)正弦波或余弦波信號(hào)輸出。為了提高波形質(zhì)量，直流分量等于Vcc的一半，正弦波的峰頂應(yīng)小于Vcc，峰谷應(yīng)高于0。設(shè)Vcc=5V，Um=2V，則兩路輸出波形分別為：5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)(1)用STC15

波形輸出采用查表、計(jì)算的方式得到正弦波各個(gè)點(diǎn)輸出電壓（2.5V對(duì)應(yīng)80H），一個(gè)周期輸出256點(diǎn)，正弦波的頻率由定時(shí)器的時(shí)常數(shù)決定，由于是軟件控制輸出，頻率不可能很高。程序設(shè)計(jì)參閱教材。

5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)

波形輸出采用查表、計(jì)算的方式得到正弦波各個(gè)點(diǎn)輸出電壓（2.（2）DAC8420串行多路D/A芯片：DAC8420AD公司生產(chǎn)的四路輸出12位D/A轉(zhuǎn)換芯片。具有高速串行接口，功耗很低，能應(yīng)用于伺服系統(tǒng)控制、過程自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。主要特點(diǎn)：可選擇單極或雙極模式；復(fù)位后輸出置0或置中間值；電源選擇廣泛，單+5V～±15V均可；采用16腳PDIP、CERDIP或SOIC封裝。

5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)

（2）DAC8420串行多路D/A芯片：5.2.2模DAC8420封裝：5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)

DAC8420封裝：5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)DAC8420主要引腳功能：CLK：時(shí)鐘線CLR：復(fù)位端，低電平有效CLSEL：復(fù)位方式控制端CS：片選，低電平有效LD：DAC載入控制端，低電平有效SDI：串行數(shù)據(jù)輸入端VREFHI：參考電壓高值端VREFLO：參考電壓低值端VOUTA～VOUTD：四路電壓輸出端VDD、VSS、GND：電源地5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)DAC8420主要引腳功能DAC8420電路接口：

5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)

DAC8420電路接口：5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)DAC8420工作時(shí)序：

5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)

DAC8420工作時(shí)序：5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)DAC8420數(shù)據(jù)格式：

5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)

先把4位通道地址和高4位數(shù)據(jù)組合成1字節(jié)輸出，再取低8位數(shù)據(jù)輸出，以下是1位數(shù)據(jù)輸出例程：CLRCSCLRCLKRLCAMOVSDI，CSETBCLK（詳細(xì)程序見課本P63）DAC8420數(shù)據(jù)格式：5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)STC15單片機(jī)內(nèi)部有PWM部件，可以完成下面兩種功能：第1種功能是方波發(fā)生器，能夠輸出周期和占空比均可控制的方波；第2種功能是D/A轉(zhuǎn)換器。

5.2.3PWM型D/A轉(zhuǎn)換器

STC15單片機(jī)內(nèi)部有PWM部件，可以完成下面兩種功能：5.（1）重復(fù)周期的控制：通過控制CH和CL寄存器輸出方波。（2）占空比的控制通過控制CCAP0H、CCAP0L寄存器，實(shí)現(xiàn)方波輸出占空比可調(diào)節(jié)

（3）平滑濾波與功率驅(qū)動(dòng)

PWM部件輸出占空比可調(diào)的方波經(jīng)過平滑濾波后輸出其直流成分，完成D/A轉(zhuǎn)換功能。方波發(fā)生器（1）重復(fù)周期的控制：方波發(fā)生器第五章

模擬信號(hào)的輸入輸出

模擬信號(hào)的輸入---A/D模擬信號(hào)的輸出---D/A主講：朱兆優(yōu)東華理工大學(xué)精品資源課程朱兆優(yōu)教授制作第五章

模擬信號(hào)的輸入輸出模擬信號(hào)的輸入---A/D5.1模擬信號(hào)的輸入

介紹A/D轉(zhuǎn)換及其相關(guān)技術(shù)5.1模擬信號(hào)的輸入介紹A/D轉(zhuǎn)換及其相關(guān)技術(shù)

5.1.1A/D轉(zhuǎn)換器件的選擇

技術(shù)參數(shù)：

（1）分辨率與量化誤差：能引起轉(zhuǎn)換結(jié)果變化的輸入的最小變化量。

（2）轉(zhuǎn)換精度：理論結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之差。誤差種類有偏移誤差、滿刻度誤差、非線性誤差、微分非線性誤差。

（3）轉(zhuǎn)換速度：每秒可以完成的次數(shù)，轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)。

（4）

滿刻度范圍：輸入信號(hào)的允許范圍。從0到Vref×（1－2－n）。5.1.1A/D轉(zhuǎn)換器件的選擇技術(shù)參數(shù)：選擇A/D轉(zhuǎn)換器件的方法：（1）精度要求選擇：通過這個(gè)指標(biāo)就可以換算出所需的A/D轉(zhuǎn)換器件的最低指標(biāo)。（2）采樣頻率要求選擇：采樣頻率至少要超過信號(hào)上限頻率的兩倍。

①低速A/D轉(zhuǎn)換器件，采樣頻率每秒100次以下。②中速A/D轉(zhuǎn)換器件，采樣頻率每秒100次以上。③高速A/D轉(zhuǎn)換器件，采樣頻率超過1MHz。（3）其它選擇考慮：①片內(nèi)A/D。②串行A/D。③器件封裝形式。選擇A/D轉(zhuǎn)換器件的方法：模擬輸入通道包括信號(hào)調(diào)理電路、采樣保持電路和A/D轉(zhuǎn)換電路。

（1）信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)：傳統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理電路包括硬件濾波電路、放大器、增益校準(zhǔn)電路、零點(diǎn)校準(zhǔn)電路、線性校準(zhǔn)電路、溫度補(bǔ)償電路等等。5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)

模擬輸入通道包括信號(hào)調(diào)理電路、采樣保持電路和A/D轉(zhuǎn)換電路。硬件濾波電路可選擇低通濾波器、高通濾波器或帶通濾波器。分析有用信號(hào)的頻譜和干擾信號(hào)的頻譜，并把兩者的頻譜明顯分開。放大器將信號(hào)放大到A/D轉(zhuǎn)換器所需要的幅度，檢測(cè)精度要求越高，對(duì)運(yùn)算放大器芯片的要求也越高。INA114是BB公司的儀器儀表專用的運(yùn)算放大器。硬件濾波電路可選擇低通濾波器、高通濾波器或帶通濾波器。儀器儀表放大器原理圖儀器儀表放大器原理圖INA114儀器儀表專用的運(yùn)算放大器原理圖5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)

INA114儀器儀表專用的運(yùn)算放大器原理圖5.1.2模（2）采樣保持電路設(shè)計(jì)：A/D轉(zhuǎn)換器件完成一個(gè)轉(zhuǎn)換過程需要一定時(shí)間，如果在這段時(shí)間內(nèi)信號(hào)的幅度發(fā)生變化，轉(zhuǎn)換結(jié)果將會(huì)受到影響。

采樣保持電路工作原理：采樣過程為保持電容的充放電并穩(wěn)定的過程，保持過程為跟隨器的輸出過程。

采樣保持電路的技術(shù)指標(biāo)：孔徑時(shí)間、捕捉時(shí)間、保持電壓的下降、饋通、電壓增益精度。

采樣保持芯片：LF198/298/398。單級(jí)采樣保持電路和兩級(jí)采樣保持電路。（2）采樣保持電路設(shè)計(jì)：A/D轉(zhuǎn)換器件完成一個(gè)轉(zhuǎn)換過程需要一

（3）A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)：A/D轉(zhuǎn)換電路包括A/D轉(zhuǎn)換芯片、基準(zhǔn)電源電路和控制電路。

下面介紹2個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器件的用法：

（1）STC15W4K32S4

（2）TLC2543

智能儀器原理與設(shè)計(jì)——基于STC15系列可在線仿真8051單片機(jī)-5[]課件單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理方法：STC15W4K32S4系列片內(nèi)集成了8路10位A/D轉(zhuǎn)換部件的單片機(jī)（為了簡(jiǎn)化算法AD只用8位）。1、A/D采集分3步進(jìn)行：

(1)設(shè)置輸入信號(hào)的通道號(hào)

(2)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，等待轉(zhuǎn)換完成

(3)最后讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。A/D轉(zhuǎn)換過程有三種工作方式：查詢方式，節(jié)電睡眠方式和掉電方式。單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理方法：2、采樣電壓數(shù)據(jù)處理方法：(1)目標(biāo)：電壓值數(shù)字量數(shù)值處理電壓數(shù)字顯示(2)數(shù)字量變換出電壓的算法思路：VD=(AD*5V)/256

即將AD采樣值(A)，乘以量程（5V）結(jié)果處理：高位整數(shù)保存，低位小數(shù)放大100倍低字節(jié)丟掉，處理高字節(jié)（小數(shù)點(diǎn)2位）（處理方法除以10）2、采樣電壓數(shù)據(jù)處理方法：假設(shè)輸入ADC的電壓3.51V進(jìn)行驗(yàn)證程序算法思想：(1)假設(shè)A/D采樣數(shù)字量為180(=B4H)(2)計(jì)算180*5=384H（二進(jìn)制乘法）(3)除以256，就是低字節(jié)為余數(shù)，高字節(jié)為整數(shù)(4)則高位3直接保存，保留2位小數(shù)，則把低位小數(shù)84H*100=3390H。(如果要保留1位小數(shù)呢，則乘以10)(5)小數(shù)的低字節(jié)90H丟掉

高字節(jié)33H/10=商5….余1，即是==0.51再?gòu)碾妷褐祿Q算為所稱的重量（0.1V/kg）假設(shè)輸入ADC的電壓3.51V進(jìn)行驗(yàn)證程序算法思想：

DINS:

MOV TH0,#80H INC CLOCK ;調(diào)整時(shí)鐘。 MOV A,CLOCK ANL A,#07H JNZ DINSE ;每8次時(shí)鐘中斷啟動(dòng)一次A/D轉(zhuǎn)換。 SETB ADCS ;啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換（每秒約轉(zhuǎn)換4次）。 ORL PCON,#02H ;使CPU進(jìn)入掉電模式。 MOV A,DAC0 ;A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，被中斷喚醒，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。 MOV B,#5 ;取量程。 MUL AB ;相乘。 MOV VIH,B ;保存電壓的整數(shù)部分。 MOV B,#100

;將小數(shù)部分?jǐn)U大100倍 MUL AB MOV A,#10 ;將小數(shù)部分轉(zhuǎn)換為BCD碼。 XCH A,B DIV AB SWAP A ORL A,B MOV VIL,A ;保存電壓的小數(shù)部分。 LCALL DISP ;顯示新的檢測(cè)結(jié)果。

DINSE:

RETI ;定時(shí)中斷結(jié)束。BCD碼算法變換程序DINS: MOV TH0,#80HBCD碼算法變換3、重量變換處理：保留2位小數(shù)點(diǎn)(1)目標(biāo)：重量電壓值數(shù)字量數(shù)值處理數(shù)字顯示(2)數(shù)字量變換出電壓的算法思路：

V0電壓換算為傳感器的輸出信號(hào)思路：Vi=V0/放大倍數(shù)再由傳感器的分辨率把Vi轉(zhuǎn)換為重量。3、重量變換處理：保留2位小數(shù)點(diǎn)5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)

TLC2543是TI公司的12位串行A/D轉(zhuǎn)換器，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程。串行A/D可節(jié)省單片機(jī)I/O。5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)TLC2543是TI5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)TLC2543特點(diǎn)：（1）12位分辨率A/D轉(zhuǎn)換器；線性誤差+1LSB；（2）采樣率為66kbps；10μs轉(zhuǎn)換時(shí)間；（3）11個(gè)模擬輸入通道；3路內(nèi)置自測(cè)試方式；（4）有轉(zhuǎn)換結(jié)束（EOC）輸出；（5）具有單、雙極性輸出；（6）可編程的MSB或LSB前導(dǎo)；（7）可編程的輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)TLC2543特點(diǎn)：TLC2543引腳功能：AIN0～AIN10為模擬輸入端；CS為片選端；DIN為串行數(shù)據(jù)輸入端；DOUT為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端；EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束端；CLK為I/O時(shí)鐘；REF+為正基準(zhǔn)電壓端；REF-為負(fù)基準(zhǔn)電壓端；Vcc為電源；GND為地。5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)

TLC2543引腳功能：5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)TLC2543引腳:5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)

TLC2543引腳:5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)TLC2543工作時(shí)片選端CS置0，CLK由軟件產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，轉(zhuǎn)換結(jié)果從DOUT端輸出，操作指令從DIN端輸入（1字節(jié)）。當(dāng)選擇從高到低的順序輸出12位轉(zhuǎn)換結(jié)果的工作模式時(shí)，操作指令的低四位為零，高四位為通道號(hào)。

TLC2543與單片機(jī)連接如右圖示例程序參閱教材。

TLC2543工作時(shí)片選端CS置0，CLK由軟件產(chǎn)生時(shí)鐘脈TLC2543工作時(shí)序：

TLC2543工作時(shí)序：TLC2543例程：

5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)

先對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器寫入轉(zhuǎn)換通道地址（4位），啟動(dòng)該路開始轉(zhuǎn)換，再?gòu)脑撏ǖ雷x取轉(zhuǎn)換結(jié)果（12位）。寫1位：讀取1位數(shù)據(jù)：

CLRCSCLRCSCLRCLKCLRCLKRLCCMOVC，DOUTMOVDIN，CRLCASETBCLKSETBCLK（詳細(xì)程序見課本P55）TLC2543例程：5.1.2模擬輸入通道的設(shè)計(jì)5.1.3其它A/D轉(zhuǎn)換模式介紹

（1）VFC式A/D：以LM331芯片為代表，速度低，抗干擾性能好，適合遠(yuǎn)程傳輸。（2）廉價(jià)RC式A/D：利用電阻、電容構(gòu)成RC充放電路，通過測(cè)量充放電過程與被測(cè)物理量的關(guān)系完成轉(zhuǎn)換。若檢測(cè)M次，輸出高電平的N次，則計(jì)算Vcc*N/M就可以得出數(shù)字量5.1.3其它A/D轉(zhuǎn)換模式介紹（1）VFC5.1.3其它A/D轉(zhuǎn)換模式介紹

（3）過采樣Σ－ΔA/D技術(shù)：當(dāng)前轉(zhuǎn)換精度達(dá)到14位以上的A/D轉(zhuǎn)換芯片基本上都是Σ-Δ型（過采樣型），其內(nèi)部由比較器、積分器、基準(zhǔn)電壓、電子開關(guān)和脈沖源等組成。特點(diǎn)：低中速、高精度。（4）串行數(shù)據(jù)輸出技術(shù)：不需要數(shù)據(jù)總線，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。5.1.3其它A/D轉(zhuǎn)換模式介紹（3）過采樣5.2模擬信號(hào)的輸出

介紹D/A轉(zhuǎn)換及其相關(guān)技術(shù)5.2模擬信號(hào)的輸出介紹D/A轉(zhuǎn)換及其相關(guān)技術(shù)5.2.1D/A轉(zhuǎn)換器件的選擇

（1）

D/A轉(zhuǎn)換器原理：

R－2R梯形網(wǎng)絡(luò)、線性疊加。

（2）

D/A轉(zhuǎn)換器技術(shù)指標(biāo)：

（1）分辨率。（2）轉(zhuǎn)換精度。（3）轉(zhuǎn)換時(shí)間。（4）尖峰誤差。

（3）

D/A轉(zhuǎn)換器輸入與輸出形式：

輸入形式（數(shù)據(jù)鎖存器）：無、一級(jí)、兩級(jí)。輸出形式：?jiǎn)螛O性、雙極性。5.2.1D/A轉(zhuǎn)換器件的選擇（1）

D/A轉(zhuǎn)換D/A選擇方法：1、精度選擇：要求比系統(tǒng)控制精度要求提高1到2位。2、成本選擇：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)含D/A將對(duì)簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)和降低成本有利。3、連接總線選擇：三總線或串行D/A芯片。D/A轉(zhuǎn)換芯片的發(fā)展趨勢(shì)是高精度、串行總線、多路輸出、內(nèi)嵌基準(zhǔn)電壓源、直接輸出模擬電壓。

5.2.1D/A轉(zhuǎn)換器件的選擇D/A選擇方法：5.2.1D/A轉(zhuǎn)換器件的選擇模擬輸出通道設(shè)計(jì)：

（1）D/A轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計(jì)

（2）電流/電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

（3）輸出驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)D/A轉(zhuǎn)換的精度選擇：（1）選用帶D/A功能部件的單片機(jī)（2）選用外部D/A轉(zhuǎn)換器，設(shè)計(jì)外部接口電路5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)

模擬輸出通道設(shè)計(jì)：5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)

(1)用STC15W4K32S4與DAC0832實(shí)現(xiàn)正弦波或余弦波信號(hào)輸出。為了提高波形質(zhì)量，直流分量等于Vcc的一半，正弦波的峰頂應(yīng)小于Vcc，峰谷應(yīng)高于0。設(shè)Vcc=5V，Um=2V，則兩路輸出波形分別為：5.2.2模擬輸出通道的設(shè)計(jì)(1)用STC15

波形輸出采用查表、計(jì)算的方式得到正弦波各個(gè)點(diǎn)輸出電壓（2.5