單片機(jī)原理及應(yīng)用-基于Proteus和KeilC第3版

單片機(jī)原理及應(yīng)用——基于Proteus和KeilC第3版第1頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)8.1

單片機(jī)的系統(tǒng)總線

8.1.1三總線結(jié)構(gòu)

8.1.2地址鎖存原理及實(shí)現(xiàn)8.2

簡單并行I/O口擴(kuò)展8.3

可編程并行I/O口擴(kuò)展

8.4D/A轉(zhuǎn)換與DAC0832應(yīng)用8.5A/D轉(zhuǎn)換與ADC0809應(yīng)用8.6開關(guān)量功率驅(qū)動(dòng)接口技術(shù)第2頁/共102頁計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由眾多功能部件組成三總線：地址總線(AB)、數(shù)據(jù)總線(DB)、控制總線(CB)CPUROMRAM

T/C……控制總線CB數(shù)據(jù)總線DB地址總線AB第8章單片機(jī)接口技術(shù)為減少連線簡化結(jié)構(gòu)，可將傳送同類信息的連線作為一種公共通道——總線（BUS）。51單片機(jī)屬于總線型結(jié)構(gòu)，片內(nèi)各功能部件都是按總線關(guān)系設(shè)計(jì)并集成為整體的。第3頁/共102頁51單片機(jī)有兩種外設(shè)連接方式：第8章單片機(jī)接口技術(shù)I/O方式（非總線方式）總線方式I/O方式——采用片內(nèi)RAM指令訪問外設(shè)例如MOVP0

,A（片內(nèi)地址80H,90H,A0H,B0H）總線方式——采用片外RAM指令訪問外設(shè)例如MOVX@DPTR

,A（片外RAM0～0FFFFH）第4頁/共102頁51單片機(jī)由P0、P2和P3引腳兼作總線引腳（沒有專用總線引腳）第8章單片機(jī)接口技術(shù)P0口為復(fù)用總線方式，即數(shù)據(jù)總線+低8位地址總線通過地址鎖存器將數(shù)據(jù)與地址信息分開第5頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)1、P0輸出的A0-A7出現(xiàn)在地址鎖存器的輸出端；2、地址鎖存器的輸出與輸入端隔離；3、P0輸出D0-D7;P2輸出A8-A15;地址鎖存器輸出A0-A74、同時(shí)產(chǎn)生16位地址信號(hào)+8位數(shù)據(jù)信號(hào)地址鎖存器工作過程第6頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)8.1

單片機(jī)的系統(tǒng)總線

8.1.1三總線結(jié)構(gòu)

8.1.2地址鎖存原理及實(shí)現(xiàn)8.2

簡單并行I/O口擴(kuò)展8.3

可編程并行I/O口擴(kuò)展

8.4D/A轉(zhuǎn)換與DAC0832應(yīng)用8.5A/D轉(zhuǎn)換與ADC0809應(yīng)用8.6開關(guān)量功率驅(qū)動(dòng)接口技術(shù)第7頁/共102頁原理：當(dāng)/OE端為低電平，LE端為高電平時(shí)，1D-8D端的數(shù)據(jù)可由1Q-8Q端鎖存輸出；LE為低電平時(shí)D端與Q端隔離。第8章單片機(jī)接口技術(shù)結(jié)構(gòu)：帶有三態(tài)輸出門的八-D觸發(fā)器鎖存器——74HC373，74LS373，54LS377等負(fù)邊沿D觸發(fā)器第8頁/共102頁典型總線方式接口電路第8章單片機(jī)接口技術(shù)接線關(guān)系：/OE→地，LE→正脈沖源，D0～D7→P0，Q0～Q7→外設(shè)地址端P0口此時(shí)無需上拉電阻（總線方式）地址鎖存使能輸出第9頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)S1P2～S2P2期間：P0→(A0～A7）；ALE→正脈沖；Q0～Q7→（A0～A7）S5P1～S6P1期間：P0→（D0～D7）

Q0～Q7→（A0～A7）S1P2～S6P1期間：P0分時(shí)輸出低8位地址和8位數(shù)據(jù)信息。

部分時(shí)序圖

MOVX@DPTR

,A地址鎖存使能輸出P0與373的配合關(guān)系第10頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)8.1

單片機(jī)的系統(tǒng)總線8.2

簡單并行I/O口擴(kuò)展

8.2.1訪問擴(kuò)展端口的軟件方法

8.2.2簡單并行輸出接口的擴(kuò)展

8.2.2簡單并行輸入接口的擴(kuò)展8.3

可編程并行I/O口擴(kuò)展

8.4D/A轉(zhuǎn)換與DAC0832應(yīng)用8.5A/D轉(zhuǎn)換與ADC0809應(yīng)用8.6開關(guān)量功率驅(qū)動(dòng)接口技術(shù)第11頁/共102頁I/O口擴(kuò)展可有3種辦法：①采用鎖存或緩沖芯片的簡單并行擴(kuò)展；②采用串口方式0的串并轉(zhuǎn)換擴(kuò)展；③采用可編程控制功能芯片的并行擴(kuò)展。第8章單片機(jī)接口技術(shù)P0和P2口作為地址/數(shù)據(jù)總線后，留給用戶使用的I/O口只有P1口和部分P3口，通常需要擴(kuò)展I/O口數(shù)量。第12頁/共102頁訪問擴(kuò)展端口有2種軟件方法:

MOVXA,@DPTRMOVXA,@RiMOVX@DPTR,AMOVX@Ri,A（讀操作,RD）（寫操作,WR）1、匯編語言方法第8章單片機(jī)接口技術(shù)第13頁/共102頁MOVX指令的寫端口時(shí)序前半周期：P0→低8位地址，P2→高8位地址,ALE→正脈沖后半周期：P0→8位數(shù)據(jù)，P2→高8位地址，WR→負(fù)脈沖第8章單片機(jī)接口技術(shù)ALE用于低八位地址鎖存，/WR可作為外設(shè)的片選信號(hào)第14頁/共102頁MOVX指令的讀端口時(shí)序前半周期：P0→低8位地址,P2→高8位地址，ALE→正脈沖后半周期：P0←8位數(shù)據(jù)，P2→高8位地址，RD→負(fù)脈沖第8章單片機(jī)接口技術(shù)ALE用于低八位地址鎖存，/RD可作為外設(shè)的片選信號(hào)第15頁/共102頁2、C51語言方法#include<absacc.h>#defineportXBYTE[0x1000]unsignedchartemp1,temp2;……temp1=port;//讀端口操作

port=temp2;//寫端口操作

……例如，對占用片外RAM1000H的端口進(jìn)行讀寫操作：#include<absacc.H>//含有宏定義的包含語句#define

變量名XBYTE[地址常數(shù)]//地址定義語句方法1：利用宏定義建立變量名與地址常數(shù)的關(guān)聯(lián)性第8章單片機(jī)接口技術(shù)第16頁/共102頁方法2：利用xdata型指針變量對外設(shè)端口進(jìn)行操作例如，同樣針對上述舉例，程序設(shè)計(jì)如下：unsignedcharxdata*PORT=0x1000

；//定義指針變量unsignedchartemp1,temp2;……temp=*PORT;//讀0x1000端口

*PORT=temp2;//寫0x1000端口

……第8章單片機(jī)接口技術(shù)數(shù)據(jù)類型xdata*[存儲(chǔ)類型2]變量名[=地址常數(shù)]；第17頁/共102頁方法3：采用_at_關(guān)鍵字訪問片外RAM絕對地址使用_at_可對指定存儲(chǔ)器空間的絕對地址定位，但使用_at_定義的變量只能為全局變量。例如：unsignedcharxdataxram[0x80]_at_0x1000;//在片外RAM0x1000處定義一個(gè)char型數(shù)組變量xram，元素個(gè)數(shù)為0x80第8章單片機(jī)接口技術(shù)第18頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)8.1

單片機(jī)的系統(tǒng)總線8.2

簡單并行I/O口擴(kuò)展

8.2.1訪問擴(kuò)展端口的軟件方法

8.2.2簡單并行輸出接口的擴(kuò)展

8.2.2簡單并行輸入接口的擴(kuò)展8.3

可編程并行I/O口擴(kuò)展

8.4D/A轉(zhuǎn)換與DAC0832應(yīng)用8.5A/D轉(zhuǎn)換與ADC0809應(yīng)用8.6開關(guān)量功率驅(qū)動(dòng)接口技術(shù)第19頁/共102頁簡單并行擴(kuò)展常用接口芯片:74LS273、377、244、373等第8章單片機(jī)接口技術(shù)第20頁/共102頁74LS273用于擴(kuò)展并行輸出口原理：/MR端為高電平時(shí)，D端信號(hào)在CP(或CLK)端正脈沖作用下鎖存到Q端，此后D與Q隔離。用法：/MR→Vcc，CP→正脈沖源，Di→接P0，Qi→外設(shè)輸入端第8章單片機(jī)接口技術(shù)組成：8個(gè)帶清零功能的D觸發(fā)器第21頁/共102頁實(shí)例1利用兩片74LS273擴(kuò)展16位并行I/O口，且使其外接LED按1010101000001111的規(guī)律發(fā)光。與通用I/O口方式相比,P0口無需上拉電阻。第8章單片機(jī)接口技術(shù)第22頁/共102頁分析：兩個(gè)273鎖存不同P0數(shù)據(jù)的關(guān)鍵是，CLK端信號(hào)應(yīng)為包含不同地址信息的鎖存脈沖。第8章單片機(jī)接口技術(shù)寫外設(shè)端口時(shí)序第23頁/共102頁如何將WR信號(hào)與地址信號(hào)合成為所需的CLK信號(hào)？U2選通，U3不選通的地址:

01xxxxxxxxxxxxxx（0x7fff）U2不選通，U3選通的地址:

10xxxxxxxxxxxxxx（0xbfff）或門一端為0時(shí)，相當(dāng)于給或門

“解鎖”；或門一端為1時(shí)，相當(dāng)于給或門

“加鎖”。第8章單片機(jī)接口技術(shù)第24頁/共102頁實(shí)例1運(yùn)行效果第8章單片機(jī)接口技術(shù)第25頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)8.1

單片機(jī)的系統(tǒng)總線8.2

簡單并行I/O口擴(kuò)展

8.2.1訪問擴(kuò)展端口的軟件方法

8.2.2簡單并行輸出接口的擴(kuò)展

8.2.2簡單并行輸入接口的擴(kuò)展8.3

可編程并行I/O口擴(kuò)展

8.4D/A轉(zhuǎn)換與DAC0832應(yīng)用8.5A/D轉(zhuǎn)換與ADC0809應(yīng)用8.6開關(guān)量功率驅(qū)動(dòng)接口技術(shù)第26頁/共102頁接線：A1-A4接外設(shè)輸入端；Y1-Y4接單片機(jī)I/O口；1G接控制端74LS244、74LS245等用于擴(kuò)展并行輸入口原理：每組由1個(gè)選通端或控制4只三態(tài)門。當(dāng)選通信號(hào)為低電平時(shí)，三態(tài)門導(dǎo)通，數(shù)據(jù)從A端流向Y端。當(dāng)選通信號(hào)為高電平時(shí)，三態(tài)門截止，輸入和輸出之間呈高阻態(tài)。第27頁/共102頁U3口地址:0xxxxxxxxxxxxxxx（0x7fff）舉例：若左圖為總線方式電路，試分析244的端口地址第8章單片機(jī)接口技術(shù)匯編指令：MOVXA,@DPTR;DPTR=7FFFHC51語句：PORT=U3;//#defineU3XBYTE[0x7fff]讀外擴(kuò)端口時(shí)序第28頁/共102頁實(shí)例2：分析如下端口擴(kuò)展原理，編程實(shí)現(xiàn)鍵控LED功能，即啟動(dòng)后先置黑屏，隨后根據(jù)按鍵動(dòng)作點(diǎn)亮相應(yīng)LED（保持亮燈狀態(tài)，直至新的按鍵壓下為止）。第8章單片機(jī)接口技術(shù)第29頁/共102頁電路分析芯片273和244的片選均由P2.0實(shí)現(xiàn)，故訪問地址均為：xxxxxxx0xxxxxxxx(0xfeff)讀操作：/RD負(fù)脈沖，/WR=1，故U1:B=負(fù)脈沖，U1:A=1，芯片244被選中。寫操作：/RD=1，/WR負(fù)脈沖，故U1:B=1，U1:A=負(fù)脈沖，芯片273被選中。第8章單片機(jī)接口技術(shù)第30頁/共102頁實(shí)例2程序第8章單片機(jī)接口技術(shù)第31頁/共102頁實(shí)例2運(yùn)行效果第8章單片機(jī)接口技術(shù)第32頁/共102頁由于本例只有1個(gè)地址，故可省略U1。第8章單片機(jī)接口技術(shù)第33頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)8.1

單片機(jī)的系統(tǒng)總線8.2

簡單并行I/O口擴(kuò)展8.3

可編程并行I/O口擴(kuò)展 8.3.18255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳及地址

8.3.28255A的控制字8.4D/A轉(zhuǎn)換與DAC0832應(yīng)用8.5A/D轉(zhuǎn)換與ADC0809應(yīng)用8.6開關(guān)量功率驅(qū)動(dòng)接口技術(shù)第34頁/共102頁可編程接口——其功能可由微處理器的指令來加以改變的接口芯片。利用編程的方法，可以使一個(gè)接口芯片執(zhí)行多種不同的接口功能。（INTEL系列）：

8259——可編程中斷控制器

8253——可編程計(jì)數(shù)/定時(shí)器

8250——可編程串行接口（異步）

8251——可編程串行接口（異步+同步）

8255——可編程并行擴(kuò)展接口

8279——可編程鍵盤顯示接口

8237——可編程DMA控制器

8155——可編程多功能接口第8章單片機(jī)接口技術(shù)第35頁/共102頁8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第8章單片機(jī)接口技術(shù)（1）A口、B口和C口——8255A連接外設(shè)的3個(gè)通道，每個(gè)通道有1個(gè)8位控制寄存器，對外有8根引腳，可以傳送外設(shè)的輸入/輸出數(shù)據(jù)或控制信息。（2）A組和B組控制電路——兩組控制8255A工作方式的電路。其中A組控制A口及C口的高4位，B組控制B口及C口的低4位。（3）數(shù)據(jù)總線緩沖器——一個(gè)雙向三態(tài)8位驅(qū)動(dòng)口，用于連接單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線，傳送數(shù)據(jù)或控制字。（4）讀/寫控制邏輯——接收CPU送來的讀、寫命令和選口地址，用于控制對8255A的讀/寫。第36頁/共102頁40引腳雙列直插式芯片第8章單片機(jī)接口技術(shù)數(shù)據(jù)端控制端PA口PB口PC口第37頁/共102頁8255A與51單片機(jī)的連接一般采用總線方式第8章單片機(jī)接口技術(shù)據(jù)此接線，各內(nèi)部寄存器的地址：第38頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)8.1

單片機(jī)的系統(tǒng)總線8.2

簡單并行I/O口擴(kuò)展8.3

可編程并行I/O口擴(kuò)展 8.3.18255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳及地址

8.3.28255A的控制字8.4D/A轉(zhuǎn)換與DAC0832應(yīng)用8.5A/D轉(zhuǎn)換與ADC0809應(yīng)用8.6開關(guān)量功率驅(qū)動(dòng)接口技術(shù)第39頁/共102頁1、8255A的控制字（用于管理8255A的命令）8255A有兩個(gè)控制字：①

方式選擇控制字（D7=1）——設(shè)置A,B,C端口的工作方式第8章單片機(jī)接口技術(shù)方式0

——基本輸入/輸出方式方式1——應(yīng)答輸入/輸出方式方式2——雙向總線方式第40頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)方式0（基本輸入/輸出方式）——可無條件進(jìn)行的單向輸入或單向輸出工作方式，A、B、C三個(gè)端口都可以獨(dú)立地設(shè)置為二者之一。方式1（應(yīng)答輸入/輸出方式）——在聯(lián)絡(luò)信號(hào)控制下進(jìn)行的單向輸入或單向輸出工作方式，只有A和B口具有方式1，C口用作A口和B口的聯(lián)絡(luò)線。方式2（雙向總線方式）——在聯(lián)絡(luò)信號(hào)控制下進(jìn)行的既能輸入又能輸出的工作方式，只有A口才具有方式2，C口的PC3～PC7作為聯(lián)絡(luò)線；B口及PC0～PC3可設(shè)置為方式0或方式1。第41頁/共102頁②

端口C置位/復(fù)位控制字（D7=0）——對C口按位進(jìn)行賦值第8章單片機(jī)接口技術(shù)通過D3、D2、D1、D0位的編碼關(guān)系可實(shí)現(xiàn)C口中具體某位（PC7～PC0）置1或清0的功能，而不影響其它位的狀態(tài)。例如，要使PC3=1，則需將控制字00000111B（0x07）寫入控制字寄存器，而要使PC3=0,則需將控制字00000110B（0x06）寫入控制字寄存器。注意：使用該控制字時(shí)每次只能對C口中的1位進(jìn)行置位或復(fù)位。第42頁/共102頁實(shí)例3試按下圖接線關(guān)系對8255A分別進(jìn)行3種初始化：①A口、B口、C口均為基本輸出方式；②A口與上C口為基本輸出方式，B口與下C口為基本輸入方式；③A口為應(yīng)答輸入方式，B口為應(yīng)答輸出方式。8255A.DSN第8章單片機(jī)接口技術(shù)第43頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)【解】

由前已知，A、B、C三個(gè)控制寄存器的地址分別為0x7cff、0x7dff、0x7eff，控制字寄存器地址為0x7ffff。程序初始化部分如下：第44頁/共102頁實(shí)例4：試將8255A的A口設(shè)置為輸出口,B口設(shè)置為輸入口，將B口讀入的開關(guān)狀態(tài)送到A口，控制其外接的8位LED顯示。8255A.DSN第8章單片機(jī)接口技術(shù)第45頁/共102頁8255A.DSN第8章單片機(jī)接口技術(shù)【解】根據(jù)題意要求，本例的方式選擇控制字應(yīng)為10000010B（0x82），參考程序如下：第46頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)實(shí)例4仿真運(yùn)行效果第47頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)8.1

單片機(jī)的系統(tǒng)總線8.2

簡單并行I/O口擴(kuò)展8.3

可編程并行I/O口擴(kuò)展8.4D/A轉(zhuǎn)換與DAC0832應(yīng)用

8.4.1DAC0832的工作原理

8.4.2DAC0832與單片機(jī)的接口及編程8.5A/D轉(zhuǎn)換與ADC0809應(yīng)用8.6開關(guān)量功率驅(qū)動(dòng)接口技術(shù)第48頁/共102頁D/A轉(zhuǎn)換器（DigitaltoAnalogConverter）——能把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的電子器件（簡稱為DAC）。A/D轉(zhuǎn)換器（AnalogtoDigitalConverter）——能把模擬量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字量（簡稱為ADC）。第8章單片機(jī)接口技術(shù)單片機(jī)測控系統(tǒng)中的ADC和DAC

學(xué)習(xí)順序：DAC→ADC第49頁/共102頁電流輸出型DA轉(zhuǎn)換原理總電流分支電流……第8章單片機(jī)接口技術(shù)轉(zhuǎn)換電流I01與“邏輯開關(guān)”為1的各支路電流的總和成正比，即轉(zhuǎn)換電流與D0～D7成正比。轉(zhuǎn)換電流第50頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)DAC0832外接放大器反饋電阻轉(zhuǎn)換電壓轉(zhuǎn)換電壓與VREF和B成正比（與R無關(guān)），亦即轉(zhuǎn)換電壓Vo與VREF和（D0～D7）成正比第51頁/共102頁DAC的性能指標(biāo)：1、分辨率通常將DAC能夠轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制的位數(shù)n稱為分辨率；一般n=8位、10位、12位、16位等；有時(shí)也將最小輸出電壓叫做分辨率

n一定時(shí)，最小輸出電壓Vmin與VREF成正比；例如n=8時(shí)，若VREF=10V，則Vmin=10V/256≈39.1mV；若VREF為5V，則Vmin≈19.5.1mV第8章單片機(jī)接口技術(shù)2、轉(zhuǎn)換時(shí)間將一個(gè)數(shù)字量轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定模擬信號(hào)所需的時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換時(shí)間；一般DAC的轉(zhuǎn)換時(shí)間在幾十納秒(ns)～幾微秒(μs)；第52頁/共102頁DA轉(zhuǎn)換芯片：DAC083220只引腳主要特性參數(shù)8位DA轉(zhuǎn)換器分辨率19.5mV（VREF=5V）轉(zhuǎn)換時(shí)間１μS電流輸出型數(shù)字量并行輸入方式參考電壓-10V～＋10V工作電壓＋5V～＋15V功耗20mＷ

第8章單片機(jī)接口技術(shù)第53頁/共102頁DAC0832的結(jié)構(gòu)第8章單片機(jī)接口技術(shù)內(nèi)部組成：1個(gè)8位輸入鎖存器1個(gè)8位DAC寄存器1個(gè)8位D/A轉(zhuǎn)換器5個(gè)控制端（2級(jí)控制）工作過程：8位并行數(shù)據(jù)到達(dá)輸入鎖存器輸入端；1級(jí)控制允許后，數(shù)據(jù)到達(dá)DAC寄存器輸入端；2級(jí)控制允許后，數(shù)據(jù)達(dá)到D/A轉(zhuǎn)換器；１μs后，轉(zhuǎn)換電流由Iout1引腳輸出；第1級(jí)第2級(jí)第54頁/共102頁DAC0832的三種控制方式直通方式——鎖存器和寄存器都被選通(4個(gè)控制端接地，ILE接Vcc)單緩沖方式——鎖存器直通/寄存器受控，或鎖存器受控/寄存器直通雙緩沖方式——鎖存器和寄存器都為受控狀態(tài)第8章單片機(jī)接口技術(shù)第55頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)8.1

單片機(jī)的系統(tǒng)總線8.2

簡單并行I/O口擴(kuò)展8.3

可編程并行I/O口擴(kuò)展8.4D/A轉(zhuǎn)換與DAC0832應(yīng)用 8.4.1DAC0832的工作原理

8.4.2DAC0832與單片機(jī)的接口及編程8.5A/D轉(zhuǎn)換與ADC0809應(yīng)用8.6開關(guān)量功率驅(qū)動(dòng)接口技術(shù)第56頁/共102頁實(shí)例5

根據(jù)如下電路，編程實(shí)現(xiàn)由DAC0832輸出一路正弦波的功能。第8章單片機(jī)接口技術(shù)電路分析：1、I/O接口方式（數(shù)據(jù)端接P2，無地址線，無控制線）2、直通方式——4個(gè)控制端接地，ILE接Vcc第57頁/共102頁實(shí)例5參考程序第8章單片機(jī)接口技術(shù)第58頁/共102頁實(shí)例5運(yùn)行效果第8章單片機(jī)接口技術(shù)第59頁/共102頁實(shí)例6：根據(jù)如下電路，編程實(shí)現(xiàn)由DAC0832輸出一路三角波的功能第8章單片機(jī)接口技術(shù)電路分析:1、總線方式（數(shù)據(jù)端接P0,無上拉電阻,啟用/WR和地址線）2、第1級(jí)受控，高8位地址為11111110B，第2級(jí)直通第60頁/共102頁實(shí)例6參考程序第8章單片機(jī)接口技術(shù)第61頁/共102頁實(shí)例6運(yùn)行效果第8章單片機(jī)接口技術(shù)第62頁/共102頁實(shí)例7：根據(jù)如下電路，編程實(shí)現(xiàn)兩路鋸齒波同步發(fā)生功能第8章單片機(jī)接口技術(shù)電路分析：總線方式（數(shù)據(jù)端接P0,使用/WR和高8位地址線）2級(jí)受控（第1級(jí)獨(dú)立受控，第2級(jí)共同受控）第63頁/共102頁U2第1級(jí)地址：11111110…（0xfeff）U3第1級(jí)地址：11111101…（0xfdff）U2和U3第2級(jí)地址：11101111…（0xefff）第8章單片機(jī)接口技術(shù)第64頁/共102頁實(shí)例7參考程序第8章單片機(jī)接口技術(shù)DAOUT=num只是用于啟動(dòng)兩個(gè)DAC寄存器，數(shù)據(jù)無影響。

第65頁/共102頁實(shí)例7運(yùn)行效果第8章單片機(jī)接口技術(shù)（多路D/A同步輸出）第66頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)8.1

單片機(jī)的系統(tǒng)總線8.2

簡單并行I/O口擴(kuò)展8.3

可編程并行I/O口擴(kuò)展8.4D/A轉(zhuǎn)換與DAC0832應(yīng)用8.5A/D轉(zhuǎn)換與ADC0809應(yīng)用 8.5.1逐次逼近式數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理

8.5.2ADC0809與單片機(jī)的接口及編程8.6開關(guān)量功率驅(qū)動(dòng)接口技術(shù)第67頁/共102頁逐次逼近型

雙積分型

∑-⊿型

并行比較型/串行比較型

壓頻變換型AD轉(zhuǎn)換器的分類按轉(zhuǎn)化原理按轉(zhuǎn)化速度超高速（轉(zhuǎn)換速度≤1ns）

高速（轉(zhuǎn)換速度≤20s）

中速（轉(zhuǎn)換速度≤1ms）

低速（轉(zhuǎn)換速度≤1s）8位

12位

14位

16位按轉(zhuǎn)化位數(shù)第8章單片機(jī)接口技術(shù)ADC0809：8位中速逐次逼近型ADC第68頁/共102頁逐次逼近式ADC的工作原理第8章單片機(jī)接口技術(shù)逐次逼近寄存器SAR天平秤重過程若有四個(gè)砝碼分別為8、4、2、1克。設(shè)待秤重物為13克，稱量步驟：順序

砝碼重

比較判斷

暫時(shí)結(jié)果

1

8g

8g<13g

保留

8g

2

8+4g

12g<13g

保留

12g

3

8+4+2g14g>13g

撤消

2g

4

8+4+1g13g=13g

保留

13gN位寄存器最高位=1，其余位=0→VN

=1/2×Vref；比較Vin與VN：若Vin>VN

，最高位保持1，次高位置1→Vn=3/4×Vref；反之最高位=0，次高位=1→Vn=1/4Vref；以此類推直至Vin=VN

，或誤差小于預(yù)期值；N位寄存器結(jié)果→鎖存緩存器→EOC↑。第69頁/共102頁ADC的性能指標(biāo)：1、分辨率用系統(tǒng)可分辨的最小模擬電壓表示AD轉(zhuǎn)換分辨率一般以1個(gè)bit對應(yīng)的模擬電壓大小作為評(píng)判基準(zhǔn)通常也以轉(zhuǎn)換后輸出的二進(jìn)制位數(shù)n表示分辨率一般n=8位、10位、12位、16位等；2、轉(zhuǎn)換時(shí)間完成一次AD轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換時(shí)間逐次逼近型ADC的典型值為1～200μs

第8章單片機(jī)接口技術(shù)第70頁/共102頁主要特性參數(shù)分辨率８位轉(zhuǎn)換時(shí)間１00μS

逐次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換工作量程0～＋5V功耗15mＷ工作電壓+5V具有鎖存控制的8路模擬開關(guān)輸出與TTL電平兼容

第8章單片機(jī)接口技術(shù)AD轉(zhuǎn)換芯片：ADC080928只引腳第71頁/共102頁8路模擬開關(guān)——外接IN0～I(xiàn)N7共8路模擬信號(hào)，具有8選1功能；地址鎖存譯碼——采用三根地址線A,B,C編碼模入通道；8路AD轉(zhuǎn)換器——采用SAR原理；三態(tài)輸出鎖存器—可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換結(jié)果的鎖存/隔離；START啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，CLK轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，VR+/VR-參考電壓，EOC結(jié)束標(biāo)志，OE輸出使能，ALE地址鎖存使能ADC0809的結(jié)構(gòu)組成第8章單片機(jī)接口技術(shù)第72頁/共102頁工作時(shí)序ALE鎖存ADDA、ADDB、ADDCSTART正脈沖啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換EOC由高變低（AD啟動(dòng)后）

保持低電平(轉(zhuǎn)換期間)

由低變高（轉(zhuǎn)換結(jié)束）OE正脈沖，打開三態(tài)門輸出第8章單片機(jī)接口技術(shù)第73頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)8.1

單片機(jī)的系統(tǒng)總線8.2

簡單并行I/O口擴(kuò)展8.3

可編程并行I/O口擴(kuò)展8.4D/A轉(zhuǎn)換與DAC0832應(yīng)用8.5A/D轉(zhuǎn)換與ADC0809應(yīng)用 8.5.1逐次逼近式數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理

8.5.2ADC0809與單片機(jī)的接口及編程

8.6開關(guān)量功率驅(qū)動(dòng)接口技術(shù)第74頁/共102頁實(shí)例8：采用ADC0809設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集電路，將IN7通道輸入的模擬量信號(hào)進(jìn)行測量，結(jié)果以16進(jìn)制顯示。第8章單片機(jī)接口技術(shù)第75頁/共102頁模擬通道地址，經(jīng)373對低8位地址進(jìn)行鎖存：IN0的低8位地址為11111000B(0xf8)，IN1為0xf9，……，IN7為0xff。第8章單片機(jī)接口技術(shù)電路分析

采用總線連接方式第76頁/共102頁第8章單片機(jī)接口技術(shù)電路分析

由P2.0形成高8位地址（0xfe），與/WR信號(hào)合成START/ALE正脈沖啟動(dòng)ADC，與/RD信號(hào)合成OE正脈沖輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)；啟動(dòng)某通道AD轉(zhuǎn)換命令的地址為：0xfef8，……0xfeff，數(shù)據(jù)不限；讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果命令的地址為：高8位為0xfe，低8位地址和數(shù)據(jù)不限。74HC02:2輸入或非門第77頁/共102頁EOC信號(hào)經(jīng)非門接P3.3可形成一正脈沖信號(hào)（查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志）；AD轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘由虛擬信號(hào)發(fā)生器提供，頻率5kHz；第8章單片機(jī)接口技術(shù)電路分析

第78頁/共102頁實(shí)例8參考程序第8章單片機(jī)接口技術(shù)第79頁/共102頁實(shí)例8運(yùn)行效果第8章單片機(jī)接口技術(shù)第80頁/共102頁8.1

單片機(jī)的系統(tǒng)總線8.2

簡單并行I/O口擴(kuò)展8.3

可編程并行I/O口擴(kuò)展8.4D/A轉(zhuǎn)換與DAC0832應(yīng)用8.5A/D轉(zhuǎn)換與ADC0809應(yīng)用8.6開關(guān)量功率驅(qū)動(dòng)接口技術(shù)

8.6.1開關(guān)量功率驅(qū)動(dòng)接口

8.6.2開關(guān)量功率驅(qū)動(dòng)接口應(yīng)用舉例第8章單片機(jī)接口技術(shù)第81頁/共102頁1、三態(tài)門和OC門驅(qū)動(dòng)電路（1）TTL三態(tài)門緩沖器74LS244、74LS245等門電路芯片具有TTL三態(tài)門緩沖器,其高電平輸出電流為15mA，低電平輸入電流為24mA，均大于單片機(jī)I/O口，一般可用于光耦隔離器、LED數(shù)碼塊等小電流負(fù)載的驅(qū)動(dòng)。第8章單片機(jī)接口技術(shù)第82頁/共102頁（2）集電極開路門（OC門）OC門驅(qū)動(dòng)電路的輸出級(jí)是1個(gè)集電極開路的晶體管，所以又稱為開集輸出。

a)b)

圖8.36OC門驅(qū)動(dòng)電路

第8章單片機(jī)接口技術(shù)第83頁/共102頁2、小功率晶體管驅(qū)動(dòng)電路OC門的驅(qū)動(dòng)電流在幾十毫安量級(jí)，如果被驅(qū)動(dòng)設(shè)備所需驅(qū)動(dòng)電流要求在幾十到幾百毫安時(shí)，可以通過小功率晶體管電路驅(qū)動(dòng)。三極管具有放大、飽和和截止3種工作狀態(tài)，在開關(guān)量驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中，一般控制三極管工作在飽和區(qū)或截止?fàn)顟B(tài)，盡量減小飽和到截止的過渡時(shí)間。

第8章單片機(jī)接口技術(shù)第84頁/共102頁3、達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)芯片對于晶體管開關(guān)電路，輸出電流是輸入電流乘以晶體管的增益，因此，在應(yīng)用中，為保證足夠大的輸出電流必須采用增大輸入驅(qū)動(dòng)電流的辦法。達(dá)林頓管內(nèi)部由兩個(gè)晶體管構(gòu)成達(dá)林頓復(fù)合管，具有輸入電流小，輸入阻抗高、增益高、輸出功率大、電路保護(hù)措施完善等特點(diǎn)。

第8章單片機(jī)接口技術(shù)第85頁/共102頁4、光電隔離驅(qū)動(dòng)器件在開關(guān)量輸出通道中，為防止現(xiàn)場強(qiáng)電磁干擾或工頻電壓通過輸出通道反竄到測控系統(tǒng)，一般都采用通道隔離技術(shù)。實(shí)現(xiàn)通道隔離的常用器件是光電耦合器，即由1個(gè)發(fā)光二極管與1個(gè)光敏三極管或光敏晶閘管光敏組成的電-光-電轉(zhuǎn)換器件。發(fā)光二極管中通過一定電流時(shí)會(huì)發(fā)出光信號(hào)，被光敏器件接收后可使其導(dǎo)通。而當(dāng)該電流撤掉后，發(fā)光二極管熄滅，光敏器件截止，從而達(dá)到信號(hào)傳遞和通道隔離的目的。

第8章單片機(jī)接口技術(shù)第86頁/共102頁5、電磁繼電器電磁繼電器是較為常用的開關(guān)量輸出方式。與晶體管相比，繼電器的輸入端與輸出端有較強(qiáng)隔離作用。輸入部分通過直流控制，輸出部分可以接交流大功率設(shè)備，達(dá)到通過弱電信號(hào)控制高壓、交直流大功率設(shè)備的目的。第8章單片機(jī)接口技術(shù)第87頁/共102頁6、可控硅驅(qū)動(dòng)器件可控硅(SCR——SiliconControlledRectifier)又稱晶閘管，是一種大功率的半導(dǎo)體器件，具有用小功率控制大功率、開關(guān)無觸點(diǎn)等特點(diǎn)。單向可控硅，當(dāng)陽極與陰極、控制極與陰極之間都為正向電壓時(shí)，只要控制極電流達(dá)到觸發(fā)電流值時(shí)，可控硅將由截至轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。此時(shí)即使控制極電流消失，可控硅仍能保持導(dǎo)通狀態(tài)，所以控制極電流沒必要一直存在，故通常采用脈沖觸發(fā)形式，以降低觸發(fā)功耗。第8章單片機(jī)接口技術(shù)第88頁/共102頁雙向可控硅，在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于兩個(gè)單向晶閘管的反向并聯(lián)，但共享一個(gè)控制極，當(dāng)兩個(gè)電極A1和A2之間的電壓大于1.5V時(shí)，不論極性如何，均可利用控制極G觸發(fā)電流控制其導(dǎo)通。第8章單片機(jī)接口技術(shù)可控制在交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。第89頁/共102頁8.1

單片機(jī)的系統(tǒng)總線8.2

簡單并行I/O口擴(kuò)展8.3