51系列单片机教学实验板硬件设计

51系列单片机教学实验板硬件设计

摘要

在全国高等院校电子信息类专业中，已普遍开设单片机及其相关课程。单片机课程是大中专院校电子类专业实践性、应用性和工程性很强的专业基础课或专业选修课。从加强学生能力培养的要求来看，这类课程仅在课堂上讲授基本原理是不够的，必须在教学中加强实践环节，让学生有足够的实践机会。其中，单片机实验板就是一个很好的学习单片机的工具。

目前，市场上单片机实验板的种类较多。此次设计的实验板的特点是将各种单元电路合理的拼凑在一块大印刷电路板上，构成一个有机的整体。设计中利用Protel99SE软件先设计原理图，然后进行元件封装，PCB出图，最后是制板。它与传统的教学实验板相比有如下的优点：⑴价格低廉；⑵使用简单方便，只要有带RS232串口的PC机就能进行实验；⑶功能全，基本上具备单片机常用的接口，如数模转换、模数转换、存储器、LED数码管显示、键盘人机接口、串行接口、温度传感器接口等等。采用本仿真开发实验板，可使初学者迅速掌握单片机原理及应用，熟悉汇编语言、单片机C语言。

关键词：单片机；实验板；接口电路；C语言

51 Series Single-chip Teaching Experimental Board

Hardware Design

Abstract

National institutions of higher learning in the professional category of electronic information, has generally been the creation of single-chip and its related programs. Single-chip college is the course professional practice of electronic institutions, applied and engineering foundation for a strong professional or professional elective courses. From the requirements of students capacity-building perspective, such courses are taught only the basic principles of the classroom is not enough, we must strengthen the teaching practice, to allow sufficient opportunity to practice. Among them, single-chip experimental board is a good learning tool for the students. At present, more types of experimental plate in the single-chip market. The designed board is characterized by a variety of units circuit will be reasonable together on a large printed circuit board and then constitute an organic whole. The design make use of Protel99SE software to design schematic diagram, and then packaging components, PCB map, and finally the system board. It compared to the traditional teaching has the following advantages: ⑴ The prize cheap. ⑵ Use it simple, there is as long as RS232 serial port with the PC machines will be able to carry out such experiments. ⑶ Wide features, the board basically has the interface with commonly used single-chip, full-to-analog converter, analog-to-digital conversion, memory, LED digital display, keyboard man-machine interface, serial interface, temperature sensor interface and so on. The development of the use of the simulation experiment board, beginners can quickly grasp the principle and application of single-chip, and is familiar with assembly language, microcontroller C language. Beginners use the development of the simulation experiment board, can quickly grasp the principle and application of single-chip, and are familiar with assembly language, Single-chip C language.

Key words: microcomputer; experimental plate; interface circuit; C language

目录

摘要............................................................................................................................ I Abstract ......................................................................................................................... II 第一章引言 (1)

1.1 研究背景和意义 (1)

1.2研究现状 (2)

1.3本文主要的研究工作 (2)

第二章实验板硬件电路设计 (4)

2.1 实验板的MCU选型 (4)

2.1.1 单片机选型原则 (4)

2.1.2 AT89S51单片机简介 (5)

2.2 实验板总体简介 (8)

2.2.1 单片机实验教学功能 (8)

2.2.2 硬件总体逻辑结构 (9)

2.3 单片机最小系统的电路说明 (9)

2.4 模数转换器ADC0809的接口电路 (10)

2.4.1 ADC0809 芯片及内部结构简介 (10)

2.4.2信号引脚 (11)

2.4.3 MCS-51 单片机与ADC0809的接口 (12)

2.4.4 转换数据的传送 (13)

2.4数模转换器DAC0832的接口电路 (14)

2.4.1 DAC0832 简介 (14)

2.4.2 DAC0832的工作方式 (16)

2.4.3 电压输出电路的连接 (16)

2.4.4 DAC0832与单片机的连接 (17)

2.5数据/程序存储器24C02 (18)

2.5.1.24C02芯片简介 (18)

2.5.2 24C02与单片机的连接 (19)

2.6 并行接口芯片8255A的接口电路 (19)

2.6.1 8255A的基本特性 (19)

2.6.2 8255A的外部特性和内部结构 (19)

2.6.2.1外部引脚 (20)

2.6.2.2 8255内部结构 (21)

2.6.3 8255A的编程命令 (22)

2.7 LCD1602液晶显示 (24)

2.7.1 LCD 1602的引脚图 (24)

2.7.2 1602液晶显示的指令命令 (25)

2.7.3 LCD1602与单片机的接口电路 (26)

2.8动态LED显示与键盘 (27)

2.8.1数码管的分类 (27)

2.8.2显示接口简介 (28)

2.8.2.1静态显示概念 (28)

2.8.2.2 动态显示概念 (29)

2.8.3 动态显示接口电路 (29)

2.9 键盘电路 (30)

2.9.1 键盘简介 (30)

2.9.2 独立式按键 (31)

2.9.2.1 独立式按键结构 (31)

2.9.2.2 独立式按键的软件结构 (31)

2.9.3 矩阵式键盘的结构及原理 (31)

2.9.4 键盘的编码 (32)

2.9.5 键盘的工作方式 (32)

2.9.5.1 定时扫描方式 (33)

2.9.5.2 中断扫描方式 (34)

2.9.5.3 键盘电路 (34)

2.10 DS18B20温度传感器接口 (34)

2.10.1 DS18B20温度传感器简介 (34)

2.10.2 DS18B20的特性。 (35)

2.10.3 DS18B20的外形和内部结构 (36)

2.10.4 DS1820与单片机的连接 (36)

2.11 RS-232串行接口 (37)

2.11.1 串行通信基本原理 (37)

2.11.1.1异步串行通信的字符格式 (37)

2.11.1.2串行通信的传送速率 (38)

2.11.2 RS－232C总线标准 (39)

2.11.3 单片机串口通讯的硬件电路 (40)

2.12 实验板蜂鸣器驱动电路 (42)

2.14 实验板PCB设计 (42)

第三章实验板软件设计及调试 (43)

3.1实验板流水灯程序 (43)

3.2实验板A/D采样程序 (44)

3.3实验板串口程序 (44)

第四章设计总结 (46)

参考文献 (47)

附录A (48)

附录B (49)

附录C (50)

附录D (52)

附录E (55)

附录F (57)

致谢............................................................................................ 错误!未定义书签。

第一章引言

我设计的这款实验板最大限度地利用了单片机软硬件资源,充分考虑多功能、多用途、高可靠性及可扩展性，具有很高的性价比。有利于调动学生的学习兴趣，在实践中快速提高了学生的设计能力。传统的单片机实验系统因其购买成本高、系统使用烦琐，已经越来越不适合当前以培养学生实际能力为主要方向的高等教育，本系统可以让学生基本上人手一套，使用方便，功能齐全，真正达到让学生理论与实践的结合，深刻学习单片机的理论知识目的。

1.1 研究背景和意义

完整的单片机实验教学和开发系统应包括微型计算机、编程器（又叫烧录器）、软硬件仿真器、实验电路板等。编程器用于把编译好的程序写入单片机的ROM里面，把写好后的芯片插到实验板上面进行试验。单片机仿真器用来实时仿真调试单片机程序及硬件电路，随时发现问题，修改程序，提高编写程序的效率。硬件实验板，作为单片机实验的外围电路部分，可以进行相关实验电路的单片机编程实验，测试单片机程序能否实现实验电路的功能。目前，单片机的实验教学中存在诸多问题，如：

⑴单片机课堂教学往往多以理论教学为主，实验课教学为辅，实验教学也多是进行验证性实验。但单片机是一门实践性很强的学科，只学习理论不做实验练习，很难真正地把单片机方面的知识理解掌握，也很难真正成为单片机应用领域的高级人才。

⑵学生实验时也存在着不少问题，单片机实验室由于存在着场地和时间限制等问题，学生除了上课外，平时难得有机会实践。个人配备单片机实验开发系统，因成本较高，很多学生无法承受。同时一般单片机实验箱由于是成品，学生很难参与到其中的细节设计中去，一般单片机实验箱也只是起验证实验的作用，学生动手能力很难得到训练与提高。

⑶单片机教材陈旧，实验设备不足、落后，一般学校很少有学生人手一套实验开发系统进行单片机实验及开发。

实验板与计算机之间用通信电缆连接，可以互相通信。这样，实验题目可以

与时俱进，随时更新，根据学生知识能力水平，实验教学内容可深可浅，更加符合多层次学习单片机的需求。该单片机实验教学仿真系统不仅能胜任于学生的课程实验、毕业设计、课外科技活动（如电子设计竞赛）等各个不同的实验与实践阶段，并且使用该系统有利于实验者进行自主开发实验，有利于培养学生的创新精神和创造能力。

1.2研究现状

目前单片机已经引起各行业极大关注，展现出广阔的应用前景。很多大型公司都设计开发并生产专业的单片机仿真器，编程器以及单片机实验板，以供大中专院校进行教学培训、实验研究以及个人学习使用。

早期的单片机实验教学和开发系统，如北京启东达爱思电子有限公司生产的达爱思系列微机实验开发系统，可以做单片机、微机、控制等课程的实验。上海埃威航空电子有限公司（原上海航虹高科技有限公司）生产的AEDK51系列单片机实验系统，包括AEDK51W（AEDK320W）型仿真机和EXP51实验板，可以做传统的单片机实验，如基本I/O口实验、定时计数器实验、A/D 和D/A转换实验、电动机、电子琴、打印机以及并行扩展接口实验等。南京伟福实业有限公司开发的伟福单片机仿真实验系统，由板上仿真器、实验仪、伟福仿真软件、开关电源构成。其不仅能做传统的51系列单片机实验，还提供了强大的逻辑分析、波形输出和程序跟踪功能，可以让学生直观地观察到单片机内部及外部电路工作的波形。

上述几个公司生产的仿真器大都价格昂贵，凭学生个人的能力是不可能买到的，因而需要设计出功能完全，价格便宜，便于携带的实验板。本文就是论述简单实用实验板的设计与开发。

1.3本文主要的研究工作

本文的主要工作包括单片机实验教学仿真系统的硬件设计和软件设计两个方面。鉴于单片机串行扩展总线技术的发展，本文的主要研究工作就是设计并实现硬件仿真系统部分的实验板和根据单片机课程实验教学的内容给出典型的实验例程。因此，硬件设计部分需要完成的工作主要有实验板原理图，PCB电路板的绘制设计和制作，这也是软件部分设计、调试和正常运行的基础。其中硬件

设计需要做的主要工作如下：

⑴单片机最小应用系统

⑵单片机基本实验电路部分；

⑶扩展多样化接口

软件部分主要进行了以下几个方面的工作：

⑴使用汇编或C51语言编写单片机控制通用实验电路的实验程序。程序检查无误后可通过仿真功能实现对各部分实验电路的控制。

⑵深入理解实验板程序，从原理上理解清楚实验板的工作原理及PC机传送的各项操作指令的执行情况。

⑶PC机调试、仿真、实验板程序。在此使用德国KEIL公司的Keil C51集成开发环境uVision3，深入理解该实验板的应用。

第二章实验板硬件电路设计

2.1 实验板的MCU选型

据不完全统计，目前全世界微处理器的品种和数量已超过1000多种，流行的体系结构达30多种。其中，8051体系占一多半。生产8051单片机的半导体厂家有20多家，共350多种衍生品。一个好的单片机实验教学仿真系统必须有与之适合的MCU，文中选用了ATEMEL公司生产的单片机AT89S51。

2.1.1 单片机选型原则

对于MCU的选择，主要基于以下几个原则：

⑴应用典型

MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，典型产品有8031（内部没有程序存储器，实际使用方面已经被市场淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C51的5倍，实际使用方面已经被市场淘汰）和8751等通用产品，一直到现在，MCS-51内核系列兼容的单片机仍是应用的主流产品（比如目前流行的SST89E564RD、AT89S51等），各高校及专业学校的培训教材仍与MCS-51单机作为代表进行理论基础学习。

⑵兼容性强

8051是早期的最典型的代表作，由于MCS-51单片机影响极深远，许多公司都推出了兼容系列单片机，就是说MCS-51内核实际上已经成为一个8位单片机的标准。其他公司的51单片机产品都是和MCS-51内核兼容的产品而已。同样的一段程序，在各个单片机厂家的硬件上运行的结果都是一样的。

⑶性价比高

任何系统中对微控制器的选择都要考虑成本的因素，若忽略成本的因素，使产品的价格过高，在市场上将没有竞争力。为节省成本，本单片机实验板外围电路多、接口多，所以要求MCU功能强大。

根据以上原则，我们选用了市场上普遍应用的ATMEL公司的89S51系列单片机，其应用广泛、兼容性强、功能强大、价格低廉。

2.1.2 AT89S51单片机简介

⑴单片机的特点

单片机芯片的集成度很高，它将微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上，具有以下特点：

①体积小、重量轻、价格便宜、耗电少；

②根据工控环境要求设计，且许多功能部件集成在芯片内部，其信号通道受外界影响小，故可靠性高，抗干扰性能优于采用一般的CPU；

③控制功能强，运行速度快。其结构组成与指令系统都着重满足工控要求。有丰富的条件分支转移指令和很强的位处理功能及I/O口逻辑操作功能；

④片内存储器的容量不可能很大；引脚也嫌少，I/O引脚常不够用，且兼第二功能以至第三功能，但存储器和I/O接口都易于扩展。

⑵单片机引脚及参数简介

AT89S51单片机是单片机实验板的核心部分，以下是AT89S51单片机的主要参数及简介。

①主要性能参数：

·与MCS-51产品指令系统完全兼容

·4K字节可重擦写Flash闪速存储器

·1000次擦写周期

·全静态操作：0Hhz-24Mhz

·128×8字节内部RAM

·32个可编程I/O口

·3个16位定时/计数器

·6个中断源

图2-1 单片机引脚图

②引脚功能说明：

·Vcc：电源电压

·GND：地

·P0口：P0是一组8位漏极开路双向I/O口也即地址/数据总线复用口，作为输出口使用时，每位以吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。Flash编程和程序校验期间P0口接受低8位地址。

·P1口：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1口的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电阻）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。

·P2口：P2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电阻）4个TTL逻辑门电路。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR 指令）时，P2口送出高8位地址数据。

·P3口：P3口是一组带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1口的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电阻）4个TTL逻辑门电路。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表2-1所示：

表2-1 P3口第二功能说明

·RST：复位输入，当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。

·ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存器允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节，即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可以对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。

·PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S51由外部存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次有效，即输出两个脉冲。在次期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的PSEN信号不出现。

·EA/Vpp：外部访问允许。欲使MCU仅访问外部程序存储器（地0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。

·XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。

·XTAL2：振荡器反相器的输出端。

AT89S51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端，这个放大器与作为反馈元件的片外时应晶体或陶瓷谐振器，在本实验板中采用的是内部晶振电路。振荡电路参见

下图：

XTAL1

XTAL2

GND

石英晶体时：C1，C2=30pF±10pF

陶瓷谐振器：C1，C2=40pF±10pF 外部振荡信号输入

NC XTAL1

XTAL2

GND

图2-2 内部晶振电路图2-3 外部晶振电路

2.2 实验板总体简介

本文设计的单片机实验教学仿真系统性能稳定，综合功能极强。它集仿真、编程、实验于一体，可以进行系统全面的单片机实验项目的学习和应用开发。2.2.1 单片机实验教学功能

该系统提供了丰富的硬件资源和接口，以方便更好的进行单片机实验的教学以及学生更快更好地学习单片机供了汇编语言或C51的源代码，是教师进行单片机教学、学生提高电子技能的好帮手。该系统可以实现以下实验功能：

⑴单片机I/O口控制实验

⑵按键中断实验

⑶定时器实验

⑷数码管动态显示实验

⑸4×4矩阵键盘识别实验

⑹电子时钟实验

⑺LCD1602液晶显示控制实验

⑻RS-232串行通信实验

⑼扩展存储器读写实验

⑽8255并口扩展实验

⑾ A/D0809转换实验

⑿ D/A0832转换实验

⒀ DS18B20数字温度采集实验

⒁ 8路发光二极

2.2.2 硬件总体逻辑结构 AT89S51IIC 存储模块

LCD1602液晶显示八路发光二极管六位LED 数码管显示

RS232串行通信接口

8255并行接口

D/A 转换接口A/D 转换接口

键盘人机接口DS1820温度传感器

蜂鸣器驱动电路电源电路晶振电路复位电路开关模块

图2-4 系统主板硬件总体逻辑结构图

如上图所示，这是单片机实验板的总体结构图，它大致说明了实验板所包含的主要功能及扩展接口。

2.3 单片机最小系统的电路说明

(1)时钟电路

系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片

内部的振荡电路。AT89S51单片机内部有一个用于构成振

荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是

此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件

的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐

振器以及电容C6和C7构成并联谐振电路，接在放大器

图2-5 单片机晶振电路

的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的选石英晶体振荡器的值为11.0592MHz，电容应尽可能的选择陶瓷，电容值约为25pf。在焊接刷电路板时，石英晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。

(2)复位电路

复位是由外部的复位电路来实现的。由于51单片机是

高电平复位并且高电平的持续时间要大于2个机器周期，图

2-6是单片机上电复位与手动复位电路图，其中二极管的作

用是：掉电后给电容提供了放电通路，保证再上电是RES

引脚为高电平，使CPU可靠复位。正常工作是二极管反偏，

而断电后Vcc逐渐下降，当Vcc=0时，Vcc与地等电位，

电容通过二极管迅速放电，放电通路为C5正极→电源Vcc

端（与地等电位）→二极管正极→二极管负极→C5负极。

按下手动复位按钮时，电容C通过R46放电，当电容C放

图2-6 单片机复位电路电结束后，RES引脚电位由R55、R46分压比决定。由于R55<<R46，因此RES 引脚为高电平，CPU进入复位状态。松开复位按钮，电容C充电，RST引脚电位下降，是CPU脱离复位状态R2的作用在于限制复位按钮按下瞬间电容C5的放电电流，避免产生火花，以保护按钮的触点。

(3)具有八路发光二极管显示各种流水灯。

(4)可以完成各种奏乐,报警等发声音类。

2.4 模数转换器ADC0809的接口电路

2.4.1 ADC0809 芯片及内部结构简介

ADC0809为8路模拟信号的分时采集，片内8路模拟选通开关，以及相应的通道抵制锁存用译码电路，其转换时间为100μs左右。ADC0809 的内部逻辑结构图如图2-7所示。

图2-7 ADC0809 内部逻辑结构

图2-7中多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。地址锁存与译码电路完成对A、B、C3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连。

表2-2 为通道选择表。

2.4.2信号引脚

ADC0809芯片为28引脚为双列直插式封装，其引脚排列见图2-8。对ADC0809主要信号引脚的功能说明如下：

IN7～IN0——模拟量输入通道

ALE——地址锁存允许信号，对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁

存器中。

START ——转换启动信号，START 上升沿时，复位ADC0809；START 下降沿时启动芯片，开始进行A/D 转换；在A/D 转换期间，

START 应保持低电平。

A 、

B 、

C ——地址线。通道端口选择线，A 为低地址，C 为高地址，引脚图中为ADDA ，ADDB 和ADDC 。其地址状态与通道对应关系见表2-2。 CLK ——时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。通常使用频率为500KHz 的时钟信号。

EOC ——转换结束信号。EOC=0,正在进行转换；EOC=1,转换结束。使用中该状态信号即可作为查询

的状态标志，又可作为中断请求信号使用。 图2-8 ADC0809 引脚图 D7～D0——数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。D0为最低位，D7为最高。

OE ——输出允许信号，用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。 OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1，输出转换得到的数据。 Vcc ——+5V 电源。

Vref+、Vref-——参考电源。参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。其典型值为+5V(Vref +=+5V , Vref- =-5V). 2.4.3 MCS-51 单片机与ADC0809的接口

图2-9 ADC0809 与MCS-51 单片机的连接

IN0IN1IN2IN3

IN5

IN6IN7ADDA ADDB

ADDC ALE D0

D1

D2D3D4D5D6D7Vref(+)Vref(-)

GND Vcc

CLOCK OE

EOC START 1

23456789

10

11121314

15

1617

1819202122

2324

25262728IN4ADC0809

电路连接主要涉及两个问题。一是8 路模拟信号通道的选择，二是A/D

转换完成后转换数据的传送。

如图2-9所示模拟通道选择信号A、B、C分别接最低三位地址A2、A3、A4即（P0.2、P0.3、P0.4），而地址锁存允许信号ALE由P3.6和P2.7控制。采用中断方式查询是否转换完毕，因而在EOC端加一非门电路进行电平的转换。此外，通道地址选择以W R作写选通信号。由于芯片内无时钟，可利用单片机的ALE引脚。由于ALE的频率是单片机时钟频率的1/6,如果单片机的时钟频率采用12MHz，则ALE的输出频率为2MHz，再二分频后是1MHz，正好符合ADC0809对时钟频率的要求。从图2-9中可以看到，把ALE信号与START信号接在一起了，这样连接使得在信号的前沿写入（锁存）通道地址，紧接着在其后沿就启动转换,节省转换的时间。

2.4.4 转换数据的传送

A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式。

（1）定时传送方式

对于一种A/D转换其来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为128μs，相当于6MHz的MCS-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。

（2）查询方式

A/D 转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如ADC0809 的EOC 端。因此可以用查询方式，测试EOC 的状态，即可却只转换是否完成，并接着进行数据传送。

（3）中断方式

把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。

不管使用上述那种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总

线，供单片机接受。不管使用上述那种方式，只要一旦确认转换结束，便可通过指令进行数据传送。

2.4数模转换器DAC0832的接口电路

D/A 转换器的作用是将二进制的数字量转换为相应的模拟量。D/A 转换器的主要部件是电阻开关网络，其主要网络形式有权电阻网络和R –2R 梯形电阻网络，其工作原理这里不作介绍。

集成D/A 芯片类型很多，按生产工艺分有双极型、MOS 型等；按字长分有8位、10位、12位等；按输出形式分有电压型和电流型。另外，不同生产厂家的产品，其型号各不相同。例如，美国国家半导体公司的D/A 芯片为DAC 系列，如DAC0832等；美国模拟器件公司的D/A 芯片为AD 系列，如AD558等。 2.4.1 DAC0832 简介

DAC0832是美国国家半导体公司采用CMOS 工艺生产的8位D/A 转换集

图2-10 DAC0832逻辑框图

成电路芯片。它具有与微机连接简单、转换控制方便、价格低廉等特点，因而得到了广泛的应用。

REF OUT2OUT1

FB

CC

图2-11 DAC0832的结构与引脚

DAC0832的逻辑结构框图如图2-11所示。片内有R –2RT 型电阻网络，用于对参考电压提供的两条回路分别产生两个电流信号IOUT1和IOUT2。DAC0832采用8位输入寄存器和8位DAC 寄存器二次缓冲方式，这样可以在D/A 输出的同时，送入下一个数据，以便提高转换速度。每个输入数据为8位，可以直接与微机的数据总线相连，其逻辑电平与TTL 电平兼容。

DI7~DI0——D/A 转换器的数字量输入引脚。其中DI0为最低位，DI7为最高位。

CS ——片选信号输入端，低电平有效。 1WR ——输入寄存器的写信号，低电平有效。

ILE ——输入寄存器选通信号，高电平有效。ILE 信号和CS 、1WR 共同控制选通输入寄存器。当CS 、1WR 均为低电平，而ILE 为高电平时，LE1=0，输入数 据被送至8位输入寄存器的输出端；当上述三个控制信号任一个无效时，LE1变高，输入寄存器将数据锁存，输出端呈保持状态。

XFER ——从输入寄存器向DAC 寄存器传送D/A 转换数据的控制信号，低电平

有效。

2WR ——DAC 寄存器的写信号，低电平有效。当XFER 和2WR 同时有效时，输

入寄存器的数据装入DAC 寄存器，并同时启动一次D/A 转换。 VCC ——芯片电源，其值可在+5~+15V 之间选取，典型值取+15V 。 AGND ——模拟信号地。 DGND ——数字信号地。

Rfb ——内部反馈电阻引脚，用来外接D/A 转换器输出增益调整电位器。

DAC0832

1

20

2

193 184 176158 139

1210

11

AGND DI 3V REF R FB

DGND V CC ILE

I OUT2I OUT1

751614

CS

1WR DI 2DI 1DI 0 2WR XFER

DI 4DI 5DI 6DI 7

VREF——D/A转换器的基准电压，其范围可在?10 +10 V内选定。该端连至片内的R–2RT型电阻网络，由外部提供一个准确的参考电压。该电压精度直接影响着D/A转换精度。

IOUT1——D/A转换器输出电流1，当输入全1时，输出电流最大；当输入为全0时，输出电流最小，即为0。

IOUT2——D/A转换器输出电流2，它与IOUT1有如下关系：IOUT1+IOUT2=常数。

D/A转换没有形式上的启动信号。实际上将数据写入第二级寄存器的控制信号就是D/A转换器的启动信号。另外，它也没有转换结束信号，D/A转换的过程很快，一般还不到一条指令的执行时间。

2.4.2 DAC0832的工作方式

DAC0832内部有两个寄存器，能实现三种工作方式：双缓冲、单缓冲和直通方式。

WR信号

①双缓冲工作方式是指两个寄存器分别受到控制。当ILE、CS和1

WR和均有效时，8位数字量被写入输入寄存器，此时并不进行A/D转换。当2 XFER信号均有效时，原来存放在输入寄存器中的数据被写入DAC寄存器，并进入D/A转换器进行D/A转换。在一次转换完成后到下一次转换开始之前，由于寄存器的锁存作用，8位D/A转换器的输入数据保持恒定，因此D/A转换的输出也保持恒定。

②单缓冲工作方式是指只有一个寄存器受到控制。这时将另一个寄存器的有关控制信号预先设置成有效，使之开通，或者将两个寄存器的控制信号连在一起，两个寄存器作为一个来使用。

③直通工作方式是指两个寄存器的有关控制信号都预先置为有效，两个寄存器都开通。只要数字量送到数据输入端，就立即进入D/A转换器进行转换。这种方式应用较少。

2.4.3 电压输出电路的连接

DAC0832以电流形式输出转换结果，若要得到电压形式的输出，需要外加

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