MCS-51单片机的输入输出通道接口

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第5章 MCS-51单片机的输入/输出通道 接口

主要内容： 输入/输出通道的组成与配置，A/D、D/A转换器及其 接口技术。通过本章的学习，使读者了解输入/输出通道设 计的基本原理和方法，掌握常用A/D、D/A芯片及其与 MCS-51单片机的接口电路与程序设计。重点和难点在于 不同方式的A/D、D/A芯片与MCS-51的接口及其程序设计。

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输入/ 5.1 输入/输出通道概述输入通道(前向通道): 输入通道(前向通道):被测对象与单片机联系的信号通道。包括传感器或敏感元件、通道结构、信号调节、A/D转换、电源的配置、抗干 扰等。

输出通道(后向通道): 输出通道(后向通道):单片机与被控对象联系的信号通道。包括功率驱动、干扰的抑制、D/A转换等。

5.1.1

传感器

传感器：传感器是测量系统中的一种前端部件，它将各种输入变量转换 传感器：成可供测量的信号。

传感器的分类： 传感器的分类：(1)按传感器的用途可以将传感器分为：压敏和力敏传感器、位置传 感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、热敏传感器、加速度传 感器、射线辐射传感器、振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏 传感器、真空度传感器和生物传感器等。 (2)按传感器输出信号标准可将传感器分为： 模拟传感器、数字传感 器、开关传感器等。

直接采用数字传感器是计算机专业学生的最佳选择！

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传感器的发展方向： 传感器的发展方向： 传感器已经成为现代信息技术系统三大支柱之一，在工 业、农业、航空航天、军事国防等领域得到了日益广泛的应 用。其发展方向主要有以下几个方面： (1)利用新的物理现象、化学反应、生物效应设计传感器。 (2)引入数据融合技术。 (3)使用新型材料，向微功耗、集成化及无源化发展。 (4)采用新的加工技术。 (5)向微型化发展。 (6)向高可靠性、宽温度范围发展等。 ( 7)器件自身是数字化的，不需要再经过数/模、模/数变换。

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常用传感器的简介： 常用传感器的简介： 常用传感器的简介1、温度传感器DS18B20特性介绍 特性介绍 DS18B20是DALLAS公司的最新单线数字温度传感器。 · 是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，仅需要一个 端 口引脚就可以与单片机进行通信。无须别的外围器件。 ·多个18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能。 ·测量温度范围为-55~+125℃,在-10~+85℃范围内，精度为±0.5℃。 ·可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5伏。 ·可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0.5℃。 ·用户设定的报警温度存储在E2PROM中，掉电后依然保存。 ·负电压特性，电源极性接

反时，温度计不会烧毁，但不能正常工作。 DS18B20的性能是新一代产品中最好的，性能价格比也非常出色， 继“一线总线”的早期产品后，DS18B20开辟了温度传感器技术的 新概念，18B20使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建 适合自己的经济的测温系统。

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DS18B20外形和封装如图：

18B20演示

程序设计由A0315班余锡钱同学完成。

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2、红外线传感器家中许多的电器产品都有遥控的功能，例如电视机、录像机、 VCD、空调等家电产品，它们都是以红外遥控的方式进行遥控。 (一)、 红外遥控系统 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解 码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图1所示。发射部分包括 键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换 放大器、解调、解码电路。

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例如：我们用电视机的遥控器作为单片机的键盘使用， 例如：我们用电视机的遥控器作为单片机的键盘使用，通过红外线遥 控装置来代替在单片机实验板上的键盘(复位键除外), ),这样设计 控装置来代替在单片机实验板上的键盘(复位键除外),这样设计 的键盘又多又好。 的键盘又多又好。

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万能红外线接收模块

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例题]红外遥控实验程序如下 ; [例题 红外遥控实验程序如下: 例题 红外遥控实验程序如下: ;;yaokong.asm 遥控器测试程序 按任意键试验板数码管指示灯闪烁。任意遥控器均可！ ; 按任意键试验板数码管指示灯闪烁。任意遥控器均可！ 万能红外接收头0038 123; 万能红外接收头0038 1-GND 2-VCC 3-(P3.7) ORG 0000H ;开机初始化 START:MOV P0,#0FFH ;开机初始化 MOV P1,#0FFH MOV P2,#0FFH MOV P3,#0FFH ;等待遥控信号出现 JB P3.7,$ ;等待遥控信号出现 MOV P1,#0F0H MOV p2,#0F0H MOV P0,#0F0H ;如果是低电平就原地等待 如果是低电平就原地等待， JNB P3.7,$ ;如果是低电平就原地等待，高电平就退出 AJMP START END

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5.1.2 单片机应用系统的输入/输出通道 单片机应用系统的输入/过程I/O通道： 过程 通道：单片机系统和被控对象之间信息的交互通道(输 通道 入通道、输出通道)称为过程I/O通道，过程I/O通道的一般结构 如下图所示。

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1.输入通道 特点： 特点： (1)要靠近拾取对象采集信息； (2)传感器、变送器的性能和工作环境因素严重影响通道的 方案设计； (3)一般是模拟、数字等混杂电路； (4)常需要放大电路； (5)抗干扰设计非常重要。 输入通道的结构类型： 输入通道的结构类型： 输入通道结构形式取决于被测对象的环境、输出信号的 类型、数量、大小等。其结构如下页图所示。

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2.输出通道 特点: 特点 (1)小信号输出，大功率控制； (2)输

出伺服驱动控制信号； (3)电磁和机械干扰较为严重。 通道结构： 通道结构： 在输出通道中，单片机完成控制处理后的输出，总是以数 字信号或模拟信号的形式，通过I/O口或者数据总线传送给被控 对象。输出通道的结构如下页图所示。

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3.信号处理电路 输入通道中，信号处理的任务是可由硬件实现能够完成小 信号放大，信号变换，滤波、零点校正、线性化处理、温度补 偿、误差修正和量程切换等任务。可由硬件实现，有些也可由 软件实现。

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(1)开关量输入 被控对象的一些开关状态可以经开关量输入通道输入到 单片机系统，这些开关信号根据实际情况需要经过电平匹配、 电气隔离或互感器后才能够通过单片机接口，接入到单片机 系统。 (2)小信号放大技术 输入通道中，对小信号需要经过测量放大器、可编程增 益放大器及带有放大器的小信号双线发送器等电路进行放大 调节。 (3)隔离放大技术 在某些要求输入和输出电路彼此隔离的情况下，必须使 用隔离放大器。常用隔离放大器有变压器耦合隔离放大器和 光耦合隔离放大器两种。

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D/A转换器及接口技术 5.2 D/A转换器及接口技术D/A转换器 ( Converter) D/A 转换器( Digi …… 此处隐藏：2323字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……