MCS-51与 AD7543的应用
mcs-51与ad7543的应用
在微机控制的电气设备中，常常需要把数字信号变成模拟信号，以驱动电气设备的运行，在这个过程中，d/a转换是一个十分重要的环节，亦是微机控制系统重要的组成部分。一般的d/a转化芯片都是并行接口，如8位系列0830/0831/0832、10位系列7520/7530/7533和 12位系列1208/1209/1210等均为并行接口，14位、16位系列也全部为并行接口。只有ad7543是12位串行d/a转换芯片，它是美国模拟器件公司(analog devices)的产品，属于特殊用途d/a转换器，和并行接口芯片有很大不同，使用该芯片构成的系统具有接线简单、使用方便、控制灵活的特点，具有较好的应用前景和开发价值。
2. ad7543内部框图和特性
ad7543为16引脚双列直插式封装，内部框图和引脚符号如图1所示。
ad7543的逻辑电路由12位串行输入并行输出移位寄存器(a)和12位dac输入寄存器(b)以及12位dac单元组成。在选通输入信号的前沿或后沿(由用户选择)定时地把rsi引脚上的串行数据装入寄存器a，一旦寄存器a装满，在加载脉冲的控制下，寄存器a的数据便装入寄存器b。并进行d/a转换。
ad7543的引脚功能见表1。出现在ad7543的sri引脚上的串行数据在stb1、stb2和stb4的上升沿或stb3的下降沿作用下，定时的移到移位寄存器a中，寄存器a和b控制输入端所要求的各种信号的逻辑关系如表2所列。
ad7543的主要特性如下：
● 分辨率为12位。
● 非线性为±1/2lsb。
● 接正或负选通进行串行加载。
●用非同步清除输入使其初始化。
●低功耗、最大为40mw。
3. ad7543和8031单片机的接口设计
实现ad7543与单片机的连接有两种方法，其一是基于字节操作，利用串行通讯接口实现，其二是基于位操作，利用普通输入输出口线实现，两种实现方法对a/d转化芯片的转换速度、工作以及数据传输的波特率等技术指示的要求各不相同。以下具体说明这两种实现的方法。
3.1 ad7543与单片机串行通讯接口的连接
图2是8031的串行口和ad7543相连的接口电路，8031的串行口选用方式0(移位寄存器方式)，其txd端移位脉冲的负跳变将rxd输出的位数据移入ad7543，利用p1.0产生加载脉冲，由于是低电平有效，从而将ad7543移位寄存器a中的内容输入到寄存器b中，并启动d/a，单片机复位端接ad7543的消除clr端，以实现系统的同步。
由于ad7543的12位数据是由高字节至低字节串行输入的，而8031单片机串行口工作于方式0时，其数据是由低字节至高字节串行输出的。因此，在数据输出之前必须重新装配，并改变发送顺序，以适应ad7543的时序要求。如表3所列，其中数据缓冲区dbh为高字节存储单元，dbl为数据低8位存储单元。
改变数据发送顺序的程序如下：
outda：mov a，dbh ；取高位
swap ；高4位和低4位交换
mov dbh，a
mov a，dbl ；取低位
anl a，＃ofoh ；截取高4位
swap ；高4位和低4位交换
orl a，dbh ；合成，(dbh)=d11 d10 d9 d8 d7 d6 d5 d4
lcall asmbb ；顺序转换
mov dbh，a ；存结果(dbh)=d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 d11
mov a，dbl ；取低位
anl a，＃ofh ；截取低4位
swap ；交换，(a)=d3 d2 d1 d0 0 0 0 0
lcall asmbb ；顺序转换
mov dbl，a ；存结果(a)=0 0 0 0 d0 d1 d2 d3
mov a， dbh
mov sbuf，a ；发送高8位
jnb ti ＄ ；等待发送完成
clr ti ；发送完毕，清标志
mov a，dbl
mov sbuf，a ；发送低4位
jnb ti ＄ ；等待
clr ti ；发送完毕
clr p1.0 ；a寄存器加载到b寄存器
nop
setb p1.0 ；恢复
ref
……
asmbb： mov r6，＃00h
mov r7，＃08h
clr c
alo： rlc a
xch a，r6
rrc a
xch a，r6
djnz r7，al0
xch a，r6
ret
以上这种方式的单片机串行通讯口与ad7543的接口电路，其波特率固定为cpu时钟频率的1/12，如果cpu的频率为6mhz，那么波特率为50kbps，位周期为20μs，显然，这种连接方法只能用于高速系统。
3.2 ad7543与单片机普通输入输出口线的连接
ad7543可以用8031的p1口实现数据传送。这种方法的波特率可调，传输速度由程序控制。电路与图2相同，仅把8031的数据输出端由rxd引脚改为p1.1，将移位脉冲输出端由txd改为p1.2口线，p1.0仍为加载脉冲输出。其程序如下：
fs： mov r7，＃04h
mov a，dbh；数据高4位
swap
loop1： rlc a
mov p1.0 ；输出
lcall pulse ；移位脉冲输出
djnz r7，loop1 ；4位未完继续
mov r7，＃08h
mov a，dblh ；数据低8位
loop2： rlc a
mov p1.0 c ；输出
lcall pulse ；移位脉冲输出
djnz r7，loop2 ；8位未完继续
clr p1.1 ；输出加载脉冲
nop
setb p1.1
ret ；传送完毕
pulse： setb p1.1 ；输出高电平
mov r3,＃4
puls1: djnz r3,puls1
clr p1.1;输出低电平
mov r3，＃4
puls2:djnz r3,puls2
ret
其中fs为ad7543驱动程序，子程序pulse为移位脉冲形成程序，改变r3的数值可以改变移位脉冲的频率。从而改变串行通讯波特率。
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ad7543的逻辑电路由12位串行输入并行输出移位寄存器(a)和12位dac输入寄存器(b)以及12位dac单元组成。在选通输入信号的前沿或后沿(由用户选择)定时地把rsi引脚上的串行数据装入寄存器a，一旦寄存器a装满，在加载脉冲的控制下，寄存器a的数据便装入寄存器b。并进行d/a转换。
ad7543的引脚功能见表1。出现在ad7543的sri引脚上的串行数据在stb1、stb2和stb4的上升沿或stb3的下降沿作用下，定时的移到移位寄存器a中，寄存器a和b控制输入端所要求的各种信号的逻辑关系如表2所列。
ad7543的主要特性如下：
● 分辨率为12位。
● 非线性为±1/2lsb。
● 接正或负选通进行串行加载。
●用非同步清除输入使其初始化。
●低功耗、最大为40mw。
3. ad7543和8031单片机的接口设计
实现ad7543与单片机的连接有两种方法，其一是基于字节操作，利用串行通讯接口实现，其二是基于位操作，利用普通输入输出口线实现，两种实现方法对a/d转化芯片的转换速度、工作以及数据传输的波特率等技术指示的要求各不相同。以下具体说明这两种实现的方法。
3.1 ad7543与单片机串行通讯接口的连接
图2是8031的串行口和ad7543相连的接口电路，8031的串行口选用方式0(移位寄存器方式)，其txd端移位脉冲的负跳变将rxd输出的位数据移入ad7543，利用p1.0产生加载脉冲，由于是低电平有效，从而将ad7543移位寄存器a中的内容输入到寄存器b中，并启动d/a，单片机复位端接ad7543的消除clr端，以实现系统的同步。
由于ad7543的12位数据是由高字节至低字节串行输入的，而8031单片机串行口工作于方式0时，其数据是由低字节至高字节串行输出的。因此，在数据输出之前必须重新装配，并改变发送顺序，以适应ad7543的时序要求。如表3所列，其中数据缓冲区dbh为高字节存储单元，dbl为数据低8位存储单元。
改变数据发送顺序的程序如下：
outda：mov a，dbh ；取高位
swap ；高4位和低4位交换
mov dbh，a
mov a，dbl ；取低位
anl a，＃ofoh ；截取高4位
swap ；高4位和低4位交换
orl a，dbh ；合成，(dbh)=d11 d10 d9 d8 d7 d6 d5 d4
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mov dbh，a ；存结果(dbh)=d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 d11
mov a，dbl ；取低位
anl a，＃ofh ；截取低4位
swap ；交换，(a)=d3 d2 d1 d0 0 0 0 0
lcall asmbb ；顺序转换
mov dbl，a ；存结果(a)=0 0 0 0 d0 d1 d2 d3
mov a， dbh
mov sbuf，a ；发送高8位
jnb ti ＄ ；等待发送完成
clr ti ；发送完毕，清标志
mov a，dbl
mov sbuf，a ；发送低4位
jnb ti ＄ ；等待
clr ti ；发送完毕
clr p1.0 ；a寄存器加载到b寄存器
nop
setb p1.0 ；恢复
ref
……
asmbb： mov r6，＃00h
mov r7，＃08h
clr c
alo： rlc a
xch a，r6
rrc a
xch a，r6
djnz r7，al0
xch a，r6
ret
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fs： mov r7，＃04h
mov a，dbh；数据高4位
swap
loop1： rlc a
mov p1.0 ；输出
lcall pulse ；移位脉冲输出
djnz r7，loop1 ；4位未完继续
mov r7，＃08h
mov a，dblh ；数据低8位
loop2： rlc a
mov p1.0 c ；输出
lcall pulse ；移位脉冲输出
djnz r7，loop2 ；8位未完继续
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nop
setb p1.1
ret ；传送完毕
pulse： setb p1.1 ；输出高电平
mov r3,＃4
puls1: djnz r3,puls1
clr p1.1;输出低电平
mov r3，＃4
puls2:djnz r3,puls2
ret
其中fs为ad7543驱动程序，子程序pulse为移位脉冲形成程序，改变r3的数值可以改变移位脉冲的频率。从而改变串行通讯波特率。
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