1
第 8章 80C51的测控接口
8.1 D/A转换器及其与单片机接口
8.2 A/D转换器及其与单片机接口
8.3 开关量接口
2
8.1 D/A转换器及其与单片机接口
8.1.1 D/A转换器的原理及主要技术指标
一,D/A转换器的基本原理及分类
Ｔ型电阻网络 D/A转换器,
10 10 10 10 10 10 10 10
2 R
D 7
R
2 R2 R 2 R 2 R 2 R 2 R 2 R 2 R
RRR
I 7
I 7
I
-
+
V R E F
I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I 1 I 0
I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I 1 I 0
R f b
I O 1
I O 2
D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0
V O
R
R R
3
输出电压 的大小与数字量具有对应的关系 。
4
二,D/A转换器的主要性能指标
1、分辨率
分辨率 是指输入数字量的最低有效位（ LSB）发生变化
时，所对应的输出模拟量（常为电压）的变化量。它反
映了输出模拟量的最小变化值。
分辨率与输入数字量的位数有确定的关系，可以表示成
FS / 。 FS表示满量程输入值,n为二进制位数。对于
5V的满量程，采用８位的 DAC时，分辨率为 5V/256＝
19.5mV；当采用 12位的 DAC时，分辨率则为 5V/4096＝
1.22mV。显然，位数越多分辨率就越高。
2、线性度
线性度（也称非线性误差） 是实际转换特性曲线与理想
直线特性之间的最大偏差。常以相对于满量程的百分数
表示。如 ± １％是指实际输出值与理论值之差在满刻度
的 ± １％以内。
2n
5
3、绝对精度和相对精度
?绝对精度（简称精度） 是指在整个刻度范围内，任
一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之
间的最大误差。绝对精度是由 DAC的增益误差（当
输入数码为全 1时，实际输出值与理想输出值之差）、
零点误差（数码输入为全０时,DAC的非零输出
值）、非线性误差和噪声等引起的。绝对精度（即
最大误差）应小于 1个 LSB。
?相对精度 与绝对精度表示同一含义，用最大误差相
对于满刻度的百分比表示。
6
4、建立时间
?建立时间 是指输入的数字量发生满刻度变化时，
输出模拟信号达到满刻度值的 ± 1/2LSB所需的
时间。是描述 D/A转换速率的一个动态指标。
电流输出型 DAC的建立时间短 。 电压输出型
DAC的建立时间主要决定于运算放大器的响应时
间 。根据建立时间的长短，可以将 DAC分成超高
速（＜ 1μS)、高速（ 10～ 1μS）、中速（ 100～
10μS）、低速（ ≥100μS）几档。
应当注意，精度和分辨率具有一定的联系，但概
念不同。 DAC的位数多时，分辨率会提高，对应
于影响精度的量化误差会减小。但其它误差（如
温度漂移、线性不良等）的影响仍会使 DAC的精
度变差。
7
8.1.2 DAC0832芯片及其与单片机接口
DAC0832是使用非常普遍的８位 D/A转换器，由于其
片内有输入数据寄存器，故可以直接与单片机接口。
DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，
可外接运算放大器。属于该系列的芯片还有 DAC0830、
DAC0831，它们可以相互代换。 DAC0832主要特性,
?分辨率８位；
?电流建立时间１ μS；
?数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式；
?输出电流线性度可在满量程下调节；
?逻辑电平输入与 TTL电平兼容；
?单一电源供电（＋ 5V～＋ 15V）；
?低功耗,20mＷ。
8
一,DAC0832内部结构及引脚
输 入
锁 存 器
D A C
寄 存 器
D / A
转 换 器
D I 7 ～ D I 0
I L E
C S
W R 1
W R 2
X F E R
V R E F
I O U T 2
I O U T 1
R f b
A G N D
V C C
&
&
&
L E 1 L E 2
9
10
二,DAC0832与 80C51单片机的接口
１、单缓冲工作方式
此方式 适用于只有一路模拟量输出，或有几路模拟量输出但并
不要求同步的系统 。
8 0 C 5 1
P 2, 7
P 0
W R
C S
X F E R
W R 1
W R 2
I L E
V C C
+ 5 V
-
+
R f b
V O
D
A
C
0
8
3
2
I O U T 1
I O U T 2
1 k Ω
1 M Ω
D I 0
D I 7
D G N D
V S S
11
双极性模拟输出电压,
VREF
+5V
-
+
Rfb
VOUT
D
A
C
0
8
3
2
IOUT1
IOUT2
2R
DI0
DI7
DGND
-
+
VD
2R
R
A1
A2
AGND
偏 移 码
双极性输出时的分辨率比单极性输出时降低
1/2，这是由于对双极性输出而言，最高位作
为符号位，只有 7位数值位。
12
2、双缓冲工作方式
多路 D/A转换输出，如果要求同步进行，就应该采用双
缓冲器同步方式 。
8 0 C 5 1
P 2, 7
P 0
W R
C S
X F E R
W R 1
W R 2
I L E
V C C
D
A
C
0
8
3
2
(
1
)
D I 0
D I 7
C S
X F E R
W R 1
W R 2
I L E
V C C
+ 5 V
D
A
C
0
8
3
2
(
2
)
D I 0
D I 7
P 2, 6
P 2, 5
13
完成两路 D/A同步输出的程序如下：
MOV DPTR,#0DFFFH ；指向 0832（１）输入锁存器
MOV A,#data1
MOVX @DPTR,A ； data1送入 0832（１）输入锁存器
MOV DPTR,#0BFFFH ；指向 DAC0832（２）输入锁存器
MOV A,#data2
MOVX @DPTR,A ； data2送入 0832（ 2）输入锁存器
MOV DPTR,#7FFFH ；同时启动 0832 (1),0832(2)
MOVX @DPTR,A ；完成 D/A转换输出
14
3、直通工作方式
?当 DAC0832芯片的片选信号、写信号、及传
送控制信号的引脚全部接地，允许输入锁存信
号 ILE引脚接＋ 5V时,DAC0832芯片就处于直
通工作方式，数字量一旦输入，就直接进入
DAC寄存器，进行 D/A转换。
15
8.2 Ａ /Ｄ转换器及其与单片机接口
8.2.1 Ａ／Ｄ转换器的原理及主要技术指标
一、逐次逼近式 ADC的转换原理 D / A 转 换 器
N 位 寄 存 器
控 制
逻 辑
V I N
S T A R T
E O C
V N
V R E F
锁
存
缓
存
器
D 7
D 0
D 3
D 5
D 1
D 2
D 4
D 6
O E
16
二、双积分式 ADC的转换原理
控 制 逻 辑
VIN
计
数
器
标 准 电 压
－
＋
比 较 器
时 钟
积 分 器 输 出
t
T2
T1
T
17
三,A/D转换器的主要技术指标
1、分辨率
?ADC的分辨率 是指使输出数字量变化一个相
邻数码所需输入模拟电压的变化量。常用二进
制的位数表示。例如 12位 ADC的分辨率就是
12位，或者说分辨率为满刻度 FS的 1/212。一
个 10V满刻度的 12位 ADC能分辨输入电压变化
最小值是 10V× 1/212=2.4mV。
18
2、量化误差
?ADC把模拟量变为数字量，用数字量近似表示模拟量，这个
过程称为量化。 量化误差是 ADC的有限位数对模拟量进行量
化而引起的误差 。实际上，要准确表示模拟量,ADC的位数
需很大甚至无穷大。一个分辨率有限的 ADC的阶梯状转换特
性曲线与具有无限分辨率的 ADC转换特性曲线（直线）之间
的最大偏差即是量化误差。
数 字 输 出
模 拟 电 压 输 入
0 0 0
0 0 1
0 0 2
0 0 3
0 0 4
0 0 5
0 0 6
0 0 7
1 L S B
数 字 输 出
模 拟 电 压 输 入
0 0 0
0 0 1
0 0 2
0 0 3
0 0 4
0 0 5
0 0 6
0 0 7
1 / 2 L S B
19
3、偏移误差
?偏移误差 是指输入信号为零时，输出信号不
为零的值，所以有时又称为零值误差。假定
ADC没有非线性误差，则其转换特性曲线各阶
梯中点的连线必定是直线，这条直线与横轴相
交点所对应的输入电压值就是偏移误差。
４、满刻度误差
?满刻度误差 又称为增益误差。 ADC的满刻度
误差是指满刻度输出数码所对应的实际输入电
压与理想输入电压之差。
20
5,线性度
?线性度 有时又称为非线性度，它是指转换器实际的
转换特性与理想直线的最大偏差。
6、绝对精度
?在一个转换器中，任何数码所对应的实际模拟量输
入与理论模拟输入之差的最大值，称为 绝对精度 。对
于 ADC而言，可以在每一个阶梯的水平中点进行测
量，它包括了所有的误差。
7、转换速率
?ADC的 转换速率 是能够重复进行数据转换的速度，
即每秒转换的次数。而完成一次 A/D转换所需的时间
（包括稳定时间），则是转换速率的倒数。
21
主要性能为：
?分辨率为８位；
?精度,ADC0809小于 ± 1LSB（ ADC0808小于
± 1/2LSB）；
?单 +5V供电，模拟输入电压范围为 0～＋ 5V；
?具有锁存控制的８路输入模拟开关；
?可锁存三态输出，输出与 TTL电平兼容；
?功耗为 15mW；
?不必进行零点和满度调整；
?转换速度取决于芯片外接的时钟频率。时钟频
率范围,10～ 1280KHz。典型值为时钟频率
640KHz，转换时间约为 100μS。
8.2.2 ADC0809芯片及其与单片机的接口
22
一,ADC0809的内部结构及引脚功能
I N 7
三
态
输
出
锁
存
器
8 路
模 拟
开 关
地 址 锁
存 与
译 码
8 位
A / D
转 换
器
I N 0
C
B
A
A L E
3
D 7
D 0
D 3
D 5
D 1
D 2
D 4
D 6
O E
E O C
V R ( + ) V R ( - )
S T A R T C L K
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
2 8
2 7
2 6
2 5
2 4
2 3
2 2
2 1
2 0
1 9
1 8
1 7
1 6
1 5
I N 3
I N 4
I N 5
I N 6
I N 7
S T A R T
E O C
D 3
O E
C L K
V C C
V R ( + )
G N D
D 1
I N 2
I N 1
I N 0
A
B
C
A L E
D 7
D 6
D 5
D 4
D 0
V R ( - )
D 2
A
D
C
0
8
0
9
23
1,IN0～ IN7，８路模拟量输入端。
2,D7～ D0，８位数字量输出端。
3,ALE,地址锁存允许信号输入端。通常向此引脚输入一个
正脉冲时，可将三位地址选择信号 A,B,C锁存于地址寄存器
内并进行译码，选通相应的模拟输入通道。
4,START，启动 A/D转换控制信号输入端。一般向此引脚输入
一个正脉冲，上升沿复位内部逐次逼近寄存器，下降沿后开始
A/D转换。
5,CLK，时钟信号输入端。
6,EOC，转换结束信号输出端。 A/D转换期间 EOC为低电平，
A/D转换结束后 EOC为高电平。
7,OE，输出允许控制端，控制输出锁存器的三态门。当 OE为
高电平时，转换结果数据出现在 D7～ D0引脚。当 OE为低电平
时,D7～ D0引脚对外呈高阻状态。
8,C,B,A，８路模拟开关的地址选通信号输入端,3个输入
端的信号为 000～ 111时，接通 IN0～ IN7对应通道。
9,VR（＋）,VR（－）：分别为基准电源的正、负输入端。
24
二,ADC0809与单片机的接口
1、查询方式
E O C
A D C
0 8 0 9
D 0 ～ D 7
7
4
L
S
3
7
3
O E
G
A L E
8 0 C 3 1
D 7
:
:
D 0
Q 7
:
:
Q 0
P 3, 3
E A
P 0
A
B
C
C K Q
D Q
1
+
+
S T A R T
A L E
O E
C L K
W R
P 2, 7
R D
I N 0
I N 7
25
例：对８路模拟信号轮流采样一次，并依次把转换
结果存储到片内 RAM以 DATA为起始地址的连续单
元中。
MAIN,MOV R1,#DATA ；置数据区首地址
MOV DPTR,#7FF8H ；指向０通道
MOV R7,#08H ；置通道数
LOOP,MOVX @DPTR,A ；启动 A/D转换
HER,JB P3.3,HER ；查询 A/D转换结束
MOVX A,@DPTR ；读取 A/D转换结果
MOV @R1,A ；存储数据
INC DPTR ；指向下一个通道
INC R1 ；修改数据区指针
DJNZ R7,LOOP ；８个通道转换完否？
… …
26
2、中断方式
读取 IN0通道的模拟量转换结果，并送至片内 RAM以 DATA
为首地址的连续单元中。
ORG 0013H ；中断服务程序入口
AJMP PINT1
ORG 2000H
MAIN,MOV R1,#DATA ；置数据区首地址
SETB IT1 ；为边沿触发方式
SETB EA ；开中断
SETB EX1 ；允许中断
MOV DPTR,#7FF8H ；指向 IN0通道
MOVX @DPTR,A ；启动 A/D转换
LOOP,NOP ；等待中断
AJMP LOOP
27
ORG 2100H ；中断服务程序入口
PINT1,PUSH PSW ；保护现场
PUSH ACC
PUSH DPL
PUSH DPH
MOV DPTR,#7FF8H
MOVX A,@DPTR ；读取转换后数据
MOV @R1,A ；数据存入以 DATA为首地址的 RAM中
INC R1 ；修改数据区指针
MOVX @DPTR,A ；再次启动 A/D转换
POP DPH ；恢复现场
POP DPL
POP ACC
POP PSW
RETI ；中断返回
28
主要性能为：
?逐次逼近 ADC，可选择工作于 12位，也可工作
于 8位。转换后的数据有两种读出方式,12位一
次读出；８位、４位两次读出。
?具有可控三态输出缓冲器，逻辑电平为 TTL电平。
?非线性误差,AD574AJ为 ± 1LSB,AD574AK
为 ± 1/2LSB。
?转换时间：最大转换时间为 25μS（属中档速
度）。
?输入模拟信号，单极性时，范围为 0V～＋ 10V
和 0V～＋ 20V，从不同引脚输入。双极性输入时，
范围为 0V～ ± 5V和 0V～ ± 10V，从不同引脚输入。
8.2.3 ADC574芯片及其与单片机的接口
29
?输出码制：单极性输入时，输出数字量为原码，
双极性输入时，输出为偏移二进制码。
?具有＋ 10.000V的高精度内部基准电压源，只需
外接一只适当阻值的电阻，便可向 DAC部分的解
码网络提供参考输入。内部具有时钟产生电路，
不须外部接线。
?需三组电源：＋ 5V,VCC（＋ 12V～＋ 15V）、
VEE（－ 12V～－ 15V）。由于转换精度高，所
提供电源必须有良好的稳定性，并进行充分滤波，
以防止高频噪声的干扰。
?低功耗：典型功耗为 390mW。
30
一,AD574A引脚功能
31
32
33
二,AD574A的单极性和双极性输入
+ 1 5 V
- 1 5 V
1 0 0 k Ω
1 0 0 k Ω
1 0 0 Ω
1 0 0 Ω
0 ～ 1 0 V
0 ～ 2 0 V
D G A G
1 0 V I N
2 0 V I N
B I P O F F
R E F I N
R E F O U T
A D 5 7 4
- 5 V ～ + 5 V
- 1 0 V ～ + 1 0 V
D G A G
1 0 V I N
2 0 V I N
A D 5 7 4
1 0 0 Ω
R E F I N
R E F O U T
B I P O F F
1 0 0 Ω
R 2
R 1
R 2
R 1
单极性输入 双极性输入
34
1、单极性输入电路
当输入电压为 VIN=0V～ +10V时，应从引脚
10VIN输入，当 VIN=0V～ +20V，应从 20VIN
引脚输入。输出数字量 D为无符号二进制码，
计算公式为：
D=4096 VIN/VFS
或, VIN=D VFS / 4096
式中 VIN为输入模拟量（ V）,VFS是满量程，
如果从 10VIN引脚输入,VFS =10V，
1LSB=10/4096=24（ mV)；若信号从 20VIN
引脚输入,VFS =20V,1LSB=20/4096=49
（ mV)。
35
2、双极性输入电路
R1用于调整双极性输入电路的零点。如果输入信号 VIN在
－ 5V～＋ 5V之间，应从 10VIＮ引脚输入；当 VIＮ在－ 10V～＋
10V之间，应从 20 VIＮ引脚输入。
双极性输入时输出数字量 D与输入模拟电压 VIＮ之间的关系：
D＝ 2048（ 1+2VIＮ / VFS）
或, VIＮ＝（ D/2048-1） VFS /2
式中 VFS的定义与单极性输入情况下对 VFS的定义相同。
由上式求出的数字量 D是 12位偏移二进制码。把 D的最高
位求反便得到补码。补码对应模拟量输入的符号和大小。同样，
从 AD574A读到的或应代到式中的数字量 D也是偏移二进制码。
例如，当模拟信号从 10 VIN引脚输入，则 VFS＝ 10V，若读得
D＝ FFFH，即 111111111111B＝ 4095，代入式中可求得 VIN＝
4.9976 V。
36
三,AD574A与单片机的接口
S T S
A D 5 7 4
D B 1 1
7
4
L
S
3
7
3
O E
G
A L E
8 0 C 3 1
D 7
:
:
D 0
Q 7
:
:
Q 0
P 1, 0
E A
P 0, 7
R / C
+
C E
W R
R D
1 0 0 Ω
R E F I N
R E F O U T
B I P O F F
1 0 0 Ω
R 2
R 1
- 5 V ～ + 5 V
- 1 0 V ～ + 1 0 V
A G
1 0 V I N
2 0 V I N
A 0
C S
1 2 / 8
P 0, 0
D B 4
D B 3
D B 0
D G
37
?该电路采用双极性输入方式，可对 ± 5V或 ± 10V的模
拟信号进行转换。当 AD574A与 80C31单片机配置时，
由于 AD574A输出 12位数据，所以当单片机读取转换
结果时，应分两次进行：当Ａ 0=0时，读取高 8位；当
Ａ 0=1时，读取低 4位。
?根据 STS信号线的三种不同接法，转换结果的读取有
三种方式：（ a） 如果 STS空着不接，单片机就只能
在启动 AD574A转换后延时 25μS以上再读取转换结果，
即延时方式；（ b）如果 STS接到 80C31的一条端口线
上，单片机就可以采用查询方式。当查得 STS为低电
平时，表示转换结束； (c) 如果 STS接到 80C31的端，
则可以采用中断方式读取转换结果。图中 AD574A的
STS与 80C31的 P1.0线相连，故采用查询方式读取转
换结果。
38
AD574A的转换程序段如下：
AD574A,MOV DPTR,#0FFF8H ；送端口地址入 DPTR
MOVX ﹫ DPTR,A ；启动 AD574A
SETB P1.0 ；置 P1.0为输入方式
LOOP,JB P1.0,LOOP ；检测 P1.0口
INC DPTR ；使 R/C为 1
MOVX A,﹫ DPTR ；读取高 8位数据
MOV 41H,A ；高 8位内容存入 41H单元
INC DPTR ；使,A0均为 1
INC DPTR ；
MOVX A,﹫ DPTR ；读取低 4位
MOV 40H, A ；将低 4位内容存入 40H单元
...,.,
上述程序是按查询方式设计，也可按中断方式设计编制相应的中断服务
程序。
39
MC14433是美国 Motorola公司生产的
3位半 双积分 A/D转换器，是目前市场上广
为流行的典型的 A/D转换器。 MC14433具
有抗干扰性能好，转换精度高（相当于 11
位二进制数），自动校零，自动极性输出，
自动量程控制信号输出，动态字位扫描
BCD码输出，单基准电压，外接元件少，
价格低廉等特点。但其 转换速度约 1～ 10次
/秒 。在不要求高速转换的场合，如温度控
制系统中，被广泛采用。 5G14433与
MC14433完全兼容，可以互换使用。
8.2.4 MC14433芯片及其与单片机的接口
40
一,MC14433的内部结构及引脚功能
C L K 0
多 路 选 择 开 关
控 制 逻 辑
C M O S 线 性 电 路
D U E O C
Q 0 ～ Q 3 D S 1 ～ D S 4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
2 4
2 3
2 2
2 1
2 0
1 9
1 8
1 7
1 6
1 5
1 4
1 3
V A G
V R
V X
R 1
R 1 / C 1
C 1
C 0 1
C 0 2
D U
C L K 1
C L K 0
V E E
V D D
Q 3
Q 2
Q 1
Q 0
D S 1
D S 2
D S 3
D S 4
O R
E O C
V S S
M
C
1
4
4
3
3
锁 存 器
个 溢 出
极 性 判 别
十 百 千
1
时
钟
C L K 1
R 1 C 0 2
C 0 1C 1R 1 / C 1
O R
V R
V A G
V X
41
?模拟电路部分有基准电压、模拟电压输入部分。被
转换的模拟电压输入量程为 199.9mV或 1.999V两种，
与之对应的基准电压相应为＋ 200mV或＋ 2V两种。
?数字电路部分由逻辑控制,BCD码及输出锁存器、
多路开关、时钟以及极性判别、溢出检测等电路组
成。 MC14433采用字位动态扫描 BCD码输出方式，
即千、百、十、个位 BCD码轮流地在 Q0～ Q3端输
出，同时在 DS1～ DS4端出现同步字位选通信号。
?主要的外接器件是时钟振荡器外接电阻 RC、外接
失调补偿电容 C0和外接积分阻容元件 R1,C1。
42
MC14433芯片的引脚功能如下：
（ 1） VAG：被测电压 VX和基准电压 VR的接地端（模拟地）。
（ 2） VR：外接输入基准电压（＋ 2V或＋ 200mV）。
（ 3） VX：被测电压输入端。
（ 4） R1,R1/C1,C1：外接积分电阻 R1和积分电容 C1元件端，外接元件典型
值为：当量程为 2V时,C1=0.1μF,R1=470kΩ；当量程为 200mV时，
C1=0.1μF,R1=27kΩ。
（ 5） C01,C02：外接失调补偿电容 C0端,C0的典型值为 0.1μF。
（ 6） DU：更新输出的 A/D转换数据结果的输入端。当 DU与 EOC连接时，每次
的 A/D转换结果都被更新。
（ 7） CLK1和 CLK0：时钟振荡器外接电阻 RC端。时钟频率随 RC的增加而下降。
RC的值为 300kΩ时，时钟频率为 147 kHz（每秒约转换 9次）。
（ 8） VEE：模拟部分的负电源端，接－ 5V。
（ 9） VSS：除 CLK0端外所有输出端的低电平基准（数字地）。当 VSS接 VAG
（模拟地）时，输出电压幅度为 VAG～ VDD（ 0～＋ 5V）；当 VSS接 VEE（－
5V）时，输出电压幅度为 VEE～ VDD（－ 5V～＋ 5V）,10V的幅度。实际应用
时一般是 VSS接 VAG，即模拟地和数字地相连。
（ 10） EOC：转换周期结束标志输出。每当一个 A/D转换周期结束,EOC端输
出一个宽度为时钟周期二分之一宽度的正脉冲。
43
?（ 11）,过量程标志输出，平时为高电平。当 ＞ VR
时（被测电平输入绝对值大于基准电压）,端输出低电
平。
?（ 12） DS1～ DS4：多路选通脉冲输出端。 DS1对应千位，
DS4对应个位。每个选通脉冲宽度为 18个时钟周期，两个相
邻脉冲之间间隔 2个时钟周期。
OR Vx
OR
千 位 百 位 十 位 个 位
0, 5 T
1 8 T
2 T
E O C
D S 1
D S 2
D S 3
D S 4
Q 0 ～ Q 3
1 6 4 0 0 T
44
（ 13） Q0～ Q3,BCD码数据输出线。其中 Q0为最低位,Q3
为最高位。当 DS2,DS3和 DS4选通期间，输出三位完整的
BCD码，即 0～ 9十个数字任何一个都可以。但在 DS1选通期
间，数据输出线 Q0～ Q3除了千位的 0或 1外，还表示了转换值
的正负极性和欠量程还是过量程，其含义见表。
45
?Q3表示千位（ 1/2）数的内容,Q3 =“0”（低
电平）时，千位数为 1； Q3 =“1”
（高电平）时，千位数为 0；
?Q2 表示被测电压的极性,Q2 =“1”表示正极
性,Q2 =“0”表示负极性；
?Q0 ＝,1”表示被测电压在量程外（过或欠
量程），可用于仪表自动量程切换。当 Q3=“0”
时，表示过量程；当 Q3=“1”时，表示欠量程。
（ 14） VDD：正电源端，接＋ 5V。
46
二,MC14433与 80C51单片机的接口
E O C
M
C
1
4
4
3
3
P 1, 0
8 0 C 5 1
P 1, 7
1
C 0 1
D U
Q 0
I N T 1
Q 3
D S 1
D S 1
C 0 2
V E E
V S S
V D D
- 5 V
+ 5 V
M C
1 4 0 3
V R
V A G
V X
C L K 0
C L K 1
V X
R 1 / C 1C 1 R 1
0, 0 4 7 μ F
0, 0 2 μ F
0, 1 μ F
0, 1 μ F
4 7 0 K Ω
3 0 0 K Ω
1 K Ω
47
?尽管 MC14433需外接的元件很少，但为使其工作与最佳状
态，也必须注意外部电路的连接和外接元器件的选择。由于
片内提供时钟发生器，使用时只需外接一个电阻；也可采用
外部输入时钟或外接晶体振荡电路。 MC14433芯片工作电源
为 ± 5V，正电源接 VDD，模拟部分负电源端接 VEE，模拟地
VAG与数字地 VSS相连为公共接地端。为了提高电源的抗干
扰能力，正、负电源分别经去耦电容 0.047μF,0.02μF与
VSS（ VAG）端相连。
?MC14433芯片的基准电压须外接，可由 MC1403通过分压
提供＋ 2V或＋ 200mV的基准电压。在一些精度不高的小型
智能化仪表中，由于＋ 5V电源是经过三端稳压器稳压的，工
作环境又比较好，这样就可以通过电位器对＋ 5V直接分压得
到。
48
?EOC是 A/D转换结束的输出标志信号，每一次 A/D
转换结束时,EOC端都输出一个 1/2时钟周期宽度的
脉冲。当给 DU端输入一个正脉冲时，当前 A/D转换
周期的转换结果将被送至输出锁存器，经多路开关
输出，否则将输出锁存器中原来的转换结果。所以
DU端与 EOC端相连，以选择连续转换方式，每次转
换结果都送至输出寄存器。
?由于 MC14433的 A/D转换结果是动态分时输出的
BCD码,Q0～ Q3和 DS1～ DS4都不是总线式的。
因此,80C51单片机只能通过并行 I/O接口或扩展 I/O
接口与其相连。对于 80C31单片机的应用系统来说，
MC14433可以直接和其 P1口或扩展 I/O口 8155/8255
相连。
49
80C51读取 A/D转换结果可以采用中断方式或
查询方式。采用中断方式时,EOC端与 80C51
外部中断输入端或相连。采用查询方式时 EOC
端可接入 80C51任一个 I/O口或扩展 I/O口。
50
MC14433上电后，即对外部模拟输入电压
信号进行 A/D转换，由于 EOC与 DU端相连，
每次转换完毕都有相应的 BCD码及相应的
选通信号出现在 Q0～ Q3和 DS1～ DS4上。
当 80C51开放 CPU中断，允许外部中断 1中
断申请，并置外部中断为边沿触发方式，
在执行下列程序后，每次 A/D转换结束时，
都将把 A/D转换结果数据送入片内 RAM中
的 2EH,2FH单元。这两个单元均可位寻址。
51
初始化程序：
INI1,SETB IT1 ；选择为边沿触发方式
MOV IE,#10000100B ； CPU开中断，外部中断允许
．．．,．．
中断服务程序：
PINT1,MOV A,P1
JNB ACC.4,PINT1 ；等待 DS1选通信号
JB ACC.0,PEr ；查是否过、欠量程，是则转 Per
JB ACC.2,PL1 ；查结果是正或负,1为正,0为负
SETB 77H ；负数符号置 1,77H为符号位位地址
AJMP PL2
PL1,CLR 77H ；正数，符号位置 0
PL2,JB ACC.3,PL3 ；查千位（ 1/2位）数为 0或 1,ACC.3=0
时千位数为１
52
SETB 74H ；千位数置 1
AJMP PL4
PL3,CLR 74H ；千位数置 0
PL4,MOV A,P1
JNB ACC.5,PL4 ；等待百位 BCD 码选通信号 DS2
MOV R0,#2EH
XCHD A,@R0 ；百位数送入 2EH低 4位
PL5,MOV A,P1
JNB ACC.6,PL5 ；等待十位数选通信号 DS3
SWAP A ；高低 4位交换
INC R0 ；指向 2FH单元
MOV @R0,A ；十位数送入 2FH高 4位
PL6,MOV A,P1
JNB ACC.7,PL6 ；等待个位数选通信号 DS4
XCHD A,@R0 ；个位数送入 2FH低 4位
RETI ；中断返回
PEr,SETB 10H ；置过、欠量程标志
RETI ；中断返回
53
8.3 开关量接口
开关量的输入与输出，从原理上讲十分简单。
CPU只要通过对输入信息分析是,1”还是,0”，
即可知开关是合上还是断开。如果控制某个执
行器的工作状态，只需送出,0”或,1”，即可
由操作机构执行。但是由于工业现场存在着电、
磁、振动、温度等各种干扰及各类执行器所要
求的开关电压量级及功率不同，所以在接口电
路中除根据需要选用不同的元器件外，还需要
采用各种缓冲、隔离与驱动措施。
54
8.3.1 开关量输入接口
一、扳键开关与单片机的接口
7
4
L
S
2
4
4
1A1
1A2
1A3
1A4
2A1
2A2
2A3
2A4
+5V
1Y1
1Y2
1Y3
1Y4
2Y1
2Y2
2Y3
2Y4
≥ 1
P1.0
RD
1G
2G
8 0 C 5 1
P0.0
P0.7
55
读扳键开关状态程序段：
CLR P1.0 ；准备选通和读入开关状态
MOVX A,@R0 ；需要的只是读信号，（ R0）可为随机值
RRC A
JNC KS1 ；如 P0.0为低电平，转 KS1
LJMP KF1 ； P0.0为高电平，执行 KF1程序
KS1,RRC A
JNC KS2 ；如 P0.1为低电平，转 KS2
LJMP KF2 ； P0.1为高电平，执行 KF2程序
… …
KS7,RRC A
JNC ELSE ；如 P0.7为低电平，转 ELSE
LJMP KF8 ； P0.7为高电平，执行 KF8程序
ELSE,… …
56
二、拨盘开关与单片机的接口
7
4
L
S
2
4
4
1A1
1A2
1A3
1A4
2A1
2A2
2A3
2A4
+5V
1Y1
1Y2
1Y3
1Y4
2Y1
2Y2
2Y3
2Y4
≥ 1
P1.0
RD
1G
2G
8 0 C 5 1
P0.0
P0.7
A
8
4
1
2
5.1KΩ × 8
A A
8 4 2 1 8 4 2 1
57
接口程序如下：
BCD,CLR P1.0 ；准备选通和读入 2位 BCD码
MOVX A,@R0 ；产生读信号，自 P0口读 2位
BCD码
ANL A,#0FH ；取个位数
MOV 20H,A ；存入片内 RAM 的 20H单元
MOVX A,@R0 ；重读 2位 BCD码
ANL A,#0F0H ；取十位数
SWAP A ；调整到低半字节
MOV 21H,A ；存入片内 RAM的 21H单元
RET
58
光耦合器 是以光为媒介传输信号的器件，它把一个
发光二极管和一个光敏三极管封装在一个管壳内，
发光二极管加上正向输入电压信号（＞ 1.1V）就会
发光，光信号作用在光敏三极管基极产生基极光电
流使三极管导通，输出电信号。
8.3.2 开关量输出接口
一、输出接口的隔离
J
V C
59
主要特性参数有以下几个方面：
（ 1）导通电流和截止电流：对于开关量输出场合，
光电隔离主要用其非线性输出特性。当发光二极管
二端通以一定电流时，光耦合器输出端处于导通状
态；当流过发光二极管的电流小于某一值时，光耦
合器输出端截止。不同的光耦合器通常有不同的导
通电流，一般典型值为 10mA。
（ 2）频率响应：由于受发光二极管和光敏三极管
响应时间的影响，开关信号传输速度和频率受光耦
合器频率特性的影响。因此，在高频信号传输中要
考虑其频率特性。在开关量输出通道中，输出开关
信号频率一般较低，不会受光耦合器频率特性影响。
60
（ 3）输出端工作电流：是指光耦合器导通时，流
过光敏三极管的额定电流。该值表示了光耦合器的
驱动能力，一般为 mA量级。
（ 4）输出端暗电流：是指光耦合器处于截止状态
时输出端流过的电流。对光耦合器来说，此值越小
越好，以防止输出端的误触发。
（ 5）输入输出压降：分别指发光二极管和光敏三
极管的导通压降。
（ 6）隔离电压：表示了光耦合器对电压的隔离能
力。
光耦合器二极管侧的驱动可直接用门电路去驱动，
一般的门电路驱动能力有限，常用带 OC门的电路
（如 7406,7407）进行驱动。
61
二、继电器输出接口
?继电器方式的开关量输出，是目前最常用的一种输
出方式，一般在驱动大型设备时，往往利用继电器作
为测控系统输出至输出驱动级之间的第一级执行机构。
通过该级继电器输出，可完成从低压直流到高压交流
的过渡。在经光耦合器光电隔离后，直流部分给继电
器控制线圈供电，而其输出触点则可直接于 220V市
电相接。由于继电器的控制线圈有一定的电感，在关
断瞬间会产生较大的反电势，因此在继电器的线圈上
常常反向并联一个二极管用于电感反向放电，以保护
驱动晶体管不被击穿。不同的继电器，允许驱动电流
也不一样。对于需要较大驱动电流的继电器，可以采
用达林顿输出的光隔直接驱动；也可以在光耦与继电
器之间再加一级三极管驱动。
62
三、双向晶闸管输出接口
双向晶闸管具有双向导通功能，能在交流、大电流场合
使用，且开关无触点，因此在工业控制领域有着极为广泛
的应用。传统的双向晶闸管隔离驱动电路的设计，是采用
一般的光隔离器和三极管驱动电路。现在已有与之配套的
光隔离器产品，这种器件称为光耦合双向晶闸管驱动器。
与一般的光耦不同，在于其输出部分是一硅光敏双向晶闸
管，有的还带有过零触发检测器，以保证在电压接近为零
时触发晶闸管。常用的有 MOC3000系列等，运用于不同负
载电压使用，如 MOC3011用于 110V交流，而 MOC3041等
可适用于 220V交流使用，用 MOC3000系列光电耦合器直
接驱动双向晶闸管，大大简化了传统的晶闸管隔离驱动电
路的设计。
63
四、固态继电器输出接口
?固态继电器（ SSR）是近年发展起来的一种新型电子继电器，
其输入控制电流小，用 TTL,HTL,COMS等集成电路或加
简单的辅助电路就可直接驱动，因此适宜于在微机测控系统
中作为输出通道的控制元件；其输出利用晶体管或晶闸管驱
动，无触点。与普通的电磁式继电器和磁力开关相比，具有
无机械噪声、无抖动和回跳、开关速度快、体积小、重量轻、
寿命长、工作可靠等特点，并且耐冲力、抗潮湿、抗腐蚀，
因此在微机测控等领域中，已逐步取代传统的电磁式继电器
和磁力开关作为开关量输出控制元件。
?固态继电器由光电耦合电路、触发电路、开关电路、过零控
制电路和吸收电路五部分构成。这五部分被封装在一个六面
体外壳内，成为一个整体，外面有四个引脚（图中的Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ）。如果是过零型 SSR 就包括“过零控制电路”部分，
而非过零型 SSR则没有这部分电路。
64
输 入
受
光
耦 合 电 路
触 发
控 制
过 零 控 制
开 关
电 路
吸 收
电 路
电 源
负 载
A
B
C
D
65
1、直流型固态继电器
?直流型固态继电器主要用于直流大功率控制
场合。其输入端为一光电耦合电路，因此可用
OC门或晶体管直接驱动，驱动电流一般 3～
30mA，输入电压为 5～ 30V，因此在电路设
计时可选用适当的电压和限流电阻Ｒ。其输出
端为晶体管输出，输出电压 30～ 180V。注意
在输出端为感性负载时，要接保护二极管用于
防止直流固态继电器由于突然截止所引起的高
电压。
66
２、交流型固态继电器
?交流型固态继电器分为非过零型和过零型，二
者都是用双向晶闸管作为开关器件，用于交流大
功率驱动场合。
?对于非过零型 SSR，在输入信号时，不管负载
电源电压相位如何，负载端立即导通；而过零型
必须在负载电源电压接近零且输入控制信号有效
时，输出端负载电源才导通，可以抑制射频干扰。
当输入端的控制电压撤消后，流过双向晶闸管负
载电流为零时才关断。
67
过零型 非过零型
电 源 电 压
输 入 信 号
负 载 电 压
电 压
时 间
电 源 电 压
输 入 信 号
负 载 电 压
电 压
时 间
AC电 源
SSR
VCC
V
负 载
＋
－
～
～
AC电 源
SSR
VCC
V
负 载
＋
－
～
～
&
TTL
基本控制 TTL控制
68
思考题与习题
1,D/A与 A/D转换器有哪些主要技术指标？
2,D/A转换器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
3、试述 DAC0832芯片的输入寄存器和 DAC寄存器二级缓冲的优点。
4、试设计 80C51与 DAC0832的接口电路，并编制程序，输出图 8-25所示波
形。
5、逐次逼近式 A/D转换器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
6、根据图 8-16所示的 8031与 ADC0809接口电路，若要从该 A/D芯片模拟通
道 IN0～ IN7每隔 1s读入一个数据，并将数据存入地址
为 0080H～ 0087H的外部数据存储器中。试设计该程序。
7、根据图 8-11所示电路，若要从 A/D芯片模拟通道 IN0连续采样 4个数据，
然后用平均值法进行滤波，以消除干扰，并将最终结果送至 LED显示，试编
写相应的汇编程序。
8,AD574为 12位 A/D转换器，而 80C51系列单片机为 8位单片机，它们如何
接口？转换后的结果如何读取和存放？
9、试设计 MC14433通过 8155与 80C51单片机的接口电路。
第 8章 80C51的测控接口
8.1 D/A转换器及其与单片机接口
8.2 A/D转换器及其与单片机接口
8.3 开关量接口
2
8.1 D/A转换器及其与单片机接口
8.1.1 D/A转换器的原理及主要技术指标
一,D/A转换器的基本原理及分类
Ｔ型电阻网络 D/A转换器,
10 10 10 10 10 10 10 10
2 R
D 7
R
2 R2 R 2 R 2 R 2 R 2 R 2 R 2 R
RRR
I 7
I 7
I
-
+
V R E F
I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I 1 I 0
I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I 1 I 0
R f b
I O 1
I O 2
D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0
V O
R
R R
3
输出电压 的大小与数字量具有对应的关系 。
4
二,D/A转换器的主要性能指标
1、分辨率
分辨率 是指输入数字量的最低有效位（ LSB）发生变化
时，所对应的输出模拟量（常为电压）的变化量。它反
映了输出模拟量的最小变化值。
分辨率与输入数字量的位数有确定的关系，可以表示成
FS / 。 FS表示满量程输入值,n为二进制位数。对于
5V的满量程，采用８位的 DAC时，分辨率为 5V/256＝
19.5mV；当采用 12位的 DAC时，分辨率则为 5V/4096＝
1.22mV。显然，位数越多分辨率就越高。
2、线性度
线性度（也称非线性误差） 是实际转换特性曲线与理想
直线特性之间的最大偏差。常以相对于满量程的百分数
表示。如 ± １％是指实际输出值与理论值之差在满刻度
的 ± １％以内。
2n
5
3、绝对精度和相对精度
?绝对精度（简称精度） 是指在整个刻度范围内，任
一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之
间的最大误差。绝对精度是由 DAC的增益误差（当
输入数码为全 1时，实际输出值与理想输出值之差）、
零点误差（数码输入为全０时,DAC的非零输出
值）、非线性误差和噪声等引起的。绝对精度（即
最大误差）应小于 1个 LSB。
?相对精度 与绝对精度表示同一含义，用最大误差相
对于满刻度的百分比表示。
6
4、建立时间
?建立时间 是指输入的数字量发生满刻度变化时，
输出模拟信号达到满刻度值的 ± 1/2LSB所需的
时间。是描述 D/A转换速率的一个动态指标。
电流输出型 DAC的建立时间短 。 电压输出型
DAC的建立时间主要决定于运算放大器的响应时
间 。根据建立时间的长短，可以将 DAC分成超高
速（＜ 1μS)、高速（ 10～ 1μS）、中速（ 100～
10μS）、低速（ ≥100μS）几档。
应当注意，精度和分辨率具有一定的联系，但概
念不同。 DAC的位数多时，分辨率会提高，对应
于影响精度的量化误差会减小。但其它误差（如
温度漂移、线性不良等）的影响仍会使 DAC的精
度变差。
7
8.1.2 DAC0832芯片及其与单片机接口
DAC0832是使用非常普遍的８位 D/A转换器，由于其
片内有输入数据寄存器，故可以直接与单片机接口。
DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，
可外接运算放大器。属于该系列的芯片还有 DAC0830、
DAC0831，它们可以相互代换。 DAC0832主要特性,
?分辨率８位；
?电流建立时间１ μS；
?数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式；
?输出电流线性度可在满量程下调节；
?逻辑电平输入与 TTL电平兼容；
?单一电源供电（＋ 5V～＋ 15V）；
?低功耗,20mＷ。
8
一,DAC0832内部结构及引脚
输 入
锁 存 器
D A C
寄 存 器
D / A
转 换 器
D I 7 ～ D I 0
I L E
C S
W R 1
W R 2
X F E R
V R E F
I O U T 2
I O U T 1
R f b
A G N D
V C C
&
&
&
L E 1 L E 2
9
10
二,DAC0832与 80C51单片机的接口
１、单缓冲工作方式
此方式 适用于只有一路模拟量输出，或有几路模拟量输出但并
不要求同步的系统 。
8 0 C 5 1
P 2, 7
P 0
W R
C S
X F E R
W R 1
W R 2
I L E
V C C
+ 5 V
-
+
R f b
V O
D
A
C
0
8
3
2
I O U T 1
I O U T 2
1 k Ω
1 M Ω
D I 0
D I 7
D G N D
V S S
11
双极性模拟输出电压,
VREF
+5V
-
+
Rfb
VOUT
D
A
C
0
8
3
2
IOUT1
IOUT2
2R
DI0
DI7
DGND
-
+
VD
2R
R
A1
A2
AGND
偏 移 码
双极性输出时的分辨率比单极性输出时降低
1/2，这是由于对双极性输出而言，最高位作
为符号位，只有 7位数值位。
12
2、双缓冲工作方式
多路 D/A转换输出，如果要求同步进行，就应该采用双
缓冲器同步方式 。
8 0 C 5 1
P 2, 7
P 0
W R
C S
X F E R
W R 1
W R 2
I L E
V C C
D
A
C
0
8
3
2
(
1
)
D I 0
D I 7
C S
X F E R
W R 1
W R 2
I L E
V C C
+ 5 V
D
A
C
0
8
3
2
(
2
)
D I 0
D I 7
P 2, 6
P 2, 5
13
完成两路 D/A同步输出的程序如下：
MOV DPTR,#0DFFFH ；指向 0832（１）输入锁存器
MOV A,#data1
MOVX @DPTR,A ； data1送入 0832（１）输入锁存器
MOV DPTR,#0BFFFH ；指向 DAC0832（２）输入锁存器
MOV A,#data2
MOVX @DPTR,A ； data2送入 0832（ 2）输入锁存器
MOV DPTR,#7FFFH ；同时启动 0832 (1),0832(2)
MOVX @DPTR,A ；完成 D/A转换输出
14
3、直通工作方式
?当 DAC0832芯片的片选信号、写信号、及传
送控制信号的引脚全部接地，允许输入锁存信
号 ILE引脚接＋ 5V时,DAC0832芯片就处于直
通工作方式，数字量一旦输入，就直接进入
DAC寄存器，进行 D/A转换。
15
8.2 Ａ /Ｄ转换器及其与单片机接口
8.2.1 Ａ／Ｄ转换器的原理及主要技术指标
一、逐次逼近式 ADC的转换原理 D / A 转 换 器
N 位 寄 存 器
控 制
逻 辑
V I N
S T A R T
E O C
V N
V R E F
锁
存
缓
存
器
D 7
D 0
D 3
D 5
D 1
D 2
D 4
D 6
O E
16
二、双积分式 ADC的转换原理
控 制 逻 辑
VIN
计
数
器
标 准 电 压
－
＋
比 较 器
时 钟
积 分 器 输 出
t
T2
T1
T
17
三,A/D转换器的主要技术指标
1、分辨率
?ADC的分辨率 是指使输出数字量变化一个相
邻数码所需输入模拟电压的变化量。常用二进
制的位数表示。例如 12位 ADC的分辨率就是
12位，或者说分辨率为满刻度 FS的 1/212。一
个 10V满刻度的 12位 ADC能分辨输入电压变化
最小值是 10V× 1/212=2.4mV。
18
2、量化误差
?ADC把模拟量变为数字量，用数字量近似表示模拟量，这个
过程称为量化。 量化误差是 ADC的有限位数对模拟量进行量
化而引起的误差 。实际上，要准确表示模拟量,ADC的位数
需很大甚至无穷大。一个分辨率有限的 ADC的阶梯状转换特
性曲线与具有无限分辨率的 ADC转换特性曲线（直线）之间
的最大偏差即是量化误差。
数 字 输 出
模 拟 电 压 输 入
0 0 0
0 0 1
0 0 2
0 0 3
0 0 4
0 0 5
0 0 6
0 0 7
1 L S B
数 字 输 出
模 拟 电 压 输 入
0 0 0
0 0 1
0 0 2
0 0 3
0 0 4
0 0 5
0 0 6
0 0 7
1 / 2 L S B
19
3、偏移误差
?偏移误差 是指输入信号为零时，输出信号不
为零的值，所以有时又称为零值误差。假定
ADC没有非线性误差，则其转换特性曲线各阶
梯中点的连线必定是直线，这条直线与横轴相
交点所对应的输入电压值就是偏移误差。
４、满刻度误差
?满刻度误差 又称为增益误差。 ADC的满刻度
误差是指满刻度输出数码所对应的实际输入电
压与理想输入电压之差。
20
5,线性度
?线性度 有时又称为非线性度，它是指转换器实际的
转换特性与理想直线的最大偏差。
6、绝对精度
?在一个转换器中，任何数码所对应的实际模拟量输
入与理论模拟输入之差的最大值，称为 绝对精度 。对
于 ADC而言，可以在每一个阶梯的水平中点进行测
量，它包括了所有的误差。
7、转换速率
?ADC的 转换速率 是能够重复进行数据转换的速度，
即每秒转换的次数。而完成一次 A/D转换所需的时间
（包括稳定时间），则是转换速率的倒数。
21
主要性能为：
?分辨率为８位；
?精度,ADC0809小于 ± 1LSB（ ADC0808小于
± 1/2LSB）；
?单 +5V供电，模拟输入电压范围为 0～＋ 5V；
?具有锁存控制的８路输入模拟开关；
?可锁存三态输出，输出与 TTL电平兼容；
?功耗为 15mW；
?不必进行零点和满度调整；
?转换速度取决于芯片外接的时钟频率。时钟频
率范围,10～ 1280KHz。典型值为时钟频率
640KHz，转换时间约为 100μS。
8.2.2 ADC0809芯片及其与单片机的接口
22
一,ADC0809的内部结构及引脚功能
I N 7
三
态
输
出
锁
存
器
8 路
模 拟
开 关
地 址 锁
存 与
译 码
8 位
A / D
转 换
器
I N 0
C
B
A
A L E
3
D 7
D 0
D 3
D 5
D 1
D 2
D 4
D 6
O E
E O C
V R ( + ) V R ( - )
S T A R T C L K
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
2 8
2 7
2 6
2 5
2 4
2 3
2 2
2 1
2 0
1 9
1 8
1 7
1 6
1 5
I N 3
I N 4
I N 5
I N 6
I N 7
S T A R T
E O C
D 3
O E
C L K
V C C
V R ( + )
G N D
D 1
I N 2
I N 1
I N 0
A
B
C
A L E
D 7
D 6
D 5
D 4
D 0
V R ( - )
D 2
A
D
C
0
8
0
9
23
1,IN0～ IN7，８路模拟量输入端。
2,D7～ D0，８位数字量输出端。
3,ALE,地址锁存允许信号输入端。通常向此引脚输入一个
正脉冲时，可将三位地址选择信号 A,B,C锁存于地址寄存器
内并进行译码，选通相应的模拟输入通道。
4,START，启动 A/D转换控制信号输入端。一般向此引脚输入
一个正脉冲，上升沿复位内部逐次逼近寄存器，下降沿后开始
A/D转换。
5,CLK，时钟信号输入端。
6,EOC，转换结束信号输出端。 A/D转换期间 EOC为低电平，
A/D转换结束后 EOC为高电平。
7,OE，输出允许控制端，控制输出锁存器的三态门。当 OE为
高电平时，转换结果数据出现在 D7～ D0引脚。当 OE为低电平
时,D7～ D0引脚对外呈高阻状态。
8,C,B,A，８路模拟开关的地址选通信号输入端,3个输入
端的信号为 000～ 111时，接通 IN0～ IN7对应通道。
9,VR（＋）,VR（－）：分别为基准电源的正、负输入端。
24
二,ADC0809与单片机的接口
1、查询方式
E O C
A D C
0 8 0 9
D 0 ～ D 7
7
4
L
S
3
7
3
O E
G
A L E
8 0 C 3 1
D 7
:
:
D 0
Q 7
:
:
Q 0
P 3, 3
E A
P 0
A
B
C
C K Q
D Q
1
+
+
S T A R T
A L E
O E
C L K
W R
P 2, 7
R D
I N 0
I N 7
25
例：对８路模拟信号轮流采样一次，并依次把转换
结果存储到片内 RAM以 DATA为起始地址的连续单
元中。
MAIN,MOV R1,#DATA ；置数据区首地址
MOV DPTR,#7FF8H ；指向０通道
MOV R7,#08H ；置通道数
LOOP,MOVX @DPTR,A ；启动 A/D转换
HER,JB P3.3,HER ；查询 A/D转换结束
MOVX A,@DPTR ；读取 A/D转换结果
MOV @R1,A ；存储数据
INC DPTR ；指向下一个通道
INC R1 ；修改数据区指针
DJNZ R7,LOOP ；８个通道转换完否？
… …
26
2、中断方式
读取 IN0通道的模拟量转换结果，并送至片内 RAM以 DATA
为首地址的连续单元中。
ORG 0013H ；中断服务程序入口
AJMP PINT1
ORG 2000H
MAIN,MOV R1,#DATA ；置数据区首地址
SETB IT1 ；为边沿触发方式
SETB EA ；开中断
SETB EX1 ；允许中断
MOV DPTR,#7FF8H ；指向 IN0通道
MOVX @DPTR,A ；启动 A/D转换
LOOP,NOP ；等待中断
AJMP LOOP
27
ORG 2100H ；中断服务程序入口
PINT1,PUSH PSW ；保护现场
PUSH ACC
PUSH DPL
PUSH DPH
MOV DPTR,#7FF8H
MOVX A,@DPTR ；读取转换后数据
MOV @R1,A ；数据存入以 DATA为首地址的 RAM中
INC R1 ；修改数据区指针
MOVX @DPTR,A ；再次启动 A/D转换
POP DPH ；恢复现场
POP DPL
POP ACC
POP PSW
RETI ；中断返回
28
主要性能为：
?逐次逼近 ADC，可选择工作于 12位，也可工作
于 8位。转换后的数据有两种读出方式,12位一
次读出；８位、４位两次读出。
?具有可控三态输出缓冲器，逻辑电平为 TTL电平。
?非线性误差,AD574AJ为 ± 1LSB,AD574AK
为 ± 1/2LSB。
?转换时间：最大转换时间为 25μS（属中档速
度）。
?输入模拟信号，单极性时，范围为 0V～＋ 10V
和 0V～＋ 20V，从不同引脚输入。双极性输入时，
范围为 0V～ ± 5V和 0V～ ± 10V，从不同引脚输入。
8.2.3 ADC574芯片及其与单片机的接口
29
?输出码制：单极性输入时，输出数字量为原码，
双极性输入时，输出为偏移二进制码。
?具有＋ 10.000V的高精度内部基准电压源，只需
外接一只适当阻值的电阻，便可向 DAC部分的解
码网络提供参考输入。内部具有时钟产生电路，
不须外部接线。
?需三组电源：＋ 5V,VCC（＋ 12V～＋ 15V）、
VEE（－ 12V～－ 15V）。由于转换精度高，所
提供电源必须有良好的稳定性，并进行充分滤波，
以防止高频噪声的干扰。
?低功耗：典型功耗为 390mW。
30
一,AD574A引脚功能
31
32
33
二,AD574A的单极性和双极性输入
+ 1 5 V
- 1 5 V
1 0 0 k Ω
1 0 0 k Ω
1 0 0 Ω
1 0 0 Ω
0 ～ 1 0 V
0 ～ 2 0 V
D G A G
1 0 V I N
2 0 V I N
B I P O F F
R E F I N
R E F O U T
A D 5 7 4
- 5 V ～ + 5 V
- 1 0 V ～ + 1 0 V
D G A G
1 0 V I N
2 0 V I N
A D 5 7 4
1 0 0 Ω
R E F I N
R E F O U T
B I P O F F
1 0 0 Ω
R 2
R 1
R 2
R 1
单极性输入 双极性输入
34
1、单极性输入电路
当输入电压为 VIN=0V～ +10V时，应从引脚
10VIN输入，当 VIN=0V～ +20V，应从 20VIN
引脚输入。输出数字量 D为无符号二进制码，
计算公式为：
D=4096 VIN/VFS
或, VIN=D VFS / 4096
式中 VIN为输入模拟量（ V）,VFS是满量程，
如果从 10VIN引脚输入,VFS =10V，
1LSB=10/4096=24（ mV)；若信号从 20VIN
引脚输入,VFS =20V,1LSB=20/4096=49
（ mV)。
35
2、双极性输入电路
R1用于调整双极性输入电路的零点。如果输入信号 VIN在
－ 5V～＋ 5V之间，应从 10VIＮ引脚输入；当 VIＮ在－ 10V～＋
10V之间，应从 20 VIＮ引脚输入。
双极性输入时输出数字量 D与输入模拟电压 VIＮ之间的关系：
D＝ 2048（ 1+2VIＮ / VFS）
或, VIＮ＝（ D/2048-1） VFS /2
式中 VFS的定义与单极性输入情况下对 VFS的定义相同。
由上式求出的数字量 D是 12位偏移二进制码。把 D的最高
位求反便得到补码。补码对应模拟量输入的符号和大小。同样，
从 AD574A读到的或应代到式中的数字量 D也是偏移二进制码。
例如，当模拟信号从 10 VIN引脚输入，则 VFS＝ 10V，若读得
D＝ FFFH，即 111111111111B＝ 4095，代入式中可求得 VIN＝
4.9976 V。
36
三,AD574A与单片机的接口
S T S
A D 5 7 4
D B 1 1
7
4
L
S
3
7
3
O E
G
A L E
8 0 C 3 1
D 7
:
:
D 0
Q 7
:
:
Q 0
P 1, 0
E A
P 0, 7
R / C
+
C E
W R
R D
1 0 0 Ω
R E F I N
R E F O U T
B I P O F F
1 0 0 Ω
R 2
R 1
- 5 V ～ + 5 V
- 1 0 V ～ + 1 0 V
A G
1 0 V I N
2 0 V I N
A 0
C S
1 2 / 8
P 0, 0
D B 4
D B 3
D B 0
D G
37
?该电路采用双极性输入方式，可对 ± 5V或 ± 10V的模
拟信号进行转换。当 AD574A与 80C31单片机配置时，
由于 AD574A输出 12位数据，所以当单片机读取转换
结果时，应分两次进行：当Ａ 0=0时，读取高 8位；当
Ａ 0=1时，读取低 4位。
?根据 STS信号线的三种不同接法，转换结果的读取有
三种方式：（ a） 如果 STS空着不接，单片机就只能
在启动 AD574A转换后延时 25μS以上再读取转换结果，
即延时方式；（ b）如果 STS接到 80C31的一条端口线
上，单片机就可以采用查询方式。当查得 STS为低电
平时，表示转换结束； (c) 如果 STS接到 80C31的端，
则可以采用中断方式读取转换结果。图中 AD574A的
STS与 80C31的 P1.0线相连，故采用查询方式读取转
换结果。
38
AD574A的转换程序段如下：
AD574A,MOV DPTR,#0FFF8H ；送端口地址入 DPTR
MOVX ﹫ DPTR,A ；启动 AD574A
SETB P1.0 ；置 P1.0为输入方式
LOOP,JB P1.0,LOOP ；检测 P1.0口
INC DPTR ；使 R/C为 1
MOVX A,﹫ DPTR ；读取高 8位数据
MOV 41H,A ；高 8位内容存入 41H单元
INC DPTR ；使,A0均为 1
INC DPTR ；
MOVX A,﹫ DPTR ；读取低 4位
MOV 40H, A ；将低 4位内容存入 40H单元
...,.,
上述程序是按查询方式设计，也可按中断方式设计编制相应的中断服务
程序。
39
MC14433是美国 Motorola公司生产的
3位半 双积分 A/D转换器，是目前市场上广
为流行的典型的 A/D转换器。 MC14433具
有抗干扰性能好，转换精度高（相当于 11
位二进制数），自动校零，自动极性输出，
自动量程控制信号输出，动态字位扫描
BCD码输出，单基准电压，外接元件少，
价格低廉等特点。但其 转换速度约 1～ 10次
/秒 。在不要求高速转换的场合，如温度控
制系统中，被广泛采用。 5G14433与
MC14433完全兼容，可以互换使用。
8.2.4 MC14433芯片及其与单片机的接口
40
一,MC14433的内部结构及引脚功能
C L K 0
多 路 选 择 开 关
控 制 逻 辑
C M O S 线 性 电 路
D U E O C
Q 0 ～ Q 3 D S 1 ～ D S 4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
2 4
2 3
2 2
2 1
2 0
1 9
1 8
1 7
1 6
1 5
1 4
1 3
V A G
V R
V X
R 1
R 1 / C 1
C 1
C 0 1
C 0 2
D U
C L K 1
C L K 0
V E E
V D D
Q 3
Q 2
Q 1
Q 0
D S 1
D S 2
D S 3
D S 4
O R
E O C
V S S
M
C
1
4
4
3
3
锁 存 器
个 溢 出
极 性 判 别
十 百 千
1
时
钟
C L K 1
R 1 C 0 2
C 0 1C 1R 1 / C 1
O R
V R
V A G
V X
41
?模拟电路部分有基准电压、模拟电压输入部分。被
转换的模拟电压输入量程为 199.9mV或 1.999V两种，
与之对应的基准电压相应为＋ 200mV或＋ 2V两种。
?数字电路部分由逻辑控制,BCD码及输出锁存器、
多路开关、时钟以及极性判别、溢出检测等电路组
成。 MC14433采用字位动态扫描 BCD码输出方式，
即千、百、十、个位 BCD码轮流地在 Q0～ Q3端输
出，同时在 DS1～ DS4端出现同步字位选通信号。
?主要的外接器件是时钟振荡器外接电阻 RC、外接
失调补偿电容 C0和外接积分阻容元件 R1,C1。
42
MC14433芯片的引脚功能如下：
（ 1） VAG：被测电压 VX和基准电压 VR的接地端（模拟地）。
（ 2） VR：外接输入基准电压（＋ 2V或＋ 200mV）。
（ 3） VX：被测电压输入端。
（ 4） R1,R1/C1,C1：外接积分电阻 R1和积分电容 C1元件端，外接元件典型
值为：当量程为 2V时,C1=0.1μF,R1=470kΩ；当量程为 200mV时，
C1=0.1μF,R1=27kΩ。
（ 5） C01,C02：外接失调补偿电容 C0端,C0的典型值为 0.1μF。
（ 6） DU：更新输出的 A/D转换数据结果的输入端。当 DU与 EOC连接时，每次
的 A/D转换结果都被更新。
（ 7） CLK1和 CLK0：时钟振荡器外接电阻 RC端。时钟频率随 RC的增加而下降。
RC的值为 300kΩ时，时钟频率为 147 kHz（每秒约转换 9次）。
（ 8） VEE：模拟部分的负电源端，接－ 5V。
（ 9） VSS：除 CLK0端外所有输出端的低电平基准（数字地）。当 VSS接 VAG
（模拟地）时，输出电压幅度为 VAG～ VDD（ 0～＋ 5V）；当 VSS接 VEE（－
5V）时，输出电压幅度为 VEE～ VDD（－ 5V～＋ 5V）,10V的幅度。实际应用
时一般是 VSS接 VAG，即模拟地和数字地相连。
（ 10） EOC：转换周期结束标志输出。每当一个 A/D转换周期结束,EOC端输
出一个宽度为时钟周期二分之一宽度的正脉冲。
43
?（ 11）,过量程标志输出，平时为高电平。当 ＞ VR
时（被测电平输入绝对值大于基准电压）,端输出低电
平。
?（ 12） DS1～ DS4：多路选通脉冲输出端。 DS1对应千位，
DS4对应个位。每个选通脉冲宽度为 18个时钟周期，两个相
邻脉冲之间间隔 2个时钟周期。
OR Vx
OR
千 位 百 位 十 位 个 位
0, 5 T
1 8 T
2 T
E O C
D S 1
D S 2
D S 3
D S 4
Q 0 ～ Q 3
1 6 4 0 0 T
44
（ 13） Q0～ Q3,BCD码数据输出线。其中 Q0为最低位,Q3
为最高位。当 DS2,DS3和 DS4选通期间，输出三位完整的
BCD码，即 0～ 9十个数字任何一个都可以。但在 DS1选通期
间，数据输出线 Q0～ Q3除了千位的 0或 1外，还表示了转换值
的正负极性和欠量程还是过量程，其含义见表。
45
?Q3表示千位（ 1/2）数的内容,Q3 =“0”（低
电平）时，千位数为 1； Q3 =“1”
（高电平）时，千位数为 0；
?Q2 表示被测电压的极性,Q2 =“1”表示正极
性,Q2 =“0”表示负极性；
?Q0 ＝,1”表示被测电压在量程外（过或欠
量程），可用于仪表自动量程切换。当 Q3=“0”
时，表示过量程；当 Q3=“1”时，表示欠量程。
（ 14） VDD：正电源端，接＋ 5V。
46
二,MC14433与 80C51单片机的接口
E O C
M
C
1
4
4
3
3
P 1, 0
8 0 C 5 1
P 1, 7
1
C 0 1
D U
Q 0
I N T 1
Q 3
D S 1
D S 1
C 0 2
V E E
V S S
V D D
- 5 V
+ 5 V
M C
1 4 0 3
V R
V A G
V X
C L K 0
C L K 1
V X
R 1 / C 1C 1 R 1
0, 0 4 7 μ F
0, 0 2 μ F
0, 1 μ F
0, 1 μ F
4 7 0 K Ω
3 0 0 K Ω
1 K Ω
47
?尽管 MC14433需外接的元件很少，但为使其工作与最佳状
态，也必须注意外部电路的连接和外接元器件的选择。由于
片内提供时钟发生器，使用时只需外接一个电阻；也可采用
外部输入时钟或外接晶体振荡电路。 MC14433芯片工作电源
为 ± 5V，正电源接 VDD，模拟部分负电源端接 VEE，模拟地
VAG与数字地 VSS相连为公共接地端。为了提高电源的抗干
扰能力，正、负电源分别经去耦电容 0.047μF,0.02μF与
VSS（ VAG）端相连。
?MC14433芯片的基准电压须外接，可由 MC1403通过分压
提供＋ 2V或＋ 200mV的基准电压。在一些精度不高的小型
智能化仪表中，由于＋ 5V电源是经过三端稳压器稳压的，工
作环境又比较好，这样就可以通过电位器对＋ 5V直接分压得
到。
48
?EOC是 A/D转换结束的输出标志信号，每一次 A/D
转换结束时,EOC端都输出一个 1/2时钟周期宽度的
脉冲。当给 DU端输入一个正脉冲时，当前 A/D转换
周期的转换结果将被送至输出锁存器，经多路开关
输出，否则将输出锁存器中原来的转换结果。所以
DU端与 EOC端相连，以选择连续转换方式，每次转
换结果都送至输出寄存器。
?由于 MC14433的 A/D转换结果是动态分时输出的
BCD码,Q0～ Q3和 DS1～ DS4都不是总线式的。
因此,80C51单片机只能通过并行 I/O接口或扩展 I/O
接口与其相连。对于 80C31单片机的应用系统来说，
MC14433可以直接和其 P1口或扩展 I/O口 8155/8255
相连。
49
80C51读取 A/D转换结果可以采用中断方式或
查询方式。采用中断方式时,EOC端与 80C51
外部中断输入端或相连。采用查询方式时 EOC
端可接入 80C51任一个 I/O口或扩展 I/O口。
50
MC14433上电后，即对外部模拟输入电压
信号进行 A/D转换，由于 EOC与 DU端相连，
每次转换完毕都有相应的 BCD码及相应的
选通信号出现在 Q0～ Q3和 DS1～ DS4上。
当 80C51开放 CPU中断，允许外部中断 1中
断申请，并置外部中断为边沿触发方式，
在执行下列程序后，每次 A/D转换结束时，
都将把 A/D转换结果数据送入片内 RAM中
的 2EH,2FH单元。这两个单元均可位寻址。
51
初始化程序：
INI1,SETB IT1 ；选择为边沿触发方式
MOV IE,#10000100B ； CPU开中断，外部中断允许
．．．,．．
中断服务程序：
PINT1,MOV A,P1
JNB ACC.4,PINT1 ；等待 DS1选通信号
JB ACC.0,PEr ；查是否过、欠量程，是则转 Per
JB ACC.2,PL1 ；查结果是正或负,1为正,0为负
SETB 77H ；负数符号置 1,77H为符号位位地址
AJMP PL2
PL1,CLR 77H ；正数，符号位置 0
PL2,JB ACC.3,PL3 ；查千位（ 1/2位）数为 0或 1,ACC.3=0
时千位数为１
52
SETB 74H ；千位数置 1
AJMP PL4
PL3,CLR 74H ；千位数置 0
PL4,MOV A,P1
JNB ACC.5,PL4 ；等待百位 BCD 码选通信号 DS2
MOV R0,#2EH
XCHD A,@R0 ；百位数送入 2EH低 4位
PL5,MOV A,P1
JNB ACC.6,PL5 ；等待十位数选通信号 DS3
SWAP A ；高低 4位交换
INC R0 ；指向 2FH单元
MOV @R0,A ；十位数送入 2FH高 4位
PL6,MOV A,P1
JNB ACC.7,PL6 ；等待个位数选通信号 DS4
XCHD A,@R0 ；个位数送入 2FH低 4位
RETI ；中断返回
PEr,SETB 10H ；置过、欠量程标志
RETI ；中断返回
53
8.3 开关量接口
开关量的输入与输出，从原理上讲十分简单。
CPU只要通过对输入信息分析是,1”还是,0”，
即可知开关是合上还是断开。如果控制某个执
行器的工作状态，只需送出,0”或,1”，即可
由操作机构执行。但是由于工业现场存在着电、
磁、振动、温度等各种干扰及各类执行器所要
求的开关电压量级及功率不同，所以在接口电
路中除根据需要选用不同的元器件外，还需要
采用各种缓冲、隔离与驱动措施。
54
8.3.1 开关量输入接口
一、扳键开关与单片机的接口
7
4
L
S
2
4
4
1A1
1A2
1A3
1A4
2A1
2A2
2A3
2A4
+5V
1Y1
1Y2
1Y3
1Y4
2Y1
2Y2
2Y3
2Y4
≥ 1
P1.0
RD
1G
2G
8 0 C 5 1
P0.0
P0.7
55
读扳键开关状态程序段：
CLR P1.0 ；准备选通和读入开关状态
MOVX A,@R0 ；需要的只是读信号，（ R0）可为随机值
RRC A
JNC KS1 ；如 P0.0为低电平，转 KS1
LJMP KF1 ； P0.0为高电平，执行 KF1程序
KS1,RRC A
JNC KS2 ；如 P0.1为低电平，转 KS2
LJMP KF2 ； P0.1为高电平，执行 KF2程序
… …
KS7,RRC A
JNC ELSE ；如 P0.7为低电平，转 ELSE
LJMP KF8 ； P0.7为高电平，执行 KF8程序
ELSE,… …
56
二、拨盘开关与单片机的接口
7
4
L
S
2
4
4
1A1
1A2
1A3
1A4
2A1
2A2
2A3
2A4
+5V
1Y1
1Y2
1Y3
1Y4
2Y1
2Y2
2Y3
2Y4
≥ 1
P1.0
RD
1G
2G
8 0 C 5 1
P0.0
P0.7
A
8
4
1
2
5.1KΩ × 8
A A
8 4 2 1 8 4 2 1
57
接口程序如下：
BCD,CLR P1.0 ；准备选通和读入 2位 BCD码
MOVX A,@R0 ；产生读信号，自 P0口读 2位
BCD码
ANL A,#0FH ；取个位数
MOV 20H,A ；存入片内 RAM 的 20H单元
MOVX A,@R0 ；重读 2位 BCD码
ANL A,#0F0H ；取十位数
SWAP A ；调整到低半字节
MOV 21H,A ；存入片内 RAM的 21H单元
RET
58
光耦合器 是以光为媒介传输信号的器件，它把一个
发光二极管和一个光敏三极管封装在一个管壳内，
发光二极管加上正向输入电压信号（＞ 1.1V）就会
发光，光信号作用在光敏三极管基极产生基极光电
流使三极管导通，输出电信号。
8.3.2 开关量输出接口
一、输出接口的隔离
J
V C
59
主要特性参数有以下几个方面：
（ 1）导通电流和截止电流：对于开关量输出场合，
光电隔离主要用其非线性输出特性。当发光二极管
二端通以一定电流时，光耦合器输出端处于导通状
态；当流过发光二极管的电流小于某一值时，光耦
合器输出端截止。不同的光耦合器通常有不同的导
通电流，一般典型值为 10mA。
（ 2）频率响应：由于受发光二极管和光敏三极管
响应时间的影响，开关信号传输速度和频率受光耦
合器频率特性的影响。因此，在高频信号传输中要
考虑其频率特性。在开关量输出通道中，输出开关
信号频率一般较低，不会受光耦合器频率特性影响。
60
（ 3）输出端工作电流：是指光耦合器导通时，流
过光敏三极管的额定电流。该值表示了光耦合器的
驱动能力，一般为 mA量级。
（ 4）输出端暗电流：是指光耦合器处于截止状态
时输出端流过的电流。对光耦合器来说，此值越小
越好，以防止输出端的误触发。
（ 5）输入输出压降：分别指发光二极管和光敏三
极管的导通压降。
（ 6）隔离电压：表示了光耦合器对电压的隔离能
力。
光耦合器二极管侧的驱动可直接用门电路去驱动，
一般的门电路驱动能力有限，常用带 OC门的电路
（如 7406,7407）进行驱动。
61
二、继电器输出接口
?继电器方式的开关量输出，是目前最常用的一种输
出方式，一般在驱动大型设备时，往往利用继电器作
为测控系统输出至输出驱动级之间的第一级执行机构。
通过该级继电器输出，可完成从低压直流到高压交流
的过渡。在经光耦合器光电隔离后，直流部分给继电
器控制线圈供电，而其输出触点则可直接于 220V市
电相接。由于继电器的控制线圈有一定的电感，在关
断瞬间会产生较大的反电势，因此在继电器的线圈上
常常反向并联一个二极管用于电感反向放电，以保护
驱动晶体管不被击穿。不同的继电器，允许驱动电流
也不一样。对于需要较大驱动电流的继电器，可以采
用达林顿输出的光隔直接驱动；也可以在光耦与继电
器之间再加一级三极管驱动。
62
三、双向晶闸管输出接口
双向晶闸管具有双向导通功能，能在交流、大电流场合
使用，且开关无触点，因此在工业控制领域有着极为广泛
的应用。传统的双向晶闸管隔离驱动电路的设计，是采用
一般的光隔离器和三极管驱动电路。现在已有与之配套的
光隔离器产品，这种器件称为光耦合双向晶闸管驱动器。
与一般的光耦不同，在于其输出部分是一硅光敏双向晶闸
管，有的还带有过零触发检测器，以保证在电压接近为零
时触发晶闸管。常用的有 MOC3000系列等，运用于不同负
载电压使用，如 MOC3011用于 110V交流，而 MOC3041等
可适用于 220V交流使用，用 MOC3000系列光电耦合器直
接驱动双向晶闸管，大大简化了传统的晶闸管隔离驱动电
路的设计。
63
四、固态继电器输出接口
?固态继电器（ SSR）是近年发展起来的一种新型电子继电器，
其输入控制电流小，用 TTL,HTL,COMS等集成电路或加
简单的辅助电路就可直接驱动，因此适宜于在微机测控系统
中作为输出通道的控制元件；其输出利用晶体管或晶闸管驱
动，无触点。与普通的电磁式继电器和磁力开关相比，具有
无机械噪声、无抖动和回跳、开关速度快、体积小、重量轻、
寿命长、工作可靠等特点，并且耐冲力、抗潮湿、抗腐蚀，
因此在微机测控等领域中，已逐步取代传统的电磁式继电器
和磁力开关作为开关量输出控制元件。
?固态继电器由光电耦合电路、触发电路、开关电路、过零控
制电路和吸收电路五部分构成。这五部分被封装在一个六面
体外壳内，成为一个整体，外面有四个引脚（图中的Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ）。如果是过零型 SSR 就包括“过零控制电路”部分，
而非过零型 SSR则没有这部分电路。
64
输 入
受
光
耦 合 电 路
触 发
控 制
过 零 控 制
开 关
电 路
吸 收
电 路
电 源
负 载
A
B
C
D
65
1、直流型固态继电器
?直流型固态继电器主要用于直流大功率控制
场合。其输入端为一光电耦合电路，因此可用
OC门或晶体管直接驱动，驱动电流一般 3～
30mA，输入电压为 5～ 30V，因此在电路设
计时可选用适当的电压和限流电阻Ｒ。其输出
端为晶体管输出，输出电压 30～ 180V。注意
在输出端为感性负载时，要接保护二极管用于
防止直流固态继电器由于突然截止所引起的高
电压。
66
２、交流型固态继电器
?交流型固态继电器分为非过零型和过零型，二
者都是用双向晶闸管作为开关器件，用于交流大
功率驱动场合。
?对于非过零型 SSR，在输入信号时，不管负载
电源电压相位如何，负载端立即导通；而过零型
必须在负载电源电压接近零且输入控制信号有效
时，输出端负载电源才导通，可以抑制射频干扰。
当输入端的控制电压撤消后，流过双向晶闸管负
载电流为零时才关断。
67
过零型 非过零型
电 源 电 压
输 入 信 号
负 载 电 压
电 压
时 间
电 源 电 压
输 入 信 号
负 载 电 压
电 压
时 间
AC电 源
SSR
VCC
V
负 载
＋
－
～
～
AC电 源
SSR
VCC
V
负 载
＋
－
～
～
&
TTL
基本控制 TTL控制
68
思考题与习题
1,D/A与 A/D转换器有哪些主要技术指标？
2,D/A转换器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
3、试述 DAC0832芯片的输入寄存器和 DAC寄存器二级缓冲的优点。
4、试设计 80C51与 DAC0832的接口电路，并编制程序，输出图 8-25所示波
形。
5、逐次逼近式 A/D转换器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
6、根据图 8-16所示的 8031与 ADC0809接口电路，若要从该 A/D芯片模拟通
道 IN0～ IN7每隔 1s读入一个数据，并将数据存入地址
为 0080H～ 0087H的外部数据存储器中。试设计该程序。
7、根据图 8-11所示电路，若要从 A/D芯片模拟通道 IN0连续采样 4个数据，
然后用平均值法进行滤波，以消除干扰，并将最终结果送至 LED显示，试编
写相应的汇编程序。
8,AD574为 12位 A/D转换器，而 80C51系列单片机为 8位单片机，它们如何
接口？转换后的结果如何读取和存放？
9、试设计 MC14433通过 8155与 80C51单片机的接口电路。
