單元6 AD和DA轉(zhuǎn)換

1、單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換A/DA/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換單元單元6 6單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)情景六學(xué)習(xí)情景六 A/D A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握掌握A/DA/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換的概念。轉(zhuǎn)換的概念。 掌握常用電路的使用原則。掌握常用電路的使用原則。 熟練掌握熟練掌握AT89S52AT89S52外圍芯片擴(kuò)展方法外圍芯片擴(kuò)展方法技能目標(biāo)：技能目標(biāo)： 能夠利用能夠利用89S5289S52和和A/DA/D典型芯片典型芯片 ADC0809 ADC0809制作一個簡單的實用電路。制作一個簡單的實用電路。 能夠利

2、用能夠利用89S5289S52和和A/DA/D典型芯片典型芯片 DAC0832 DAC0832制作一個簡單的實用電路制作一個簡單的實用電路單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換項目一項目一 液位控制器液位控制器第一部分第一部分 項目要求項目要求 在水塔中經(jīng)常要根據(jù)水面的高低進(jìn)行水位的自動控制，在水塔中經(jīng)常要根據(jù)水面的高低進(jìn)行水位的自動控制，同時進(jìn)行水位壓力的檢測和控制。要求設(shè)計一個具有水位檢同時進(jìn)行水位壓力的檢測和控制。要求設(shè)計一個具有水位檢測、報警、自動上水和排水（上水用電機(jī)正轉(zhuǎn)模擬，下水用測、報警、自動上水和排水（上水用電機(jī)正轉(zhuǎn)模擬，下水用電機(jī)反轉(zhuǎn)模擬）、壓力檢測功能的液位器

3、。該液位控制器主電機(jī)反轉(zhuǎn)模擬）、壓力檢測功能的液位器。該液位控制器主要由要由89S5289S52單片機(jī)，單片機(jī)，0809A/D0809A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器，A A、B B、C C三點(diǎn)水三點(diǎn)水位檢測電路，壓力檢測電路、數(shù)碼顯示電路、鍵盤和電源電位檢測電路，壓力檢測電路、數(shù)碼顯示電路、鍵盤和電源電路組成。路組成。單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換第二部分第二部分 相關(guān)知識相關(guān)知識傳感器傳感器變送器變送器模擬量模擬量模擬模擬電量電量開關(guān)開關(guān)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器數(shù)字量數(shù)字量單片機(jī)單片機(jī) 模擬量輸入通道一般由傳感器、放大器、多路模擬模擬量輸入通道一般由傳感器、放大器、多路模擬開關(guān)、采樣保

4、持器和開關(guān)、采樣保持器和A/DA/D轉(zhuǎn)換器組成。轉(zhuǎn)換器組成。 大信號模擬電壓，能直接滿足大信號模擬電壓，能直接滿足A/DA/D轉(zhuǎn)換輸入要求，轉(zhuǎn)換輸入要求，則可直接送入則可直接送入A/DA/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過A/DA/D轉(zhuǎn)換后再送入單片轉(zhuǎn)換后再送入單片機(jī)。也可通過機(jī)。也可通過V/FV/F轉(zhuǎn)換成頻率信號送入單片機(jī)。轉(zhuǎn)換成頻率信號送入單片機(jī)。 小信號模擬電壓，則首先應(yīng)將該信號電壓放大，放小信號模擬電壓，則首先應(yīng)將該信號電壓放大，放大到能滿足大到能滿足A/DA/D轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換、V/FV/F轉(zhuǎn)換要求的輸人電壓。轉(zhuǎn)換要求的輸人電壓。 以電流為輸出信號的傳感器或傳感儀表則首先應(yīng)通以電流為輸出信號的傳感

5、器或傳感儀表則首先應(yīng)通過過I/VI/V轉(zhuǎn)換，將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。轉(zhuǎn)換，將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。 單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 一、一、A/DA/D轉(zhuǎn)換概述轉(zhuǎn)換概述 A/D A/D轉(zhuǎn)換器是一種能把輸入模擬電壓或電流變成與轉(zhuǎn)換器是一種能把輸入模擬電壓或電流變成與其成正比的數(shù)字量的電路芯片。其成正比的數(shù)字量的電路芯片。 分類：分類：計數(shù)器式計數(shù)器式A/DA/D轉(zhuǎn)換器、雙積分式轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/DA/D轉(zhuǎn)換器、逐轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式次逼近式A/DA/D轉(zhuǎn)換器和并行轉(zhuǎn)換器和并行A/DA/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。A/DA/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)：轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)： 量化誤差與分辨率：

6、量化誤差與分辨率： A/D A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率表示輸出數(shù)字量變化一個相鄰轉(zhuǎn)換器的分辨率表示輸出數(shù)字量變化一個相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量，習(xí)慣上以輸出二進(jìn)數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量，習(xí)慣上以輸出二進(jìn)制位數(shù)或滿量程與制位數(shù)或滿量程與2 2n n之比表示。之比表示。 單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度 A/D A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度反映了一個實際轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度反映了一個實際A/DA/D轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換器在量化值上與一個理想量化值上與一個理想A/DA/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的差值，轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的差值，由模擬誤差和數(shù)字誤差組成。由模擬誤差和數(shù)字誤差組成。 模擬

7、誤差是比較器、解碼網(wǎng)絡(luò)中電阻值以及基準(zhǔn)電模擬誤差是比較器、解碼網(wǎng)絡(luò)中電阻值以及基準(zhǔn)電壓波動等引起的誤差；壓波動等引起的誤差； 數(shù)字誤差主要包括丟失碼誤差和量化誤差，丟失碼數(shù)字誤差主要包括丟失碼誤差和量化誤差，丟失碼誤差屬于非固定誤差，由器件質(zhì)量決定。誤差屬于非固定誤差，由器件質(zhì)量決定。 轉(zhuǎn)換時間與轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換時間與轉(zhuǎn)換速率 A/D A/D轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時間為轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時間為A/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換時間。轉(zhuǎn)換速率是轉(zhuǎn)換時間的倒數(shù)。時間。轉(zhuǎn)換速率是轉(zhuǎn)換時間的倒數(shù)。 單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 ADC0809 ADC0809是是8 8路路8 8位逐次

8、逼近式位逐次逼近式A/DA/D，可實現(xiàn)可實現(xiàn)8 8路模擬信號的分時采集。典型時鐘頻路模擬信號的分時采集。典型時鐘頻率為率為500kHz500kHz。每一通道的轉(zhuǎn)換時間需要。每一通道的轉(zhuǎn)換時間需要66736673個時鐘脈沖，約個時鐘脈沖，約l00sl00s?？梢院?。可以和89S5289S52單片機(jī)通過總線直接接口。單片機(jī)通過總線直接接口。單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換1 1芯片引腳芯片引腳 IN0IN7IN0IN7：模擬量輸入通道信號：模擬量輸入通道信號單極性，電壓范圍單極性，電壓范圍0-5V0-5V。A A、B B、C C地址線：地址線：A A為低位地址，為低位地址，C

9、C為高位地址，模擬通道的選擇信為高位地址，模擬通道的選擇信號，引腳圖中為號，引腳圖中為ADDAADDA、ADDBADDB和和ADDCADDC。ALEALE：模擬通道鎖存信號，當(dāng)此模擬通道鎖存信號，當(dāng)此引腳由低電平到高電平跳變時將加引腳由低電平到高電平跳變時將加到到C C，B B，A A引腳的數(shù)據(jù)鎖存并選引腳的數(shù)據(jù)鎖存并選通相應(yīng)的模擬通道。通相應(yīng)的模擬通道。單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換START START 轉(zhuǎn)換啟動信號：轉(zhuǎn)換啟動信號：STARTSTART上跳沿時，所有內(nèi)部上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清寄存器清“0”0”；STARTSTART下跳沿時，開始進(jìn)行下跳沿時，開始進(jìn)

10、行A/DA/D轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換；在在A/DA/D轉(zhuǎn)換期間，轉(zhuǎn)換期間，STARTSTART應(yīng)保持低電平。應(yīng)保持低電平。D7D0 D7D0 數(shù)據(jù)輸出線：數(shù)據(jù)輸出線：為三態(tài)緩沖輸出形式。為三態(tài)緩沖輸出形式。OE OE 輸出允許信號：輸出允許信號：用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 OE=0 OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高電阻；，輸出數(shù)據(jù)線呈高電阻； OE=1 OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。CLK CLK 時鐘信號：時鐘信號：ADC 0809ADC 0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供。通常使

11、用頻率為所需時鐘信號由外界提供。通常使用頻率為500kHz500kHz的時鐘信號。的時鐘信號。單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換EOC EOC 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號：EOC=0EOC=0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。，轉(zhuǎn)換結(jié)束。VccVcc： 5V5V電源電源VrefVref 參考電源：參考電源：參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為5V5V（VrefVref（）（）5V5V，VrefVref（一）（一）=0V=0V）。）。2 2單片機(jī)與單

12、片機(jī)與ADC0809ADC0809接口接口需解決三個問題：需解決三個問題：要給要給STARTSTART線送一個線送一個100ns100ns寬的起動正脈沖。寬的起動正脈沖。 單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換獲取獲取EOCEOC線上的狀態(tài)信息，因為它是線上的狀態(tài)信息，因為它是A/DA/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束標(biāo)志。轉(zhuǎn)換的結(jié)束標(biāo)志。要經(jīng)要經(jīng)“三態(tài)輸出鎖存器三態(tài)輸出鎖存器”輸出一個端口輸出一個端口地址，也就是給地址，也就是給OEOE端送一個輸出轉(zhuǎn)換得到端送一個輸出轉(zhuǎn)換得到數(shù)據(jù)的信號。數(shù)據(jù)的信號。 AT89S52 AT89S52和和ADCADC

13、接口通?？梢圆捎媒涌谕ǔ？梢圆捎枚〞r、查詢和中斷三種方式。定時、查詢和中斷三種方式。 單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換圖圖6.4 AT89S526.4 AT89S52和和ADC0809ADC0809的接口的接口 單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換ADDAADDA，ADDBADDB，ADDCADDC分別接數(shù)據(jù)線中的低分別接數(shù)據(jù)線中的低3 3位位P0.0P0.2P0.0P0.2，則指向，則指向IN7IN7通道的相應(yīng)程序指令為通道的相應(yīng)程序指令為 MOV DPHMOV DPH，# 0E0H# 0E0H ；送；送A/DA/D轉(zhuǎn)換器端口地址轉(zhuǎn)換器端口地址 MOV A

14、MOV A，# 07H# 07H ；IN7IN7地址送地址送A A MOVX DPTRMOVX DPTR，A A ；送地址并啟動；送地址并啟動A/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換4 4應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例【例例10.110.1】分別采用不同方式對分別采用不同方式對8 8路模擬信路模擬信號輪流采一遍樣，并依次把轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存號輪流采一遍樣，并依次把轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)存儲區(qū)。放到數(shù)據(jù)存儲區(qū)。ADC0809ADC0809與與AT89S52AT89S52接口工作方式見圖接口工作方式見圖10.510.5。定時傳送方式：定時傳送方式：EOCEOC開始轉(zhuǎn)換時為低電平，開始

15、轉(zhuǎn)換時為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時為高電平。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時為高電平。查詢方式：查詢方式：查詢查詢EOCEOC引腳，接引腳，接P1.0P1.0。中斷方式：中斷方式：EOCEOC經(jīng)反相器接經(jīng)反相器接AT89S52AT89S52的外的外部中斷引腳部中斷引腳INT1INT1。單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換1)1)定時傳送方式定時傳送方式MAINMAIN：MOV R1MOV R1，datadata MOV DPTR MOV DPTR，7FF8H7FF8H ；P2.7=0,P2.7=0,且指向通道且指向通道0 0 MOV R7 MOV R7，08H08H；置通道數(shù)；置通道數(shù)LOOPLOOP：

16、MOVX MOVX DPTRDPTR，A A；啟動；啟動A/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 MOV R6MOV R6，0AH0AHDLAYDLAY：NOPNOP NOP NOP NOP NOP單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 NOP NOP DJNZ R6 DJNZ R6，DLAYDLAY MOVX A MOVX A，DPTRDPTR； 讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV MOV R1R1，A A INC INCDPTRDPTR；指向下一個通道；指向下一個通道 INC INC R1R1；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針 DJNZ R7DJNZ R7，LOOPLOOP單元單元6 A/D6 A/

17、D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換2)2)查詢方式查詢方式MAINMAIN：MOV R1MOV R1，datadata MOV DPTR MOV DPTR，7FF8H7FF8H；P2.7=0,P2.7=0,且指向通道且指向通道0 0 MOV R7 MOV R7，08H08H；置通道數(shù)；置通道數(shù)LOOPLOOP：MOVX MOVX DPTRDPTR，A A；啟動；啟動A/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 SETB P1.0SETB P1.0WAITWAIT：JNB P1.0JNB P1.0，WAITWAIT；查詢；查詢P1.0P1.0狀態(tài)狀態(tài) MOVX AMOVX A，DPTRDPTR；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 MO

18、V R1MOV R1，A A INC DPTR INC DPTR；指向下一個通道；指向下一個通道 INC R1INC R1；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針 DJNZ R7DJNZ R7，LOOPLOOP；8 8個通道全采樣完了嗎？個通道全采樣完了嗎？ RETRET單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換3)3)中斷方式中斷方式 SETB SETB IT1IT1 SETB SETBEX1EX1 SETB SETB EAEA MOV MOVDPTRDPTR，7FF8H7FF8H MOV MOV A A，0 0 MOVX MOVX DPTRDPTR，A A EINT1EINT1：MOV

19、MOV DPTRDPTR，7FF8H7FF8H MOVX MOVX A A，DPTRDPTR MOV MOV 30H30H，A A MOV MOV A A，0000 MOVX MOVX DPTRDPTR，A A RETI RETI單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換第三部分第三部分 項目實施項目實施一、硬件電路分析一、硬件電路分析 液位控制器主要由液位控制器主要由89S5289S52單片機(jī)，單片機(jī)，0809A/D0809A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器，A A、B B、C C三點(diǎn)水位檢測電路，壓力檢測三點(diǎn)水位檢測電路，壓力檢測電路、數(shù)碼顯示電路、鍵盤和電源電路組成。三路電路、數(shù)碼顯示電路、

20、鍵盤和電源電路組成。三路“傳感器傳感器”（三根插入水中的導(dǎo)線）檢測液位的變（三根插入水中的導(dǎo)線）檢測液位的變化，化，89S5289S52控制液位的顯示及電泵的抽放水，控制液位的顯示及電泵的抽放水，ADC0809ADC0809采集水位壓力的變化并由數(shù)碼管顯示壓采集水位壓力的變化并由數(shù)碼管顯示壓力。電路如圖力。電路如圖6.56.5所示（教材）。所示（教材）。 單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換1 1液位采集電路液位采集電路 三路液位檢測均采用簡單三路液位檢測均采用簡單的三極管檢測電路檢測液位變的三極管檢測電路檢測液位變化，將電平信號分別送入單片化，將電平信號分別送入單片機(jī)。實際檢

21、測時，從機(jī)。實際檢測時，從P3P3焊接出焊接出四根導(dǎo)線，分別將接四根導(dǎo)線，分別將接A A、B B、C C和和VCCVCC的導(dǎo)線放入水杯（模擬的導(dǎo)線放入水杯（模擬水塔）中，位置如圖水塔）中，位置如圖6.66.6所示。所示。圖圖6.6 6.6 液位檢測位置液位檢測位置單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換2 2壓力檢測電路壓力檢測電路 該電路主要由該電路主要由LM324LM324運(yùn)放組成測量放大器，運(yùn)放組成測量放大器，放大器可分為前后兩級。測量的模擬信號經(jīng)過放大器可分為前后兩級。測量的模擬信號經(jīng)過ADC0809ADC0809轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并傳輸給單片機(jī)，經(jīng)單轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并傳輸給單片

22、機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后送數(shù)碼管顯示。片機(jī)處理后送數(shù)碼管顯示。二、電路功能介紹二、電路功能介紹單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換1 1液位檢測的調(diào)試液位檢測的調(diào)試 接通電源，改變液位使檢測點(diǎn)變化，當(dāng)液位在接通電源，改變液位使檢測點(diǎn)變化，當(dāng)液位在A A點(diǎn)以下時紅燈連續(xù)亮并且發(fā)出頻率較高的報警聲，點(diǎn)以下時紅燈連續(xù)亮并且發(fā)出頻率較高的報警聲，顯示顯示0000，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)AA液位液位BB時，顯示時，顯示0A0A，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)BB液位液位CC時，顯示時，顯示0B0B，電機(jī)不轉(zhuǎn)；，電機(jī)不轉(zhuǎn)；液位在液位在C C點(diǎn)及以上時，綠燈連續(xù)亮并且發(fā)出報警聲，點(diǎn)及以上時，綠燈連續(xù)

23、亮并且發(fā)出報警聲，顯示顯示0C0C，電機(jī)反轉(zhuǎn)。，電機(jī)反轉(zhuǎn)。2 2按鍵電路調(diào)試按鍵電路調(diào)試 按鍵按鍵S2S2切換到液位檢測，按下切換到液位檢測，按下S3S3切換到壓力切換到壓力顯示。顯示。單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換項目二項目二 電機(jī)驅(qū)動電路電機(jī)驅(qū)動電路第一部分第一部分 項目要求項目要求 利用利用AT89S52AT89S52單片機(jī)和單片機(jī)和DAC0832DAC0832設(shè)計一個設(shè)計一個小功率直流電機(jī)驅(qū)動電路。小功率直流電機(jī)驅(qū)動電路。第二部分第二部分 相關(guān)知識相關(guān)知識 在以單片機(jī)為核心組成的測控系統(tǒng)中，單片機(jī)在以單片機(jī)為核心組成的測控系統(tǒng)中，單片機(jī)要通過后向輸出通道輸出控制信

24、號對控制對象實現(xiàn)要通過后向輸出通道輸出控制信號對控制對象實現(xiàn)控制操作。對于模擬量控制系統(tǒng)，需通過控制操作。對于模擬量控制系統(tǒng)，需通過D/AD/A、F/VF/V轉(zhuǎn)換成模擬量控制信號。轉(zhuǎn)換成模擬量控制信號。 D/A D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù)的主要內(nèi)容是合理選擇轉(zhuǎn)換接口技術(shù)的主要內(nèi)容是合理選擇D/AD/A轉(zhuǎn)換器和其他有關(guān)器件，實現(xiàn)與轉(zhuǎn)換器和其他有關(guān)器件，實現(xiàn)與AT89S52AT89S52的正確的正確連接以及編制轉(zhuǎn)換程序。連接以及編制轉(zhuǎn)換程序。 單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換一、概述一、概述1 1D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 D/A D/A轉(zhuǎn)換器是一種能把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換器是一種能把數(shù)字量

25、轉(zhuǎn)換成模擬量的電子器件。在單片機(jī)測控系統(tǒng)中模擬量的電子器件。在單片機(jī)測控系統(tǒng)中經(jīng)常采用的是經(jīng)常采用的是D/AD/A轉(zhuǎn)換器的集成電路芯片，轉(zhuǎn)換器的集成電路芯片，稱為稱為D/AD/A接口芯片或接口芯片或DACDAC芯片。芯片。 單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換2. D/A2. D/A轉(zhuǎn)換器性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換器性能指標(biāo)（1 1）分辨率）分辨率 分辨率是分辨率是D/AD/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量在最低位上變化轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量在最低位上變化1 1位位時輸出模擬量的最小變化。時輸出模擬量的最小變化。 如滿量程如滿量程10V10V的的8 8位位DACDAC芯片的分辨率為芯片的分辨率為8 8位。位。 2n

26、模模擬擬輸輸出出的的滿滿量量程程值值= =mV398V102= = =單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換（2 2）轉(zhuǎn)換精度）轉(zhuǎn)換精度 轉(zhuǎn)換精度為實際模擬輸出與理想（理論）模擬輸轉(zhuǎn)換精度為實際模擬輸出與理想（理論）模擬輸出之間最大偏差。出之間最大偏差。（3 3）失調(diào)誤差）失調(diào)誤差 指輸入數(shù)字量為零時，模擬輸出量與理想輸出量指輸入數(shù)字量為零時，模擬輸出量與理想輸出量的偏差。的偏差。3. D/A3. D/A轉(zhuǎn)換器的選擇要點(diǎn)轉(zhuǎn)換器的選擇要點(diǎn) u 輸入信號的形式輸入信號的形式 u 分辨率和轉(zhuǎn)換精度分辨率和轉(zhuǎn)換精度 u 建立時間建立時間 u 轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出形式轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出形式單元單元6

27、 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換二、二、DACDAC轉(zhuǎn)換典型芯片轉(zhuǎn)換典型芯片DAC0832DAC0832 DAC0832DAC0832是目前應(yīng)用較為廣泛的是目前應(yīng)用較為廣泛的8 8位位D/AD/A轉(zhuǎn)換芯轉(zhuǎn)換芯片之一。它具有與微機(jī)接口簡便、易于操作控制和使用片之一。它具有與微機(jī)接口簡便、易于操作控制和使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。片外為靈活等優(yōu)點(diǎn)。片外為2020引腳雙列直插式封裝。引腳雙列直插式封裝。分辨力：分辨力：8 8位位建立時間：建立時間：1us1us，電流型輸出，電流型輸出單電源：單電源：+5V+15V+5V+15V低功耗：低功耗：200mW200mW精度：精度：+1 LSB+1 LSB線性

28、誤差：線性誤差：+0.1%+0.1%基準(zhǔn)電壓范圍：基準(zhǔn)電壓范圍：-15V+15V-15V+15V單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換1. DAC08321. DAC0832的引腳的引腳 D7D0:D7D0: 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入。輸入。 /CS: /CS: 片選信號（輸片選信號（輸入），低電平有效。入），低電平有效。 ILE:ILE: 數(shù)據(jù)鎖存允許數(shù)據(jù)鎖存允許信號（輸入），高電信號（輸入），高電平有效。平有效。單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 /WR/WR1 1: : 第第1 1信號（輸入），低電平有效。該信號與信號（輸入），低電平有效。該信號與ILE IL

29、E 信號共同控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)信號共同控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式：當(dāng)據(jù)鎖存方式：當(dāng)ILE=1ILE=1和和/WR1=0/WR1=0時，為輸入寄存器時，為輸入寄存器直通方式；當(dāng)直通方式；當(dāng)ILE=1ILE=1和和/WR/WR1 1 =1 =1時，為輸入寄存器鎖時，為輸入寄存器鎖存方式。存方式。/XFER/XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號數(shù)據(jù)傳送控制信號( (輸入輸入), ),低電平有效低電平有效 。 /WR/WR2 2 ：第第2 2寫信號寫信號( (輸入輸入), ),低電平有效低電平有效. .該信號與該信號與/XFER/XFER信號合在一起控制信號合在一起控制DACD

30、AC寄存器是數(shù)據(jù)直通方式寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式: :當(dāng)當(dāng) /WR/WR2 2=0=0和和/XFER=0/XFER=0時時, ,為為DACDAC寄存器直通方式寄存器直通方式; ; 當(dāng)當(dāng)/WR/WR2 2=1=1和和/XFER=0/XFER=0時時, ,為為DACDAC寄寄存器鎖存方式。存器鎖存方式。 單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 Iout Iout1 1：電流輸出電流輸出“1”1”。當(dāng)數(shù)據(jù)為全。當(dāng)數(shù)據(jù)為全“1”1”時，輸出電時，輸出電流最大；為全流最大；為全“0”0”時輸出電流最小。時輸出電流最小。 IoutIout2 2：電流輸出電流輸出“

31、2”2”。DACDAC轉(zhuǎn)換器的特性之一是：轉(zhuǎn)換器的特性之一是： Iout Iout1 1 +Iout +Iout2 2= =常數(shù)。常數(shù)。 R Rfbfb：反饋電阻端反饋電阻端 即運(yùn)算放大器的反饋電阻端，電阻（即運(yùn)算放大器的反饋電阻端，電阻（15K15K）已）已固化在芯片中。因為固化在芯片中。因為DAC0832DAC0832是電流輸出型是電流輸出型D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器，為得到電壓的轉(zhuǎn)換輸出，使用時需在兩個電流輸器，為得到電壓的轉(zhuǎn)換輸出，使用時需在兩個電流輸出端接運(yùn)算放大器，出端接運(yùn)算放大器，R Rfbfb 即為運(yùn)算放大器的反饋電阻。即為運(yùn)算放大器的反饋電阻。單元單元6 A/D6 A/D和和D/

32、AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 VrefVref：基準(zhǔn)電壓，是外加高精度電壓源，與芯片內(nèi)基準(zhǔn)電壓，是外加高精度電壓源，與芯片內(nèi)的電阻網(wǎng)絡(luò)相連接，該電壓可正可負(fù)，范圍為的電阻網(wǎng)絡(luò)相連接，該電壓可正可負(fù)，范圍為- -10V+10V.10V+10V. DGND DGND：數(shù)字地數(shù)字地 AGND AGND：模擬地模擬地2. DAC08322. DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu) DAC0832 DAC0832是一個是一個8 8位單片位單片D/AD/A轉(zhuǎn)換器，它的內(nèi)部轉(zhuǎn)換器，它的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示。邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示。單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換

33、3 3、DAC0832DAC0832和和AT89S52AT89S52接口方式接口方式 根據(jù)對根據(jù)對DAC0832DAC0832的輸入寄存器和的輸入寄存器和DACDAC寄存器的寄存器的不同的控制方法，不同的控制方法，DAC0832DAC0832有有3 3種工作方式：種工作方式： 單緩沖方式：兩個輸入寄存器中有一個處于直通方單緩沖方式：兩個輸入寄存器中有一個處于直通方式，而另一個處于受控的鎖存方式。式，而另一個處于受控的鎖存方式。 雙緩沖方式：把雙緩沖方式：把DAC0832DAC0832的輸入寄存器和的輸入寄存器和DACDAC寄寄存器都接成受控鎖存方式。存器都接成受控鎖存方式。 直通：即輸入數(shù)據(jù)直

34、接送直通：即輸入數(shù)據(jù)直接送D/AD/A轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，3 3種工作方式連接如圖所示。種工作方式連接如圖所示。單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換雙緩沖器雙緩沖器連接方式連接方式單緩沖器單緩沖器連接方式連接方式直通直通連接方式連接方式單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 （1 1）單緩沖方式）單緩沖方式應(yīng)用場合：應(yīng)用場合：如果只有一路模擬量輸出，或雖如果只有一路模擬量輸出，或雖是多路模擬量輸出但并不要求輸出同步的情是多路模擬量輸出但并不要求輸出同步的情況下，就可采用單緩沖方式。況下，就可采用單緩沖方式。單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/

35、A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換DAC0832DAC0832按單緩沖方式與按單緩沖方式與89S5289S52的連接的連接89S52單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換【例例】產(chǎn)生鋸齒波。產(chǎn)生鋸齒波。 DAC0832 DAC0832工作于單緩沖方式，其中輸入寄存器工作于單緩沖方式，其中輸入寄存器受控，而受控，而DACDAC寄存器直通。假定輸入寄存器地址為寄存器直通。假定輸入寄存器地址為5000H5000H， 單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換鋸齒波的程序如下。鋸齒波的程序如下。 ORG 2000HORG 2000HSTARTSTART：MOV DPTRMOV DPTR，#5000H

36、#5000H ；選中；選中DAC0832DAC0832 MOV A MOV A， #00H#00H LP LP：MOVX DPTRMOVX DPTR，A A ；向；向DAC0832DAC0832 輸出數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù) INC A INC A ；累加器加；累加器加1 1 SJMP LP SJMP LP單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換V#dateH#dateLT/2T/2產(chǎn)生矩形波產(chǎn)生矩形波單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換矩形波程序如下矩形波程序如下 ORG 2000H ORG 2000HSTARTSTART：MOV DPTRMOV DPTR， #FFFEH #

37、FFFEH LPLP： MOV AMOV A，# #dataHdataH ; ;置輸出矩形波上限置輸出矩形波上限 MOVX DPTR MOVX DPTR，A A LCALL DELHHLCALL DELHH；調(diào)用高電平延時程序。；調(diào)用高電平延時程序。 MOV A MOV A，# #dataLdataL ; ;置輸出矩形波下限置輸出矩形波下限 MOVX DPTR MOVX DPTR，A A LCALL DELL LCALL DELL ；調(diào)用低電平延時程序。；調(diào)用低電平延時程序。 SJMP LP SJMP LP單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換三角波的程序如下三角波的程序如下 O

38、RG 2000H ORG 2000HSTARTSTART：MOV DPTRMOV DPTR，#FFFEH #FFFEH ；選中；選中DAC0832DAC0832 MOV A MOV A， #00H#00HUPUP： MOVX DPTRMOVX DPTR，A A INC AINC A JNZ UP JNZ UP ；上升到；上升到A A中為中為FFHFFHDOWNDOWN： DEC ADEC A MOVX DPTR MOVX DPTR，A A JNZ DOWN JNZ DOWN ；下降到；下降到A A中為中為00H00H SJMP UP SJMP UP ；重復(fù)；重復(fù)單元單元6 A/D6 A/D和和

39、D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換梯形波程序如下梯形波程序如下 ORG 2000H ORG 2000HSTARTSTART：MOV DPTRMOV DPTR， #FFFEH #FFFEH L1L1： MOV AMOV A，# #dataLdataL ; ;置下限置下限 UPUP： MOVX DPTRMOVX DPTR，A A INC AINC A CLR C CLR C SUBB A SUBB A， # #dataHdataH ; ;與上限比較與上限比較 JNC DOWN JNC DOWN 單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 ADD A ADD A，# #dataHdataH ；恢復(fù)；恢復(fù)

40、 SJMP UP SJMP UPDOWNDOWN：LCALL DEL LCALL DEL ；調(diào)上限延時程序；調(diào)上限延時程序L2L2： MOVX DPTRMOVX DPTR，A A DEC A DEC A SUBB A SUBB A，# # dataLdataL ；與下限比較；與下限比較 JC L1 JC L1 ADD AADD A，# #dataLdataL ；恢復(fù)；恢復(fù) SJMP L2SJMP L2單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換（2 2）雙緩沖方式）雙緩沖方式應(yīng)用場合：對于多路應(yīng)用場合：對于多路D/AD/A轉(zhuǎn)換接口，要求同步進(jìn)行轉(zhuǎn)換接口，要求同步進(jìn)行D/AD/A轉(zhuǎn)換輸出

41、時，必須采用雙緩沖器同步方式接法。轉(zhuǎn)換輸出時，必須采用雙緩沖器同步方式接法。 DAC0832 DAC0832采用雙緩沖方式時，數(shù)字量的輸入鎖采用雙緩沖方式時，數(shù)字量的輸入鎖存和存和D/AD/A轉(zhuǎn)換輸出是分兩步進(jìn)行的。轉(zhuǎn)換輸出是分兩步進(jìn)行的。 第一，第一， CPUCPU分時向各路分時向各路D/AD/A轉(zhuǎn)換器輸入要轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量并鎖存在各自的輸入寄存器中。的數(shù)字量并鎖存在各自的輸入寄存器中。 第二，第二，CPUCPU對所有的對所有的D/AD/A轉(zhuǎn)換器發(fā)出控制信號，轉(zhuǎn)換器發(fā)出控制信號，使各路輸入寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)入使各路輸入寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)入DACDAC寄存器，實現(xiàn)同寄存器，實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。步轉(zhuǎn)換輸出。 此時，每一路模擬量輸出需一片此時，每一路模擬量輸出需一片DAC0832DAC0832芯片，芯片，構(gòu)成多個構(gòu)成多個DAC0832DAC0832同步輸出電路。同步輸出電路。 單元單元6 A/D6 A/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換89S52DAC0832DAC0832雙緩沖方式接口電路雙緩沖方式接口電路單元單元6 A