MCS-51與DA、AD的接口-杭電

1、8.3 D/A轉(zhuǎn)換器的接口與應(yīng)用概述概述為什么要用為什么要用D/A、A/D轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換器件 能將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC；能將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC。ADC和DAC是溝通模擬電路和數(shù)字電路的橋梁，也可稱之為兩者之間的接口。多路開關(guān)數(shù)字控制計算機DACADC功率放大功率放大執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)加熱爐加熱爐溫度傳感器溫度傳感器信號放大信號放大多路開關(guān)8.3.1 DAC的轉(zhuǎn)換原理及分類 1.轉(zhuǎn)換原理 DAC的基本原理是把數(shù)字量的每一位按照權(quán)重轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬分量，然后根據(jù)疊加定理將每一位對應(yīng)的模擬分量相加，輸出相應(yīng)的電流或

2、電壓。 uo或 io輸出D/Ad0d1dn1輸入)2222(00112211oddddKunnnnu 2.DAC的分類的分類 1）根據(jù)）根據(jù)DAC內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)型權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)型 “T”型電阻網(wǎng)絡(luò)型型電阻網(wǎng)絡(luò)型 2)根據(jù)輸出結(jié)構(gòu)的不同根據(jù)輸出結(jié)構(gòu)的不同 電壓輸出型（如電壓輸出型（如TLC5620） 電流輸出型電流輸出型 (如如THS5661A) 3)根據(jù)與單片機接口方式不同根據(jù)與單片機接口方式不同 并行接口并行接口DAC(如如DAC0832、DAC0808) 串行接口串行接口DAC(TLC5615等等)1.權(quán)電阻型權(quán)電阻型DAC 權(quán)電阻型權(quán)電阻型DAC核心思想在于用核心思想在

3、于用等比例的電阻等比例的電阻在在參考電壓的作用下產(chǎn)生和權(quán)重對應(yīng)的權(quán)電流，權(quán)電參考電壓的作用下產(chǎn)生和權(quán)重對應(yīng)的權(quán)電流，權(quán)電流在數(shù)字開關(guān)的作用下進行合成模擬信號。流在數(shù)字開關(guān)的作用下進行合成模擬信號。 參考電壓源、參考電壓源、模擬開關(guān)、模擬開關(guān)、比例電阻、比例電阻、求和放大器求和放大器8.3.1 四位權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)四位權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)型DAC優(yōu)缺點： 優(yōu)點:是電路結(jié)構(gòu)簡單，使用電阻數(shù)量較少；各位數(shù)碼同時轉(zhuǎn)換，速度較快。 缺點：是電阻譯碼網(wǎng)絡(luò)中電阻種類較多、取值相差較大，隨著輸入信號位數(shù)的增多，電阻網(wǎng)絡(luò)中電阻取值的差距加大；在相當寬的范圍內(nèi)保證電阻取值的精度較困難，對電路的集成化不利。

4、該電路比較適用于輸入信號位數(shù)較低的場合。 2. T型電阻網(wǎng)絡(luò)型型電阻網(wǎng)絡(luò)型DAC T型電阻網(wǎng)絡(luò)型DAC克服了權(quán)電阻型DAC電阻阻值較多的缺點，如圖8.3.3所示，S0S3為模擬開關(guān)，R2R電阻解碼網(wǎng)絡(luò)呈倒T形，運算放大器A構(gòu)成求和電路。 圖圖8.3.3 倒倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換原理-倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換電路原理倒倒T T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/AD/A轉(zhuǎn)換原理圖轉(zhuǎn)換原理圖R2R2R2R2RRRRRD0D1D2D3節(jié)點3節(jié)點2節(jié)點1節(jié)點0IVREF+-VOUTI3I2I1I0圖中 D3 D2 D1 D0是4位二進制數(shù)字量輸入，當D3 D2 D1 D0中的某一位狀

5、態(tài)為1時，圖中開關(guān)打向右方，為0 時，開關(guān)打向左方。RFIOUT1IOUT2VREF為基準電壓輸入，Vout是電壓模擬量輸出。由運算放大器概念可知：Vout= RFIout1Iout1Iout1是開關(guān)打向右端的各支路電流I Ii i之和，實際上301iOUTDiIiI（其中 就是數(shù)字量D3 D2 D1 D0的某一位）Di（b） 等效電路圖R2R2R2R2RRRRRD0D1D2D3節(jié)點3節(jié)點2節(jié)點1節(jié)點0IVREFI3I2I1I0由等效電路圖（b）可知，各支路電流分別為： RVREFI42RVREFI81RVREFI160RVREFI23iiiRVFOUTDRVREF30162上式右邊iiiD3

6、02表示的就是數(shù)字量D3 D2 D1 D0的值（按權(quán)展開），而左邊是模擬量輸出值，可見模擬模擬量輸出正比于數(shù)字量輸入，即實現(xiàn)了量輸出正比于數(shù)字量輸入，即實現(xiàn)了D/AD/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。換。D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標： 1）分辯率）分辯率(Resolution) 指最小模擬輸出量（對應(yīng)數(shù)字量指最小模擬輸出量（對應(yīng)數(shù)字量僅最低位為僅最低位為1）與最大量（對應(yīng)數(shù)字量所有有效位為）與最大量（對應(yīng)數(shù)字量所有有效位為1）之比。）之比。 分辨率也可以用分辨率也可以用D/A轉(zhuǎn)換器的最小輸出電壓與最大輸出電轉(zhuǎn)換器的最小輸出電壓與最大輸出電壓的比值來表示。壓的比值來表示。10位位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為：轉(zhuǎn)換器的分辨率為

7、：001. 01023112110 2）建立時間）建立時間(Setting Time) 是將一個數(shù)字量轉(zhuǎn)換是將一個數(shù)字量轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定模擬信號所需的時間，也可以認為是轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定模擬信號所需的時間，也可以認為是轉(zhuǎn)換時間。時間。D/A中常用建立時間來描述其速度，而不中常用建立時間來描述其速度，而不是是A/D中常用的轉(zhuǎn)換速率。中常用的轉(zhuǎn)換速率。 一般地，電流輸出一般地，電流輸出D/A建立時間較短，電壓輸出建立時間較短，電壓輸出D/A則較長。則較長。 其他指標還有線性度其他指標還有線性度(Linearity)、轉(zhuǎn)換精度、溫、轉(zhuǎn)換精度、溫度系數(shù)度系數(shù)/漂移等。漂移等。8.3.2 并行接口DAC 并行DAC按

8、照轉(zhuǎn)換位數(shù)分為8位、10位、12位、16位等，考慮單片機接口便利程度這里以經(jīng)典的DAC0832 D/A轉(zhuǎn)換器介紹并行接口DAC。DAC0832特點特點:DAC0832是一個是一個8位通用型位通用型D/A轉(zhuǎn)換器，該芯片具有以下特點：轉(zhuǎn)換器，該芯片具有以下特點：單電源供電，從單電源供電，從+5V+15V均可正常工作均可正常工作基準電壓的范圍為基準電壓的范圍為1010V；電流建立時間為電流建立時間為1uS；四象限電流輸出型；四象限電流輸出型；CMOS 工藝，低功耗工藝，低功耗20mW。DAC0832芯片及其與單片機接口與應(yīng)用一一. .DAC0832的引腳(20PIN)及結(jié)構(gòu)0832-80832-8位

9、位D/AD/A08320832引腳功能引腳功能I IOUT2OUT2電流輸出電流輸出2 2 CS CS選片選片 WR1 WR1輸入寫輸入寫DI0DI0DI7DI7數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線CSWR1AGNDDI3DI2DI1DI0VREFRFRDGNDVccILEWR2XFERDI4DI5DI6DI7IOUT2IOUT1DAC0832DACDAC寫寫 WR2 WR2I IOUT1OUT1電流輸出電流輸出1 1數(shù)據(jù)鎖存數(shù)據(jù)鎖存 ILE ILE數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送 XFER XFER圖 9-4 DAC0832的引腳分布圖二、二、DAC0832的控制信號引腳功能電流輸出電流輸出1 1輸入寫輸入寫DACDAC寫寫數(shù)據(jù)傳

10、送數(shù)據(jù)傳送輸入寄存器的使用輸入寄存器的使用1、ILE=1, WR1=0 輸入寄存器直通輸入寄存器直通2、 ILE=1, WR1=1 輸入寄存器鎖存輸入寄存器鎖存DAC寄存器的使用寄存器的使用1、XFER=0, WR2=0 DAC寄存器直通寄存器直通2、 XFER=0, WR2=1 DAC寄存器鎖存寄存器鎖存已知：已知：cs = 0三三DAC0832的工作方式的工作方式DAC0832有三種方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。1直通方式：直通方式： 、 、 、 直接接地，ILE接電源，DAC0832工作于直通方式，此時，8位輸入寄存器和8位DAC寄存器都直接處于導(dǎo)通狀態(tài)，8位數(shù)字量到達DI0D

11、I7，就立即進行D/A轉(zhuǎn)換，從輸出端得到轉(zhuǎn)換的模擬量。 WR1 WR2 CS XFER 當引腳8031P2.7P1DI7DI0CSXFERWR1WR2DAC0832IOUT2IOUT1+-RFRILE+5V8031P3.6P2.7P1DI7DI0CSXFERWR1WR2DAC0832IOUT2IOUT1+-RFRDAC0832單緩沖方式接口電路ILE+5V2單緩沖方式：單緩沖方式： WR1 WR2 CS XFER 當連接引腳 、 、 、 ，使得兩個鎖存器的一個處于直通狀態(tài)，另一個處于受控制狀態(tài)，或者兩個被控制同時導(dǎo)通，DAC0832就工作于單緩沖方式，例如下圖就是一種單緩沖方式的連接 對于下圖

12、的單緩沖連接，只要數(shù)據(jù)DAC0832寫入8位輸入鎖存器，就立即開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果通過輸出端輸出。3雙緩沖方式：雙緩沖方式：當8位輸入鎖存器和8位DAC寄存器分開控制導(dǎo)通時，DAC0832工作于雙緩沖方式，雙緩沖方式時單片機對DAC0832的操作分兩步，第一步，使8位輸入鎖存器導(dǎo)通，將8位數(shù)字量寫入8位輸入鎖存器中；第二步，使8位DAC寄存器導(dǎo)通，8位數(shù)字量從8位輸入鎖存器送入8位DAC寄存器。第二步只使DAC寄存器導(dǎo)通，在數(shù)據(jù)輸入端寫入的數(shù)據(jù)無意義。下圖就是一種雙緩沖方式的連接。P2.7P2.6P3.6P1.0P1.7 8051 Vout-VCCILECSXFERWR1WR2DI0DI7DGN

13、D AGNDVREFRfbIOUT1IOUT2+5V-5V-A+ -四、電壓輸出方法四、電壓輸出方法DAC0832是一個電流輸出型是一個電流輸出型DAC，要想輸出電，要想輸出電壓要增加電流壓要增加電流/電壓變換環(huán)節(jié)，常用運算放大器電壓變換環(huán)節(jié)，常用運算放大器實現(xiàn)轉(zhuǎn)換（如圖實現(xiàn)轉(zhuǎn)換（如圖8.3.6所示，圖中所示，圖中DAC0832工作工作于直通方式），圖中于直通方式），圖中圖8.3.6 單極性輸出圖8.3.7 雙極性輸出五五DAC0832的應(yīng)用的應(yīng)用 D/A轉(zhuǎn)換器在實際中經(jīng)常作為波形發(fā)生器使用，通過它轉(zhuǎn)換器在實際中經(jīng)常作為波形發(fā)生器使用，通過它可以產(chǎn)生各種各樣的波形。它的基本原理如下：利用可以產(chǎn)

14、生各種各樣的波形。它的基本原理如下：利用D/A轉(zhuǎn)換器輸出模擬量與輸入數(shù)字量成正比這一特點，通過程轉(zhuǎn)換器輸出模擬量與輸入數(shù)字量成正比這一特點，通過程序控制序控制CPU向向D/A轉(zhuǎn)換器送出隨時間呈一定規(guī)律變化的數(shù)轉(zhuǎn)換器送出隨時間呈一定規(guī)律變化的數(shù)字，則字，則D/A轉(zhuǎn)換器輸出端就可以輸出隨時間按一定規(guī)律變轉(zhuǎn)換器輸出端就可以輸出隨時間按一定規(guī)律變化的波形?；牟ㄐ?。00H0FFHA=00A=0FFHA=00A=0FFH直通方式舉例直通方式舉例 程序?qū)嵗绦驅(qū)嵗?：輸出正鋸齒波：輸出正鋸齒波 Main（）（） While（1）P1+；/這里假設(shè)這里假設(shè)P1口接數(shù)據(jù)輸入口接數(shù)據(jù)輸入 程序?qū)嵗绦驅(qū)嵗?：輸

15、出負鋸齒波：輸出負鋸齒波 Main（）（） While（1） P1-； /這里假設(shè)這里假設(shè)P1口接數(shù)據(jù)輸入口接數(shù)據(jù)輸入 程序?qū)嵗绦驅(qū)嵗?：輸出三角波：輸出三角波 Main（）（） P1=0； While（1） While（1） If(P1！=0 xFF) P1+；/這里假設(shè)這里假設(shè)P1口接數(shù)據(jù)輸入口接數(shù)據(jù)輸入 Else Break； While（1） If(P1！=0 x00) P1-； /這里假設(shè)這里假設(shè)P1口接數(shù)據(jù)輸入口接數(shù)據(jù)輸入 Else Break； 8.3.3 串行接口串行接口DAC 近年來，隨著串行總線（近年來，隨著串行總線（SPI、IIC、QSPI等）的飛速發(fā)展及串行總線在單片

16、機的普等）的飛速發(fā)展及串行總線在單片機的普及，采用串行接口的低成本及，采用串行接口的低成本DAC越來越多。越來越多。這里以這里以TLC5615為例介紹串行接口為例介紹串行接口DAC。 TLC5615的特點：的特點：（1）10位位CMOS電壓輸出；電壓輸出；（2）5V單電源供電；單電源供電；（3）與）與CPU三線串行接口；三線串行接口；（4）最大輸出電壓可達基準電壓的二倍；）最大輸出電壓可達基準電壓的二倍；（5）輸出電壓具有和基準電壓相同極性；）輸出電壓具有和基準電壓相同極性；（6）建立時間）建立時間12.5uS；（7）內(nèi)部上電復(fù)位；）內(nèi)部上電復(fù)位；（8）低功耗，最大僅）低功耗，最大僅1.75m

17、W。圖圖8.3.10 TLC5615內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)TLC5615工作時序：工作時序：當片選當片選為低電平時，輸入數(shù)據(jù)為低電平時，輸入數(shù)據(jù)DIN由時鐘由時鐘SCLK同步輸入，同步輸入，而而且最高有效位在前，低有效位在后且最高有效位在前，低有效位在后。輸入時。輸入時SCLK的的上升沿上升沿把把串行輸入數(shù)據(jù)串行輸入數(shù)據(jù)DIN移入內(nèi)部的移入內(nèi)部的16位移位寄存器，位移位寄存器，片選片選的上升沿的上升沿把數(shù)據(jù)傳送至把數(shù)據(jù)傳送至DAC寄存器。寄存器。圖圖8.3.11 TLC5615典型工作時序典型工作時序結(jié)論： 要想串行輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)必須滿足兩個條件： 1、時鐘SCLK的有效跳變； 2、片選CS為低

18、電平。 Note：為了使時鐘的內(nèi)部饋通最小，當片選為高電平時，輸入時鐘SCLK應(yīng)當為低電平。 例：在電路中，例：在電路中，AT89S51單片機的單片機的P3.0P3.2分別控制分別控制TLC5615的片選，串行時鐘輸入的片選，串行時鐘輸入SCLK和串行數(shù)據(jù)輸入和串行數(shù)據(jù)輸入DIN。電路的連接采用非級聯(lián)方式（電路的連接采用非級聯(lián)方式（12位方式），參考電壓位方式），參考電壓2V，最大輸出電壓最大輸出電壓4V。 /TI 10位DAC TLC5615的示例程序 #define SPI_CLK P3_1 #define SPI_DATA P3_2 #define CS_DA P3_0 void da5

19、615(unsigned int dat) unsigned char i; dat=6;/D/A數(shù)據(jù)最高位移到數(shù)據(jù)最高位移到dat最高位，低最高位，低6位補零位補零 CS_DA=0; SPI_CLK=0; for(i=0;i12;i+) SPI_DATA=(bit)(dat&0 x8000); SPI_CLK=1; dat=1; SPI_CLK=0; CS_DA=1; SPI_CLK=0; for (i=0;i100;i+); 8.4 A/D轉(zhuǎn)換器的接口與應(yīng)用轉(zhuǎn)換器的接口與應(yīng)用 A/D轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換器（Analog to Digital Converter）是將是將模擬量模擬量轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)

20、換成數(shù)字量數(shù)字量的器件，通常也的器件，通常也用用ADC表示，它可以將模擬量比例地轉(zhuǎn)換表示，它可以將模擬量比例地轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，是模擬量測量的基本器件。成數(shù)字量，是模擬量測量的基本器件。 8.4.1 ADC的轉(zhuǎn)換原理及分類的轉(zhuǎn)換原理及分類 8.4.2 并行接口并行接口ADC(ADC0809) 8.4.3 串行接口串行接口ADC(TLC549)1 A /D 轉(zhuǎn) 換 器 的 基 本 原 理dn-1d1d0數(shù)字量輸出(n位)ADC的數(shù)字化編碼電路 CPS SCADC采樣-保持電路采樣展寬信號輸入模擬電壓ui(t)us(t)模擬電子開關(guān)S在采樣脈沖CPS的控制下重復(fù)接通、斷開的過程。S接通時，ui(t)對

21、C充電，為采樣過程；S斷開時，C上的電壓保持不變，為保持過程。在保持過程中，采樣的模擬電壓經(jīng)數(shù)字化編碼電路轉(zhuǎn)換成一組n位的二進制數(shù)輸出。8.4.1 ADC的轉(zhuǎn)換原理及分類2. ADC的分類 ADC的種類很多，根據(jù)轉(zhuǎn)換原理，常見的ADC主要有逐次逼近式和雙積分式等類型。 1） 逐次逼近式原理逐次逼近式原理 逐次逼近轉(zhuǎn)換過程與用天平稱物重過程非常相似，按照天逐次逼近轉(zhuǎn)換過程與用天平稱物重過程非常相似，按照天平稱重的思路，逐次比較型平稱重的思路，逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，就是將輸入模擬轉(zhuǎn)換器，就是將輸入模擬信號與不同的參考電壓做多次比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量信號與不同的參考電壓做多次比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)

22、字量在數(shù)值上逐次逼近輸入模擬量的對應(yīng)值。逐次逼近式在數(shù)值上逐次逼近輸入模擬量的對應(yīng)值。逐次逼近式ADC具有較快的轉(zhuǎn)換速率和較高的精度，轉(zhuǎn)換速率介于全并式具有較快的轉(zhuǎn)換速率和較高的精度，轉(zhuǎn)換速率介于全并式和雙積分式之間，應(yīng)用非常廣泛，常用的集成逐次比較型和雙積分式之間，應(yīng)用非常廣泛，常用的集成逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器有轉(zhuǎn)換器有ADC0808/0809系列（系列（8）位、）位、AD575（10位）、位）、AD1674A（12位）等。位）等。輸出數(shù)字量輸入模擬電壓uoui順序脈沖發(fā)生器逐次逼近寄存器D/A轉(zhuǎn)換器電壓比較器轉(zhuǎn)換開始前先將所有寄存器清零。開始轉(zhuǎn)換以后，時鐘脈沖首先將寄存器最高位置成1，使輸

23、出數(shù)字為1000。這個數(shù)碼被D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓uo，送到比較器中與ui進行比較。若uoui，說明數(shù)字過大了，故將最高位的1清除；若uoui，說明數(shù)字還不夠大，應(yīng)將這一位保留。然后，再按同樣的方式將次高位置成1，并且經(jīng)過比較以后確定這個1是否應(yīng)該保留。這樣逐位比較下去，一直到最低位為止。比較完畢后，寄存器中的狀態(tài)就是所要求的數(shù)字量輸出。Q1 Q2 Q3 Q4 Q5ui1D C11D C11D C11D C11D C1&11FF1 FF2 FF3 FF4 FF5&uoCP +Cucd2(22)d1(21)d0(20)FFA Q FFB Q FFCG1 G2 G3G4

24、G5QG6G7G8=1(ui uo)=0(uiuo)uc=1S C1 1R1S C1 1R1S C1 1R3 位D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換開始前，先使Q1=Q2=Q3=Q4=0，Q5=1，第一個CP到來后，Q1=1，Q2=Q3=Q4=Q5=0，于是FFA被置1，F(xiàn)FB和FFC被置0。這時加到D/A轉(zhuǎn)換器輸入端的代碼為100，并在D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端得到相應(yīng)的模擬電壓輸出uo。uo和ui在比較器中比較，當若uiuo時，比較器輸出uc=1；當uiuo時，uc=0。第二個CP到來后，環(huán)形計數(shù)器右移一位，變成Q2=1，Q1=Q3=Q4=Q5=0，這時門G1打開，若原來uc=1，則FFA被置0，若原來uc=0，

25、則FFA的1狀態(tài)保留。與此同時，Q2的高電平將FFB置1。第三個CP到來后，環(huán)形計數(shù)器又右移一位，一方面將FFC置1，同時將門G2打開，并根據(jù)比較器的輸出決定FFB的1狀態(tài)是否應(yīng)該保留。第四個CP到來后，環(huán)形計數(shù)器Q4=1，Q1=Q2=Q3=Q5=0，門G3打開，根據(jù)比較器的輸出決定FFC的1狀態(tài)是否應(yīng)該保留。第五個CP到來后，環(huán)形計數(shù)器Q5=1，Q1=Q2=Q3=Q4=0，F(xiàn)FA、FFB、FFC的狀態(tài)作為轉(zhuǎn)換結(jié)果，通過門G6、G7、G8送出。1)1)并聯(lián)比較型并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器: :轉(zhuǎn)換速度快，主要缺點是轉(zhuǎn)換速度快，主要缺點是要使用的比較器和觸發(fā)器很多，隨著分辨率的提高，要使用的比

26、較器和觸發(fā)器很多，隨著分辨率的提高，所需元件數(shù)目按幾何級數(shù)增加。所需元件數(shù)目按幾何級數(shù)增加。2)2)雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器: :性能比較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換精度高，性能比較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換精度高，具有很高的抗干擾能力，電路結(jié)構(gòu)簡單，其缺點是具有很高的抗干擾能力，電路結(jié)構(gòu)簡單，其缺點是工作速度較低，在對轉(zhuǎn)換精度要求較高，而對轉(zhuǎn)換工作速度較低，在對轉(zhuǎn)換精度要求較高，而對轉(zhuǎn)換速度要求較低的場合，如數(shù)字萬用表等檢測儀器中速度要求較低的場合，如數(shù)字萬用表等檢測儀器中. .3)3)逐次逼近型逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器: :分辨率較高、誤差較低、分辨率較高、誤差較低、轉(zhuǎn)換速度較快，在一定程度上兼顧了以上兩種轉(zhuǎn)

27、換轉(zhuǎn)換速度較快，在一定程度上兼顧了以上兩種轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點，因此得到普遍應(yīng)用。器的優(yōu)點，因此得到普遍應(yīng)用。 ADC轉(zhuǎn)換器比較8.4.2 并行接口并行接口ADC一一. ADC0809的特點和結(jié)構(gòu)的特點和結(jié)構(gòu)（1）主要特性：）主要特性： 8路路8位位AD轉(zhuǎn)換器，即分辨率轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。位。 具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕＞哂修D(zhuǎn)換起?？刂贫恕?轉(zhuǎn)換時間為轉(zhuǎn)換時間為100s。 單個單個5V電源供電。電源供電。 模擬輸入電壓范圍模擬輸入電壓范圍05V，不需零點和滿，不需零點和滿刻度校準?？潭刃?。 工作溫度范圍為工作溫度范圍為.4085攝氏度。攝氏度。 低功耗，約低功耗，約15mW。圖圖3 3 ADC0809的

28、結(jié)構(gòu)框圖8路模擬量開關(guān)地址鎖存與譯碼8位A/D轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出鎖存器STARTCLKIN0 IN7D0 D7ABCALEVR（+）VR（-）EOCOE二二ADC0809的引腳的引腳ADC0809芯片有芯片有28個引腳，采用雙列直插式封裝，如圖。個引腳，采用雙列直插式封裝，如圖。 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START EOC D3 OE CLOCK VCC VREF+ GND D1 IN2 IN1 IN0 ADDA ADDB ADDC ALE D7 D6 D5 D4 D0 VREF- D2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24

29、 23 22 21 20 19 18 17 16 15 2 其中：其中：IN0IN7：8路模擬量輸入端。路模擬量輸入端。D0D7：8位數(shù)字量輸出端。位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選擇位地址輸入線，用于選擇8路模擬通路模擬通道中的一路，選擇情況見表。道中的一路，選擇情況見表。 ADDCADDBADDA選擇通道選擇通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入，高電平有效。轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入，

30、高電平有效。EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出。當啟動轉(zhuǎn)換時，該引轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出。當啟動轉(zhuǎn)換時，該引腳為低電平，當腳為低電平，當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，該線腳輸出高電平。轉(zhuǎn)換結(jié)束時，該線腳輸出高電平。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當轉(zhuǎn)換：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當轉(zhuǎn)換結(jié)束后，如果從該引腳輸入高電平，則打開輸出三態(tài)門，結(jié)束后，如果從該引腳輸入高電平，則打開輸出三態(tài)門，輸出鎖存器的數(shù)據(jù)從輸出鎖存器的數(shù)據(jù)從D0D7送出。送出。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ,通常使用頻率為通常使用頻率為500kHz.REF+、REF-：基

31、準電壓輸入端。：基準電壓輸入端。Vcc：電源，接：電源，接+5V電源。電源。GND：地。：地。ADC0809的工作流程如圖所示：的工作流程如圖所示：1輸入輸入3位地址，并使位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中，經(jīng)，將地址存入地址鎖存器中，經(jīng)地址譯碼器譯碼從地址譯碼器譯碼從8路模擬通道中選通一路模擬量送到比較器。路模擬通道中選通一路模擬量送到比較器。2送送START一高脈沖，一高脈沖，START的的上升沿上升沿使逐次逼近寄存器復(fù)使逐次逼近寄存器復(fù)位，位，下降沿下降沿啟動啟動A/D轉(zhuǎn)換，并使轉(zhuǎn)換，并使EOC信號為低電平。信號為低電平。3當轉(zhuǎn)換結(jié)束時，轉(zhuǎn)換的結(jié)果送入到輸出三態(tài)鎖存器，并使當

32、轉(zhuǎn)換結(jié)束時，轉(zhuǎn)換的結(jié)果送入到輸出三態(tài)鎖存器，并使EOC信號回到高電平，通知信號回到高電平，通知CPU已轉(zhuǎn)換結(jié)束。已轉(zhuǎn)換結(jié)束。4CPU使使OE為高電平，從輸出端為高電平，從輸出端D0D7讀入數(shù)據(jù)。讀入數(shù)據(jù)。三三ADC0809的工作流程的工作流程2. ADC0809的接口的接口(模擬時序方式模擬時序方式)和編程和編程#define ALEP2_4#define STARTP2_5#define OEP2_6#define EOCP2_7#include #include unsigned char adc_0809(unsigned char chanel) /地址信息放在地址信息放在chanel

33、變量中變量中unsigned char dd; /臨時變量臨時變量P2&=0Xf8;P2|=chanel;/P2低三位輸出地址低三位輸出地址ALE=1;/鎖存地址鎖存地址START=1;/復(fù)位逐次逼近寄存器復(fù)位逐次逼近寄存器ALE=0;START=0;/開始轉(zhuǎn)換開始轉(zhuǎn)換_nop_();_nop_();/延時延時while(EOC=0);/等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換時間等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換時間100usOE=1;/輸出使能輸出使能dd=P1;/數(shù)據(jù)暫存數(shù)據(jù)暫存OE=0;Return(dd);/返回轉(zhuǎn)換值返回轉(zhuǎn)換值 8.4.3 串行接口串行接口ADC TLC549是德州儀器公司推出的廣泛應(yīng)用的是德州

34、儀器公司推出的廣泛應(yīng)用的CMOS 8位位A/D轉(zhuǎn)換器。該芯片有一個模擬輸入端轉(zhuǎn)換器。該芯片有一個模擬輸入端口，口，3態(tài)的數(shù)據(jù)串行輸出接口可以方便的和微處態(tài)的數(shù)據(jù)串行輸出接口可以方便的和微處理器或外圍設(shè)備連接。理器或外圍設(shè)備連接。TLC549僅僅使用輸入僅僅使用輸入輸出時鐘（輸出時鐘（I/O CLOCK）和芯片選擇（）和芯片選擇（cs）信號）信號控制數(shù)據(jù)。最大的輸入輸出時鐘（控制數(shù)據(jù)。最大的輸入輸出時鐘（I/O CLOCK）為為1.1MHz。 圖圖8.4.4 TLC549內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖一組通常的控制時序為：一組通常的控制時序為：(1)將將CS置低。內(nèi)部電路在測得置低。內(nèi)部電路在測得CS下降

35、沿后，再等待下降沿后，再等待兩個內(nèi)部時鐘上升沿和一個兩個內(nèi)部時鐘上升沿和一個下降沿下降沿后，然后確認這一變化，最后自動將前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位后，然后確認這一變化，最后自動將前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位(D7)位輸出位輸出到到DATA OUT端上。端上。(2) 前四個前四個I/O CLOCK周期的下降沿依次移出第周期的下降沿依次移出第2、3、4和第和第5個位個位(D6、D5、D4、D3)，片上采樣保持電路在第，片上采樣保持電路在第4個個I/O CLOCK下降沿開始采樣模擬輸入。下降沿開始采樣模擬輸入。(3)接下來的接下來的3個個I/O CLOCK周期的下降沿移出第周期的下降沿移出第6、7、8(D2、

36、D1、D0)個轉(zhuǎn)換位，個轉(zhuǎn)換位，(4)最后，片上采樣保持電路在第最后，片上采樣保持電路在第8個個I/O CLOCK周期的下降沿開始保持周期的下降沿開始保持, CS必須必須為高，或為高，或I/O CLOCK保持低電平保持低電平，這種狀態(tài)需要維持，這種狀態(tài)需要維持36個內(nèi)部系統(tǒng)時鐘周期個內(nèi)部系統(tǒng)時鐘周期以以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完成。等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完成。NOTE:如果如果CS為低時為低時I/O CLOCK上出現(xiàn)一個有效干擾脈沖，則微處理器上出現(xiàn)一個有效干擾脈沖，則微處理器/控控制器將與器件的制器將與器件的I/O時序失去同步；若時序失去同步；若CS為高時出現(xiàn)一次有效低電平，為高時出現(xiàn)一次有效低電

37、平，則將使引腳重新初始化，從而脫離原轉(zhuǎn)換過程。則將使引腳重新初始化，從而脫離原轉(zhuǎn)換過程。在在36個內(nèi)部系統(tǒng)時鐘周期結(jié)束之前，實施步驟個內(nèi)部系統(tǒng)時鐘周期結(jié)束之前，實施步驟(1)(4)，可重新啟動，可重新啟動一次新的一次新的A/D轉(zhuǎn)換，與此同時，正在進行的轉(zhuǎn)換終止，此時的輸出是轉(zhuǎn)換，與此同時，正在進行的轉(zhuǎn)換終止，此時的輸出是前一次的轉(zhuǎn)換結(jié)果而不是正在進行的轉(zhuǎn)換結(jié)果。前一次的轉(zhuǎn)換結(jié)果而不是正在進行的轉(zhuǎn)換結(jié)果。若要在特定的時刻采樣模擬信號，應(yīng)使第若要在特定的時刻采樣模擬信號，應(yīng)使第8個個I/O CLOCK時鐘的下降時鐘的下降沿與該時刻對應(yīng)，因為芯片雖在第沿與該時刻對應(yīng)，因為芯片雖在第4個個I/O CL

38、OCK時鐘下降沿開始采時鐘下降沿開始采樣，卻在第樣，卻在第8個個I/O CLOCK的下降沿開始保存。的下降沿開始保存。 舉例舉例 #include intrins.h #define Wait1us_nop_(); #define Wait2us_nop_();_nop_(); #define Wait4usWait2us;Wait2us; #define Wait8usWait4us;Wait4us; #define Wait10usWait8us;Wait2us; #define Wait30usWait10us; Wait10us;Wait10us; /*定義接口總線定義接口總線*/ s

39、bit Clock = P1 2; /時鐘口線時鐘口線 sbit DataOut = P1 3; /數(shù)據(jù)輸出口線數(shù)據(jù)輸出口線 sbit ChipSelect = P1 4; /片選口線片選口線unsigned char ADCSelChannel(void) unsigned char ConvertValue = 0; unsigned char i; ChipSelect = 1; /芯片復(fù)位芯片復(fù)位 ChipSelect = 0; ChipSelect = 1; Clock = 0; Wait4us; ChipSelect = 0; /芯片起始芯片起始 Wait4us; /等待延時等待延

40、時 for (i = 0; i 8; i +) /輸入采樣轉(zhuǎn)換時鐘輸入采樣轉(zhuǎn)換時鐘 Clock = 1; Clock = 0; ChipSelect = 1; /開始轉(zhuǎn)換開始轉(zhuǎn)換 Wait30us; /等待轉(zhuǎn)換結(jié)束等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 ChipSelect = 0; /讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 Wait4us; for (i = 0; i 8; i +) /讀取讀取8位串行數(shù)據(jù)位串行數(shù)據(jù) Clock = 1; ConvertValue = 1; if (DataOut) ConvertValue |= 0 x1; Clock = 0; ChipSelect = 1; return (ConvertVa

41、lue); /返回轉(zhuǎn)換結(jié)返回轉(zhuǎn)換結(jié)果果作業(yè) P223 第6題8031WRP2.7P0DI7DI0CSXFERWR1WR2DAC0832IOUT2IOUT1+-RFRDAC0832單緩沖方式接口電路ILE+5V【補充舉例【補充舉例1】 利用單緩沖方式利用單緩沖方式(總線方式總線方式)，編程從，編程從DAC0832輸出端分別產(chǎn)生鋸齒波、三角波和方波。輸出端分別產(chǎn)生鋸齒波、三角波和方波。 分析：根據(jù)單緩沖方式圖的連接，DAC0832的口地址為7FFFH。匯編語言編程：鋸齒波鋸齒波 MOV DPTR，#7FFFH CLR ALOOP：MOVX DPTR，A INC A SJMP LOOP三角波：三角波

42、： MOV DPTR，#7FFFH CLR ALOOP1：MOVX DPTR，A INC A CJNE A，#0FFH，LOOP1LOOP2：MOVX DPTR，A DEC A JNZ LOOP2 SJMP LOOP1方波：方波： MOV DPTR，#7FFFHLOOP：MOV A，#00H MOVX DPTR，A ACALL DELAY MOV A，#FFH MOVX DPTR，A ACALL DELAY SJMP LOOPDELAY：MOV R7，#0FFH DJNZ R7，$ RETC語言編程：鋸齒波：#include /定義絕對地址訪問#define uchar unsigned ch

43、ar#define DAC0832 XBYTE0 x7FFFvoid main()uchar i;while(1)for (i=0;i0 xff;i+)DAC0832=i;三角波：#include /定義絕對地址訪問#define uchar unsigned char#define DAC0832 XBYTE0 x7FFFvoid main()uchar i;while(1)for (i=0;i0;i-)DAC0832=i;方波：方波：#include /定義絕對地址訪問定義絕對地址訪問#define uchar unsigned char#define DAC0832 XBYTE0 x7FFFvoid delay(void);void main()uchar i;while(1)DAC0832=0; /輸出低電平輸出低電平delay(); /延時延時DAC0832=0 xff; /輸出高電平輸出高電平delay(); /延時延時void delay() /延時函數(shù)延時函數(shù)uchar i;for (i=0;i0 xff;i+) ；四四ADC0809與與MCS-51單片機的接口（總線方式）單片機的接口（總線方式）下圖是一個ADC0809與8051的一個接口電路圖。1硬件連接硬件連接P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7ALE WR P2.7