STM32單片機(jī)仿真開(kāi)發(fā)實(shí)例 課件 5.5 串行DAC MCP4921的使用

5.5串行DACMCP4921的使用能力目標(biāo)：

掌握控制DAC芯片MCP4921輸出電壓的方法，并能編寫(xiě)相應(yīng)的STM32程序。任務(wù)要求：仿真電路如下圖所示，單片機(jī)控制MCP4921以1秒周期輸出正弦波，正弦波波動(dòng)范圍0~3.3V。5.5.1MCP4921簡(jiǎn)介單片機(jī)控制系統(tǒng)中，有時(shí)會(huì)涉及到一些需要通過(guò)模擬量信號(hào)控制的執(zhí)行器（比如變頻器、電動(dòng)閥門(mén)等），這就需要用到數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DigitaltoAnalogConverter，簡(jiǎn)稱(chēng)DAC），單片機(jī)將計(jì)算得到的數(shù)字量控制信號(hào)通過(guò)DAC轉(zhuǎn)換成模擬量信號(hào)后控制執(zhí)行器做出相應(yīng)的動(dòng)作。本次任務(wù)選擇了獨(dú)立的DAC芯片，其型號(hào)是MCP4921，如下圖所示。MCP4921是美國(guó)MicroChip公司出品的串行12位DAC芯片，兼容SPI接口，最大通信頻率20MHz，一次轉(zhuǎn)換時(shí)間4.5μs，工作電壓2.7~5.5V，能適應(yīng)目前市面上主流的3.3V和5.0V工作電壓的單片機(jī)。8個(gè)引腳的功能分別如下表所示。MCP4921只有數(shù)據(jù)輸入，沒(méi)有數(shù)據(jù)輸出，單片機(jī)僅需將12位數(shù)字量連同4位配置信息一共16位數(shù)據(jù)一起打包發(fā)送給DAC，DAC隨即開(kāi)始數(shù)模轉(zhuǎn)換過(guò)程，通信數(shù)據(jù)格式如表所示。

（表格往后翻頁(yè)→）引腳序號(hào)名稱(chēng)功能引腳序號(hào)名稱(chēng)功能1VDD電源正極2片選線(xiàn)（低電平有效）7VSS電源負(fù)極3SCK時(shí)鐘輸入線(xiàn)6VREF參考電壓4SDI數(shù)據(jù)輸入線(xiàn)5同步輸入控制8VOUT模擬量電壓輸出正極每一個(gè)配置位的含義如下：●，該位只能選0，因?yàn)镸CP49xx系列DAC中有些型號(hào)具有兩個(gè)DAC通道，通過(guò)0或1選擇通道A或B，但MCP4921僅有A通道；●BUF，VREF輸入緩沖器控制位，設(shè)1時(shí)緩沖，設(shè)0時(shí)未緩沖；●，輸出增益選擇位，設(shè)1時(shí)無(wú)增益，設(shè)0時(shí)兩倍增益；●，待機(jī)模式設(shè)置位，設(shè)1時(shí)不進(jìn)入待機(jī)模式，設(shè)0時(shí)進(jìn)入待機(jī)模式。高字節(jié)MSB低字節(jié)LSB配置位數(shù)據(jù)位BUFB11B10B9B8B7B6B5B4B3B2B1B05.5.2任務(wù)程序的編制MCP4921是一個(gè)12位DAC，因此輸入數(shù)字量的范圍是0x000~0x3FF，輸出模擬量電壓范圍從0~VREF，即無(wú)法輸出負(fù)電壓。為了輸出完整的正弦曲線(xiàn)，不妨將正弦波曲線(xiàn)沿縱軸（電壓/數(shù)字量）正向移動(dòng)，確保波谷也位于橫軸（時(shí)間）上方。

正弦波計(jì)算公式：

為了提高單片機(jī)CPU的執(zhí)行效率，此處使用查表法，在1秒內(nèi)，每隔0.02秒計(jì)算一次采樣值，可以利用excel進(jìn)行計(jì)算，如圖。

計(jì)算結(jié)果如圖。與任務(wù)5.4相同，分別將單片機(jī)的PA4、PA5、PA7設(shè)為片選線(xiàn)、時(shí)鐘線(xiàn)、MOSI線(xiàn)，引腳設(shè)定參數(shù)可參照任務(wù)5.4，由于MCP4921沒(méi)有SDO引腳，因此不需要使用單片機(jī)的PA6引腳