STM32單片機仿真開發(fā)實例 課件 5.5 串行DAC MCP4921的使用

5.5串行DACMCP4921的使用能力目標：

掌握控制DAC芯片MCP4921輸出電壓的方法，并能編寫相應(yīng)的STM32程序。任務(wù)要求：仿真電路如下圖所示，單片機控制MCP4921以1秒周期輸出正弦波，正弦波波動范圍0~3.3V。5.5.1MCP4921簡介單片機控制系統(tǒng)中，有時會涉及到一些需要通過模擬量信號控制的執(zhí)行器（比如變頻器、電動閥門等），這就需要用到數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DigitaltoAnalogConverter，簡稱DAC），單片機將計算得到的數(shù)字量控制信號通過DAC轉(zhuǎn)換成模擬量信號后控制執(zhí)行器做出相應(yīng)的動作。本次任務(wù)選擇了獨立的DAC芯片，其型號是MCP4921，如下圖所示。MCP4921是美國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。8個引腳的功能分別如下表所示。MCP4921只有數(shù)據(jù)輸入，沒有數(shù)據(jù)輸出，單片機僅需將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隨即開始數(shù)模轉(zhuǎn)換過程，通信數(shù)據(jù)格式如表所示。

（表格往后翻頁→）引腳序號名稱功能引腳序號名稱功能1VDD電源正極2片選線（低電平有效）7VSS電源負極3SCK時鐘輸入線6VREF參考電壓4SDI數(shù)據(jù)輸入線5同步輸入控制8VOUT模擬量電壓輸出正極每一個配置位的含義如下：●，該位只能選0，因為MCP49xx系列DAC中有些型號具有兩個DAC通道，通過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時緩沖，設(shè)0時未緩沖；●，輸出增益選擇位，設(shè)1時無增益，設(shè)0時兩倍增益；●，待機模式設(shè)置位，設(shè)1時不進入待機模式，設(shè)0時進入待機模式。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，即無法輸出負電壓。為了輸出完整的正弦曲線，不妨將正弦波曲線沿縱軸（電壓/數(shù)字量）正向移動，確保波谷也位于橫軸（時間）上方。

正弦波計算公式：

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

計算結(jié)果如圖。與任務(wù)5.4相同，分別將單片機的PA4、PA5、PA7設(shè)為片選線、時鐘線、MOSI線，引腳設(shè)定參數(shù)可參照任務(wù)5.4，由于MCP4921沒有SDO引腳，因此不需要使用單片機的PA6引腳