第7章-MCS-51基本扩展举例-7.4AD转换及其扩展7.5DA转换及其扩展

7.5 D/A转换及其扩展

7.5.1 7.5.2
D/A转换原理及主要性能指标 MCS-51单片机与DAC0832芯片接口设计
7.5.1 D/A转换原理及主要性能指标

D/A转换的原理 正比于

输出模拟量
输入数字量

输出模拟量
反映
输入数字量 大小
T形电阻网络
VREF
。
I2
IL2
IL1
IL0 R
ORG
MAIN: MOV MOV
0030H
DPTR, #7FF8H R0, #60H
DJNZ R2,MAIN0 SJMP $ END
MOV
R2, #08H
ADC0809的三个地址端A、B、C也可与数据线相连
ALE CK Q D Q CLK IN7
89C51
P0.2 P0.1 P0.0
C B A
ADC0809
第7章 MCS-51单片机外部并行 口扩展技术
7.4 A/D转换及其扩展 7.5 D/A转换及其扩展
概述
模/数转换（A/D）：由模拟量变为数字量的转换 数/模转换（D/A）：由数字量转为模拟量的转换

传感器 采样保持 A/D
被测 控的 对象
开关控制部件
单片 微机 应用 系统
模拟执行部件
D/A
单片机应用系统结构

量化误差：绝对量化误差
隔 量化间化 Δ ε 2 2

相对量化误差
1 ε n 1 2
7.4.2

MCS-51单片机与ADC0809芯片接口设计
特性

8位A/D CMOS低功耗器件 8 通道多路开关输入切换电路 单电源+5，Vref=+5V 逐次逼近结构，每次转换时间：100S 转换结果读取方式
+5V EA

CLK

ALE信号分频→CLOCK端，可得500KHz的A/D转换脉冲
ALE在MOVX的每个机器周期内少出现一次，但通常影
响不大
ALE G D7 : : D0
74HC373
CK Q D Q OE Q7 : Q2 Q1 Q0
CLK IN7
89C51
C B A D0～D7
ADC0809
MOV
R2, #08H
MAIN0: MOVX LCALL MOVX MOV INC INC DJNZ SJMP DELAY:MOV NEXT: NOP NOP NOP DJNZ RET END
@DPTR,A DELAY A, @DPTR @R0,A DPTR R0 R2,MAIN0 $ R6,#20H
CLR
RETI
EX1
;禁止外部中断1中断
;中断返回 ;再次启动A/D转换
LOOP1: MOVX @DPTR, A
RETI
;中断返回
定时传送方式
;P2.7接启动控制端
;A、B、C分别接A0、A1、A2 ;延时读取
ORG
0000H
AJMP MAIN
ORG
MAIN: MOV MOV
0030H
DPTR, #7FF8H R0, #60H
VCC ILE WR2 XFER DI4 DI5 DI6 DI7 IOUT2 IOUT1
DAC0832
。
LE1
。
LE2
. .
I OUT2 I OUT1 Rfb
AGND
CS WR1 WR2 XFER
。 。 。 。
M2
VCC
DGND M3
DAC 0832
DAC0832芯片内部结构
DI7 DI6 DI5 DI4 DI3 DI2 DI1 DI0 ILE VREF 8 位输入 寄存器 8 位DAC 寄存器 8 位D/A 转换电路
A与A/D转换无关 可为任意值 仅为程序“写”操作
MOV
R2, #08H
;模拟量路数送R2
;CPU开中断 ;允许/INT1中断 ; /INT1为边沿触发 ;送端口地址 ;启动A/D转换 ;等待中断
SETB EA SETB EX1 SETB IT1 MOV DPTR, #7FF8H
MOVX @DPTR, A LOOP: SJMP LOOP
1
0 1 0
IN1
IN2 IN3 IN4
1 0 1 1 1 0 1 1 1
IN5 IN6 IN7
引脚: （双列直插28脚为例）






IN0～IN7：8路模拟输入信号 A、B、C：地址选择线 ALE：地址锁存控制线 D0～D7：8位数字输出线 Vcc、GND：电源 Vref(+)、 Vref(-)：参考电压输入，一般Vref(+)接参考电压， Vref(-)接地 OE：允许输出控制端 CLK：时钟输入信号；典型640KHz，大于1.43MHz，将停止转换 START：A/D转换启动信号，下降沿启动芯片并开始A/D转换 EOC：转换结束标志，0在转换，1转换结束。有0信号是在启动信 号START下降沿有效后大约10微秒（8CLK+2微秒）以后
结构不太复杂，转换速度也高
逐次逼近式A/D转换原理

A/D转换器的性能指标

分辨率
转换器所能分辨的被测量的最小值。 如果数字量的位数为n，分辨率就等于1/2n满刻度值。

转换速度 转换精度：量化间隔＋量化误差
A/D转换误差

量化间隔：
满量程输入电压 满量程电压 Δ n 2 1 2n
VREF Rf n 2 R
若 R Rf
D/A转换器的性能指标

分辨率（resolution）

能分辨的 最小输出 模拟增量 —— LSB 满量程时，实际模拟输出值和理论值的接近程度。分辨率的

转换精度(conversion accuracy)

一半，即为LSB／2

偏移量误差(offset error)
中断方式 中断服务程序：接收A/D转换后的数字量
ORG INC MOV INC DJNZ CLR 0200H ;输入数字量送A ;模拟路数+1 ;存入数据区 ;数据区指针+1 ;8路未转换完，则继续等待下次转换 ;转换完毕，则关中断 DPTR @R0, A R0 R2, LOOP1 EA LINT1: MOVX A, @DPTR
IN6 IN5 IN4 IN3 IN2 IN1 IN0
D0～D7 WR + + 1 P2.7 RD INT1 START ALE OE EOC
+5V EA
MOV DPTR，#7FF8H;送入ADC0809口地址及路数地址 MOVX @DPTR, A ;启动A/D转换(IN0)
WR
地址锁存 ALE 寄存器清0 START A/D启动
ADC0809
2. MCS—51单片机与ADC0809的接口
ALE G D7 : : D0 OE Q7 : Q2 Q1 Q0 CK Q D Q CLK IN7
74HC373
89C51
C B A
ADC0809
P0.7 : : P0.0
IN6 IN5 IN4 IN3 IN2 IN1 IN0
D0～D7 WR + + 1 P2.7 RD INT1 START ALE OE EOC
ADC0809 程序设计

（1） 模拟通道选择
（2） 转换数据的传送

ALE
CK Q D Q G D7 : : D0 OE Q7 : Q2 Q1 Q0
CLK IN7
74HC373
A与A/D转换无关 可为任意值 仅为程序“写”操作
89C51
C B A
ADC0809
(1)模拟通道选择
P0.7 : : P0.0
P0.7 : : P0.0
IN6 IN5 IN4 IN3 IN2 IN1 IN0
D0～D7 WR + + 1 P2.7 RD INT1 START ALE OE EOC
+5V EA
MOV DPTR, #7FF8H ;送入0809的口地址 MOV A , #07H ;D2D1D0=111选择IN7通道 MOVX @DPTR, A ;启动A/D转换

输出模拟量对零的偏移值 实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏差
转换速度(conversion rate)、温度灵敏度(temperature sensitivity)

线性度(linearity)


其他：

7.5.2

MCS-51单片机与DAC0832芯片接口设计
DAC0832芯片内部结构和引脚
。
1 LE1
M1
。
LE2
. .
I OUT2 I OUT1 R fb
1
CS0 0 WR1 WR2 XFER
。 。 。 。
1
0
M2
存放CPU送来的数字量 （缓冲和锁存 ） 接收信号 锁存信号
DAC 0832
AGND
VCC
DGND M3
DAC0832芯片内部结构
DI7 DI6 DI5 DI4 DI3 DI2 DI1 DI0 ILE M1 VREF 8 位输入 寄存器 8 位DAC 寄存器 8 位D/A 转换电路
P0.7 : : P0.0
IN6 IN5 IN4 IN3 IN2 IN1 IN0
+5V EA
WR P2.7 RD INT1 1
+ +
START ALE OE EOC

必须处理好三个问题：