单片机08：数模转换

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2. DAC0832内部结构及引脚 DAC0832的内部结构如下图所示。
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第八章 MCS-51单片机外部功能扩展
单 片 机 原 理 多 媒 体 教 程
DAC0832由输入锁存器和DAC寄存器构成两级数据输 入锁存。因此数据输入可采用三种形式： 两级锁存形式：即双缓冲方式。就是把DAC0832的 输入锁存器和DAC寄存器都接成受控锁存方式，由单 片机控制它们处于导通状态。 单级锁存形式：即单缓冲方式。就是把DAC0832的 输入锁存器接成受控锁存方式，由单片机控制它处 于导通状态。而DAC寄存器始终处于导通状态。 直通方式：就是使DAC0832的输入锁存器和DAC寄 存器都始终处于导通状态。
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第八章 MCS-51单片机外部功能扩展 DAC0832的引脚：
单 片 机 原 理 多 媒 体 教 程
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第八章 MCS-51单片机外部功能扩展
DAC0832的引脚功能如下：
单 片 机 原 理 多 媒 体 教 程
VCC、DGND、AGND：电源和接地引脚。 DI0～DI7：数字量输入引脚。 Iout1、Iout2：模拟量(电流)输出引脚。 CS：片选信号输入引脚，低电平有效。 ILE：数据锁存允许信号输入引脚，高电平有 效。 WR1：第一写信号输入引脚，低电平有效。 WR2：第二写信号输入引脚，低电平有效。
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第一节 D/A转换及其接口电路
一、D/A转换器的主要技术参数
第八章 8 --- 4
1. 分辨率（Resolution）——辨率是指D/A转换器能分辨的最小输出 模拟量的增量，取决于输入数字量的二进制位数。 例如：对一个分辨率为n位的转换器，能够分辨满量程的2-n。例如， 分辨率为8位的D／A转换器能给出满量程电压的1/256与MCS-51单片机的接口 (1). 单缓冲工作方式：此方式适用于只有一路模拟量输 出，或有几路模拟量输出但并不要求同步的系统。
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ORG 8000H MOV DPTR，#7FFFH ；输入寄存器地址 MOV R0，#00H ；转换初值 WW: MOV A,R0 MOVX @DPTR,A ;转换 INC R0 ；转换值增量 NOP NOP AJMP WW Y
VOVT 2 (
OVT 1
R

REF
2R
) R (VOVT
REF
2
)
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图8-7 单极性输出方式
图8-8 双极性输出方式
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• 6．DAC1208/1209/1210与51单片机的接口及程序 设计 • （1）单缓冲方式应用。 • 【例8-1】产生锯齿波。 • 在一些控制应用中，需要有一个线性增长的电 压(锯齿波)来控制检测过程、移动记录笔或移动电 子束等。对此可通过在DAC1208的输出端接运算 放大器，由运算放大器产生锯齿波来实现，其电 路连接如图8-9所示。 • 图8-9中的DAC1208工作于单缓冲方式，其中8 位输入寄存器和4位输入寄存器受控，而DAC寄存 器直通
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二、 D/A转换芯片DAC1208内带数据输入寄存器的接口
LE 为寄存命令。当 LE =1时，寄存器的输出随输入变化； LE =0时，数据锁存在寄存器中，不随输入数据变化。 6
• DAC1208的主要特性有：
– – – – – – – 分辨率2-12； 电流建立时间１μs； 数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式； 输出电流线性度可在满量程下调节； 逻辑电平输入与TTL电平兼容； 单一电源供电（＋5V～＋15V）； 低功耗，20mＷ。
(2)芯片的分辨率位数大于数据总线宽度的处理 (3)控制信号的提供 (4)输出模拟量的类型与极性 2.接口电路的结构形式 一般有以下几种常用的结构。
（1）利用单片机的并行I/O口或串行口与D/A芯片直接接口； （2）用中小规模的逻辑芯片构成接口电路使D/A芯片与单片机连接； （3）用通用可编程并行I/O口实现D/A芯片与单片机之间的连接。
第八章 MCS-51单片机外部功能扩展
三、DAC0832芯片及其与单片机的接口
单 片 机 原 理 多 媒 体 教 程
1. DAC0832的主要特性 DAC0832是使用非常普遍的８位D/A转换器，因其 片内自带了数据锁存器，所以可以直接与单片机接口。 DAC0832以电流形式输出，属于电流输出型DAC。 当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。 属于该系列的芯片还有DAC0830、DAC0831，它们 可以相互代换。
如满量程电压为5V的分辨率为 0.01953V
2. 转换时间 转换时间是指数字量在DAC输入端发生满刻度变化后，到完成转换 并输出达到稳定值所需的时间。 3. 转换精度（Conversion Accuracy） 4. 线性度（Linearity）
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第八章 8 --- 5 1.接口电路的主要任务
(1)输入数据缓冲的问题
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第八章 MCS-51单片机外部功能扩展
单 片 机 原 理 多 媒 体 教 程
DAC0832的主要特性有： 分辨率2-8； 电流建立时间１μ S； 数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式； 输出电流线性度可在满量程下调节； 逻辑电平输入与TTL电平兼容； 单一电源供电（＋5V～＋15V）； 低功耗，20mＷ。
第八章 单片机与D/A及A/D转换接口
单 片 机 原 理 多 媒 体 教 程
D/A转换器及其与单片机的接口
D/A转换器的主要技术指标 DAC1208芯片及其与单片机接口
A/D转换器及其与单片机的接口
Ａ/Ｄ转换器的原理及主要技术指标
ADC芯片及其与单片机的接口
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第八章 MCS-51单片机外部功能扩展
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第八章 8 --- 8
如：DAC1208是10位的D/A转换芯片，电流型输出，与0832一样 也是双缓冲结构。但其12位输入寄存器由两部分组成，及高8位输入寄 存器和低4位输入寄存器，以便与8位CPU的数据总线相接。
P0.0
P0.3 DI.0 DI.3 DI.4 DI.7 DI.8 DI.11 Rfb IOUT1 IOUT2
+
+
P0.4
P0.7
MCS-51
ALE WR
锁存 译码
40H 60H A0
CS XFER
DAC1208
BYTE1/BYTE2 WR1 WR2
为高电平时开启8位 和4位两个输入寄存 器，为低电平时只开 启低4位。 必须先送高8位数据 DI11～DI4,后送低4 位数据DI3~DI0。
高8位输入寄存器地址：41H 低4位输入寄存器地址：40H DAC寄存器地址： 60H
指 A／D 转换器完成一次转换所需的时间，即从转换启动信号开始到 转换结束并得到稳定的数字输出量所需的时间。
一般称转换时间<20µ s为高速A/D, 转换时间在20～300µ s之间为中速， 转换时间>300µ s为低速。并且还有一些转换速度在ns级的超高速的A/D转 换芯片。
3.量程
指A/D芯片所能转换的模拟输入电压范围，分单极性、双极性两种类型。
1. 逐次逼近式ADC的转换原理
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第八章 8 --- 32
A/D转换器的功能是将模拟量转换为与其大小成正比的数字量信号。在 设计接口电路时与 D/A 接口类似，也应选择合适的转换芯片，采用合理的 电路结构，以满足应用系统的技术性能和使用要求。
一、A/D转换器的主要技术参数
1.分辨率 分辨率是A/D转换器对微小输入量变化敏感程度的描述。对一个分辨 率为n位的转换器，能够分辨满量程的 2-n。 2.转换时间
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• 4. 工作方式
• DAC1210/1209/1208有两种工作方式，一种是单缓 冲方式，另一种是双缓冲方式。 • （1）单缓冲方式。
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（2）双缓冲工作方式。 双缓冲工作方式是将输入数据经两级锁存器传送给D/A 转换器。
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• 5. 输出方式 • DAC1210/1209/1208属于电流输出型D/A转换器，需用 运算放大器将电流输出转换为电压输出。一般电压输出可 分为单极性和双极性两种，其中单极性输出如图8-7所示， 双极性输出如图8-8所示。可以推出输出电压与输入数字 量的对应关系： • V V V
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第八章 MCS-51单片机外部功能扩展
单 片 机 原 理 多 媒 体 教 程
XFER：数据传送控制信号输入引脚，低电 平有效。 Rfb：反馈电阻端。是电流输出，为了得到 电压输出，需在输出端接运算放大器，Rfb就 是运算放大器的反馈电阻。 Vref：基准电压输入端，范围为：- 10V～ +10V。
一、 D/A转换接口设计的主要问题
单片机应用系统中D/A转换电路接口设计主 要是选择D/A转换集成芯片，配置外围电路及器 件，实现数字量到模拟量的线性转换，并不涉及 D/A转换器的结构设计，也不必对其内部电路作 深入分析。
在D/A转换接口设计中，主要考虑的问题是 D/A转换芯片的选择、数字量的码输入及模拟量 的极性输出、参考电压、电流、电源等。
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X方向DAC1208高8位输入寄存器地址为7FFFH，低4 位输入寄存器的地址为5FFFH，Y方向DAC1208高8位输入 寄存器地址为BFFFH，低4位输入寄存器的地址为AFFFH，
两个DAC寄存器公用地址为37FFH。
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• 则绘图仪的驱动程序为： • MOV DPTR， #7FFFH ；选中第一片1208高8位输入寄存器 • MOV R0，#data • MOV A，@R0 • MOVX @DPTR， A • INC R0 • MOV A，@R0 • MOV DPTR， #5FFFH ；选中第一片1208低4位输入寄存器 • MOVX @DPTR， A • INC R0 • MOV A，@R0 • MOV DPTR， #0BFFFH ；选中第二片1208高8位输入寄存器 • MOVX @DPTR， A • INC R0 • MOV A，@R0 • MOV DPTR， #0AFFFH ；选中第二片1208低4位输入寄存器 • MOVX @DPTR， A • MOV DPTR， #37FFH ；同时选中两片的12位DAC寄存器，启动转 换 • MOVX @DPTR， A ；由D/A转换成输出电压 17 • SJMP $
0
X
-5V 结果为锯齿波
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(2). 缓冲工作方式：多路D/A转换输出，如 果要求同步进行，就应该采用双缓冲器同步 方式。
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(3).直通工作方式：当DAC0832芯片的片选 信号(CS)、写信号(WR1、WR2)、及传送控 制信号（XFER）的引脚全部接地，允许输入 锁存信号ILE引脚接＋5V时，DAC0832芯片 就处于直通工作方式，数字量一旦输入，就 直接进入DAC寄存器，进行D/A转换。
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第八章 MCS-51单片机外部功能扩展
单 片 机 原 理 多 媒 体 教 程
注意：
单极性模拟量输出时，VOUT=Vref×(数字量/128) 双极性模拟量输出时， VOUT=Vref×[(数字量-128)/128]
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§6.2 A/D转换器及其与单片机的接口
一、Ａ／Ｄ转换器的原理及主要技术指标
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• 产生锯齿波的程序清单如下： • ORG 2000H • ST: MOV DPTR， #7FFFH ；选中高8位输入寄存器 • MOV R0，#00H • MOV R1，#00H • DAST: MOV A，@R0 • MOVX @DPTR， A • MOV DPTR,#3FFFH ；选中低4位输入寄存器及12位DAC寄存器 • MOV A，@R1 • MOVX @DPTR， A ；由D/A转换成输出电压 • INC R0 • NOP • SJMP DAST
A/D、D/A接口应用框图：
单 片 机 原 理 多 媒 体 教 程
给定值 W
比较器
被控参数 被控对象
A D 控制器 D/A转换器 执行机构 D A/D转换器 单片机
数字量
C
A
模拟量
传感器
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第八章 MCS-51单片机外部功能扩展
§8.1 D/A转换器及其与单片机的接口
单 片 机 原 理 多 媒 体 教 程
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第八章 8 --- 33
二、A/D转换器与单片机的接口方法
1.A/D转换器与单片机接口时应考虑的问题 (1)A/D的数据线与CPU的数据总线之间的缓冲问题