第7章 DA转换器的应用
数电电子第7章 数模(DA)和模数(AD)转换
28
D7
27
D1
21
D0
20 )
VREF R 210
9
i0
Di
2i
VREF R 210
D
模拟输出电流（流入运算放大 器虚地）与10位二进制数的数 值（即数字量）成正比，实现 了数字/模拟电流的转换
式中Ｄ为输入二进制数的数值。
接入运算放大器后，则可 将数字量转换为模拟电压，运放 的输出电压：
（二）集成D/A转换器的结构及分类
各种类型的集成DAC器件多由参考电压源，电阻网络和电子开关三个 基本部分组成。
按电阻网络的结构不同，可将DAC分成T形R-2R电阻网络DAC、倒T 形R-2R电阻网络DAC及权电阻求和网络DAC等几类。由于权电阻求和网 络中电阻值离散性太大，精度不易提高，因此在集成DAC中很少采用。T 形R-2R电阻网络DAC、倒T形R-2R电阻网络DAC中只有两种阻值的电阻， 因此最适用于集成工艺，集成DAC普遍采用这种电路结构。倒T形R-2R电 阻网络DAC在集成芯片中比T形R-2R网络DAC应用更广泛。
（二）集成Ａ/Ｄ转换器的主要参数 1．分辨率 其含义与DAC的分辨率一样，通 常也可用位数来表示，位数越多，分辨率（有时 也称分辨力）也越高。
2．量化编码电路
用数字量来表示采样信号时，必须把它转化成某个最 小数量单位的整数倍，这个转化过程叫量化，所规定的最 小数量单位叫作量化单位，用Ｓ表示。
将量化的数值用二进制代码表示，称为编码。这个二 进制代码便是Ａ/Ｄ转换器的输出信号。
量化的方法一般有两种形式：
1）舍尾取整法
2）四舍五入法
用舍尾取整法量化时，最大量化误差为1S，用四舍五 入法量化时，最大量化误差为S/2。所以，绝大多数ADC 集成电路均采用四舍五入量化方式。
(完整版)AD、DA转换原理数模、模数转换
模拟量：
uo＝K(D3×23＋D2×22＋D1×21＋D0×20)10
uo＝K(1×23＋1×22＋0×21＋1×20)10
(K为比例系数)
2020/4/8
3
组成D/A转换器的基本指导思想：将数字量按 权展开相加，即得到与数字量成正比的模拟量。
n位D/A转换器方框图
D/A转换器的种类很多,主要有： 权电阻网络DAC、 T形电阻网络DAC 倒T形电阻网络DAC、 权电流DAC
2020/4/8
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权电阻型D/A转换器
模拟开关， 受Di控制
输入代码，为1时，模拟开关上拨；
2020/4/8
为0时，模拟开关下拨。
求和放大 器
权电阻
网络
5
运算放大器总的输入电流为
I
n1
Ii
i0
n1
i0
UR 2n1 R
Di 2i
UR 2n1 R
n1
Di 2i
i0
运算放大器的输出电压为
U
Rf
I
RfUR 2n1 R
n 1
Di 2i
i0
若Rf=1/2R，代入上式后则得
U
RfUR 2n1 R
n1
Di 2i
i0
UR 2n
n1
Di 2i
i0
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6
当D=Dn-1…D0=0时 U=0
当D=Dn-1…D0=11…1时， 最大输出电压
Um
2n 1 2n UR
因而U的变化范围是
2n 1 0 ~ 2n UR
1
数/模和模/数转换
2020/4/8
典型数字控制系统框图
2
D/A转换
《计算机控制技术》习题答案
《计算机控制技术》（机械工业出版社范立南、李雪飞）习题参考答案第1章1．填空题(1) 闭环控制系统，开环控制系统(2) 实时数据采集，实时决策控制，实时控制输出(3) 计算机，生产过程(4) 模拟量输入通道，数字量输入通道，模拟量输出通道，数字量输出通道(5) 系统软件，应用软件2．选择题(1) A (2) B (3) C (4) A (5) B3．简答题(1) 将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D/A转换器等器件，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图所示。
计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机）和生产过程两大部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。
生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
(2)操作指导控制系统：其优点是控制过程简单，且安全可靠。
适用于控制规律不是很清楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。
其缺点是它是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。
直接数字控制系统：设计灵活方便，经济可靠。
能有效地实现较复杂的控制，如串级控制、自适应控制等。
监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。
其中SCC+模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。
SCC+DDC的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活，但是其缺点是数学模型的建立比较困难。
集散控制系统：又称分布式控制系统，具有通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率等优点。
缺点是系统比较复杂。
计算机集成制造系统：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。
AD7520
2019/8/11
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2. 应用举例 （组成锯齿波发生器）
图7-5 AD7520组成的锯齿波发生器
图7-5 AD7520组成 的锯齿波发生器
1 分辨率 ＝ 2n 1
位数越多，能够分辨的最小输出电压变化量就
越小，分辨率就越高。也可用位数n来表示分辨率。
2019/8/11
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2. 转换速度
D/A转换器从输入数字量到转换成稳定的模拟 输出电压所需要的时间称为转换速度。
不同的DAC其转换速度也是不相同的，一般约 在几微秒到几十微秒的范围内。
2019/8/11
4
第7章 数/模和模/数转换
典型数字控制系统框图
2019/8/11
5
7.1 D/A转换
7.1.1 D/A转换基本原理
数/模转换就是将数字量转换成与它成正 比的模拟量。
数字量： (D3D2D1D0)2＝(D3×23＋D2×22＋D1×21＋D0×20)10 (1101) 2 ＝(1×23＋1×22＋0×21＋1×20)10
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10位二进制加法计数器从全 “0”加到全“1”，电路的模拟输 出电压uo由0V增加到最大值。
如果计数脉冲不断，则可在
电路的输出端得到周期性的锯齿 波。
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作业题
7-4 7-5
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5. 温度系数
在输入不变的情况下，输出模拟电压随温度变化 而变化的量，称为DAC的温度系数。
一般用满刻度的百分数表示温度每升高一度输 出电压变化的值。
第7章数字音频处理技术
数字音频处理技术第7章7.1基本概念■声音概念■声音频率分布■音质与数据量■数字音频文件的种类7.2获取声音■采样软件简介■转换数字音频■录音7.3处理声音■转换采样频率■GoldWave软件■设定编辑区域■简单编辑■使用剪贴板■合成声音■增加效果■调整固有音量7.4保存声音文件7.1基本概念7.1.1 声音概念●声音定义声音是振动波，具有振幅、周期和频率●声音三要素(1) 音调—(高低)(2) 音强—(强弱)(3) 音色—(特质)●声音的质量简称音质。
音质与频率范围成正比，频率范围越宽音质越好●声音的连续时基性声音具有连续性和过程性，数据前后相关，数据量大，具有实时性声音频率分布次声波人耳可听域超声波<20Hz 20～20,000Hz >20,000Hz女性语音150Hz ～10,000Hz 电话语音200Hz ～3,400Hz 调幅广播(AM)50Hz ～7,000Hz调频广播(FM)20Hz ～15,000Hz 高级音响10Hz ～40,000Hz男性语音100Hz ～9,000Hz 声源种类频带宽度7.1.27.1.3数字化声音●声音采样——声音数字化(模/数转换)声音采样11011100 11001101把声音(模拟量)按照固定时间间隔，转换成有限个数字表示的离散序列●声音重放——声音模拟化(数/模转换)声音重放11011100把数字化声音转换成模拟量，经过音响单元重放出来●设备和软件(1) 声音适配器(声卡) 8bit 、16bit 、… 128bit ￥80.00～3800.00(2) 声卡驱动软件以及各种声音处理软件采样频率Hz数据长度bit数据量／分钟11,02580.66 MB22,0508 1.32 MB44,1008 2.64 MB11,02516 1.32 MB22,05016 2.64 MB44,10016 5.29 MB 音质评价低一般良好中良好优秀音质与数据量●重放频率(模拟量)与采样频率(数字量)的关系重放频率＝采样频率÷2[例] 采样频率为44,100Hz的数字音频信号还原成声音后，为22,050Hz 7.1.4 数字音频的7.1.5.wav●WA VE (W aveform Audio)波形音频文件多媒体系统、音乐光盘制作，记录物理波形，数据量大.cda●CDA (CD A udio)激光音频文件准确记录声波，数据量大，经过采样，生成wav 和mp3音频文件.mid●MIDI (M usical I nstrument D igital I nterface)乐器接口文件用于合成、游戏，记录音符时值、频率、音色特征，数据量小.mp3●mp3 (MPEG 音频压缩标准)压缩音频文件必须经过解压缩，数据量小●文件种类及特点数字音频文件的种类7.2.17.2 获取声音●Easy CD-DA Extractor 软件(2) 硬件环境CPU ：Pentium Ⅱ/ 500MHz 内存：128MBCDROM ：40x (或以上)(3) 软件环境：Windows98 / Me / 2000采样软件简介●软件简介(1) 作用：CD 音乐wav 格式的波形音频文件或mp3压缩音频文件双击“音频处理＼CDtoWA V”文件夹中的CDDA Extractor.exe 文件●安装(2) 插入CD 音乐盘，随后自动列出CD 音轨清单功能菜单CD 音轨清单工具按钮音量调节播放进度调节启动与界面7.2.2(1) 双击快捷图标启动(1) 在CD 音轨清单中单击某个音轨(2) 单击播放按钮聆听该音轨音乐●[说明](1) 聆听结束后，不要改变光标条的位置，以便为转换做准备(2) 聆听过程中，可调整播放的进度和音量(3) 确认音乐后，单击按钮, 停止播放选择音轨7.2.3●[操作步骤](1) 单击按钮(2) 选择音频模式(5) 显示转换过程(4) 单击按钮转换数字音频7.2.4●[操作步骤](6) 稍候片刻转换结束，单击[OK]按钮返回。
PIC单片机的AD和DA技术
§7.3 D/A转换技术
• D/A转换器（数模转换器）是把数字量转换成与之成一
定比例的模拟量的线性电路器件。
• 衡量一个D/A转换器的性能的主要参数有：分辨率、转
换时间、精度和线性度等。
• 主要朝着高精度、高速度、高可靠性和低功耗等方面
发展。
• 按分辨率分有八位、十位、十二位、十四位、十六位
几种；按接口形式分有串行与并行的；按芯片集成组 分有单路、双路、四路、八路。主要的厂家有AD公司、 MAXIM公司、TI公司、Linear Technology公司、 Intersil公司、Xicor公司、Cirrus公司等。
– 转换数据可以在SCLK脉冲串的作用下从DOUT 引脚逐位输出，数据输出的顺序为先高位后低 位。
• 在SCLK的下降沿，DOUT输出数据，在
SCLK的上升沿，数据稳定。
• 在SCLK信号为高电平期间单片机从DOUT引
脚上读数据。需要13个时钟脉冲下降沿来 传送12位数据元和一个导引位。
4 应用实例
• 旁路电容选择
– 推荐最低值是0.1μF. 如果基准的输出阻抗值较高 或是内含纹波等噪声，则紧靠于引脚REF旁安装 一个的旁路电容。
3 MAX187时序
• MAX187的接口时序
3 MAX187时序(续1)
• Max187转换和读数据操作由/CS和SCLK引
脚的数字输入信号控制。
• /CS的下降沿触发转换序列：
• ⑧等待A/D转换完成，读取转换结果
– 当启动A/D转换后，ADCON0<2>会一直保持高 电平，到转换结束自动跳到低电平。通过检测 这一位，判断A/D的转换状态。转换结束后可 以直接读取结果。
例片内RA0通道A/D转换
数模及模数转换器接口71DA转换器
20 8 9 11
2 3
4
1
5
6 VO
19 ILE IOUT2 12
U2
LM741
7
1 2
CS WR1 AGND
3
P27 /WR
17 18
XFER WR2 DGND
10
+12
DAC0832LCJ(20)
(c)
数模及模数转换器接口71DA转换
器
2、
主要应用在多路D/A转换器同步系统中。
DB
VCC
P27 /WR
D 0 VCC D1 D 2 VREF D3 D 4 FB D5 D 6 IOUT1 D7
19 ILE IOUT2
1 2
CS WR1 AGND
17 18
XFER WR2 DGND
DAC0832LCJ(20)
VCC VREF(-5V) -12 20
8
5
1
4
9
11
2
6 VO
3
12
U2
LM741
7
3
+12 10
当WR和2 否则
X均FER为低电平时， =L1E，2此时允许D/A转换， LE2=0，将数据锁存于DAC寄存器中
数模及模数转换器接口71DA转换 器
三、DAC0832管脚功能
引脚功能： D0～D7 数据线 ILE输入锁存允许信号
CS片选信号
U1
7 6 5 4 16 15 14 13
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
图 8-3 D A C 0832 引 脚 图
AGND：模拟地；数模D及模G数N转换D器：接口数71D字A转换地。
器
10AD转换器
uo (V)
d0 输入 d1 uo 或 io
…
dn－1
D/A
输出
7 6 5 4 3 2 1 0
D
000 001 010 011 100 101 110 111
uo Ku (dn 1 2n 1 dn 2 2n 2 d1 21 d0 20 )
《数字电子技术基本教程》
Vi n 2
量化误差 =
如：采样的电 压分别是7/8V （0.875）和 0.9V时，编码 都为111,但前者 无误差，后者 存在误差。
输入 信号 1V 7/8V
二进制 代表的模拟 代码 电压 111 110 7=7/8 （V）
输入 信号 1V
二进制 代表的模拟 代码 电压
111
7=14/15（V） 6=12/15（V） 5=10/15（V） 4= 8/15（V） 3= 6/15（V） 2= 4/15（V） 1= 2/15（V） 0 = 0 (V）
vo RF i
V R i REF (d3 23 d 2 22 d1 21 d 0 20 ) 2 24
缺点：电阻值分散，相差太大
《数字电子技术基本教程》
10.2.2 倒T型电阻网络DAC
电阻网络中的种类少 （仅R和2R两种）
R
不论模拟开关接到运算放大器的 反相输入端（虚地）还是接到地， 也就是不论输入数字信号是1还是0， 各支路的电流不变。
《数字电子技术基本教程》
DAC0832
特点 ① 8位DA转换器 ② COMS工艺 ③ 倒T型电阻网络 ④ 内部有2个数据寄存器 ⑤ 直通、单缓冲、双缓冲三种工作方式
《数字电子技术基本教程》
VCC(+5V) NC GND VEE Io D7 D6 D5 D4 1 2 3 4 5 6 7 8 引脚排列图 DAC0808 16 15 14 13 12 11 10 9 COP VREF(-) VREF(+ ) VCC D0 D1 D2 D3 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 2.4kΩ 5 13 6 7 8 DAC0808 9 10 11 12 3 14 15 2 4 16 Io RL +VREF(+5V) 2.4kΩ
第7章 模数转换及数模转换
一个完整的微机闭环实时控制系统示意图
COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY
zhaohw@
2
7.2 传感器
• A/D转换器是将模拟的电信号转换成数字信号。所以将物理量 转换成数字量之前，必须先将物理量转换成电模拟量。传感 器是把非电量的模拟量（如温度、压力、流量等）转换成电 压或电流信号。 • 因此，传感器一般是指能够进行非电量和电量之间转换的敏 感元件。传感器的精度直接影响整个系统的精度，如果传感 器误差较大，则测量电路、放大电路以及A/D转换电路和微机 的处理都会受到影响。 • 物理量的多样性使得传感器的种类繁多，下面对几种常用的 传感器作以简单的介绍。
COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY
zhaohw@
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1．DAC 0832主要特性 ． 主要特性
• • • • • • • • • • 8位分辨率， 电流型输出， 外接参考电压-10V～+10V， 可采用双缓冲、单缓冲或直接输入三种工作方式， 单电源+5V～+15V， 电流建立时间1µs， R-2R T型解码网络， 线性误差0.2%FS（FS为满量程）， 非线性误差0.4%FS， 数字输入与TTL兼容。
COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY
zhaohw@
3
1．温度传感器 ．
• 热电偶是一种大量使用的温度传感器，它是利用热电势效应 来工作的，室温下的典型输出电压为毫伏数量级。温度测量 范围与热电偶的材料有关，常用的有镍铝-镍硅热电偶和铂铑铂热电偶。热电偶的热电势-温度曲线一般是非线性的，需要 采取措施进行非线性校正。 • 另一种温度传感器为热敏电阻，它是一种半导体新型感温元 件，具有负的电阻温度系数，当温度升高时，其电阻值减小， 在使用热敏电阻作为温度传感器时，将温度的变化反映在电 阻值的变化中，从而改变电压或电流值。
单片机DA转换(一)
单片机DA转换（一）引言概述：单片机DA转换是指通过数字信号与模拟信号之间的转换，将数字信号转换为相应的模拟信号输出。
本文将介绍单片机DA转换的基本原理和相关知识，包括DA转换的作用、工作原理、不同类型的DA转换以及相关应用。
正文：1. DA转换的作用- 将数字信号转换为模拟信号，实现数字系统与模拟系统之间的有效连接。
- 实现对模拟信号的控制和调节，用于控制各种模拟设备，如温度传感器、电机等。
- 提供数字信号与模拟信号之间的接口，用于与外部设备进行数据交换。
2. DA转换的工作原理- 采用采样-量化-编码的过程，将输入的连续模拟信号转换为离散的数字信号。
- 通过数值编码将数字信号转换为相应的模拟量输出。
3. 不同类型的DA转换器- 串行式DA转换器：采用串行输入和并行输出的方式进行转换，适用于低速、低分辨率的应用。
- 并行式DA转换器：采用并行输入和并行输出的方式进行转换，适用于高速、高分辨率的应用。
- PWM式DA转换器：通过调整占空比来实现模拟信号的输出，适用于需要高分辨率和高精度的应用。
4. DA转换器的应用- 电子测量仪器：用于测量和检测各种物理量的仪器，如数字万用表、示波器等。
- 工业自动化控制系统：用于控制和监测生产线上的各种设备和工艺变量。
- 通信系统：用于数字信号的调制和解调，如调制解调器、数字移位寄存器等。
- 音频信号处理：用于数字音频信号的转换和处理，如音频播放器等。
- 机器人技术：用于控制和执行机器人的各种动作和任务。
总结：本文介绍了单片机DA转换的基本原理和相关知识，包括其作用、工作原理、不同类型的DA转换器以及应用范围。
了解和掌握这些知识对于单片机设计和应用具有重要意义，能够帮助我们更好地实现数字信号与模拟信号的转换和控制。
AD转换器的基本概念及基本结构DA转换器的工作原理及其
➢D/A、A/D转换器的基本概念及基本结构 ➢D/A转换器的工作原理及其特点 ➢A/D转换器的工作原理
实用文档
1
第10章
模拟量输入/输出接口技术
10.1 典型D/A转换器芯片
控制系统中传感器所检测的信号如温度、压力、流 量、速度、湿度等物理量都是随着时间连续变化的模拟 量，为了能用计算机对模拟量进行采集、加工和输出， 就需要把模拟量转换成便于计算机存储和加工的数字量 （称为A/D转换）；同样经过计算机处理后的数字量必须 转换成模拟量（称为D/A转换）才能控制外部设备。
实用文档
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第10章
模拟量输入/输出接口技术
10.1.2 DAC0832及其应用 DAC0832是8位分辨率的D/A转换集成芯片，其明显特
点是与微机连接简单、转换控制方便、价格低廉，在微 机系统中得到了广泛的应用。D/A转换器的输出一般都要 接运算放大器，微小信号经放大后才能驱动执行机构的 部件。
AC0832的主要技术指标有：分辨率为8位；转换速度 约为1μs；非线性误差为 0.20%FSR；温度系数为2×106/℃；工作方式为双缓冲、单缓冲和直通方式；逻辑输 入与TTL电平兼容；功耗为20mW；单电源供电。
模拟量输入/输出接口技术
（2）梯形电阻 D/A转换器：如图 10-2所示，该电阻 网络中仅有R和2R 两种电阻，切换开 关的工作原理与二 进制加权电阻网络 D/A转换工作原理 相同。
2R
d n 1
2R
K1
Rf
R
d n2
2R
K2
d1
+
2R
R 2R
VREF
K -2 梯形电阻D/A转换器的结构
实用文档
自动控制系统—— 第7章-1 离散系统的基本概念
第7章 线性离散系统的 分析与校正
7.1离散系统的基本概念
1
7.1离散系统的基本概念 7.1.1 信号分类 7.1.2 采样控制系统 7.1.3 离散控制系统的特点 7.1.4 信号采样与保持
2
7.1离散系统的基本概念
7.1.1 信号分类 1）连续时间，连续幅度信号（CT signal），又称 为模拟信号（Analog Signal）
D/ A
对象
f (t)
反馈装置
2）A/D转换器：将连续信号转换为离散信号
采样间隔： T
采样频率：Leabharlann fs1 TT 2
fs 2
是采样角频率
8
r(t) e(t)
e(kT) 数字 u(kT)
u1(t) 被控 c(t)
A/ D
计算机
D/ A
对象
f (t)
反馈装置
3）D/A转换器：将离散信号转换为连续信号
采样脉冲序列
采样的离散信号
1.5 e*(t) e(t)T (t)
13
采样信号为
e*(t) e(t)T (t) e(t) (t nT ) n0
e(t) 只在 t nT时取值，所以
e*(t) e(nT ) (t nT ) n0
采样定理： 若采样器的采样频率ωs大于或等于其输入
连续信号f(t)的频谱中最高频率ωmax的两倍,即 ωs≥ωmax，则能够从采样信号 f(t)中完全复现
离散信号中存在高频信号，一般在D/A转换 后需要加滤波器虑除高频噪声
4）计算机实现数字控制器
9
数字控制系统的典型结构
r (t )
e(t )
e* (t)
u (t )
传热学-第7章 传热过程的分析和计算2
四、强化传热的考虑
kAtf1 tf 2
• 为强化传热，有三条途径：
★方法1：提高温差 ★方法2：提高传热系数
14
★如何提高传热系数？
k
1 h1
1 h2
1
1 h1
1 h2
1
数学上可以证明
k min( h1, h2 )
提高较小的表面传热系数值，强化薄弱环节，效果最好
15
• h1＝1000，h2＝10，没有强化前：k=9.90 W/(m2.K)
t m in
Δtmax、Δtmin 均指端差，即同一端热流体与冷流体间的温差。 Δtmax 是其中大温差， Δtmin 则是其中小温差。
26
平均温差的另一种更为简单的形式是算术平均温差，即
tm,算术
tmax
2
tmin
tm,对数
t max tmin ln t max
t m in
t1' t1"
t
' 2
温差 t f 1 沿t f 2整 个壁面不是常数，必须采用整个面积上的平均温差
t m
kAtm
25
（一）简单顺流及逆流换热器的对数平均温差
t1'
t1"
t1'
t
' 2
t
" 2
t
" 2
t1"
t
' 2
顺流
逆流
换热器中流体温度沿程变化的示意图
可以推导出顺流和逆流的平均温差公式为
对数平均温差
tm
t max tmin ln t max
第7章 传热过程与换热器
导热
Φ
da转换的原理
da转换的原理
DA转换的原理是通过将数字信号转换为模拟信号，或将模拟
信号转换为数字信号来实现。
具体来说，DA转换器的输入是
数字信号，输出是模拟信号。
在数字信号到模拟信号的转换过程中，DA转换器首先将数字
信号分为一系列的离散数值。
这些数值通常是由二进制表示的，每个数值对应一个特定的电压级别。
接着，DA转换器根据所
给的输入信号，在数字模拟转换器内部的寄存器中查找相应的数值。
然后，它将这个数值转换为与之相对应的模拟电压值，并通过输出端口发送出去。
在模拟信号到数字信号的转换过程中，DA转换器首先对连续
的模拟信号进行采样，将连续的信号转换为离散的信号。
接着，它将这些离散的信号转换为二进制数值。
这个过程涉及到将模拟信号与一组事先定义好的数值进行比较，以确定该模拟信号对应的数值。
最后，DA转换器将这些数值输出为二进制信号，通常以并行或串行数据的形式发送出去。
总的来说，DA转换器通过将数字信号和模拟信号之间进行相
互转换，实现了信号的传输和处理。
这样，我们就可以在数字系统和模拟系统之间进行有效的数据交换和通信。
da转换原理
da转换原理
DA转换原理是指将数字信号转换为模拟信号的过程。
数字信号是由0和1表示的离散信号，而模拟信号则是连续的信号。
DA转换器主要由数字模拟转换器（DAC）和时钟信号发生器组成。
首先，数字信号通过DAC转换器被解码成为二进制信号。
DAC转换器中的数字模拟转换器将二进制信号转换成对应的模拟电压或电流输出。
这个转换过程是通过基于电压或电流的模数转换器来实现的。
模数转换器是将数字信号转换为模拟信号的关键部件。
它将数字信号按照一定的时间间隔进行采样，并将每个采样点用对应的模拟信号表示。
这样就得到了一系列连续的模拟信号。
时钟信号发生器是DA转换器的另一个重要组成部分。
它用于控制模数转换器的采样频率，即决定了数字信号中的每个采样点之间的时间间隔。
时钟信号发生器的工作频率越高，DA转换器的转换精度就越高。
最后，经过模数转换器转换成的模拟信号进一步经过滤波和放大等处理，被输出为模拟信号。
这个输出信号可以用来驱动模拟设备，例如扬声器，显示器等。
综上所述，DA转换的原理是通过DAC转换器将数字信号解码成为模拟电压或电流输出。
这个过程主要依靠模数转换器和
时钟信号发生器来实现。
最后，经过滤波和放大等处理，转换得到的模拟信号被输出用于控制模拟设备。
并行接口
PA3 PA2 PA1 PA0 RD CS GND A1 A0 PC7 PC6 PC5 PC4 PC0 PC1 PC2 PC3 PB0 PB1 PB2
1 40 2 39 3 38 4 37 5 36 6 35 7 34 8 33 9 32 10 8255A 31 11 30 12 29 13 28 14 27 15 26 16 25 17 24 18 23 19 22 20 21 图7.1 8255A引脚
2.分析 由于打印接口直接面向的对象是打印机接口 标准,而不是打印机本身,因此打印机接口要按 照接口标准的要求进行设计.有关打印机接口标 准Centronics的信号线定义和工作时序见8.14 .
DATA0~DATA7 STROBE
BUSY ACK 图8.14 并行打印机接口数据传送时序
过程:采用查询方式时,打印机与CPU之间传送数据的过程是:
在0方式下,彼此独立的两个8位和两个4位并行口,都能 被指定作为输入或者输出用,共有16种不同的使用状态. 在0方式下不设置专用联络信号线,需要联络时,可由用 户任意指定C口中的哪 根线完成某种联络功能,这与后面 要讨论的在1方式,2方式下设置固定的专用联络信号线不 同. 是单向I/O,一次初始化只能指定端口(PA,PB和PC)作 输入或输出,不能指定端口同时既作输入又作输出. 二,并行打印机接口设计 1.要求 为某应用系统配置一个并行打印机接口,并且通过接口 CPU采用查询方式把存放在BUF缓冲区的256个字(ASCII 码)送去打印.
MOV AH,AL OR ┇ MOV AL,AH OUT DX,AL AL,80H OUT DX,AL
使PA7输出低电平 MOV DX,300H IN AND ┇ MOV AL,AH OUT DX,AL AL,DX AL,7FH MOV AH,AL OUT DX,AL
第7章 AD、DA、CMP和TSI模块
第7章A/D、D/A、CMP和TSI模块本章导读：作为工业控制及测量最主要的模块之一，模/数转换(ADC)及数/模转换（DAC)的是嵌入式系统应用的基本内容之一。
比较器CMP也是嵌入式应用系统中基本的控制逻辑之一。
触摸感应接口TSI 作为一种新型的人机交互手段，已应用于越来越多的嵌入式系统。
本章主要知识点有①A/D转换的基本知识及一般编程模型；②D/A转换的基本知识及一般编程模型；③比较器CMP模块的基本知识及一般编程模型；④TSI模块的基本知识及一般编程模型。
7. 1 16位A/D转换模块的驱动构件设计在过程控制和仪器仪表中，多数情况下是由嵌入式计算机进行实时控制及实时数据处理的。
计算机所加工的信息是数字量，而被测控对象往往是一些连续变化的模拟量（如温度、压力、速度或流量等）。
模/数(Analog/Digital，A/D)转换模块是嵌入式计算机与外界连接的纽带，是大部分嵌入式应用中必不可少的重要组成部分，该部分的性能直接影响到嵌入式设备的总体性能。
本节首先简要阐述A/D转换的基础知识，接着给出K60 MCU内部A/D转换模块的基本编程方法，并封装了A/D转换构件，可供实际开发参考使用。
7. 1. 1 A/D转换的基础知识A/D转换模块(Analog To Digital Convert Module)即模/数转换模块，其功能是将电压信号转换为相应的数字信号。
数字控制系统如图7-1所示。
实际应用中，该电压信号可能由温度、湿度、压力等实际物理量经过传感器和相应的变换电路转化而来。
经过A/D转换后，MCU就可以处理这些物理量。
进行A/D转换，应该了解以下一些基本问题：第一，采样精度是多少；第二，采样速率有多快；第三，滤波问题；第四，物理量回归等。
图7-1数字控制系统框图1. 采样精度采样精度就是指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，即采样位数。
通常，MCU 的采样位数为8位，某些增强型的可达到10位，而专用的A/D采样芯片则可达到12位、14位，甚至16位。
常见DAC转换器及应用
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9.1.1 电压输出型
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电压输出型D/A转换器虽有直接从电阻阵 列输出电压的，但一般采用内置输出放 大器以低阻抗输出。直接输出电压的器 件仅用于高阻抗负载，由于无输出放大 器部分的延迟，故常作为高速D/A转换器 使用，如TLC5620。
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9.1.3乘算型 D/A转换器中有使用恒定基准电压的，也有在 基准电压输入上加交流信号的，后者由于能得 到数字输入和基准电压输入相乘的结果而输出， 因而称为乘算型DA转换器。乘算型D/A转换器 一般不仅可以进行乘法运算，而且可以作为使 输入信号数字化地衰减的衰减器及对输入信号 进行调制的调制器使用, 如AD7533。
bojia@
例9.2 正弦波信号在通信信号中被广泛应用，应用DAC0832与 MCS-5l接口作正弦波形发生器，如上图9-8所示。 分析：图中采用波形叠加的方法，在0°、180°和360°时仅 有直流分量80H。从0°～90°、Sin0°、Sin90°其值为0～1， 分成0～127份，即当Sin0°=00H，Sin90°=7FH。现将0°～ 90°分成9段，每段10°，查表得出 其对应的正弦值和16进制 数字量。将其数字量依次存入某程序存储区。然后用逐点加的 方法得出正半波，又用逐点相减的方法得出负半波。bojia 首页 向上 向下 未页 返回
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1.芯片管脚功能及定义DAC0832模数转换器的引脚功能
IOUT1～IOUT2：2路模拟 电流输出。 ILE：数据允许锁存信号 ，高电平有效在ILE的沿，将A 、B、C上的通道地址锁存到内 部的地址锁存器。 D0～D7：八位数据线。 CS：寄存器选择信号，低 电平有效。 /WR1：输入寄存器写选通 信号，低电平有效。 /XFER：数据传送信号， 低电平有效。
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例1： 利用图示电路，在Vout端产 生锯齿波信号输出。
START：MOV DPTR，#7FFFH ；送DAC0832的地址 MOV A，#00H ；装入待转换的数据 LOOP：MOVX @DPTR，A ；启动A/D转换 INC A AJMP LOOP
初始化程序进行定时器初值、中断允许等设置。 键盘扫描程序主要对三个按键进行检测，以判断是否要进行频率调整 及波形调整。
频率值修改程序主要进行定时器定时值的加减操作。
方波的输出可以直接在定时溢出中断时，对输出端口取反即可实现。 对正弦波和三角波，为了避免复杂的程序设计算法，设计了正弦波和 三角波的波形数据表，将一个周期的正弦波或三角波平均分解为256个 数据点，在进行波形输出时，将波形数据表中的值依次查出，并送入 DAC0832中进行转换，得到正弦波或三角波。
• 双缓冲方式
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7.2.3 DAC0832的输出方式
单极性输出
−5V VREF Rfb
VREF Rfb −5V 10kΩ 10kΩ
双极性输出
DAC0832
IOUT1 IOUT2 − + LM324 Vout
DAC0832
IOUT1 IOUT2 − LM324 + 5kΩ VA − + LM324 Vout
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7.2 8位D/A转换器DAC0832
• •
DAC0832是使用非常普遍的８位D/A转换器，可以直接与单 片机接口。DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压 输出时，可外接运算放大器。 DAC0832主要特性：
分辨率８位； 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。
P2.5 P0.0~P0.7 P2.7 CS D0~D7 XFER Rfb IOUT1 IOUT2 − + LM324 Vout1
89S51
DAC0832 （1）
WR1 WR2
WR
ILE Vcc +5V P2.6 CS ILE Vcc
D0~D7
XFER WR1 WR2
DAC0832 （2） Rfb
IOUT1 IOUT2 − + LM324 Vout2
Vout1 +5V 10kΩ S1 S2 S3
Vout2 +12V
− +
30pF
LM324
21
12MHz
12V
30pF
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7.4.3 低频信号发生器的软件设计
• 低频信号发生器由主程序、定时器中断子程序等部分组成。
主程序主要包括初始化程序、键盘扫描程序、及频率值修改程序组 成。
VR 数字量输出 寄存器 电阻解码网络 … 模拟电子开关 放大器 模拟量输出
D/A转换器的基本结构
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7.1.1 D/A转换的工作原理
• D/A转换器的基本原理
-是用电阻解码网络将N位数字量逐位转换成模拟量并求和。
I VREF
I7 I7 R I6 2R 1 I6 R I5 2R 1 I5 R I4 2R 1 I4 R I3 2R 1 I3 R I2 2R 1 I2 R I1 2R 1 I1 R I0 2R 1 I0
• 直通方式
• 单缓冲器方式
将输入锁存器和DAC寄存器的有关控制信号都置为有效状态，当数 字量送到数据输入端时，不经过任何缓冲立即进入D/A转换器进行 转换，这种方式一般不用于单片机控制系统。 将输入锁存器或DAC寄存器的任意一个置于直通方式而另一个受 CPU控制，当数字量送入时只经过一级缓冲就进入D/A转换器进行 转换，这种方式适用于只有一路模拟量输出或有几路模拟量输出但 不要求同步的系统。 是输入锁存器和DAC寄存器分别受CPU控制，数字量的输入锁存和 D/A转换分两步完成。当数字量被写入输入锁存器后并不马上进行 D/A转换，当CPU向DAC寄存器发出有效控制信号时，才将数据送 入DAC寄存器进行A/D转换，这种工作方式适用于多路模拟量同步 输出的场合。
第7章 DA转换器的应用
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知识与技能目标
• 知识目标：
• 技能目标：
1、掌握D/A转换的基本知识。 2、掌握DAC0832与单片机的硬件连接。 3、掌握D/A转换器的程序设计方法。 1、掌握数模转换芯片的程序调试方法。 2、掌握D/A转换器硬件电路调试方法。
2
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7.2.1 DAC0832引脚及内部结构
DAC0832由8位输入寄存器 ，8位D / A转换器 及逻辑控 制单元组成。 D / A转换器采用28=256级的倒T型R－2R电阻 译码网络，基准电压Vref, D / A转换器输出为电流，经过一个 外接的运算放大器转换为电压输出。
I 2
I 22
0
0
I 23
0
I 24
0
I 25
0
I 26
0
I 27
0
I 28
0
2R 1 Rfb IO1 IO2
2R
+
VO
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
VO
6
VREF RfbNB n 2 R
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7.1.1 D/A转换的工作原理
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7.1.1 D/A转换的工作原理
MOVX @DPTR，A MOVX @DPTR，A
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7.4.1 工作任务
• 本项目的工作任务是设计一个简易低频信号发生器，
要求能输出0.1~50Hz的正弦波、三角波和方波 信号，其中正弦波和三角波信号可用按键选择输出， 频率可通过加减键调节。
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8 位 数 据 寄 存 器
输 入 寄 存 器 LE1
8
DAC 寄 存 器
D/A 转换 电路
VREF
IOUT2
12 IOUT1 11 输出 电流 9 Rfb
LE2
Байду номын сангаас
ILE 19
Rf
&
CS 1 WR1 2 WR2 17
& &
10 DGND 3 AGND
XFER 18
数据传送控制
7.2.2 DAC0832的工作方式
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7.1.2 D/A转换器的性能指标
• 建立时间
从输入数字量到转换为模拟量输出所需的时间，反映 D/A转换器的速度快慢程度，一般电流型D/A转换器比 电压型D/A转换器快。
• 转换精度
在D/A转换器转换范围内，输入数字量对应的模拟量实 际输出值与理论值之间的最大误差，主要包括失调误差、 增益误差和非线性误差等。
• 由于数字量的不连续性，同时D/A转换器进行转
换及单片机输出数据都需要一定的时间，因此输出 的模拟量随时间的变化曲线是呈阶梯状不连续的曲 线。 A
Δt越小输出越光滑，可 以近似认为是连续的。
0 Dt
8
t
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7.1.2 D/A转换器的性能指标
• 分辨率是指输入数字量的最低有效位（LSB）发生
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DAC0832与单片机的接口—双缓冲
例2 利用图示电路实现两路模拟量同步输出。 参考程序如下： MOV DPTR，#0DFFFH；送DAC0832（1）的地址 MOV MOV MOV MOV A，#data1 ；将data1送DAC0832（1）的输入锁存器 DPTR，#0BFFFH；送DAC0832（2）的地址 A，#data2 ；将data2送DAC0832（2）的输入锁存器 ；进行两路数据同步转换输出 DPTR，#7FFFH ；送两片DAC0832的DAC寄存器地址 MOVX @DPTR，A
工作任务
• 本项目的工作任务是设计一个简易低频信号发生器，
要求能输出0.1~50Hz的正弦波、三角波和方波 信号，其中正弦波和三角波信号可用按键选择输出， 频率可通过加减键调节。
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D/A转换器
• 数字量转换成模拟量的过程称为数/模转换（D/A
转换），实现D/A转换的器件叫数/模转换器 （D/A转换器）。
P0.0~P0.7
89S51
P2.7 WR CS
DAC0832
Rfb IOUT1 IOUT2 − + LM324 Vout WR1 XFER WR2
问题：如何实现方波信号输出。
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7.3.2 DAC0832与单片机的接口—双缓冲
允许锁存信号ILE接+5V， 两个写信号和都接到单片 机的写信号线上，数据传 送控制信号都接到单片机 P2.7上，用于控制同步转 换输出，分别接单片机 P2.5和P2.6上，实现输入 锁存控制，DAC0832输入 锁存器的地址分别为 DFFFH和BFFFH， DAC 寄存器具有相同的地址 7FFFH。
低频信号发生器设计与制作
• 由于输出信号的频率较低，可使用单片机作为控制
器产生各种波形，对于方波，可以直接由51单片 机的端口输出，而正弦波和三角波可以由 DAC0832进行转换实现。