12模拟量输入输出通道

5.5.2 MCS-51单片机与DAC0832芯片接口设计
➢ DAC0832芯片内部结构和引脚
CS 1 WR1 2 AGND 3 DI3 4 DI2 5 DI1 6 DI0 7 VREF 8 Rfb 9 DGND 10
DAC0832
20 VCC
19 ILE 18 WR2 17 XFER 16 DI4 15 DI5
IN7 5 24
D3 START 6 23
EOC 7 22
D4 D3 8 21
OE 9 20
D5 CLK 10 19
VCC 11 18
D6
VR(+) GND
12 13
17 16
D7
D1 14 15
IN2 IN1 IN0 A B C ALE D7 D6 D5 D4 D0 VR(-) D2
➢内部结构
✓1个8通道单端模拟信号转换器和地址锁存译码器 ✓8位A/D转换电路 ✓三态输出锁存器 ✓控制逻辑
5.5.3 A/D转换原理及主要性能指标
➢ A/D转换器的性能指标
✓ 分辨率： ✓ 转换速度： ✓ 转换精度：量化间隔＋量化误差 ✓ 线性度： ✓ 偏移误差： ✓ 温度灵敏度： ✓ 功耗：
5.5.4 MCS-51单片机与ADC0809芯片接口设计
➢ 特性
✓ 分辨率8位； ✓ 不可调整误差： ✓ 转换速度为100微秒(典型时钟640KHz下)； ✓ 电源：单电源5V； ✓ 输入电压：0～5V； ✓ 片内有多路模拟开关及地址译码，能对8路模拟信号进行分时
➢ 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：转换结束标准，0在转换，1转换结束。有0信号是在启动信号START
✓ 4.STS有三种接法：空，启动后延时后，再读A/D结果；接静态口，查询
方式；接外部中断线。
✓ 5.－5V～0～5V
000H～800H～FFFH
－10V～0～10V
000H～800H～FFFH
0～10V
000H～FFFH
Baidu Nhomakorabea
0～20V
000H～FFFH
✓ 6.单极性接法与双极性接法略有区别，见图示。
双极性
5.5.1 D/A转换原理及主要性能指标
➢ D/A转换的原理（T形电阻网络） ➢ D/A转换器的性能指标
✓ 分辨率： ✓ 转换精度： ✓ 偏移量误差： ✓ 线性度： ✓ 转换速度： ✓ 温度灵敏度：
➢ 常见的有DAC0832，AD7520，DAC1210，DAC1208等，这 些都是并行的，还有串行的，如MAX517、518、519系列。
➢ 接口电路
✓ 1. /CS、A0、R//C状态由373锁存以确定AD574的变换方式及输出格式， 并保证在转换或输出过程中，A0不变。
✓ 2. 单片机的读写信号经与非门后送入CE，确保574被启动变换和读出 变换结果的操作时，CE有效。
✓ 3.12//8线接地，使输出结果采用高8位、低4位两次读取方法，对于12 位以上CPU，可接5V，一次读出。
下降沿有效后大约10微秒（8CLK+2微秒）以后。
➢ 接口电路
➢ A/D转换程序
Start: setb it0 setb ea setb ex0 mov dptr,#0feffh mov a,#00h ；0通道 movx @dptr,a ；启动转换
Here:ajmp here Int0fw:mov dptr,#0feffh
是用电位器和两只硅二极管构成温度补偿电路，将基准电压调至 2.490/5.0V，使电压温度系数为最小； (4) 动态阻抗低，典型值仅为0.2欧姆； (5) 工作电流范围宽，从300uA～10mA； (6) 由于它采用并联调整电路，因此可作为正电压基准或负电压基准； (7) LM336-2.5/5.0的的同类产品还有LM236-2.5/5.0， LM136-2.5/5.0， 三者的工作温度范围分别为0～+70℃，-20～+85℃，-55～+125℃。
✓ 在设计A/D、D/A转换电路时，参考电源的设计很重要，它 关系到其测量及输出的精度。
✓ 国内最常见的基准源是国家半导体公司的LM系列，品种较 多，价格也比较低，因此使用广泛。AD公司的系列基准源 性能比较好，但价格偏高，如AD580、AD581 。摩托罗拉公 司的基准电路，价格介于国家半导体公司与AD公司产品之 间，如MC1403 。
movx a,@dptr mov 20h,a mov a,#00h ；通道可更改 movx @dptr,a ；再次启动转换 reti
注意：可延时、可查询、可中断，本例为中断。
如果中间加74HC373,则通道进入地址编码
（DPTR）,具体见教材例题！
5.5.5 A/D与D/A转换电路中的参考电源设计 ➢ 概述
➢ MCS-51与DAC0832芯片接口设计
✓ 0832的应用特性
• 两级数据锁存器，能实现多通道D/A同步转换输出。 • 内无Vref，外接Vref。 • 输出为电流型DAC，要获得模拟电压，外加转换电路，获
得的模拟电压有单极性和双极性两种。 • 转换关系：
单极性：A=-Vref×D／256 双极性：A=Vref×（D－128）／128 简单推导！
AGND
DAC 0832
VCC DGND
➢ 引脚功能：（DIP20）
✓ DI0～DI7：8位数据输入端； ✓ Iout1：电流输出端1；Iout1正比于Di输入 ✓ Iout2：电流输出端2；I1＋I2=C ✓ Rfb：反馈信号输入端，其反馈电阻在内部，调整外接电阻，否则直接接
运放输出端； ✓ /CS：片选信号，输入寄存器选择信号； ✓ ILE：允许输入锁存信号； ✓ /WR1：输入信号写选通信号； ✓ /XFER：数据传送信号； ✓ /WR2：DAC寄存器的写选通信号； ✓ Vref：基准电源输入，－10 V～＋10V，一般取5V； ✓ Vcc：电源，5V～15V，一般取5V； ✓ AGND、DGND：模拟地、数字地
5.5.3 A/D转换原理及主要性能指标
➢ A/D转换的分类
✓ 并行方式：快速，硬件复杂，一般很少使用，高速的ADC； ✓ 双积分式：内部原理是定时积分＋定量积分，如ICL7135，
MC14433；抗干扰性能好一些。 ✓ 逐次逼近型：类似于砝码称重原理，ADC080X系列，AD574，
AD578等。
14 DI6 13 DI7 12 IOUT2 11 IOUT1
DI7 DI6 DI5 DI4 DI3 DI2 DI1 DI0
ILE
CS WR1
WR2 XFER
8 位输入 寄存器
。
LE1 M1
。 。 M2
。 。
M3
8 位DAC 寄存器
。
LE2
. 8 位D/A
转换电路
.
VREF I OUT2 I OUT1 Rfb
✓ 0832与MCS-51的接口方法
• （1）直通 • （2）单缓冲 • （3）双缓冲同步输出 • （4）双极性输出
• 直通
• 单缓冲
• 双缓冲同步输出
• 双极性输出
➢ DAC0832与MCS-51的典型应用:波形产生
✓锯齿波 ✓梯形波 ✓三角波 ✓正弦波（写出简单的程序、余弦波？！） ✓任意波形发生器
采集与转换。
➢ 内部结构与引脚功能
IN0 IN1
IN2 IN3 IN4
8路 模拟量
IN5
开关
IN6
IN7
A
地址
B
锁存与
C
译码
ALE
ST CLK
8位 A/D转 换器
三态 输出锁
存器
VR VR
OE
（+） （-）
EOC D0
D1 IN3 1 28
IN4 2 27
D2
IN5 IN6
3 4
26 25
ADC0809
➢封装与典型应用
ADJ + -
+
ADJ
-
(a)
12V
5V ADJ
7KΩ
+
I0 -
(b)
LM336-5.0 LM336-5.0
12V
7KΩ
IL 5V +
ADJ
RP
I0
-
(c)
补充：AD574与单片机的接口
➢ 概述
AD574是12位高速逐次逼近型ADC芯片，转 换误差±1LSB，转换速度为25微秒，片内具有 电压基准和时钟电路，数字量输出具有三态缓 冲器，可直接与微机的总线接口，模拟量有两 个档次接成单极性方式时0～10V或0～20V，接 成双极性方式时－5～＋5V或－10～＋10V 。
✓ 本书采用美国国家半导体公司生产的基准稳压源LM336为例 进行参考电源的设计。
➢ LM336的性能特点：
(1) 属于三端精密基准电压源，可广泛用于数字电压表、数字欧姆表、稳 压电源和运算放大器的电路中；
(2) 基准电压的典型值为2.490V/5.0V，长期稳性是0.00002/℃； (3) 其基准电压值和电压温度系数均可由外部电路调整到最佳特性。通常
高8位； ✓ R//C：读/变换信号 ✓ /CS：片选信号； ✓ CE：片启动，片允许，高有效； ✓ REFOUT：基准电压输出； ✓ REFIN：基准电压输入；调整零点 ✓ BP：单极性补偿；调整满度 ✓ AC、DC：模拟地、数字地； ✓ 10VIN、20VIN：2个档次的模拟量输入 ✓ STS：转换状态端，1在转换中，0转换结束。
5.5 模拟量输入/输出通道
➢ 5.5.1 D/A转换原理及主要性能指标 ➢ 5.5.2 MCS-51单片机与DAC0832芯片接口设计 ➢ 5.5.3 A/D转换原理及主要性能指标 ➢ 5.5.4 MCS-51单片机与ADC0809芯片接口设计 ➢ 5.5.5 A/D与D/A转换电路中的参考电源设计**(自学) ➢ 补充 AD574
➢ 内部结构与引脚功能
内部结构：参考电压电路，时钟电路，DAC电路、三态输出电路和控制逻辑电 路等。
引脚：双列直插28脚，DIP ✓ VCC(5V)、+VS(+12V)、-VS(-12V)：电源； ✓ 12//8：数据格式，＝1时，12位并行输出，＝0，8位或4位输出； ✓ A0：字节地址/短周期，＝1时，8位变换/输出低4位，＝0，12位变换/输出
➢A/D转换程序
Start: mov r0,#1fh ；启动变换 movx @r0,a mov r7,#10h ；延时 djnz r7,$ mov r1,#7fh ；读低4位 movx a,@r1 mov r2,a mov r1,#3fh ；读高8位 movx a,@r1 mov r3,a sjmp $