第9章 80C51单片机与DAC、ADC接口芯片的设计[114页]
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第9章80C51单片机的模拟量接口
MOV
A，#data2
MOVX @R0，A LCALL DELAY2 SJMP LOOP
DELAY1、DELAY2为两个延时程序，决定矩形波高、低电平 时的持续时间。频率也可采用延时长短来改变。
单缓冲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。 电阻的 作用？
1kΩ 1MΩ
(2) 三角波的产生 ORG 2000H
START: MOV R0，#0FEH MOV A，#00H UP: MOVX @R0，A ；三角波上升边 INC A JNZ UP DOWN: DEC A ；A=0时再减1又为FFH MOVX @R0，A 三角波下降边
JNZ SJMP DOWN UP ；
(3) 矩形波的产生 ORG 2000H START: MOV R0，#0FEH LOOP: MOV A，#data1 MOVX @R0，A LCALL DELAY1 ；置矩形波上限电平 ；调用高电平延时程序 ；置矩形波下限电平 ；调用低电平延时程序 ；重复进行下一个周期
8
D 7 ～0
WR 1 WR 2 XFER CS
+
VO
(2)单缓冲方式
地址FEH MOV R0，#0FEH ；DAC地址FEH→R0 MOVX @R0，A ；WR*和译码器FEH输出端有效
改变频率
例9-1 DAC0832用作波形发生器。分别写出产生锯
齿波、三角波和矩形波的程序。 (1) 锯齿波的产生 ORG 2000H START: LOOP: MOV R0，#0FEH ；DAC地址FEH→ R0 MOV A， #00H ；数字量→A MOVX @R0，A ；数字量→D/A转换器 INC A ；数字量逐次加1 SJMP LOOP 每一上升斜边分256个小台阶，每个小台阶暂留时间为执 行后三条指令所需要的时间。
第9章 80C51单片机的结构与工作原理PPT课件
14
◆利用独立型仿真器开发
RS-232C 仿真器
仿真头 目标系统
15
◆利用非独立型仿真器开发
RS-232C 仿真器
仿真头 目标系统
16
单片机开发方式的发展
利用FLASH存储器，能够实现在系统编程 （ISP）和在应用编程（IAP）功能。首先 在PC机上完成应用程序的编辑、汇编（或 编译）、模拟运行，然后实现目标程序的 串行下载。运行验证。
17
四. 80C51的基本结构
MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系 列名称。采取HMOS工艺或CHMOS工艺。 基本型： 8051/8751/8031(HMOS) 80C51/87C51/80C31/89C51(CHMOS) 增强型： 8052/8752/8032 80C52/87C52/80C32/89C52
3
哈佛体系结构计算机的存储结构
4
哈佛体系结构的计算机主要具有以下特点： 1、程序存储器与数据存储器在物理上是分开的。通过不 同的程序总线和数据总线（可以是多条）与CPU连接， 对程序指令的读取和对数据的存取可以同时进行，提高 了数据吞吐率。 2、控制器多采用硬布线技术实现，控制速度快，实时性 好。 3、该体系结构的处理器具有简单的指令集，其指令系统 多为RISC（精简指令集结构）结构体系。指令周期较短 且大多数指令执行周期相同，可实现流水线操作。 4、具有灵活的功能扩展特性。通过系统总线，可以对存 储器及功能模块进行扩展，以提高存储空间，改变系统 存储器类型或增加系统附加功能。
6
◆非80C51结构单片机新品不断推出， 给用户提供了更为广泛的选择空间 ， 近年来推出的非80C51系列的主要产 品有：
﹡Intel的MCS-96系列16位单片机 ； ﹡Microchip的PIC系列RISC单片机 ； ﹡TI的MSP430F系列16位低功耗单片机 。
◆利用独立型仿真器开发
RS-232C 仿真器
仿真头 目标系统
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◆利用非独立型仿真器开发
RS-232C 仿真器
仿真头 目标系统
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单片机开发方式的发展
利用FLASH存储器，能够实现在系统编程 （ISP）和在应用编程（IAP）功能。首先 在PC机上完成应用程序的编辑、汇编（或 编译）、模拟运行，然后实现目标程序的 串行下载。运行验证。
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四. 80C51的基本结构
MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系 列名称。采取HMOS工艺或CHMOS工艺。 基本型： 8051/8751/8031(HMOS) 80C51/87C51/80C31/89C51(CHMOS) 增强型： 8052/8752/8032 80C52/87C52/80C32/89C52
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哈佛体系结构计算机的存储结构
4
哈佛体系结构的计算机主要具有以下特点： 1、程序存储器与数据存储器在物理上是分开的。通过不 同的程序总线和数据总线（可以是多条）与CPU连接， 对程序指令的读取和对数据的存取可以同时进行，提高 了数据吞吐率。 2、控制器多采用硬布线技术实现，控制速度快，实时性 好。 3、该体系结构的处理器具有简单的指令集，其指令系统 多为RISC（精简指令集结构）结构体系。指令周期较短 且大多数指令执行周期相同，可实现流水线操作。 4、具有灵活的功能扩展特性。通过系统总线，可以对存 储器及功能模块进行扩展，以提高存储空间，改变系统 存储器类型或增加系统附加功能。
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◆非80C51结构单片机新品不断推出， 给用户提供了更为广泛的选择空间 ， 近年来推出的非80C51系列的主要产 品有：
﹡Intel的MCS-96系列16位单片机 ； ﹡Microchip的PIC系列RISC单片机 ； ﹡TI的MSP430F系列16位低功耗单片机 。
51单片机DAC、ADC和红外模块
三、红外模块
因缺少调试元件，待上课后再补充进来！
ADUC848内置DA简介
DA为12位，也可设臵为8位； 单通道电压型输出，其输出引脚为DAC；
输出电压范围在0~VREF（内部参考电压 2.56v）和0~AVDD（单片机模拟工作电压为 3v或5v）可选； 内臵一个缓冲器，可增强其带负载能力。
在接近满刻度及0电压输出时，电压线性度有 失真，在0~AVDD输出时必须使用； 在0~VREF输出时，可以禁止缓冲器，外加双电 源运放射随电路解决。
开发板AD简介
根据开发板的硬件设计，在不添加板外电路情 形下，其AD使用如下：
输入通道为AIN5、AIN6。两者既可作为两个单极 性伪差动输入通道（AIN5、AIN6相对模拟地）， 也可结合为1个单双极性均可的全差动输入通道 （AIN5为+，AIN6为-） 无外接参考电压源，故AD为内部参考电压。 斩波模式下，AD转换有效精度优于非斩波模式， 但转换时间较长； 数字滤波器抽样系数可通过SF寄存器来设臵，SF值 从3~255，数字越大，其输出噪声越低，但转换时 间越长。
位于测试程序包中“ADDA联合测试”目录，双 击TEST.UVPROJ文件打开并编译下载。
测试程序
ADC测试现象
右边三个数码管显示DA输出值，从0.10V以 0.05V递增至1.00V，不断循环。
左边4个数码管显示AD输入值。DA输出值与AD输入 值基本相同。 两路AD需分别检测通过。
程序测试情形
一、DAC模块 二、ADC模块 三、红外模块
一、DAC简介
DAC（Digital-to-Analog Conversion），数 模转换，将离散的数字量转换为连接变化 的模拟量。 计算机能直接处理的是数字量，而自然界 大部分信息为模拟量，因此计算机监控系 统常通过模数转换（ADC）获取外界信息， 通过数模转换（DAC）实现控制。
第10章 MCS-51与DAC、ADC的接口
DAC0832 引脚定义
D0～D7： D0～D7：8位数字量输入端 /CS： 片选端， /CS： 片选端，低有效 ILE： 数据锁存允许, ILE： 数据锁存允许,高有效 /WR1： 写选通控制1, 1,低有效 /WR1： 写选通控制1,低有效 /WR2： 写选通控制2, 2,低有效 /WR2： 写选通控制2,低有效 /XFER： /XFER： 数据传送控制信号 Iout1： 电流输出端1 Iout1： 电流输出端1 Iout2： 电流输出端2 Iout2： 电流输出端2 Rfb： Rfb： 外部反馈信号输入端 参考电压源, 10～ Vref: 参考电压源,-10～+10V DGND： DGND： 数字信号接地端 AGND： AGND： 模拟信号接地端 Vcc: +5～+15V单电源供电端 Vcc: +5～+15V单电源供电端
LE 1 = CS + WR1 ILE
LE 2 = WR 2 + XFER
输入锁存器状态随数据输入线状态变化； 当/LE1＝１时，输入锁存器状态随数据输入线状态变化； ＝ /LE1＝０时，则锁存输入数据。 ＝ 则锁存输入数据。 当/LE2＝１时，DAC寄存器的输出随输入状态变化； ＝ 寄存器的输出随输入状态变化； 寄存器的输出随输入状态变化 /LE2＝０时，锁存输入状态。 ＝ 锁存输入状态。 IOUT1 和 IOUT2 ： 电 流 输 出 线 。 IOUT1 与 IOUT2 的 和 为 常 数 ， IOUT1随DAC寄存器的内容线性变化。一般在单极性输出时， 寄存器的内容线性变化。 寄存器的内容线性变化 一般在单极性输出时， IOUT2接地；在双极性输出时，接运放。 接地；在双极性输出时，接运放。
１、单缓冲工作方式
《单片机原理及接口技术》第10章 AT89S51与ADC、DAC的接口设计
第10章 AT89S51与ADC、DAC的接口设计
图10-1 ADC0809的引脚图
8
第10章 AT89S51与ADC、DAC的接口设计
ADC0809共有28个引脚，采用双列直插式封装。其主要 引脚的功能如下：
IN0～IN7: 8个通道的模拟信号输入端。输入电压范围为 0～+5V。
ADDC、ADDB、ADDA：通道地址输入端。其中，C为 高位，A为低位。
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第10章 AT89S51与ADC、DAC的接口设计
A/D 转换后得到的是数字量的数据，这些数据还应传送给 单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认 A/D 转换是 否完成，只有确认 A/D 转换完成后，才能进行数据传送。确认 A/D转换是否完成可采用传送、查询和中断三种方式。
1）传送方式 对于某个 ADC 来说，其转换时间作为一项技术指标是已知 和固定的。例如，ADC0809的转换时间为128μs，相当于晶体 振荡器频率为6MHz的单片机的64个机器周期。可据此设计一个 延时程序，在A/D 转换启动后即调用这个延时程序，延时结束 ，说明转换已经完成了，就可以进行数据传送。
#include<reg51.h> #include<stdio.h> #include<intrins.h>
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第10章 AT89S51与ADC、DAC的接口设计
sbit OE=P2^3; sbit EOC=P2^2; sbit ST=P2^1; sbit CLK=P2^0; sbit ADDRA=P2^5; sbit ADDRB=P2^6; sbit ADDRC=P2^7; void DelayMS(unsigned int ms) {
D0～D7：8位数字量输出端。为三态缓冲输出形式，能够 和AT89S51单片机的并行数据线直接相连。
第9章 80C51单片机系统扩展技术
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9.2.2 地址锁存器芯片
1. 锁存器74LS373
74LS373的结构及引脚
04:17
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2. 锁存器8282
功能及内部结构与74LS373完全一样，只是其引脚的排列与 74LS373不同 ，8282的引脚如下图。
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引脚的排列为绘制印刷 电路板时的布线提供了方便。
04:17
18
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地址总线(AB): 由P2口提供高8位地址线, 此口具有输出锁存 的功能, 能保留地址信息。 由P0口提供低8位地址线。
数据总线(DB): 由P0口提供。 此口是双向、 输入三态控制的 8位通道口。
控制总线(CB): 扩展系统时常用的控制信号为:
ALE——地址锁存信号, 用以实现对低8位地址的锁存。
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9.2.1 数据存储器芯片
典型型号有:6116、6264、62128、62256。+5V电源供电， 双列直插，6116为24引脚封装，6264、62128、62256为28 引脚封装。
6116：2KB 6264：8KB 62128：16KB 62256：32KB
04:17
14
04:17
3. 锁存器74LS573
输入的D端和输出的Q端也是依次排在芯片的两侧，与锁存 器8282一样，为绘制印刷电路板时的布线提供了方便。
04:17
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9.2.3 数据存储器的扩展电路
需要考虑与80C51相连的存储芯片引脚：
80C51 CPU
存储芯片
(1)地址总线P0.0-P0.7 74LS373 (2)地址总线P2.0-P2.n-9 (3)数据总线的P0.0-P0.7
单片机 MCS-51与ADC DAC的接口
ORG 0000H
; 主程序入口地址
AJMP MAIN
; 跳转主程序
ORG 0030H
的数据到A累加器
ADC 0809 应用举例
A/D转换应用程序举例 设如图接口电路用于一个8路模拟量输入的巡回检测系
统，使用中断方式采样数据，把采样转换所得的数字量按 序存于片内RAM的30H~37H单元中。采样完一遍后停 止采集。
其数据采集的初始化程序和中断服务程序如下： 初始化程序：
;中断的方式
D7-D0 ：输出数据端。其中D7是最高位M SB，D0为最 低位LSB。
START：启动转换命令输入端。启动A/D转换控制信号 输入端。一般向此引脚输入一个正脉冲，上升沿复位内部 逐次逼近寄存器，下降沿后开始A/D转换。
EOC：转换结束指示脚。平时它为高电平，在转换开始后 及转换过程中为低电平，转换结束，它又变回高电平。
目前最常用的 DAC 有电流定标型、电压定标 新、电荷定标型。
目前最常用的 ADC 是双积分式A/D转换器和 逐次逼近式A/D转换器。
双积分式A/D转换器的主要优点是转换精度高，抗 干扰性能好，价格便宜，但转换速度较慢。因此这种 转换器主要用于转换速度要求不高的场合。
逐次逼近式A/D转换器是一种转换速度较快、精度 较高的转换器。其转换时间大约在几微秒到几百微秒 之间。
1
28
2
27
3
26
4 ADC0809 25
5
24
6
23
7
22
8
21
9
20
10
19
11
18
12
17
13
16
14
15
IN2 IN1 IN0 A B C ALE D7 D6 D5 D4 D0 VREF(－) D2
第9章80C51单片机的模拟量接口.
9.1.1 DAC0832芯片主要特性与结构
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； 输入逻辑电平与TTL兼容； 单电源供电（＋5V～＋15V）； 低功耗，20mＷ。
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2
DAC0832的内部结构及引脚
12
双极性接法
REFIN REFOUT BIPOFF
AD574
10VIN 20VIN DG AG
100Ω R2 R1
100Ω
-5V～+5V -10V～+10V
数字量输出： D＝2048（1+2VIN/VFS）
D是12位偏移二进制码。 把D的最高位求反便得 到补码
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13
AD574A与单片机的接口
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8
ADC0809与单片机接口
ALE
P0
80C51
EA
WR P2.7 RD P3.3
74LS373
G OE
D7 Q7 :: :: D0 Q0
CK Q DQ
≥1 ≥1
1
CK Q DQ
CLK
ADC
0809
C B A
D0～D7
START ALE OE
EOC
查询方式 中断方式
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7
ADC0809的结构与引脚
START
CLK
IN7
8路
三
模拟
8位
态
开关
A/D
输
IN0
转换
出
3
器
锁 存
C B A
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； 输入逻辑电平与TTL兼容； 单电源供电（＋5V～＋15V）； 低功耗，20mＷ。
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DAC0832的内部结构及引脚
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双极性接法
REFIN REFOUT BIPOFF
AD574
10VIN 20VIN DG AG
100Ω R2 R1
100Ω
-5V～+5V -10V～+10V
数字量输出： D＝2048（1+2VIN/VFS）
D是12位偏移二进制码。 把D的最高位求反便得 到补码
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AD574A与单片机的接口
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ADC0809与单片机接口
ALE
P0
80C51
EA
WR P2.7 RD P3.3
74LS373
G OE
D7 Q7 :: :: D0 Q0
CK Q DQ
≥1 ≥1
1
CK Q DQ
CLK
ADC
0809
C B A
D0～D7
START ALE OE
EOC
查询方式 中断方式
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ADC0809的结构与引脚
START
CLK
IN7
8路
三
模拟
8位
态
开关
A/D
输
IN0
转换
出
3
器
锁 存
C B A
80C51单片机内部结构和工作原理
② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程 期间，施加编程电源Vpp。
⒋ I/O线
80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、 P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特 殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。
P3.0 —— RXD：串行口输入端； P3.1 —— TXD：串行口输出端； P3.2 —— INT0：外部中断0请求输入端； P3.3 —— INT1：外部中断1请求输入端； P3.4 —— T0：定时/计数器0外部信号输入端； P3.5 —— T1：定时/计数器1外部信号输入端； P3.6 —— WR：外RAM写选通信号输出端； P3.7 —— RD：外RAM读选通信号输出端。
度比一般内RAM要快，指令字节比一般直接寻址 指令要短，还具有间址功能，能给编程和应用 带来方便。
工作寄存器区分为4个区：0区、1区、2区、3 区。每区有8个寄存器：R0～R7，寄存器名称相 同。但是，当前工作的寄存器区只能有一个，由 PSW中的D4、D3位决定。
⒉ 位寻址区
⑴地址: 从20H～2FH共16字节（Byte，缩写为英文大写字
Intel MCS-52 子系列
8032 8052
8752
256
80C32 80C52 87C52 字节
(8K字节) (8K字节)
3x16
4x8位
1
6
1051(1K)/ 2051(2K)/ 4051(4K)
ATEML
（20条引脚DIP封装）
128
2
15
1
5
89C系列
(常用型)
89C51(4K)/ 89C52(8K) （40条引脚DIP封装）
04H
03H
⒋ I/O线
80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、 P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特 殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。
P3.0 —— RXD：串行口输入端； P3.1 —— TXD：串行口输出端； P3.2 —— INT0：外部中断0请求输入端； P3.3 —— INT1：外部中断1请求输入端； P3.4 —— T0：定时/计数器0外部信号输入端； P3.5 —— T1：定时/计数器1外部信号输入端； P3.6 —— WR：外RAM写选通信号输出端； P3.7 —— RD：外RAM读选通信号输出端。
度比一般内RAM要快，指令字节比一般直接寻址 指令要短，还具有间址功能，能给编程和应用 带来方便。
工作寄存器区分为4个区：0区、1区、2区、3 区。每区有8个寄存器：R0～R7，寄存器名称相 同。但是，当前工作的寄存器区只能有一个，由 PSW中的D4、D3位决定。
⒉ 位寻址区
⑴地址: 从20H～2FH共16字节（Byte，缩写为英文大写字
Intel MCS-52 子系列
8032 8052
8752
256
80C32 80C52 87C52 字节
(8K字节) (8K字节)
3x16
4x8位
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6
1051(1K)/ 2051(2K)/ 4051(4K)
ATEML
（20条引脚DIP封装）
128
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1
5
89C系列
(常用型)
89C51(4K)/ 89C52(8K) （40条引脚DIP封装）
04H
03H
单片机原理及接口技术-第9章 80C51单片机与DAC、ADC接口芯片的设计
DAC0832是美国National Semiconductor公司生产的一种电 流型8位DAC，该系列产品包括DAC0830、DAC0831、DAC0832， 管脚完全兼容，均为20脚双插直列式封装。DAC1208和DAC1230 系列均为美国National Semiconductor公司的12位分辨率产品 。
1．DAC0832的特性 （1）DAC0832是8位DAC，当满量程输出5V时，分辨率为19.6mV 。 （2）输出模拟量为电流。 （3）建立时间为1us。
11
（4）单一电源供电，VCC输入电压范围为+5V～+15V；低功耗 ，功耗为20mW。 （5）可工作在直通输入、单缓冲输入或双缓冲输入。 2．DAC0832内部结构 DAC0832数字输入端具有两级输入数据寄存器，能直接与80C51 单片机连接，实现双缓冲、单缓冲或直通方式输入接口，它的 内部结构如图9-1所示。
数字量到模拟量的转换。
D0
D1 D2 … D5 D6 D7
Rfb
Iout1 -
A
VO
+
2R 2R 2R 2R 2R 2R 2R
RR
R
RR
VREF
图9-3 DAC0832片内8位D/A转换电路
5．DAC0832的工作方式 单片机控制DAC0832芯片的接口方式有三种：直通方式、单
缓冲方式和双缓冲方式。 （1）直通方式
3
9.1 单片机与DAC0832的接口 由于应用场合和控制对象不同，单片机输出控制可以分
为以下几类：模拟量控制、开关量控制、电机控制等。单片机 开关量控制在第4章已经介绍，电机控制将在第12章介绍，本 章介绍模拟量的控制输出，采用D/A转换设计来实现。
4
1．DAC0832的特性 （1）DAC0832是8位DAC，当满量程输出5V时，分辨率为19.6mV 。 （2）输出模拟量为电流。 （3）建立时间为1us。
11
（4）单一电源供电，VCC输入电压范围为+5V～+15V；低功耗 ，功耗为20mW。 （5）可工作在直通输入、单缓冲输入或双缓冲输入。 2．DAC0832内部结构 DAC0832数字输入端具有两级输入数据寄存器，能直接与80C51 单片机连接，实现双缓冲、单缓冲或直通方式输入接口，它的 内部结构如图9-1所示。
数字量到模拟量的转换。
D0
D1 D2 … D5 D6 D7
Rfb
Iout1 -
A
VO
+
2R 2R 2R 2R 2R 2R 2R
RR
R
RR
VREF
图9-3 DAC0832片内8位D/A转换电路
5．DAC0832的工作方式 单片机控制DAC0832芯片的接口方式有三种：直通方式、单
缓冲方式和双缓冲方式。 （1）直通方式
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9.1 单片机与DAC0832的接口 由于应用场合和控制对象不同，单片机输出控制可以分
为以下几类：模拟量控制、开关量控制、电机控制等。单片机 开关量控制在第4章已经介绍，电机控制将在第12章介绍，本 章介绍模拟量的控制输出，采用D/A转换设计来实现。
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单片机技术与应用模块九 ADC、 DAC结构及应用 1模块概述9.9 模块概述
模块九 ADC/DAC结构及应用
模块概述
初学者要能自己独立实现上述展示案例，首先需要理解与掌握ADC转换原理，及单片机与常见ADC及DAC芯片芯片的连接方式，最后要掌握输入电路的设计与应用，具体表现如下：●能正确理解D/A、A/D 转换原理
●能熟悉模/数转换IC及其应用原理
●能熟练编写模/数转换应用程序，结合ADC0809设计一个简易数字电压表
●能熟练编写数/模转换应用程序，结合DAC0832设计一个简易波形发生器
●能掌握单片机与常见DAC/ADC芯片的连接方式
●能对理解各实训任务中编程思路。
●能对各实训任务进行熟练操作并完成实训报告
1。
80C51单片机的外围接口
ORG LJMP 主程序
0000H BEGIN
； 转
ORG 0003H LJMP WZD0 外中断0程序 ORG 0013H LJMP WZD1 断1程序
； 转
；转外中
BEGIN：ORG SETB
0100H MOV SP，#60H ；设置堆栈 MOV R1，#00H ；R1存放键值 IT1 ；设INT0、INT1为边沿触发 SETB IT0 SETB EA ；开中断 SETB EX0 SETB EX1 MOV P1，#00H
键扫描程序如下:
BOAD：LCALL BOADD
JNZ BOAD1 LCALL DELAY AJMP BOAD BOAD1：LCALL DELAY 子程序略) LCALL BOADD JNZ BOAD2 LCALL DELAY SJMP BOAD
；无键按下转BOAD ；调延时子程序 ；继续扫描键盘 ；消除键抖动(延时 ；确认是否有键按下
键值处理程序(略) 其它主程序(略) WZD0：PUSH PSW ；保护现场 PUSH A CLR EX0 ；关中断INT0 LCALL DELAY ；调延时程序去抖动 JNB P3.2，WZD01 ；再次确认是 INT0中断吗
SETB
EX0 ；不是，则恢 复现场退出中断 POP A POP PSW RETI WZD01： MOV A，#01H ； 置S1键的键值为1 MOV P1，#0FEH ；扫描P1.0 JNB P3.2，KEYR1 ； 是S1键则转移
；转键扫描
BOAD2：CPL
第9章第56节 MCS 51 DAC和ADC及应用
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四、MCS-51单片机与8位A/D转换器接口技术 ADC0804的主要功能：
① 分辨率为8位。 ② 不可调误差在±(1/2)LSB和±1LSB范 围内。 ③ 典型转换时间为100μs。 ④具有三态缓冲输出控制。 ⑤单+5V供电，此时输入范围为0～5V。 ⑥输出与TTL兼容。
20 PIN
DIP封装
DAC 0832 引脚定义
D0—D7：8位数字量输入端 /CS： 片选端，低有效 ILE： 数据锁存允许,高有效 /WR1： 写控制信号1,低有效 /WR2： 写控制信号2,低有效 /XFER： 数据传送控制信号 Iout1： 电流输出端1 Iout2： 电流输出端2 Rfb： 内置反馈电阻端 Vref: 参考电压源,-10~+10V DGND：数字量地 AGND：模拟量地 Vcc: +5~+15V单电源供电端
DAC0832 常见的几种用法
D7
输 入 寄 存 器 DAC 寄 存 器 D/A 转 换 器
Vref Iout2 Iout1 Rfb
或非门
≥1 输入任一为“1”输出皆为“0” 输入全为“0”，输出才为“1”
D0 ILE 1 & CE 0 ≥1 WR1 0 WR2 0 ≥1 XFER 0
LE1 1
1 1
第9章第7节 A/D和D/A接口及应用
在微机过程控制和数据采集等系统中，经常要对 过程参数进行测量和控制 。 连续变化的物理量 模拟量
Data
Data
A/D
微 机
D/A
v/i
传感器
物理过程
过程控制示意图
执行机构
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8位CMOS数模转换芯片 DAC 0832:
四、MCS-51单片机与8位A/D转换器接口技术 ADC0804的主要功能：
① 分辨率为8位。 ② 不可调误差在±(1/2)LSB和±1LSB范 围内。 ③ 典型转换时间为100μs。 ④具有三态缓冲输出控制。 ⑤单+5V供电，此时输入范围为0～5V。 ⑥输出与TTL兼容。
20 PIN
DIP封装
DAC 0832 引脚定义
D0—D7：8位数字量输入端 /CS： 片选端，低有效 ILE： 数据锁存允许,高有效 /WR1： 写控制信号1,低有效 /WR2： 写控制信号2,低有效 /XFER： 数据传送控制信号 Iout1： 电流输出端1 Iout2： 电流输出端2 Rfb： 内置反馈电阻端 Vref: 参考电压源,-10~+10V DGND：数字量地 AGND：模拟量地 Vcc: +5~+15V单电源供电端
DAC0832 常见的几种用法
D7
输 入 寄 存 器 DAC 寄 存 器 D/A 转 换 器
Vref Iout2 Iout1 Rfb
或非门
≥1 输入任一为“1”输出皆为“0” 输入全为“0”，输出才为“1”
D0 ILE 1 & CE 0 ≥1 WR1 0 WR2 0 ≥1 XFER 0
LE1 1
1 1
第9章第7节 A/D和D/A接口及应用
在微机过程控制和数据采集等系统中，经常要对 过程参数进行测量和控制 。 连续变化的物理量 模拟量
Data
Data
A/D
微 机
D/A
v/i
传感器
物理过程
过程控制示意图
执行机构
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8位CMOS数模转换芯片 DAC 0832:
数字电子技术基础(第三版)第9章ADC、DAC
此外根据D/A转换器输入数字信号的方式， 有并行输入和串行输入两种类型。
D/A转换器的输入与输出的关系可以表示为
y G VREF x 2n 1
式中，x表示数字输入（n位二进制表示的十进制值）， n 为D/A转换器的位数，y表示模拟输出信号，VREF为基准电压， G为增益。
六、D/A转换器的主要技术指标
A/D转换器的技术指标有：分辨率、量化误差、 采样速率、信噪比（SNR）、失真系数、温度系 数、转换时间、参考电压、输入动态范围、功耗 等。
1．分辨率
分辨率指A/D转换器在转换过程中能分辨输入模 拟信号的最小量，它与A/D转换器的位数有关。
一个输出为n位二进制数的A/D转换器，能区分 输入模拟信号2n个不同量级。 如果输入信号是电压，能区分输入模拟电压的 最小分辨率为
一、A/D和D/A转换器的方法
. V (t) .
4
C
3
B
2A
1
0000 0100 0000 0011 0000 0010
模拟信号 VB=3V
模数转换器A/D
t
00000011
数模转换器D/A
3Байду номын сангаасV
A/D和D/A转换器在现代电子技术各个领域 的应用非常广泛。在此，我们用一个简单的测 量和控制一个容器中水的温度系统为例，来简 单说明A/D和D/A转换器的应用。
分辨率= 1 5 5 =19.53（mV）
28
256
2．转换时间
转换时间是表征一个A/D转换器的转换速率。转 换时间是指从接到转换启动信号开始，到输出端获 得稳定的数字信号完成一次转换的时间。
START EOC
启动 转换时间
OE
输出允许
D/A转换器的输入与输出的关系可以表示为
y G VREF x 2n 1
式中，x表示数字输入（n位二进制表示的十进制值）， n 为D/A转换器的位数，y表示模拟输出信号，VREF为基准电压， G为增益。
六、D/A转换器的主要技术指标
A/D转换器的技术指标有：分辨率、量化误差、 采样速率、信噪比（SNR）、失真系数、温度系 数、转换时间、参考电压、输入动态范围、功耗 等。
1．分辨率
分辨率指A/D转换器在转换过程中能分辨输入模 拟信号的最小量，它与A/D转换器的位数有关。
一个输出为n位二进制数的A/D转换器，能区分 输入模拟信号2n个不同量级。 如果输入信号是电压，能区分输入模拟电压的 最小分辨率为
一、A/D和D/A转换器的方法
. V (t) .
4
C
3
B
2A
1
0000 0100 0000 0011 0000 0010
模拟信号 VB=3V
模数转换器A/D
t
00000011
数模转换器D/A
3Байду номын сангаасV
A/D和D/A转换器在现代电子技术各个领域 的应用非常广泛。在此，我们用一个简单的测 量和控制一个容器中水的温度系统为例，来简 单说明A/D和D/A转换器的应用。
分辨率= 1 5 5 =19.53（mV）
28
256
2．转换时间
转换时间是表征一个A/D转换器的转换速率。转 换时间是指从接到转换启动信号开始，到输出端获 得稳定的数字信号完成一次转换的时间。
START EOC
启动 转换时间
OE
输出允许
单片机原理及接口技术(C51编程)AT89S51单片机与DAC、ADC的接口
（2）建立时间 建立时间是描述D/A转换器转换速度的参数，表明转换 时间长短。其值为从输入数字量到输出达到终值误差± (1/2)LSB（最低有效位）时所需的时间。电流输出的转换时 间较短，而电压输出的转换器，由于要加上完成I-V转换的 时间，因此建立时间要长一些。快速D/A转换器的建立时间 可控制在1s以下。
03 XFER *、WR2 *：当 XFER*=0， WR2* =0时，第一级
OPTION
8位输入寄存器中待转换数字进入第二级8位DAC寄存 器中。
11.2.1 8位并行DAC 0832简介
2．DAC0832的引脚及逻辑结构 各引脚的功能如下。
04 IOUT1：D/A转换电流输出1端，输入数字量全为“1”时，
OPTION
IOUT1最大，输入数字量全为“0”时，IOUT1最小。
05 IOUT2：D/A转换电流输出2端，IOUT2 + IOUT1 = 常数。
OPTION
06 Rfb： I-V转换时的外部反馈信号输入端，内部已有反馈
OPTION
电阻Rfb，根据需要也可外接反馈电阻。
07OPTION VREF：参考电压输入端。 08 OPTION VCC：电源输入端，在+5V～+15V范围内。
图11-2 DAC0832逻辑结构
11.2.1 8位并行DAC 0832简介
2．DAC0832的引脚及逻辑结构
由图11-2，片内共两级寄存器，第一级为“8位输入寄 存器”，用于存放单片机送来的数字量，使得该数字量得到 缓冲和锁存，由LE1*（即M1=1时）加以控制；“8位DAC 寄存器”是第二级8位输入寄存器，用于存放待转换的数字 量，由LE2*控制（即M3=1时），这两级8位寄存器，构成 两级输入数字量缓存。“8位D/A转换电路”受“8位DAC寄 存器”输出数字量控制，输出和数字量成正比的模拟电流。 如要得到模拟输出电压，需外接I-V转换电路。
03 XFER *、WR2 *：当 XFER*=0， WR2* =0时，第一级
OPTION
8位输入寄存器中待转换数字进入第二级8位DAC寄存 器中。
11.2.1 8位并行DAC 0832简介
2．DAC0832的引脚及逻辑结构 各引脚的功能如下。
04 IOUT1：D/A转换电流输出1端，输入数字量全为“1”时，
OPTION
IOUT1最大，输入数字量全为“0”时，IOUT1最小。
05 IOUT2：D/A转换电流输出2端，IOUT2 + IOUT1 = 常数。
OPTION
06 Rfb： I-V转换时的外部反馈信号输入端，内部已有反馈
OPTION
电阻Rfb，根据需要也可外接反馈电阻。
07OPTION VREF：参考电压输入端。 08 OPTION VCC：电源输入端，在+5V～+15V范围内。
图11-2 DAC0832逻辑结构
11.2.1 8位并行DAC 0832简介
2．DAC0832的引脚及逻辑结构
由图11-2，片内共两级寄存器，第一级为“8位输入寄 存器”，用于存放单片机送来的数字量，使得该数字量得到 缓冲和锁存，由LE1*（即M1=1时）加以控制；“8位DAC 寄存器”是第二级8位输入寄存器，用于存放待转换的数字 量，由LE2*控制（即M3=1时），这两级8位寄存器，构成 两级输入数字量缓存。“8位D/A转换电路”受“8位DAC寄 存器”输出数字量控制，输出和数字量成正比的模拟电流。 如要得到模拟输出电压，需外接I-V转换电路。
《单片机原理、应用及c51程序设计》第8章__MCS-51与DA、AD的接口
第二页，共25页。
3．双重积分型A/D转换器
双重积分型A/D转换器将输入电压先变换成与其平均值成正比的时间间隔，然后再把此时 间间隔转换成数字量，它属于间接型转换器。它的转换过程分为采样和比较两个过程。采样即用 积分器对输入模拟电压进行固定时间的积分，输入模拟电压值越大，采样值越大，比较就是用基 准电压对积分器进行反向积分，直至积分器的值为0，由于基准电压值固定，所以采样值越大， 反向积分时积分时间越长，积分时间与输入电压值成正比，最后把积分时间转换成数字量，则该 数字量就为输入模拟量对应的数字量。由于在转换过程中进行了两次积分，因此称为双重积分型 。双重积分型A/D转换器转换精度高，稳定性好，测量的是输入电压在一段时间的平均值，而不 是输入电压的瞬间值，因此它的抗干扰能力强，但是转换速度慢，双重积分型A/D转换器在工业 上应用也比较广泛。
uchar xdata *ad_adr;
//定义指向通道的指针
uchar i=0;
void main(void)
{
IT0=1;
//初始化
EX0=1;
EA=1;
i=0; ad_adr=&IN0; *ad_adr=i; for (;;) {;}
//第十一页，共25页。
第十三页，共25页。
三．D/A转换器与单处机的连接
1．数据线的连接
D/A转换器与单片机的数据线的连接主要考虑两个问题：一是位数，当高于8位 的D/A转换器与8位数据总线的MCS-51单片机接口时，MCS-51单片机的数据必须 分时输出，这时必须考虑数据分时传送的格式和输出电压的“毛刺”问题；二是D/A 转换器有无输入锁存器的问题，当D/A转换器内部没有输入锁存器时，必须在单片 机与D/A转换器之间增设锁存器或I/O接口。
3．双重积分型A/D转换器
双重积分型A/D转换器将输入电压先变换成与其平均值成正比的时间间隔，然后再把此时 间间隔转换成数字量，它属于间接型转换器。它的转换过程分为采样和比较两个过程。采样即用 积分器对输入模拟电压进行固定时间的积分，输入模拟电压值越大，采样值越大，比较就是用基 准电压对积分器进行反向积分，直至积分器的值为0，由于基准电压值固定，所以采样值越大， 反向积分时积分时间越长，积分时间与输入电压值成正比，最后把积分时间转换成数字量，则该 数字量就为输入模拟量对应的数字量。由于在转换过程中进行了两次积分，因此称为双重积分型 。双重积分型A/D转换器转换精度高，稳定性好，测量的是输入电压在一段时间的平均值，而不 是输入电压的瞬间值，因此它的抗干扰能力强，但是转换速度慢，双重积分型A/D转换器在工业 上应用也比较广泛。
uchar xdata *ad_adr;
//定义指向通道的指针
uchar i=0;
void main(void)
{
IT0=1;
//初始化
EX0=1;
EA=1;
i=0; ad_adr=&IN0; *ad_adr=i; for (;;) {;}
//第十一页，共25页。
第十三页，共25页。
三．D/A转换器与单处机的连接
1．数据线的连接
D/A转换器与单片机的数据线的连接主要考虑两个问题：一是位数，当高于8位 的D/A转换器与8位数据总线的MCS-51单片机接口时，MCS-51单片机的数据必须 分时输出，这时必须考虑数据分时传送的格式和输出电压的“毛刺”问题；二是D/A 转换器有无输入锁存器的问题，当D/A转换器内部没有输入锁存器时，必须在单片 机与D/A转换器之间增设锁存器或I/O接口。
单片机原理及应用电子课件第9章单片机系统的工程设计
系统设计中的硬件选择
学习如何选择合适的硬件组件以构建单片机系统，包括处理器、存储器、电 源和外设。
系统设计中的软件编程
探索单片机系统中的软件编程，了解如何使用编程语言来实现各种功能和任务。
单片机系统的时钟源设计
深入研究单片机系统中时钟源的重要性，包括时钟的类型、频率和稳定性的选择。
时钟源设计的原理和应用
单片机原理及应用电子课件第 9章单片机系统的工程设计
从单片机系统的概述开始，到硬件选择、软件编程、时钟源设计、电源设计 和选型，以及液晶显示器、按键技术、采样与信号处理、存储器技术、外部 中断、串口通信、模拟信号采集与处理的应用。
单片机系统的概述
了解单片机系统的基本概念、结构和应用领域，以及为什么它在电子设计中 如此重要。
外部中断技术及应用
探讨外部中断技术在单片机系统中的应用，以及如何使用外部中断实现响应 事件和处理中断。
软件定时器的实现
学习如何在单片机系统中实现软件定时器，以进行时间控制和事件调度。
串口通信技术及其应用
了解串口通信技术的基本概念和原理，在单片机系统中实现与外部设备的数 据交换和通信。
单片机与网络的通信
ADC与DAC的原理和应用
深入了解ADC和DAC的工作原理、类型和应用场景，以及如何在单片机系统 中使用它们。
存储器技术及应用
学习存储器技术的基础知识，包括RAM、ROM、EEPROM和Flash存储器的 特点和应用。
Flash存储器技术的实现与优化
介绍Flash存储器的工作原理和实现方式，以及如何优化Flash存储器在单片 机系统中的应用。
LCD液晶显示器在单片机系统 中的应用
探索液晶显示器在单片机系统中的广泛应用，以及如何通过单片机控制和驱 动液晶显示器。
东北大学电子技术基础—第九章 DACADC.ppt
➢9.3 A/D转换器应用举例
2020/5/4
东北大学信息学院
1
9.1 数/模转换器(DAC)
➢DAC的输入是数字信号。它可以是任何一
种编码，常用的是二进制码。输入可以是
正数，也可以是负数，通常是无符号的二
进制数。如图为D/A转换框图。
d0
d1
d2
DAC
vO
d3
DAC框图
2020/5/4
东北大学信息学院
2020/5/4
东北大学信息学院
23
双缓冲方式
(MSB) DI 7
DI 0 (LSB)
13 D
Q
14
15 八位
16 4 5
输入 寄存器
6
7D
Q
19 ILE
D
Q
八位
DAC 寄存器
D
Q
八位 DAC
8 VREF
CS 1
20 VCC
12 11
I O2 I O1
WR1 2 AGND 3
DI3 4
DAC
19 ILE 18 WR2 17 XFER
➢最小输出电压是指输入数字量只有最低 有效位为1时的输出电压；最大输出电压 是指输入数字量各位全为1时的输出电压。
2020/5/4
分辨率＝ 1 2n 1
东北大学信息学院
n越大，分辨率越 小，在相同条件下 输出的最小电压越 小。
17
9.1.3 DAC的主要技术指标
➢⒉转换误差 ➢转换误差常用满刻度FSR(Full Scale)的百分
0.039V
2020/5/4
东北大学信息学院
11
例9-2
➢已 知 倒 T 型 电 阻 网 络 DAC 的 RF=R ， VREF=10V，试分别求出四位和八位DAC 的 最大 (各 位数字 信号都 为 1)输 出电压 VOmax。
2020/5/4
东北大学信息学院
1
9.1 数/模转换器(DAC)
➢DAC的输入是数字信号。它可以是任何一
种编码，常用的是二进制码。输入可以是
正数，也可以是负数，通常是无符号的二
进制数。如图为D/A转换框图。
d0
d1
d2
DAC
vO
d3
DAC框图
2020/5/4
东北大学信息学院
2020/5/4
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23
双缓冲方式
(MSB) DI 7
DI 0 (LSB)
13 D
Q
14
15 八位
16 4 5
输入 寄存器
6
7D
Q
19 ILE
D
Q
八位
DAC 寄存器
D
Q
八位 DAC
8 VREF
CS 1
20 VCC
12 11
I O2 I O1
WR1 2 AGND 3
DI3 4
DAC
19 ILE 18 WR2 17 XFER
➢最小输出电压是指输入数字量只有最低 有效位为1时的输出电压；最大输出电压 是指输入数字量各位全为1时的输出电压。
2020/5/4
分辨率＝ 1 2n 1
东北大学信息学院
n越大，分辨率越 小，在相同条件下 输出的最小电压越 小。
17
9.1.3 DAC的主要技术指标
➢⒉转换误差 ➢转换误差常用满刻度FSR(Full Scale)的百分
0.039V
2020/5/4
东北大学信息学院
11
例9-2
➢已 知 倒 T 型 电 阻 网 络 DAC 的 RF=R ， VREF=10V，试分别求出四位和八位DAC 的 最大 (各 位数字 信号都 为 1)输 出电压 VOmax。
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3
9.1 单片机与DAC0832的接口 由于应用场合和控制对象不同，单片机输出控制可以分为
以下几类：模拟量控制、开关量控制、电机控制等。单片机 开关量控制在第4章已经介绍，电机控制将在第12章介绍， 本章介绍模拟量的控制输出，采用D/A转换设计来实现。
4
9.1.1 D/A转换器概述
D/A转换器性能各异，品种很多。在选购和使用时，首先 要了解DAC分类，考虑DAC输入数字量的位数、输入码型、输 出模拟量的形式、与单片机的接口形式等，然后进一步了解 DAC主要性能指标以及与单片机的接口设计。
1．DAC0832的特性 （1）DAC0832是8位DAC，当满量程输出5V时，分辨率为 19.6mV。 （2）输出模拟量为电流。 （3）建立时间为1us。
11
（4）单一电源供电，VCC输入电压范围为+5V～+15V；低 功耗，功耗为20mW。 （5）可工作在直通输入、单缓冲输入或双缓冲输入。 2．DAC0832内部结构 DAC0832数字输入端具有两级输入数据寄存器，能直接与 80C51单片机连接，实现双缓冲、单缓冲或直通方式输入接 口，它的内部结构如图9-1所示。
GND
WR2
DI3
XFER
DI2
DI4
DI1
DI5
DI0
DI6
VREF
DI7
RFB
IOUT2
GND
IOUT1
20 19 18 17 16 15 14 13 12 11
DAC0832
图9-2 DAC0832的引脚
14
（1）数字量输入引脚 DI0～DI7：8位数字量输入端，接单片机输出数字量。 （2）控制引脚 ① ILE：数据输入锁存允许控制线，高电平有效。 ② CS ：片选信号输入线，低电平有效。 ③WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲有效。 ④WR2：DAC寄存器写选通输入线，负脉冲有效。 ⑤XFER ：数据传送控制信号输入线，低电平有效。
2．D/A转换器的主要性能指标
（1）分辨率（Resolution） 分辨率指DAC输入单位数字量引起的最小输出模拟增量， 定义为输出满刻度值与2n-1之比（n为DAC的二进制位数）， 习惯上用输入数字量的二进制位数n表示，n越大，DAC输出 对输入变化的敏感程度越高，分辨率越高。也可以用最小输 出电压（最低有效位1即1LSB对应的输出电压）与最大输出
在单片机测控系统中，由于单片机只能处理数字量，对 于非电量如温度、压力、流量、速度等非电物理量，必须经 传感器先转换成模拟电信号（电压或电流），然后再将模拟 电信号转换成数字量后，送单片机处理。实现模数转化的器 件称为ADC（A/D转换器）。单片机实现控制算法处理后，常 常需要对执行机构进行输出控制，数字量需要转换为模拟量 输出。实现数模转换的器件称为DAC（D/A转换器）。本章介 绍典型的ADC、DAC芯片与80C51单片机的接口设计。
DAC0832是美国National Semiconductor公司生产的一种 电流型8位DAC，该系列产品包括DAC0830、DAC0831、 DAC0832，管脚完全兼容，均为20脚双插直列式封装。 DAC1208和DAC1230系列均为美国National Semiconductor公 司的12位分辨率产品。
图9-1 DAC0832内部结构
13
3．DAC0832的引脚 DAC0832采用双列直插式封装，有20只引脚，如图9-2所
示。其中，与单片机连接的有8位数字线和5只控制引脚，与 外设连接的为3只输出引脚，还有4只与电源相关。各引脚功 能如下。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
CS
VCC
WR1 ILE(BY1/BY2)
1．D/A转换的分类 D/A转换器从输入数字量的位数分，主要有8位、10位、
12位和16位等；从输入的码型分，主要有二进制和BCD码； 从D/A转换器与单片机的接口形式分，主要有并行接口和串 行接口，其中，串行接口多采用SPI；从输出模拟量形式分
主要有电流输出和电压输出，其中，电压输出型又有单极性 和双极性，电流输出型的DAC在输出端加一个运算放大器构 成I-V转换电路，可转换为电压输出；从与单片机的输入接 口分，有带输入锁存的和不带输入锁存的。
建立时间是指描述DAC转换速度的参数，即从输入数字量到 输出模拟量（终值误差±1/2LSB）时所需时间。电流输出型
7
DAC转换时间较短，电压输出时需加I-V变换，建立时间稍长 。DAC建立时间较快的可在1us以下。 （4）线性度
线性度（Linearity）指DAC的实际转换特性曲线和理想直 线之间的最大偏移差。 （5）偏移量误差
6
电压即满量程之比，用符号1LSB表示。 例如8位DAC，满量程输出5V，分辨率为5V/（28-1） =5V/255 = 19.6mV，1LSB =0.0039。 选用DAC时，主要根据DAC分辨率的需要选择位数。 （2）转换精度（Conversion Accuracy）
转换精度是指满量程时，DAC实际模拟输出值和理论值的接 近程度。如满量程10V 输出9.99~10.01V，则精度为10mV。 （3）建立时间
第9章 80C51单片机与DAC、ADC 接口芯片的设计
1
9.1 单片机与DAC0832的接口 9.1.1 D/A转换器概述 9.1.2 单片机与8位DAC0832的接口 9.1.3 单片机与DAC0832接口的应用设计 9.2 单片机与ADC0809的接口 9.2.1 A/D转换器概述 9.2.2 与8位逐次比较型ADCADC0809的接口 9.2.3 单片机控制ADC0809的输入采集设计 9.3 单片机与串行ADC0832的接口
DAC一般只有片选信号，无地址线。一般需要将单片机地 址线通过全译码或部分译码后，控制DAC片选信号，也可由单 片机某一位I/O线来控制DAC片选信号。
（3）控制线的连接 DAC有片选信号、写信号和启动转换信号等控制信号
，可以由单片机的I/O线或译码器提供。
9.1.2 80C51与8位DAC0832的接口设计
偏移量误差（Offset Error）指输入数字量为零时，输出 模拟量对零的偏移值。
8
3．单处机与DAC的连接 （1）数据线的连接
DAC与单片机数据线连接要考虑两个问题：一是DAC位数 ，当高于8位的DAC与8位数据总线80C51单片机连接时，单片 机数据线需要分时输出；二是DAC有无输入锁存器的问题，若 DAC内部无输入锁存器时，必须增设锁存器或I/O接口。 （2）地址线的连接
9.1 单片机与DAC0832的接口 由于应用场合和控制对象不同，单片机输出控制可以分为
以下几类：模拟量控制、开关量控制、电机控制等。单片机 开关量控制在第4章已经介绍，电机控制将在第12章介绍， 本章介绍模拟量的控制输出，采用D/A转换设计来实现。
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9.1.1 D/A转换器概述
D/A转换器性能各异，品种很多。在选购和使用时，首先 要了解DAC分类，考虑DAC输入数字量的位数、输入码型、输 出模拟量的形式、与单片机的接口形式等，然后进一步了解 DAC主要性能指标以及与单片机的接口设计。
1．DAC0832的特性 （1）DAC0832是8位DAC，当满量程输出5V时，分辨率为 19.6mV。 （2）输出模拟量为电流。 （3）建立时间为1us。
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（4）单一电源供电，VCC输入电压范围为+5V～+15V；低 功耗，功耗为20mW。 （5）可工作在直通输入、单缓冲输入或双缓冲输入。 2．DAC0832内部结构 DAC0832数字输入端具有两级输入数据寄存器，能直接与 80C51单片机连接，实现双缓冲、单缓冲或直通方式输入接 口，它的内部结构如图9-1所示。
GND
WR2
DI3
XFER
DI2
DI4
DI1
DI5
DI0
DI6
VREF
DI7
RFB
IOUT2
GND
IOUT1
20 19 18 17 16 15 14 13 12 11
DAC0832
图9-2 DAC0832的引脚
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（1）数字量输入引脚 DI0～DI7：8位数字量输入端，接单片机输出数字量。 （2）控制引脚 ① ILE：数据输入锁存允许控制线，高电平有效。 ② CS ：片选信号输入线，低电平有效。 ③WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲有效。 ④WR2：DAC寄存器写选通输入线，负脉冲有效。 ⑤XFER ：数据传送控制信号输入线，低电平有效。
2．D/A转换器的主要性能指标
（1）分辨率（Resolution） 分辨率指DAC输入单位数字量引起的最小输出模拟增量， 定义为输出满刻度值与2n-1之比（n为DAC的二进制位数）， 习惯上用输入数字量的二进制位数n表示，n越大，DAC输出 对输入变化的敏感程度越高，分辨率越高。也可以用最小输 出电压（最低有效位1即1LSB对应的输出电压）与最大输出
在单片机测控系统中，由于单片机只能处理数字量，对 于非电量如温度、压力、流量、速度等非电物理量，必须经 传感器先转换成模拟电信号（电压或电流），然后再将模拟 电信号转换成数字量后，送单片机处理。实现模数转化的器 件称为ADC（A/D转换器）。单片机实现控制算法处理后，常 常需要对执行机构进行输出控制，数字量需要转换为模拟量 输出。实现数模转换的器件称为DAC（D/A转换器）。本章介 绍典型的ADC、DAC芯片与80C51单片机的接口设计。
DAC0832是美国National Semiconductor公司生产的一种 电流型8位DAC，该系列产品包括DAC0830、DAC0831、 DAC0832，管脚完全兼容，均为20脚双插直列式封装。 DAC1208和DAC1230系列均为美国National Semiconductor公 司的12位分辨率产品。
图9-1 DAC0832内部结构
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3．DAC0832的引脚 DAC0832采用双列直插式封装，有20只引脚，如图9-2所
示。其中，与单片机连接的有8位数字线和5只控制引脚，与 外设连接的为3只输出引脚，还有4只与电源相关。各引脚功 能如下。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
CS
VCC
WR1 ILE(BY1/BY2)
1．D/A转换的分类 D/A转换器从输入数字量的位数分，主要有8位、10位、
12位和16位等；从输入的码型分，主要有二进制和BCD码； 从D/A转换器与单片机的接口形式分，主要有并行接口和串 行接口，其中，串行接口多采用SPI；从输出模拟量形式分
主要有电流输出和电压输出，其中，电压输出型又有单极性 和双极性，电流输出型的DAC在输出端加一个运算放大器构 成I-V转换电路，可转换为电压输出；从与单片机的输入接 口分，有带输入锁存的和不带输入锁存的。
建立时间是指描述DAC转换速度的参数，即从输入数字量到 输出模拟量（终值误差±1/2LSB）时所需时间。电流输出型
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DAC转换时间较短，电压输出时需加I-V变换，建立时间稍长 。DAC建立时间较快的可在1us以下。 （4）线性度
线性度（Linearity）指DAC的实际转换特性曲线和理想直 线之间的最大偏移差。 （5）偏移量误差
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电压即满量程之比，用符号1LSB表示。 例如8位DAC，满量程输出5V，分辨率为5V/（28-1） =5V/255 = 19.6mV，1LSB =0.0039。 选用DAC时，主要根据DAC分辨率的需要选择位数。 （2）转换精度（Conversion Accuracy）
转换精度是指满量程时，DAC实际模拟输出值和理论值的接 近程度。如满量程10V 输出9.99~10.01V，则精度为10mV。 （3）建立时间
第9章 80C51单片机与DAC、ADC 接口芯片的设计
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9.1 单片机与DAC0832的接口 9.1.1 D/A转换器概述 9.1.2 单片机与8位DAC0832的接口 9.1.3 单片机与DAC0832接口的应用设计 9.2 单片机与ADC0809的接口 9.2.1 A/D转换器概述 9.2.2 与8位逐次比较型ADCADC0809的接口 9.2.3 单片机控制ADC0809的输入采集设计 9.3 单片机与串行ADC0832的接口
DAC一般只有片选信号，无地址线。一般需要将单片机地 址线通过全译码或部分译码后，控制DAC片选信号，也可由单 片机某一位I/O线来控制DAC片选信号。
（3）控制线的连接 DAC有片选信号、写信号和启动转换信号等控制信号
，可以由单片机的I/O线或译码器提供。
9.1.2 80C51与8位DAC0832的接口设计
偏移量误差（Offset Error）指输入数字量为零时，输出 模拟量对零的偏移值。
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3．单处机与DAC的连接 （1）数据线的连接
DAC与单片机数据线连接要考虑两个问题：一是DAC位数 ，当高于8位的DAC与8位数据总线80C51单片机连接时，单片 机数据线需要分时输出；二是DAC有无输入锁存器的问题，若 DAC内部无输入锁存器时，必须增设锁存器或I/O接口。 （2）地址线的连接