第9章 80C51单片机与DAC、ADC接口芯片的设计[114页]
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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。
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)
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。
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
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。
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
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
GND
WR2
DI3
XFHale Waihona Puke BaiduR
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。
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。
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
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。
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
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
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。
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)
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。
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
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。
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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
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
GND
WR2
DI3
XFHale Waihona Puke BaiduR
DI2
DI4
DI1
DI5
DI0
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VREF
DI7
RFB
IOUT2
GND
IOUT1
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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。
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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。
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。
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
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。
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
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