第11章-51单片机与DA、AD-转换器的接口讲课稿

16位D/A转换 1 LSB = 0.076mV = 0.00076%满量程
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（2）建立时间 描述D/A转换器转换快慢的参数，用于表明转换速度。
其值为从输入数字量到输出达到终值误差(1/2)LSB时所 需的时间。 电流输出的转换时间较短； 电压输出的转换器，由于要加上完成I-V转换的运算放大 器的延迟时间，转换时间要长一些。 快速D/A转换器的转换时间可控制在1s以下。
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AT89S51单片机与DAC的接口
➢ 部分的单片机芯片内集成了D/A转换器； ➢ 独立的DAC芯片
设计者只需要合理的选用合适的芯片，了用D/A转换器时，注意D/A转换器选择的几个问题: （1）D/A转换器的输出形式 电压输出 输入的是数字量，而输出为电压。 电流输出 对电流输出的D/A转换器，如需要模拟电压输出，可在其输出 端加一个由运算放大器构成的I-V转换电路，将电流输出转换为 电压输出。
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图11-1 DAC0832的引脚图
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单片机系统的片外扩展寻址范围达64KB。
图11-2 AT89C51单片机扩展的片外三总线
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3．控制信号线 除地址线和数据线外，还要有系统的控制总线。这些信号 有的就是单片机引脚的第一功能信号，有的则是P3口第二功 能信号。包括： （1）P S E N 作为外扩程序存储器的读选通控制信号。 （2）R D 和W R 为外扩数据存储器和I/O的读、写选通控制 信号。 （3）ALE作为P0口发出的低8位地址锁存控制信号。 （4）E A 为片内、片外程序存储器的选择控制信号。 AT89S51的4个并行I/O口，如果用于片外系统并行扩展的 需要，真正作为数字I/O用，就剩下P1和P3的部分口线了。
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51单片机与8位D/A转换器0832的接口设计
1．DAC0832芯片介绍 （1）DAC0832的特性
美国国家半导体公司的DAC0832芯片，是具有两个输入 数据寄存器的8位DAC，它能直接与51单片机连接。
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主要特性如下。 ① 分辨率为8位。 ② 电流输出，建立时间为1s。 ③ 可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入。 ④ 单一电源供电（+5V～+15V）。 ⑤ 低功耗，20mW。 （2）DAC0832的引脚及逻辑结构 引脚如图11-1所示，DAC0832的逻辑结构如图11-2所示。
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系统扩展以AT89S51为核心，通过总线把单片机与各扩展部 件连接起来。
进行系统扩展首先要构造系统总线。 （1）地址总线（Address Bus，AB）：用于传送单片机发出 的地址信号，以便进行存储单元和I/O接口芯片中的寄存器单 元的选择。 （2）数据总线（Data Bus，DB）：用于单片机与外部存储 器之间或与I/O接口之间传送数据，数据总线是双向的。 （3）控制总线（Control Bus，CB）：控制总线是单片机发 出的各种控制信号线。
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1．P0口作为低8位地址/数据总线 AT89S51受引脚数目限制，P0口既用作低8位地址总线，又 用作数据总线（分时复用），因此需增加一个8位地址锁存器。 AT89S51访问外部扩展的存储器单元或I/O接口寄存器时： 先发出低8位地址送地址锁存器锁存，锁存器输出作为系统 的低8位地址（A7~ A0）。 随后，P0口又作为数据总线口（D7~ D0），如图11-2所示。 2．P2口的口线作为高位地址线 P2口用作系统的高8位地址线，再加上地址锁存器提供的低 8位地址，便形成了系统完整的16位地址总线。
第11章-51单片机与DA、AD转换器的接口
51单片机片外并行扩展（接口）结构
AT89S51单片机采用总线结构， 扩展片外 ROM RAM I/O设备.
图11-1 AT89S51单片机的片外并行系统扩展结构
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并行系统扩展主要包括存储器扩展和I/O接口部件扩展。 （1）程序存储器扩展、数据存储器扩展独立编址： AT89S51单片机采用程序存储器空间和数据存储器空间分 开的哈佛结构。扩展后，系统形成了两个并行的外部存储 器空间。 （2）I/O接口部件扩展与数据存储器扩展统一编址。
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（2）D/A转换器与单片机的接口形式 ➢早期采用8位数字量并行传输的并行接口 ➢目前，除并行接口外，带有串行口的D/A转换器品种也 不断增多。 通用的UART串行口、I2C串行口和SPI串行口等。
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2．DAC主要技术指标 （1）分辨率 单片机输入给D/A转换器的单位数字量的变化,所引起的模拟量 输出的变化. 定义为输出满刻度值与2n之比（n为D/A转换器的二进制位数）。 习惯上用输入数字量的二进制位数表示。 位数越多，分辨率越高，即D/A转换器对输入量变化的敏感程 度越高。
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A/D转换器（ADC） D/A转换器（DAC）用途
A/D转换器（ADC）--将模拟量转换成数字量的器件 用在单片机测控系统的前向通道中： 被测量的温度、压力、流量、速度等非电物理量， 须经传感器先转换成模拟电信号， 再经A/D转换器转换成数字量后， 才能在单片机中用软件进行处理。 D/A转换器（DAC）--将数字量转换为模拟信号的器件 用在单片机测控系统的后向通道中。
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（3）转换精度 理想情况下，转换精度与分辨率基本一致，位数越多
精度越高。 实际，由于电源电压、基准电压、电阻、制造工艺等
各种因素存在着误差。因此，转换精度与分辨率并不完全 一致。 位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转换器转换 精度会有所不同。
例如，某种型号的8位DAC精度为0.19%，而另一种 型号的8位DAC精度为0.05%。
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例 8位的D/A转换器，若满量程输出为10V，求分辨率。
根据定义，分辨率为：
10V/2n=10V/256=39.1mV
即输入的二进制数最低位的变化（常用符号1LSB表示），可引 起输出的模拟电压变化39.1mV，该值占满量程的0.391%。
同理：
10位D/A转换 12位D/A转换
1 LSB = 9.77mV = 0.1%满量程 1 LSB = 2.44mV = 0.024%满量程