单片机 第9章-2

1、 9.5 D/A转换器接口的扩展及应用转换器接口的扩展及应用9.5.1概述概述1 D/A转换器及其接口电路的一般特点转换器及其接口电路的一般特点 将数字信号转换成模拟信号的器件，为计算机系将数字信号转换成模拟信号的器件，为计算机系统的数字信号和模拟环境的连续信号之间提供了一种统的数字信号和模拟环境的连续信号之间提供了一种接口。接口。 输出是由数字输入和参考源输出是由数字输入和参考源Vref组合进行控制的。组合进行控制的。 大多数常用的数模转换器的数字输入是二进制或大多数常用的数模转换器的数字输入是二进制或BCD码形式的，输出可以是电流也可以是电压，而多码形式的，输出可以是电流也可以是电压，而多

2、数是电流。数是电流。在多数电路中，数模转换器的输出需要用运在多数电路中，数模转换器的输出需要用运算放大器组成的电流一电压转换器将电流输出转换成算放大器组成的电流一电压转换器将电流输出转换成电压输出。电压输出。D/A转换器的基本原理转换器的基本原理型电阻网络型电阻网络D/A转换器转换器 ：2数模转换器接口电路的一般特点数模转换器接口电路的一般特点（1）内部无锁存器）内部无锁存器 如如DAC800（8位）、位）、AD7520（10位）、位）、AD7521（12位）。最适合与位）。最适合与80C51的的 P1、P2等具有输出锁存等具有输出锁存功能的功能的I/O口直接接口。口直接接口。当它们与当它们与

3、P0口相接口时，则需在其输入端增加锁口相接口时，则需在其输入端增加锁存器。存器。（2）内部带锁存器）内部带锁存器 目前应用的数模转换器，不仅具有数据锁存器，目前应用的数模转换器，不仅具有数据锁存器，有的还提供地址译码电路，有些包含双重、甚至多重有的还提供地址译码电路，有些包含双重、甚至多重的数据缓冲结构，如的数据缓冲结构，如 DAC0832、DAC1230、AD7542以及以及 AD7549等。等。与与80C51中的中的P0口相接口较为适合。口相接口较为适合。 DAC0832 DAC0832的技术特性的技术特性 输入数字量为输入数字量为 8位位 参考电压参考电压Vref的工作范围为的工作范围为

4、1010V，单电源，单电源电压电压Vcc的范围为的范围为5V15V电流建立时间为电流建立时间为1s CMOS工艺工艺 低功耗低功耗20mW具有单缓冲、双缓冲和直通三种数据输入工作方式。具有单缓冲、双缓冲和直通三种数据输入工作方式。 9.5.2 8位位D/A转换器芯片转换器芯片DAC08322、DAC0832DAC0832及其接口电路及其接口电路 DAC 0832DAC 0832是是8 8位位D/AD/A芯片，由美国国家半导体公司芯片，由美国国家半导体公司生产，是目前国内应用最广的生产，是目前国内应用最广的8 8位位D/AD/A芯片（请特别注芯片（请特别注意意ADC0832ADC0832与与DA

5、C0832DAC0832的区别）。的区别）。 DAC0832 DAC0832的引脚及其功能的引脚及其功能CS：片选。与：片选。与ILE信号结合，可对信号结合，可对WR1 是否起作用是否起作用进行控制。进行控制。ILE：允许数据输入锁存。：允许数据输入锁存。WR1：写信号：写信号1，用于将，用于将CPU数据总线送来的数据锁数据总线送来的数据锁存于输入存于输入 寄存器中，寄存器中，WR1有效时，有效时，CS和和ILE必须同必须同时有效。时有效。WR2：写信号：写信号2，用于将输入寄存器中的数据传送到，用于将输入寄存器中的数据传送到DAC寄存器中，并锁存起来。当寄存器中，并锁存起来。当WR2有效时，

6、有效时，XFER也必须同时有效。也必须同时有效。XFER:传送控制信号，控制传送控制信号，控制WR2，选通，选通DAC寄存器。寄存器。DI7DI0：8位数字输入。位数字输入。Iout1：DAC电流输出电流输出1，当数字量为全，当数字量为全1时，输出时，输出电流最大；当数字量为全电流最大；当数字量为全0时输出电流最小。时输出电流最小。Iout2：DAC电流输出电流输出2。Rbf：反馈电阻：反馈电阻(15K)，已固化在芯片中。，已固化在芯片中。Rbf作作为运算放大器反馈电阻，为为运算放大器反馈电阻，为DAC提供电压输出。提供电压输出。Vref：参考电压输入，通过它将外加高精度电压源：参考电压输入，

7、通过它将外加高精度电压源与内部的电阻网络相连接。与内部的电阻网络相连接。Vref可在可在10一一10 V范范围内选择。围内选择。VCC：数字电路电源。：数字电路电源。DGND：数字地。：数字地。AGND：模拟地。：模拟地。3.D/A转换器的单极性与双极性输出电路D2VU8REFOUTDAC单极性输出电路D/A转换器的单极性与双极性输出电路DAC双极性输出电路)V(2UUREF1OUT双极性输出时的分辨率比单极性输出时降低双极性输出时的分辨率比单极性输出时降低1/2，这，这是由于对双极性输出而言，最高位作为符号位，只是由于对双极性输出而言，最高位作为符号位，只有有7位数值位位数值位。1 1、单缓

8、冲方式、单缓冲方式 9.5.3 DAC0832的扩展与应用的扩展与应用【例】电路按图，要求输出锯齿波如图（【例】电路按图，要求输出锯齿波如图（a a）所）所示，幅度为示，幅度为U UREFREF/2=2.5V/2=2.5V。 解：程序如下：解：程序如下：START: MOV DPTR,#7FFFH START: MOV DPTR,#7FFFH ; ;置置DAC0832DAC0832地址地址; ;LOOP1: MOV R7,#80H LOOP1: MOV R7,#80H ; ;置锯齿波幅值置锯齿波幅值; 1; 1机周机周LOOP2: MOV A,R7 LOOP2: MOV A,R7 ; ;读输出

9、值读输出值; 1; 1机周机周 MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A ; ;输出输出; 2; 2机周机周 DJNZ R7,LOOP2 DJNZ R7,LOOP2 ; ;判周期结束否判周期结束否? 2? 2机周机周 SJMP LOOP1 SJMP LOOP1 ; ;循环输出循环输出; 2; 2机周机周2 2、双缓冲方式、双缓冲方式【例】按上页图（【例】按上页图（a a）编程，）编程，DAC0832DAC0832和和输出端接运放输出端接运放后，分别接图形显示器后，分别接图形显示器X X轴和轴和Y Y轴偏转放大器输入端，实轴偏转放大器输入端，实现同步输出，更新图形显示器光点位置。已知现同步

10、输出，更新图形显示器光点位置。已知X X轴信号轴信号和和Y Y轴信号已分别存于轴信号已分别存于30H30H、31H31H中。中。解：解：DOUT:MOV DPTR,#0DFFFH DOUT:MOV DPTR,#0DFFFH ; ;置置DAC0832(1)DAC0832(1)输入寄存器地输入寄存器地址址 MOV A ,30H MOV A ,30H ; ;取取X X轴信号轴信号 MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A ;X;X轴信号轴信号0832(1)0832(1)输入寄存输入寄存器器 MOV DPTR,#0BFFFH MOV DPTR,#0BFFFH ; ;置置DAC0832(2)DAC

11、0832(2)输入寄存器地输入寄存器地址址 MOV A,31H MOV A,31H ; ;取取Y Y轴信号轴信号 MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A ;Y;Y轴信号轴信号0832(2)0832(2)输入寄存输入寄存器器 MOV DPTR,#7FFFH MOV DPTR,#7FFFH ; ;置置0832(1)0832(1)、(2)DAC(2)DAC寄存器地寄存器地址址 MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A ; ;同步同步D/A,D/A,输出输出X X、Y Y轴信号轴信号 RET RET 9.6 A/D转换器接口的扩展及应用转换器接口的扩展及应用 9.6.1概述概述 将连续的

12、模拟信号转换成二进制数的器件，将连续的模拟信号转换成二进制数的器件，是一个将模拟信号值编制成对应的二进制码的是一个将模拟信号值编制成对应的二进制码的编码器。数模转换器则是一个解码器。编码器。数模转换器则是一个解码器。 常用的模数转换器有：计数式常用的模数转换器有：计数式A/D转换转换器、双积分式器、双积分式A/D转换器、逐位比较式转换器、逐位比较式A/D转转换器及并行直接比较式换器及并行直接比较式A/D转换器等。转换器等。 完整的模数转换器应该包含输入、输出信号：完整的模数转换器应该包含输入、输出信号： 模拟输入信号模拟输入信号Vin和参考电压和参考电压Vref 数字输出信号数字输出信号 启动

13、转换信号启动转换信号 转换完成（结束）信号或者转换完成（结束）信号或者“忙忙”信号信号 数据输出允许信号数据输出允许信号对对A/D转换的控制一般分为三个过程：转换的控制一般分为三个过程：通过控制口发出通过控制口发出转换信号，命令模数转换器转换信号，命令模数转换器开始转换。开始转换。A/D转换是否结束。转换是否结束。 转换结束，发出数据输出允许信号，转换结束，发出数据输出允许信号，转换完转换完成的数据成的数据。 采用采用CMOS工艺制成的工艺制成的8位位8通道逐次逼近式模数通道逐次逼近式模数转换器。转换器。转换一次时间为转换一次时间为64个时钟周期。个时钟周期。可用单一电源供电，此时模拟电压输入

14、范围为可用单一电源供电，此时模拟电压输入范围为05V，无需调零和满刻度调整。无需调零和满刻度调整。非调整误差为非调整误差为1LSB。三态锁存输出。三态锁存输出。低功耗为低功耗为15mW。 9.6.2 8位位8通道通道A/D芯片芯片ADC0809 ADC0809 ADC0809的内部逻辑结构的内部逻辑结构8路模拟开关、模拟开关的地址锁存和译码电路路模拟开关、模拟开关的地址锁存和译码电路比较器比较器256R电阻网络电阻网络电子开关逐位比较寄存器电子开关逐位比较寄存器SAR三态输出锁存缓冲器以及控制三态输出锁存缓冲器以及控制定时电路定时电路 ADC0809 内部逻辑结构内部逻辑结构 ADC0809

15、ADC0809的引脚及功能的引脚及功能 ADD A、ADD B、ADD C：模拟通道的地址选择线。：模拟通道的地址选择线。 8路模拟开关的路模拟开关的3位地址选通输入端与对应的输入通位地址选通输入端与对应的输入通道的关系见表。道的关系见表。 ALE：地址锁存允许信号。由：地址锁存允许信号。由高到低的负跳变有效高到低的负跳变有效，锁存锁存ADD A、ADD B、ADD C的状态，选通相应的模的状态，选通相应的模拟通道。拟通道。 2128：数字输出线。：数字输出线。 通道选择表通道选择表 IN0IN7：模拟量输入通道。：模拟量输入通道。输入信号为单极性，电压范围输入信号为单极性，电压范围0VCC。

16、若信号过小还需加以放大。若信号过小还需加以放大。在在A/D转换过程中模拟量的值不应变化，对变化速度转换过程中模拟量的值不应变化，对变化速度快的模拟量，在输入前应增加采样保持电路。快的模拟量，在输入前应增加采样保持电路。 START：启动信号。在此端上加一正脉冲信号，脉冲：启动信号。在此端上加一正脉冲信号，脉冲的上升沿将内部寄存器全部清的上升沿将内部寄存器全部清0，在其，在其下降沿下降沿A/D开始转开始转换。换。EOC：转换结束信号。在：转换结束信号。在START信号的上升沿之后信号的上升沿之后08个时钟周期内，个时钟周期内，EOC变为变为低电平低电平。当转换结束时，。当转换结束时，EOC变为变

17、为高电平高电平，这时转换得到的数据可供读出。，这时转换得到的数据可供读出。OE：输出允许信号。当：输出允许信号。当OE有效时，有效时，A/D的输出锁存缓的输出锁存缓冲器开放，将其中的数据放到外面的数据线上。冲器开放，将其中的数据放到外面的数据线上。 CLK：时钟。时钟频率范围为：时钟。时钟频率范围为10K1280KHz。通常通常由由80C51 ALE端直接或分频后与端直接或分频后与0809 CLK端相连接。端相连接。 ADC0809的时序图的时序图 9.6.3 ADC0809的扩展及应用的扩展及应用 中断方式中断方式【例】【例】 按上图，用中断方式对按上图，用中断方式对8 8路模拟信号依次路模

18、拟信号依次A/DA/D转换转换一一次，并把结果存入以次，并把结果存入以30H30H为首址的内为首址的内RAMRAM中，试编制程序。中，试编制程序。解：解： ORG 0000H ORG 0000H ; ;复位地址复位地址 LJMP STAT LJMP STAT ; ;转初始化程序转初始化程序 ORG 0013H ORG 0013H ; ;中断服务子程序入口地中断服务子程序入口地址址 LJMP PINT1 LJMP PINT1 ; ;中断中断, ,转中断服务子程转中断服务子程序序; ; ORG 0100H ORG 0100H ; ;初始化程序首地址初始化程序首地址STAT: MOV R1,#30H

19、 STAT: MOV R1,#30H ; ;置数据区首址置数据区首址 MOV R7,#8 MOV R7,#8 ; ;置通道数置通道数 SETB IT1 SETB IT1 ; ;置边沿触发方式置边沿触发方式 SETB EX1 SETB EX1 ; ;开中开中 SETB EA SETB EA ;CPU;CPU开中开中 MOV DPTR,#0FEF8H MOV DPTR,#0FEF8H ; ;置置08090809通道通道0 0地址地址 MOVX DPTR,AMOVX DPTR,A ; ;启动启动0 0通道通道A/DA/D LJMP MAIN LJMP MAIN ; ;转主程序转主程序, ,并等待并等

20、待A/DA/D中中断断 ORG 0200H ORG 0200H ; ;中断服务子程序首地址中断服务子程序首地址 PINT1: PUSH Acc PINT1: PUSH Acc ; ;保护现场保护现场 PUSH PSW PUSH PSW ; ; MOVX A,DPTR MOVX A,DPTR ; ;读读A/DA/D值值 MOV R1,A MOV R1,A ; ;存存A/DA/D值值 INC DPTR INC DPTR ; ;修正通道地址修正通道地址 INC R1 INC R1 ; ;修正数据区地址修正数据区地址 MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A ; ;启动下一通道启动下一通道A/D

21、A/D DJNZ R7,GORETI DJNZ R7,GORETI ; ;判判8 8路采集完否路采集完否? ?未完继未完继续续 CLR EX1 CLR EX1 ;8;8路采集已完路采集已完, ,关中关中GORETI:POP PSW GORETI:POP PSW ; ;恢复现场恢复现场 POP Acc POP Acc ; ; RETI RETI ; ;中断返回中断返回 查询方式查询方式 工作在查询方式时工作在查询方式时,0809 EOC,0809 EOC端可不必通过反相器与或端可不必通过反相器与或相连，直接与相连，直接与80C51 P180C51 P1口或口或P3P3口中任一端线相连。口中任一端

22、线相连。【例【例】用用P1.0P1.0直接与直接与0809 EOC0809 EOC端相连端相连，试用查询方式编制，试用查询方式编制程序，对程序，对8 8路模拟信号依次路模拟信号依次A/DA/D转换一次，并把结果存入以转换一次，并把结果存入以40H40H为首址的内为首址的内RAMRAM中。中。MAIN:MOV R1,#40HMAIN:MOV R1,#40H ; ;置数据区首址置数据区首址 MOV R7,#8MOV R7,#8 ; ;置通道数置通道数 SETB P1.0SETB P1.0 ; ;置置P1.0P1.0输入态输入态 MOV DPTR,#0FEF8HMOV DPTR,#0FEF8H ;

23、;置置08090809通道通道0 0地址地址LOOP:MOVX DPTR,ALOOP:MOVX DPTR,A ; ;启动启动A/DA/D JNB P1.0,$ JNB P1.0,$ ; ;查询查询A/DA/D转换结束否？未完继续查询等待转换结束否？未完继续查询等待 MOVX A,DPTRMOVX A,DPTR ;A/D;A/D已结束已结束, ,读读A/DA/D值值 MOV R1,AMOV R1,A ; ;存存A/DA/D值值 INC DPTRINC DPTR ; ;修改通道地址修改通道地址 INC R1INC R1 ; ;修改数据区地址修改数据区地址 DJNZ R7,LOOPDJNZ R7,LOOP ; ;判判8 8路采集完否路采集完否? ?未完继续未完继续 RETRET ;8