DA数模转换器

1、郑州科技学院微机原理与接口技术课程设计题 目 D/A数模转换器 学生姓名 目 录1 课程的目的12 课程设计的任务与要求23 设计方案与论证33.1 方案一33.2 方案二33.3 方案三33.4 方案四33.5 方案五44 设计原理及功能说明54.1 转换器产生各种波形的原理54.2 功能说明64.2.l DAC0832内部结构64.2.2 DAC0832脚功能64.2.3 DAC0832工作方式95 单元电路的设计（计算与说明）105.1 实验原理图106 硬件的制作与调试116.1 锯齿波116.2 正弦波126.3 实验结果147 总结16参考文献18附录1：总体电路设计原理图19附录

2、2：元器件清单201 课程的目的随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测等领域中，为提高系 统的性能指标，对信号的处理已广泛采用了数字计算机技术。由于实际处理对象往往都是一些模拟量 (如温度、压力、位移、图素等)，要使计算机或数字仪表能够识别、处理这些信号，必须首先将这些模拟信 号转换成数字信号，而后经过分析、处理，最后再将这些数字量的结果转换成模拟量，以便驱动执行机构。因此，在模拟信号和数字信号之间就需要一种能起桥梁作用的电路数模转换器 1 。本次课程的目的：1. 了解数模转换的原理，学习数模转换芯片的使用方法，熟悉D/A芯片接口设计方法，掌握利用数模转换芯片产

3、生锯齿波或正弦波的方法。2. 在数据段中存放好对应能够产生锯齿波或正弦波的数字量，正弦波要求20个值。3. 编写程序将数据段中的数字量送到DA0832的输出端产生锯齿波或正弦波2 课程设计的任务与要求用DAC0832设计一个D/A转换接口电路，采用单缓冲工作方式，产生锯齿波和正弦波。实验前要作好充分准备，包括程序框图、源程序清单、调试步骤、测试方法、对运行结果的分析等。 熟悉与实验有关的系统软件（如编辑程序、汇编程序、连接程序和调试程序等）使用方法。在程序调试过程中，有意识地了解并掌握实验系统的软硬件环境及使用，掌握程序的调试及运行的方法技巧。 实验前仔细阅读理解教材相关章节的相关内容，实验时

4、必须携带教材及实验讲义。掌握课程设计的相关知识、概念清晰，程序设计合理、能够正确运行。编程产生以下波形（从Ub 输出，用示波器观察）锯齿波。（产生锯齿波只须将输出到DAC0832 的数据由0 循环递增。）正弦波。（产生正弦波可根据正弦函数建一个正弦数字量表，取值范围为一个周期，表中数据个数在16 个以上。）3 设计方案与论证3.1 方案一用分立元件组成的函数信号发生器通常是但函数信号发生器3，且频率不高，工作不是很稳定，而且不易调试，虽然结构简单，制作容易，但是输出的信号频率线性度差、频率稳定度底、频率分辨率低、频率变化时间比较长，相位的噪声大以及人机界面不友好等缺点。3.2 方案二用模拟电路

5、搭建的函数信号发生器79，可以利用晶体管、运放IC的等通用器件制作，应用专门的函数信号发生器IC，如8038等，他们的功能较少，而且精度不高，频率上限不高，调节方式也不够灵活，频率和占空比也不能独立调节，二者相互影响。3.3 方案三利用专用直接数字合成DDS芯片的函数信号发生器68，能产生任意波形并能达到很高的频率、频率切换速度快、切换相位连续、输出信号相位噪音低、可编程、全数字化、易于集成、体积小、重量轻、等优点，但是成本较高，从成本上考虑，不适合选择这么昂贵的芯片。3.4 方案四基于单片机的函数信号发生器采用单片机编程的方法来实现59。该方法可以通过编程的方法来控制信号波形的频率和幅度，而

6、且在硬件电路不变的情况下，通过改变程序来实现频率的变换。此外，由于通过编程方法产生的是数字信号，所以信号的精度可以做的很高。3.5 方案五利用DAC0832芯片4，利用debug 输出命令（O 290，数据）输出数据给DAC0832，用万用表测量单极性输出端a 及双极性输出端b 的电压，验证数字与电压之间的线性关系，示波器观察输出图形。与以上的方案相比，其器材相对容易得到，方便找到，利于调试。又能达到学习的目的，所以我选择此方案。4 设计原理及功能说明4.1 转换器产生各种波形的原理D/A转换器产生各种波形的原理：利用D/A转换器输出的模拟量与输入数字量成正比关系这一特点，将D/A转换器作为微

7、机输出接口，CPU通过程序向D/A转换器输出随时间呈现不同变化规律的数字量，则D/A转换器就可输出各种各样的模拟量，如方波、三角波、锯齿波、正弦波等。数模转换器，又称D/A转换器，简称DAC，它是一种将二进制数字量形式的离散信号转换成以标准量（或参考量）为基准的模拟量的器件。最常见的数模转换器是将并行二进制的数字量转换为直流电压或直流电流，其电路抗干扰性较好，常用作过程控制计算机系统的输出通道，与执行器相连，实现对生产过程的自动控制。数模转换器电路还用在利用反馈技术的模数转换器设计中。图4-1 D/A转换原理图4.2 功能说明4.2.l DAC0832内部结构DAC0832内部由三部分的电路组

8、成2。 “8位输入寄存器”、“8位DAC寄存器”、“8位D/A转换电路”由8位T型电阻网络和电子开关组成。DAC0832的主要技术指标2输入：8位数字量。内有锁存器，数字量输入端可直接与CPU的数据段总线相连。输入方式：双缓冲、单缓冲和直接输入三种方式。输入逻辑：与TTL兼容。输出：模拟量电流IOUT1和IOUT2。电流建立时间：1s线性误差：0.2%FSR（Full scale range），即芯片的线性误差为满量程的0.2%。非线性误差：0.4%FSR。功耗：20mW。工作电压：单一+5+15V电源。参考电压：-10+10V。4.2.2 DAC0832脚功能DAC0832共有20条引脚，双

9、列直插式封装。引脚连接和命名如图4-2所示。1. 数字量输入线DI7DI0（8条）；2. 控制线（5条）；3. 输出线（3条）； 4. 电源线（4条）4-2DAC0832引脚连接和命名4-3DAC结构框图及引脚排列该D/A转换器为20引脚双列直插式封装，各引脚含义如下3：(1)DI7DI0转换数据输入端。(2)CS片选信号（输入），低电平有效。(3)ILE数据锁存允许信号（输入），高电平有效。(4)WR1第一信号（输入），低电平有效。该信号与ILE 信号共同控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式：当ILE=1和WR1 =0时，为输入寄存器直通方式；当ILE=1和WR1 =1时，为输入寄存

10、器锁存方式。(5) WR2 第2写信号(输入),低电平有效.该信号与信号XFER合在一起控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式:当 WR2=0和XFER=0时,为DAC寄存器直通方式; 当WR2=1和XFER=0时,为DAC寄存器锁存方式。 (6)XFER数据传送控制信号(输入),低电平有效 。(7)Iout1电流输出“1”。当数据为全“1”时，输出电流最大；为全“0”时输出电流最小。(8)Iout2电流输出“2”。DAC转换器的特性之一是：Iout1 +Iout2=常数。(9)Rfb反馈电阻端，即运算放大器的反馈电阻端，电阻（15K）已固化在芯片中。因为DAC0832是电流输出型D/

11、A转换器，为得到电压的转换输出，使用时需在两个电流输出端接运算放大器，Rfb 即为运算放大器的反馈电阻，运算放大器的接法如图8.3所示。(10)Vref基准电压，是外加高精度电压源，与芯片内的电阻网络相连接，该电压可正可负，范围为-10V+10V.(11)DGND数字地(12)AGND模拟地4.2.3 DAC0832工作方式 DAC0832利用WR1 、 WR2 、ILE、XFER 控制信号可以构成三种不同的工作方式3。1) 直通方式 WR1= WR2 =0时，数据可以从输入端经两个寄存器直接进入D/A转换器。2)单缓冲方式 两个寄存器之一始终处于直通，即WR1=0或WR2=0，另一个寄存器处

12、于受控状态。3)双缓冲方式 两个寄存器均处于受控状态。这种工作方式适合于多模拟信号同时输出的应用场合。2.工作方式外部五个控制信号：ILE，CS，WR1,WR2，XFER连接方式的不同，可工作于多种方式:直通方式，单缓冲方式，双缓冲方式。5 单元电路的设计（计算与说明）5.1 实验原理图5-1 实验原理图电路中DA0832采用单缓冲方式，具有单、双极性输出端（图示中分别为Ua、Ub）。8 位D/A 转换器DAC0832 的口地址为290，输入数据与输出电压的关系为：（UREF 表示参考电压，N 表示数数据），这里的PC机参考电压为+5V电源。6 硬件的制作与调试6.1 锯齿波流程图：图6-1

13、锯齿波流程图锯齿波实现代码：code segmentassume cs:codestart: mov cl,0mov dx,290hlll: mov al,clmov dx,290h ;从D/A 输出一数据out dx,alinc al ;al 加1mov cl,almov ah,1 ;判断是否有键按下int 16hje lll ;若无则转LLLmov ah,4ch ;返回DOSint 21hcode endsend start程序每循环一次，cl加1，因此实际上锯齿波的上升边是由256个小阶梯构成的，但由于阶梯很小，所以宏观上看就如图中所画的线性增长锯齿波。 通过cl加1，可得到正向的锯齿波

14、，反之cl减1可得到负向的锯齿波。 程序中cl的变化范围是0255，因此得到的锯齿波是满幅度的。如要求得到非满幅锯齿波，可通过计算求的数字量的初值和终值，然后在程序中通过置初值和终值的方法实现。 6.2 正弦波流程图：6-2正弦波流程图正弦波实现代码：data segmentsin db 80h,96h,0aeh,0c5h,0d8h,0e9h,0f5h,0fdhdb 0ffh,0fdh,0f5h,0e9h,0d8h,0c5h,0aeh,96hdb 80h,66h,4eh,38h,25h,15h,09h,04hdb 00h,04h,09h,15h,25h,38h,4eh,66h ;正弦波数据da

15、ta endscode segmentassume cs:code,ds:datastart: mov ax,datamov ds,axll: mov si,offset sin ;置正弦波数据的偏移地址为SImov bh,32 ;一组输出32 个数据lll: mov al,si ;将数据输出到D/A 转换器mov dx,290hout dx,almov ah,1int 16hjne exitmov cx,50delay: loop delay ;延时inc si ;取下一个数据dec bhjnz lll ;若未取完32 个数据则转llljmp llexit: mov ah,4ch ;退出in

16、t 21hcode endsend start以上程序产生的是正弦波，其低电平的宽度由延时子程序DELAYL所延时的时间来决定，高电平的宽度则由DELAYH所延时的时间决定。 6.3 实验结果在电路输出Ub端，使用电压表测量其电压值并记录，记录20个值之后使用模拟波形将测量值导入，结果图如下：1. 锯齿波图6-3 锯齿波2. 正弦波图6-4正弦波7 总结通过这一课程设计，使在课堂上所学习的汇编语言应用能力获得了大的提高，也极大的增强了编写调试程序和硬件连接的能力。本次所编写的多功能波形发生器的程序系统庞大而且繁杂，过程中，所遇到的问题非常多，整个过程就是一个不断面临问题，不断解决问题的过程，这

17、一过程充满了挑战性，也充满了各种困难，但不断的追踪错误的来源也是很有趣味的一件事情。为了成功完成这个设计，我们找了很多资料，也请教了很多同学，大家互相帮助，解答疑问，虽然累，但真的学到了很多有用的知识。在这期间，不断的碰到问题，比如电路图的设计，排版布线等。后来还有一个问题就是调频调幅的问题，由于我开始在程序当中设置的值过小导致后来我在示波器上看到的波形调频后效果不是非常的明显，后来我检查完了之后我又自己在电脑上进行修改程序调试终于把这个问题解决了。一开始的时候没有经验，不知如何下手，但我们没有松懈，一步步寻找解决问题的方法。最后成功运行出结果的时候大家都很兴奋，也有些小小的成就感。一个清晰的

18、设计思路对于拿下课题来说是至关重要的条件。对课题的理解和对元件的功能的熟识的人才能思路如泉涌，明确的思路能为后续的工作打下坚实的基础。利用网络和图书馆查资料积累案例，有利于思路的积极发散 硬件外部连线部分比较主要，实验时将外部电路开启更是重要，在本次试验中，开始由于忽略了外部电路，浪费了不少时间；其次，在实验中要注意实际操作与理论的差别，比如实验编程中要用到的实际地址，要据计算机的实际情况来查找确定。通过此次课程设计，我深切体会到了理论和实际不可分割、相辅相成的关系。动手能力应该建立在扎实的理论基础之上，不经思考盲目动手或者只是纸上谈兵都是没有好结果的。 本次课程设计实践完成了一次从理论到实践的飞跃，中间查阅了很多资料，遇到、解决了很多的困难。通过本次实践，对0832单片机有了更深入直观的了解，掌握了0832单片机应用系统开发的电路设计、装调及性能参数的测试方法，还有系统开发的程序设计方法与调试技术。参考文献1 康光华.电子技术基础（数字部分）（第四版）M.北京：高等教育出版社.2000:3884162 王忠民.微型计算机原理(第二版).西安电子科技大学出版社.2012.23 徐柳娟.函数信号发生器电路制作J.浙江水利水电专科学校学报,2009年 第4期4 关宝金.DAC0832教学应用J.高师物理期刊5 黄珍贵.