第7章DA转换器的应用

1、九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系第第7章章 DA转换器的应用转换器的应用九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系2知识与技能目标知识目标知识目标：1 1、掌握、掌握D/AD/A转换的基本知识。转换的基本知识。2 2、掌握、掌握DAC0832DAC0832与单片机的硬件连接。与单片机的硬件连接。3 3、掌握、掌握D/AD/A转换器的程序设计方法。转换器的程序设计方法。技能目标：技能目标：1 1、掌握数模转换芯片的程序调试方法。、掌握数模转换芯片的程序调试方法。2 2、掌握、掌握D/AD/A转换器硬件电路调试方法。转换器硬件电路调试方法。 九江职业技术学院电气工程系

2、九江职业技术学院电气工程系3工作任务 本项目的工作任务是设计一个简易低频信号发生器，本项目的工作任务是设计一个简易低频信号发生器，要求能输出要求能输出0.150Hz的正弦波、三角波和方波的正弦波、三角波和方波信号，其中正弦波和三角波信号可用按键选择输出，信号，其中正弦波和三角波信号可用按键选择输出，频率可通过加减键调节。频率可通过加减键调节。九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系4D/A转换器 数字量转换成模拟量的过程称为数字量转换成模拟量的过程称为数数/模转换模转换（D/A转换），实现转换），实现D/A转换的器件叫转换的器件叫数数/模转换器模转换器（D/A转换器）。转换器）。

3、九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系57.1.1 D/A转换的工作原理转换的工作原理在进行转换时首先将单片机输出的数字信号传递到数据寄在进行转换时首先将单片机输出的数字信号传递到数据寄存器中，然后由模拟电子开关把数字信号的高低电平变成存器中，然后由模拟电子开关把数字信号的高低电平变成对应的电子开关状态。当数字量某位为对应的电子开关状态。当数字量某位为“1”时，电子开关时，电子开关将基准电压将基准电压VR接入电阻网络的相应支路，若为接入电阻网络的相应支路，若为“0”时，则时，则将该支路接地。各支路的电流信号经过电阻网络加权后，将该支路接地。各支路的电流信号经过电阻网络加权后，由运

4、算放大器求和并转换成电压信号，作为由运算放大器求和并转换成电压信号，作为D/A转换器的转换器的输出。输出。 D/A转换器的基本结构九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系67.1.1 D/A转换的工作原理转换的工作原理D/A转换器的基本原理转换器的基本原理-是用电阻解码网络将N位数字量逐位转换成模拟量并求和。 BfbnREFONRRVV2I2I22I23I24I25I26I27I28九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系77.1.1 D/A转换的工作原理转换的工作原理九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系8由于数字量的不连续性，同时由于数字量的不连续性，

5、同时D/A转换器进行转转换器进行转换及单片机输出数据都需要一定的时间，因此输出换及单片机输出数据都需要一定的时间，因此输出的模拟量随时间的变化曲线是呈阶梯状不连续的曲的模拟量随时间的变化曲线是呈阶梯状不连续的曲线。线。t越小输出越光滑，可以近似认为是连续的。7.1.1 D/A转换的工作原理转换的工作原理九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系97.1.2 D/A转换器的性能指标转换器的性能指标分辨率分辨率是指输入数字量的最低有效位（是指输入数字量的最低有效位（LSB）发生）发生变化时，所对应的输出模拟量（常为电压）的变化变化时，所对应的输出模拟量（常为电压）的变化量。它反映了输出模

6、拟量的最小变化值。量。它反映了输出模拟量的最小变化值。分辨率与输入数字量的位数有确定的关系，可以表分辨率与输入数字量的位数有确定的关系，可以表示成示成FS / 。FS表示满量程输入值，表示满量程输入值，n为二进制为二进制位数。位数。n对于5V的满量程，采用位的DAC时，分辨率为5V/25619.5mV；当采用12位的DAC时，分辨率则为5V/40961.22mV。显然，位数越多分辨率就越高。2n九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系10建立时间建立时间 n从输入数字量到转换为模拟量输出所需的时间，反映D/A转换器的速度快慢程度，一般电流型D/A转换器比电压型D/A转换器快。转换精

7、度转换精度 n在D/A转换器转换范围内，输入数字量对应的模拟量实际输出值与理论值之间的最大误差，主要包括失调误差、增益误差和非线性误差等。7.1.2 D/A转换器的性能指标转换器的性能指标九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系117.2 8位位D/A转换器转换器DAC0832DAC0832是使用非常普遍的位是使用非常普遍的位D/A转换器，可以直接与单转换器，可以直接与单片机接口。片机接口。DAC0832以以电流形式输出电流形式输出，当需要转换为电压，当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。输出时，可外接运算放大器。DAC0832主要特性：主要特性：分辨率位；分辨率位；电流建立时

8、间电流建立时间S；数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式；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；输出电流线性度可在满量程下调节；逻辑电平输入与逻辑电平输入与TTL电平兼容；电平兼容；单一电源供电（单一电源供电（5V15V）；）；低功耗，低功耗，20m。九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系12 DAC0832由由，及及组成。组成。 D / A转换器采用转换器采用28=256级的级的倒倒R2R电阻电阻译码网络，基准电压译码网络，基准电压Vref, D / A转换器输出为电流转换器输出为电流，经过一个经过一个外接的运算放大器转换为电压输出。外接的运算

9、放大器转换为电压输出。7.2.1 DAC0832引脚及内部结构引脚及内部结构13数据传送控制数据传送控制输入寄存器D/A转换电路&LE23 AGND10 DGNDRfLE120 Vcc 812119VREFIOUT2IOUT1Rfb1WR1 2WR2 1718数数据据输输入入端端ILE 19 写入写入基准电压基准电压 13D6 14D5 15D4 16D3 4D2 5D1 6D0 7输出输出电流电流8位数据寄存器DAC寄存器九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系147.2.2 DAC0832的工作方式 直通方式直通方式n将输入锁存器和将输入锁存器和DAC寄存器的有关控制信

10、号都置为有效状态，当数寄存器的有关控制信号都置为有效状态，当数字量送到数据输入端时，不经过任何缓冲立即进入字量送到数据输入端时，不经过任何缓冲立即进入D/A转换器进行转换器进行转换，这种方式转换，这种方式一般不用于单片机控制系统一般不用于单片机控制系统。单缓冲器方式单缓冲器方式n将输入锁存器或将输入锁存器或DAC寄存器的任意一个置于直通方式而另一个受寄存器的任意一个置于直通方式而另一个受CPU控制，当数字量送入时只经过一级缓冲就进入控制，当数字量送入时只经过一级缓冲就进入D/A转换器进行转换器进行转换，这种方式转换，这种方式适用于只有一路模拟量输出或有几路模拟量输出但适用于只有一路模拟量输出或

11、有几路模拟量输出但不要求同步的系统不要求同步的系统。双缓冲方式双缓冲方式n是输入锁存器和是输入锁存器和DAC寄存器分别受寄存器分别受CPU控制，数字量的输入锁存和控制，数字量的输入锁存和D/A转换分两步完成。当数字量被写入输入锁存器后并不马上进行转换分两步完成。当数字量被写入输入锁存器后并不马上进行D/A转换，当转换，当CPU向向DAC寄存器发出有效控制信号时，才将数据送寄存器发出有效控制信号时，才将数据送入入DAC寄存器进行寄存器进行A/D转换，这种工作方式转换，这种工作方式适用于多路模拟量同步适用于多路模拟量同步输出的场合。输出的场合。九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系1

12、57.2.3 DAC0832的输出方式 单极性输出单极性输出双极性输出双极性输出图中若参考电压VREF为5V，则单极性输出电路中电压Vout=0+5V；双极性输出电路中电压VA=0+5V，Vout= 5+5V。九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系16 7.3.1 DAC0832与单片机的接口单缓冲 允许锁存信号ILE接+5V，片选信号与单片机地址线P2.7相连，数据传送控制信号和写信号接地，写信号与单片机的写信号线相连，输入锁存器地址为7FFFH，DAC寄存器处于直通方式，当CPU对DAC0832执行一次写操作，就控制输入锁存器打开，将数据送入D/A转换器进行转换。 例例1：

13、利用图示电路，在利用图示电路，在Vout端产端产生锯齿波信号输出。生锯齿波信号输出。START：MOV DPTR，#7FFFH ；送DAC0832的地址 MOV A，#00H ；装入待转换的数据LOOP：MOVX DPTR，A ；启动A/D转换 INC A AJMP LOOP问题：如何实现方波信号输出。问题：如何实现方波信号输出。九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系17 7.3.2 DAC0832与单片机的接口双缓冲 允许锁存信号允许锁存信号ILE接接+5V，两个写信号和都接到单片两个写信号和都接到单片机的写信号线上，数据传机的写信号线上，数据传送控制信号都接到单片机送控制信号

14、都接到单片机P2.7上，用于控制同步转上，用于控制同步转换输出，分别接单片机换输出，分别接单片机P2.5和和P2.6上，实现输入上，实现输入锁存控制，锁存控制，DAC0832输入输入锁存器的地址分别为锁存器的地址分别为DFFFH和和BFFFH， DAC寄存器具有相同的地址寄存器具有相同的地址7FFFH。九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系18例例2 利用图示电路实现两路模拟量同步输出。利用图示电路实现两路模拟量同步输出。参考程序如下：参考程序如下：MOVDPTR，#0DFFFH；送；送DAC0832（1）的地址）的地址MOVA，#data1MOVXDPTR，A ；将；将data

15、1送送DAC0832（1）的输入锁存器）的输入锁存器MOVDPTR，#0BFFFH；送；送DAC0832（2）的地址）的地址MOVA，#data2MOVXDPTR，A；将；将data2送送DAC0832（2）的输入锁存器）的输入锁存器MOVDPTR，#7FFFH ；送两片；送两片DAC0832的的DAC寄存器地址寄存器地址MOVXDPTR，A；进行两路数据同步转换输出；进行两路数据同步转换输出 DAC0832与单片机的接口双缓冲 九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系197.4.1 工作任务 本项目的工作任务是设计一个简易低频信号发生器，本项目的工作任务是设计一个简易低频信号发生

16、器，要求能输出要求能输出0.150Hz的正弦波、三角波和方波的正弦波、三角波和方波信号，其中正弦波和三角波信号可用按键选择输出，信号，其中正弦波和三角波信号可用按键选择输出，频率可通过加减键调节。频率可通过加减键调节。九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系20低频信号发生器设计与制作 由于输出信号的频率较低，可使用单片机作为控制由于输出信号的频率较低，可使用单片机作为控制器产生各种波形，对于方波，可以直接由器产生各种波形，对于方波，可以直接由51单片单片机的端口输出，而正弦波和三角波可以由机的端口输出，而正弦波和三角波可以由DAC0832进行转换实现。进行转换实现。九江职业技术学

17、院电气工程系九江职业技术学院电气工程系21 7.4.2 低频信号发生器硬件制作低频信号发生器硬件制作 九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系227.4.3 低频信号发生器的软件设计 低频信号发生器由主程序、定时器中断子程序等部分组成。低频信号发生器由主程序、定时器中断子程序等部分组成。n主程序主要包括初始化程序、键盘扫描程序、及频率值修改程序组主程序主要包括初始化程序、键盘扫描程序、及频率值修改程序组成。成。n初始化程序进行定时器初值、中断允许等设置。初始化程序进行定时器初值、中断允许等设置。n键盘扫描程序主要对三个按键进行检测，以判断是否要进行频率调整及键盘扫描程序主要对三个按

18、键进行检测，以判断是否要进行频率调整及波形调整。波形调整。n频率值修改程序主要进行定时器定时值的加减操作。频率值修改程序主要进行定时器定时值的加减操作。 n定时器中断子程序主要进行方波输出及正弦波、三角波的输出。定时器中断子程序主要进行方波输出及正弦波、三角波的输出。n方波的输出可以直接在定时溢出中断时，对输出端口取反即可实现。方波的输出可以直接在定时溢出中断时，对输出端口取反即可实现。n对正弦波和三角波，为了避免复杂的程序设计算法，设计了正弦波和三对正弦波和三角波，为了避免复杂的程序设计算法，设计了正弦波和三角波的波形数据表，将一个周期的正弦波或三角波平均分解为角波的波形数据表，将一个周期的

19、正弦波或三角波平均分解为256256个数个数据点，在进行波形输出时，将波形数据表中的值依次查出，并送入据点，在进行波形输出时，将波形数据表中的值依次查出，并送入DAC0832DAC0832中进行转换，得到正弦波或三角波。中进行转换，得到正弦波或三角波。 九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系23流程图九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系24参考程序 SINP DATA 30H ；正弦波查表指针；正弦波查表指针TH0D DATA 32H ；定时器初值存放（高；定时器初值存放（高8位）位）TL0D DATA 33H ；定时器初值存放（低；定时器初值存放（低8位）位）O

20、RG0000HLJMP STARTORG000BHLJMP INTT0ORG0060HSTART：MOV SP，#70H MOV SINP，#00H MOVTMOD，#11H MOVTH0D，#0FFH ；定时器初值，决定波形频率；定时器初值，决定波形频率 MOVTL0D，#00H MOVTH0，TH0D MOVTL0，TL0D 九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系25MOVDPTR，#LIST；设置表首初值，即输出正弦波；设置表首初值，即输出正弦波 SETB ET0；开中断；开中断 SETB EA SETB TR0；启动定时器；启动定时器MAIN：JNBP2.0，INCKEY；按键扫描；按键扫描 JNBP2.1，DECKEYJBP2.2，L1MOV DPTR，#LIST1；将表首改为三角波码表首地址；将表首改为三角波码表首地址SJMP L2L1：MOVDPTR，#LIST；将表首改为正弦波码表首地址；将表首改为正弦波码表首地址L2：ORLPCON，#01H LJMP MAIN九江职业技术学院电气工程系九江职业技术学院电气工程系26INCKEY：LCALL DL10MS；按键功能，输出频率