第8章 数模及模数转换器接口技术《单片机原理与应用系统设计》

《单片机原理与应用系统设计》✩精品课件合集第X章XXXX第八章数模及模数转换器接口技术8.18.2第八章 数模及模数转换器接口技术单片机与D/A 转换器接口单片机与A/D 转换器接口8.1 单片机与D/A 转换器接口D/A（数/模）转换器输入的是数字量，经转换后输出的是模拟量。为把数字量转换为模拟量，在D/A

转换芯片中要有解码网络，常用的主要为二进制权电阻解码网络和梯形电阻解码网络。转换过程是先将各位数码按其权的大小转换为相应的模拟分量，然后再以叠加方法把各模拟分量相加，其和就是D/A

转换的结果。D/A

转换器概述8.1 单片机与D/A 转换器接口D/A

转换器概述当参考电压输入VR

固定时，转换器的模拟输出与D

成正比关系。对于单位数字量的变化，模拟输出是按等幅度的阶跃量变化的。R-2R

梯形电阻网络D/A

转换器8.1 单片机与D/A 转换器接口D/A

转换器概述D/A

转换器有两种输出形式，一种是电压输出形式，即输入是二进制数或BCD码的数字量，而输出为电压。另一种是电流输出形式，即输出为电流。实现D/A转换器和微型计算机接口技术的关键是数据锁存问题。有些D/A

转换器芯片本身带有锁存器，但也有些D/A

转换器芯片本身不带锁存器。根据转换器芯片内是否有锁存器，可以把D/A

转换器分为内部无锁存器和内部有锁存器两类。8.1 单片机与D/A 转换器接口D/A

转换器概述技术指标分辨率是D/A

转换器对输入量变化敏感程度的描述，与输入数字量的位数有关。数字量位数越多，分辨率也就越高，亦即转换器对输入量变化的敏感程度也就越高。建立时间是描述D/A

转换速度快慢的一个参数，用于表明转换速度。其值是从输入数字量到输出达到终值误差±（1/2）LSB（最低有效位）时所需的时间。输出形式为电流的转换器建立时间较短，而输出形式为电压的转换器建立时间较长。8.1 单片机与D/A 转换器接口12

位并行D/A

转换器芯片DAC1208/1209/1210主要技术指标分辨率12位；电流建立时间1

μs；线性误差DAC1210

为0.05%VFS，DAC1209

为0.024%VFS，DAC1208

为0.012%VFS；逻辑电平输入与TTL

电平兼容；具有双缓冲数据锁存器，可接成双缓冲或直接数字输入；单电源＋5

V～＋15V，低功耗20

mW，参考电压VREF

为－10

V～＋10V。8.1 单片机与D/A 转换器接口12

位并行D/A

转换器芯片DAC1208/1209/1210内部结构DAC1208/1209/1210内部结构图8.1 单片机与D/A 转换器接口12

位并行D/A

转换器芯片DAC1208/1209/1210引脚功能DAC1208

共有24

个管脚，采用双列直插式结构。输入输出线；电源及地线；控制线。8.1 单片机与D/A 转换器接口12

位并行D/A

转换器芯片DAC1208/1209/1210工作方式单缓冲工作方式单缓冲工作时序8.1 单片机与D/A 转换器接口12

位并行D/A

转换器芯片DAC1208/1209/1210工作方式双缓冲连接方式双缓冲工作时序图8.1 单片机与D/A 转换器接口12

位并行D/A

转换器芯片DAC1208/1209/1210输出方式单极性输出方式双极性输出方式8.1 单片机与D/A 转换器接口12位并行D/A

转换器芯片DAC1208/1209/1210DAC1208/1209/1210

与51

单片机的接口及程序设计【例8-1】产生锯齿波。在一些控制应用中，需要有一个线性增长的电压（锯齿波）来控制检测过程、移动记录笔或移动电子束等。对此可通过在DAC1208

的输出端接运算放大器，由运算放大器产生锯齿波来实现。图为DAC1208

与单片机AT89C51

的接口电路（单缓冲方式）8.1 单片机与D/A 转换器接口12位并行D/A

转换器芯片DAC1208/1209/1210DAC1208/1209/1210

与51

单片机的接口及程序设计D/A

转换产生的锯齿波8.1 单片机与D/A 转换器接口12位并行D/A

转换器芯片DAC1208/1209/1210DAC1208/1209/1210

与51

单片机的接口及程序设计【例8-2】产生方波。对于小功率直流电机驱动，使用单片机极为方便，其方法就是控制电机定子电压接通和断开时间的比值（即占空比），以此来驱动电机和改变电机的转速，这种方法称为脉冲宽度调速法。图为脉宽调速原理。8.1 单片机与D/A 转换器接口12

位并行D/A

转换器芯片DAC1208/1209/1210DAC1208/1209/1210

与51

单片机的接口及程序设计【例8-3】曲线的产生。双缓冲方式用于多路数/模转换系统，以实现多路模拟信号的同步输出，例如使用单片机控制X-Y

绘图仪。X-Y

绘图仪由X、Y

两个方向的步进电机驱动，其中一个电机控制绘笔沿X方向运动，另一个电机控制绘笔沿Y

方向运动。对X-Y绘图仪的控制有两点基本要求：一是需要两路D/A

转换器分别给X

通道和Y

通道提供模拟信号，使绘图笔能沿X-Y

轴作平面运动；二是两路模拟信号要同步输出，以使绘制的曲线光滑，否则绘制出的曲线就是台阶状的。为此就要使用两片DAC1208，并采用双缓冲方式连接，8.1 单片机与D/A 转换器接口12

位并行D/A

转换器芯片DAC1208/1209/1210DAC1208/1209/1210

与51

单片机的接口及程序设计DAC1208

与AT89C51的连接（双缓冲方式）8.2 单片机与A/D

转换器接口选择A/D

转换芯片时，主要考虑以下几方面的问题：选择分辨率；确定精度；输入或输出特性和范围的要求；选择转换时间；三态总线输入问题；时间配合问题。8.2 单片机与A/D

转换器接口A/D转换器分类及工作原理A/D转换电路的种类很多，按分辨率分为4

位、8

位、10

位、16

位和BCD

码的位和 位等。按转换速度分为低速、中速和高速等。按转换原理可分为四种：计数式

A/D

转换器、逐次逼近式A/D

转换器、双积分式A/D

转换器和并行式A/D

转换器。逐次逼近式转换的基本原理是用一个计量单位使连续量整量化（简称量化），即用计量单位与连续量比较，把连续量变为计量单位的整数倍，略去小于计量单位的连续量部分。这样所得到的整数量即数字量。8.2 单片机与A/D

转换器接口A/D

转换器分类及工作原理逐次逼近A/D

转换原理框图8.2 单片机与A/D

转换器接口12

位A/D

转换器AD574AAD574A

的内部结构8.2 单片机与A/D

转换器接口12

位A/D

转换器AD574AAD574A

的工作时序图8.2 单片机与A/D

转换器接口AD574A

的引脚功能AD574A

的引脚图AD574A

控制信号状态表8.2 单片机与A/D

转换器接口AD574A

的输入特性AD574A

有两个模拟电压输入引脚10VIN

和20VIN，具有10

V

和20

V的量程范围。这两个引脚的输入电压可以是单极性的，也可以是双极性的。由用户通过改变输入电路的连接形式。可使AD574A

进行单极性和双极性模拟信号的转换。8.2 单片机与A/D

转换器接口AD574A

的输入特性AD574A

的模拟输入电路8.2 单片机与A/D

转换器接口AD574A

与AT89C51

的硬件接口及程序设计AD574A

与AT89C51单片机的接口电路8.2 单片机与A/D

转换器接口AD574A

与AT89C51

的硬件接口及程序设计AD574A

与AT89C51单片机的接口电路电路连接主要涉及两个问题:一是多路模拟信号通道选择，二是A/D

转换完成后转换数据的传送。8.2 单片机与A/D

转换器接口具有温度补偿的12

位串行A/D

转换器MAX1230MAX1230

的内部组成及引脚功能它内置基准电压源、时钟电路和温度传感器，具有16个模拟输入通道，可实现输入