单片机项目实践教程刘燎原-项目七信号发生器

微控制器系统设计与应用

刘燎原

江苏建筑职业技术学院徐州建筑职业技术学院由于计算机本身只能处理数字量(二进制代码)。而在计算机应用领域中，特别是在实时控制系统中，常需要把外界连续变化的物理量(如温度、压力、流量、速度)，变成数字量输入计算机进行加工、处理，这为A/D。ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器，可对8路模拟电压量实现分时转换。转换步骤：

1.有clock时钟信号（典型值500KHZ，周期2us）（用T0产生方波）

2.Start、ALE（正脉冲）有效,通过ADDA、B、C选择1路模拟信号，开始转换Vin3.转换过程中，EOC=0;当转换结束时，EOC=1.（转换时间大概100us左右）

4.转换结束后，设置OE=1后，才可以读取转换后的数字量徐州建筑职业技术学院信号发生器的制作信号发生器信号发生器徐州建筑职业技术学院学时安排:徐州建筑职业技术学院

项目七信号发生器制作

-----------学习D/A转换

徐州建筑职业技术学院知识目标：1.理解D/A转换2.掌握DAC0832管教3.掌握0832与单片机的接口技能目标：1.掌握信号发生器的制作2.掌握信号发生器的调试徐州建筑职业技术学院需要把计算机计算结果的数字量转换成连续变化的模拟量输出，用以控制、调节执行机构,实现对被控对象的控制，这为D/A徐州建筑职业技术学院D/A转换器输入的是数字量，经转换后输出的是模拟量。一、概述1.D/A转换器的基本原理经典的D/A转换电路是T型电阻网络开关S3，S2，S1，S0分别代表对应的1位二进制数。某一数字量位Di=1，表示开关Si倒向右边；Di=0，表示开关Si倒向左边，接虚地，无电流。当右边第一条支路的开关S3倒向右边时，运算放大器得到的输入电流为-VREF/（2R），同理，开关S2，S1，S0倒向右边时，输入电流分别为-VREF/（4R），-VREF/（8R），-VREF/（16R）。如果一个二进制数据为1111，运算放大器的输入电流

I=-VREF/（2R）-VREF/（4R）-VREF/（8R）-VREF/（16R）

=-(23+22+21+20）VREF/（24R）

V0=IRf=-（23+22+21+20）VREF*Rf/（24R）将数字量推广到n位，输出模拟量与输入数字量之间关系的一般表达式为：

V0=-（Dn-12n-1+Dn-22n-2+…+D121+D020）

VREF*Rf/（2nR）

V0=-DVREF*Rf/（2nR）

(Di=1或0)若Rf=R,则：

V0=-D*VREF/2n

由此可见，输出电压的大小与数字量具有对应的关系。这样就完成了数字量到模拟量的转换。f徐州建筑职业技术学院2.分类按输入的二进制数的位数分类，有八位、十位、十二位和十六位等。按输出是电流还是电压分类，分为电压输出器件和电流输出器件。依数字量的传送方式分，有并行和串行D/A转换器；

3.D/A转换器的技术指标分辩率。数/模转换的分辩率是指最小输出电压(对应的输入二进制数为1)与最大输出电压(对应的输入二进制数的所有位全为1)之比。例如8位数的分辨率为1/256≈0.004，10位数分辨率为1/1024，约等于0.001。由此可见数字量位数越多，分辨率也就越高。分辨率通常用数字输入信号的位数表示，有8位、10位、12位等。建立时间。也称稳定时间，它是指从数字量输入到建立稳定的输出电流的时间，是描述D/A转换速率的一个重要参数。转换精度。由于转换器内部的误差等原因，当送一个确定的数字量给DAC后，它的实际输出值与该数值应产生的理想输出值之间会有一定的误差，它就是D/A转换器的精度。徐州建筑职业技术学院二.D/A转换芯片DAC0832

并行D/A（DAC0832）是使用非常普遍的8位D/A转换器，由于其片内有输入数据寄存器，故可以直接与单片机接口。DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。

DAC0832转换器芯片为20引脚，双列直插式封装。其引脚排列如右图所示DAC0832主要特性：分辨率：8位。输出稳定时间：1μS。非线性误差：0.20%。工作电源：（＋5V～＋15V）。功耗：20mＷ。工作方式：直通、单缓冲和双缓冲方式。输出电流线性度可在满量程下调节。逻辑电平输入与TTL电平兼容。徐州建筑职业技术学院

1.逻辑结构20个引脚、双列直插式8位输入寄存器8位DAC寄存器8位D/A转换器VREFIOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7~DI0CSWR1WR2XFERILELELEIOUT1&&&RFB在DAC0832中有两级数据缓冲锁存器:输入寄存器和DAC寄存器。其控制端为LE，分别受ILE、CS、WR1和WR2、XFER的控制。徐州建筑职业技术学院8位DAC寄存器8位D/A转换器VREFIOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7~DI0LEIOUT1LECSWR1WR2XFERILE&&&8位输入寄存器RFBVcc：芯片电源电压,+5V～+15VVREF：参考电压输入端，此端可接一个正电压，也可接一个负电压，它决定0至255的数字量转化出来的模拟量电压值的幅度，VREF范围为(+10～-10)V。VREF端与D/A内部T形电阻网络相连。RFB：反馈电阻引出端，DAC0832是电流输出，为了取得电压输出，需在电压输出端接运算放大器。DAC0832内部已经有反馈电阻，所以RFB端可以直接接到外部运算放大器的输出端，这样相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输出端和输入端之间。AGND：模拟信号地；DGND

：数字信号地2.引脚徐州建筑职业技术学院DI7~DI0：数字量输入信号其中:DI0为最低位，DI7为最高位IOUT1

：模拟电流输出端1

当输入数字为全”1”时,

输出电流最大，约为：全”0”时,输出电流为0IOUT2

：模拟电流输出端2IOUT1+IOUT2=常数8位DAC寄存器8位D/A转换器VREFIOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7~DI0LEIOUT1LECSWR1WR2XFERILE&&&8位输入寄存器RFB255VREF256RFB徐州建筑职业技术学院8位DAC寄存器8位D/A转换器VREFIOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7~DI0LEIOUT1LECSWR1WR2XFERILE&&&8位输入寄存器RFB0011第一级缓存锁存器（8位输入寄存器）控制端LE=1，输入寄存器的输出随输入而变化

LE=0，将输入数据锁存到输入寄存器ILE：

输入锁存允许信号,高电平有效CS：片选信号,低电平有效WR1：写信号1，低电平有效当ILE、CS、WR1同时有效时,LE=1，输入寄存器的输出随输入而变化。当WR1

，LE=0，将输入数据锁存到输入寄存器LE1徐州建筑职业技术学院LE2第二级缓存锁存器（8位DAC寄存器）控制端LE=1，输入寄存器的输出随输入而变化

LE=0，将输入数据锁存到输入寄存器XFER:转移控制信号，低电平有效WR2:写信号2，低电平有效

当XFER、WR2同时有效时,LE2=1,DAC寄存器输出随输入而变化；

WR1,LE=0，将输入数据锁存到DAC寄存器，数据进入D/A转换器，开始D/A转换VREF8位DAC寄存器8位D/A转换器IOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7~DI0LEIOUT1LECSWR1WR2XFERILE&&&8位输入寄存器RFB001徐州建筑职业技术学院3．D/A转换器的输出方式

D/A转换器输出分为单极性和双极性两种输出形式。

单极性输出双极性输出徐州建筑职业技术学院

4.DAC0832与系统的连接（1）直通方式：两个门都打开，门无效ILE接高电平，CS、WR1、WR2和XFER都接数字地8位数字量一旦到达DI7～DI0输入端，就立即加到8位D/A转换器，被转换成模拟量。图中如果向DAC0832传送的8位数据量为40H(01000000B)，则输出电压UOUT=-(64/256)*5V=-1.25V(反相)

徐州建筑职业技术学院+-Voport数据线地址译码PC总线WRA0~A9D0~D7+5VCSDAC0832DI0~DI7IOUT1IOUT2RFBXFER

WR2WR1ILE单缓冲工作方式:

输入寄存器工作于受控状态DAC寄存器工作于直通状态（2）单缓冲工作方式一个寄存器工作于直通状态，另一个工作于受控锁存器状态或同时受控在实际应用中，如果只有一路模拟量输出，或虽有几路模拟量但并不要求同步输出的情况，就可采用单缓冲方式。徐州建筑职业技术学院port数据线地址译码PC总线IOWA0~A9D0~D7+5VXFERDAC0832DI0~DI7+-VoIOUT1IOUT2RFBCS

WR1WR2ILE单缓冲工作方式

:

输入寄存器工作于直通状态DAC寄存器工作于受控状态徐州建筑职业技术学院

（3）双缓冲工作方式

两个寄存器均工作于分别受控锁存器状态，DAC0832PC总线数据线WR1WRDI0~DI7D0~D7+5VILE+-VoIOUT1IOUT2RFB

WR2CS地址译码A0~A9XFERVREF-5Vport1port2DGNDAGND徐州建筑职业技术学院当要求多个模拟量同时输出时，可采用双重缓冲方式。思考：相应的程序如何编写？地址译码port1XFERWR2CSWR1ILE+D/A转换DI7~DI0Vo1port2XFERWR2CSWR1ILE+D/A转换DI7~DI0Vo2port3DAC0832DAC0832D7~D0A9~A0IOWPC总线+5v+5v徐州建筑职业技术学院例：设计一个简易的函数发生器，产生正弦波、锯齿波、方波、三角波，通过开关选择波形。

电路

徐州建筑职业技术学院程序：#include<reg51.h>unsignedcharm=0;unsignedcharcodezhx[]={64,67,70,73,76,79,82,85,88,91,94,96,99,102,104,106,109,111,113,115,117,118,120,121,123,124,125,126,126,127,127,127,127,127,127,127,126,126,125,124,123,121,120,118,117,115,113,111,109,106,104,102,99,96,94,91,88,85,82,79,76,73,70,67,64,60,57,54,51,48,45,42,39,36,33,31,28,25,23,21,18,16,14,12,10,9,7,6,4,3,2,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,2,3,4,6,7,9,10,12,14,16,18,21,23,25,28,31,33,36,39,42,45,48,51,54,57,60};voiddelay(){unsignedchari;for(i=0;i<255;i++);}徐州建筑职业技术学院voidjuchi(void)//锯齿波.{unsignedchari;for(i=0;i<255;i++)P0=i;}v