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情境七情境七 AT89S51单片机单片机D/A转换接口设计转换接口设计 任务任务7.1 DAC0832的设计与仿真的设计与仿真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
2、/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九江职业技术学院电气工程系3工作任务1、设计一个锯齿波产生电路、设计一个锯齿波产生电路2、设计一个电机调速电路、设计一个电机调速电路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）。 转换精度和转换速度是衡量转换精度和转换速度是衡量A/D转换器和转换器和D/A转转换器性能优劣的主要标志。换器性能优劣的主要标志
3、。目前常见的目前常见的D/A转换器中，有权电阻网络转换器中，有权电阻网络D/A转转换器，倒梯形电阻网络换器，倒梯形电阻网络D/A转换器、权电流型转换器、权电流型D/A转换器、开关树型转换器、开关树型D/A转换器转换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57.1 权电阻网络D/A转换器一个多位二进制数中每一位的一个多位二进制数中每一位的1代表的数值大小称为这一代表的数值大小称为这一位的权。如果一个位的权。如果一个n位二进制数用位二进制数用 表示，最高位到最低位的权依次为表示，最高位到最低位的权依次为n121 0=.nnDddd dn-12102222n 、九江职业技术学院电气工程
4、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，由运算放大器求和并转换成电压
5、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77.1.1 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。 2R E FfbOnnVVRDR I2I22I23I24I25I26I27I28九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上图有上图有8个电子开关，它们的状态分别受输入代码个电子开关，它们的状态分别受输入代码的取值控制，代码为的取值控制，代码为1时开关接到参考电压时开关接到参考电压Vre
6、f上，上，代码为代码为0时开关接地。故时开关接地。故 =1时有支路电流流向时有支路电流流向求和放大器，求和放大器， =0时支路电流为零。时支路电流为零。7d610、d 、d、d 、d5didi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97.1.1 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10由于数字量的不连续性，同时由于数字量的不连续性，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
7、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117.1.2 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，
8、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12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
9、院电气工程系九江职业技术学院电气工程系137.2 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
10、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14 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 812119VREF
11、IOUT2IOUT1Rfb1WR1 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167.2.2 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
12、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
13、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177.2.3 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
14、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 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： 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
15、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19例例1 利用上例连线图，编程输出一锯齿波。利用上例连线图，编程输出一锯齿波。tVo4V0V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仿真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21源程序#include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define DAC0832 XBYTE0 xfffevoid DelayMS(uint ms) uchar i;while(ms-) for(i=0;i120;i+);void main() uchar i;while(1) for(i=0;i256;i+)DAC0832 = i;DelayMS(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本章本章结结束束
