利用单片机和DA转换产生各种信号的方法.doc

。利用单片机和D/A转换器产生各种信号的方法崇州市职业中专学校 陈贵清摘要：在单片机学习中，有关于D/A转换的内容。我们可以巧妙利用单片机和D/A转换器来产生一些常用的信号波形，以供利用。通过编写程序，可以在电路基本不变的情况下获得不同类型、不同频率和不同幅度的波形。编写程序，最重要的是思路，本文就利用单片机和D/A转换器产生各种信号的方法进行简单的阐述。关键词：单片机 D/A转换 DAC0832 方波产生 三角波产生 锯齿波产生利用单片机和D/A转换器可以产生一些电路所需要的各种信号，如方波，锯齿波，三角波等。应用的方式各不相同，但方法大同小异，本文就对产生信号的方法，思路做一定的分析。现在应用广泛的MCS-51系列单片机，价格低廉，功能强大。让它和D/A转换器搭档，可以获得理想的输出信号。D/A转换器按分辨率分为：8位、10位和12位。位数越高，最低一位数字引起模拟量幅度的变化量越小，精度越高。本文以89C51单片机和8位的DAC0832为例进行说明。一、DAC0832的特性DAC0832是一种常用的DAC芯片，其主要特性如下：1、 分辨率为8位。2、 电流型输出，当转换结果需要电压输出时，可在其IOUT1、IOUT2输出端加运算放大器，将电流信号变换成电压信号输出。3、 片内两级缓冲，可实现直接输入，双缓冲输入和单缓冲输入三种工作方式。4、 DIP20封装，单电源供电，电压范围为+5-15V。其引脚可参看图1中的DAC0832，引脚功能可参看相关芯片手册。、二、利用DAC0832单缓冲方式实现信号输出所谓单缓冲方式是指8位输入寄存器和8位DAC寄存器其中之一处于直通方式，而另一个处于受控锁存方式。 图1：单片机与DAC0832的接口电路图要实现这种方式，我们需将ILE接高电平，WR1、WR2接单片机WR，XFER接地。CS作为片选控制，低电平有效。电路原理图如图1所示。由于DAC0832输出的是电流信号，因此在其输出端连接了运算放大器作转换，得到电压输出。图1中DAC0832处于单极性电压输出，当单片机输出数字量为全“0”时，输出电压U0=0V，当单片机输出数字量为全“1”时，输出电压U0=+5V。原则上，片选CS必须为低电平DAC0832才能启动工作，因此与CS连接的地址线必须为“0”。图1中，P2.7必为“0”，则地址应为0111111111111111B，换算为16进制，则为7FFFH。若我们将CS与P2.0相连接，则P2.0必为“0”，则相应的地址变为1111111011111111B，换算为16进制，则为0FEFFH。执行以下指令，就可以启动DAC0832进行D/A转换：MOV A，#XXH ；将待转换的8位单片机数字量#XXH送入累加器A中。MOV DPTR，7FFFH ；将启动D/A转换的地址送入到DPTR中。MOVC DPTR，A ；将数字量送入DAC0832，启动D/A转换，得到输出电压。三、产生各种信号的方法。制作好电路，接下来只要编写不同的程序，就可以产生各种不同的信号。根据需要，首先我们应对信号进行分析，找出信号变化的规律，在程序编写时，让单片机的数字量按照相应的规律输出到D/A转换器中，经过D/A转换，就可以得到我们想要的波形。1、 方波的产生图2：方波的波形图（其中：t1是正半周时间，t2为负半周时间）通过观察，要产生方波，需要DAC0832在t1时间内输出高电平，在t2时间内输出低电平（方波t1=t2）。转移到单片机程序就要求在t1时间内，单片机的输出数字量为全“1”，在t2时间内，单片机的输出数字量为全“0”。其流程图和程序如下：ORG 0000HSJMPMAINORG 0030HMAIN：MOV DPTR，#7FFFH ；送启动D/A转换地址OUT1：MOV A，#0FFH ；送全1数字量到A，转换为高电平方波发生信号流程图 MOVX DPTR ；A ；启动D/A转换，输出高电平 ACALL DELAY ；延时，保持一直输出高电平 OUT0：MOV A,#00H ；送全0数字量到A，转换为低电平 MOVX DPTR,A ；启动D/A转换，输出低电平 ACALL DELAY ；延时，保持一直办出低电平 SJMP OUT1 ；跳到OUT1继续执行D/A转换 DELAY: MOV R7,#0FFH ；延时子程序，控制频率LOOP: MOV R6,#0FFH DJNZ R6,$ DJNZ R7,LOOP RET END 在上面的程序中，改变指令MOV A，#0FFH中的立即数，就可以改变输出高电平值；改变延时子程序的指令MOV，R7，#0FFH或MOV R6，#0FFH中的立即数，就可以改变输出方波的频率。另外，在OUT1和OUT0中采用不同时间的延时子程序，调整t1,t2就可以改变方波的占空比。2、 锯齿波的产生 图3：锯齿波的波形图（t为周期）观察波形图，锯齿波的特点是：输出电压由0电平递增到高电平，再直接跌落回0电平开始周期循环。因此单片机的数字量由#00H递增到#0FFH，再跳回到#00H重复执行。其流程图和程序如下：锯齿波发生信号流程图 ORG 0000H SJMP MAIN ORG 0030HMAIN： MOV DPTR，#7FFFH ；送启动D/A转换地址 CLR ALOOP： MOVX DPTR，A INC A ；数字量递增1 ACALL DELAY SJMP LOOPDELAY：MOV R7,#0FFH ；延时子程序，控制频率LOOP1: MOV R6,#0FFHDJNZ R6,$ DJNZ R7,LOOP1 RET END 在上面程序中，改变延时子程序的指令MOV R7，#0FFH和MOV R6,#0FFH中的立即数#0FFH，就可以改变输出锯齿波的频率，立即数延时越小，则输出锯齿波频率越高。3、 三角波的产生图4：三角波的波形图观察三角波的波形图，可知，三角波在t1时间内，输出电压由0电平递增到高电平，再在t2时间内由高电平递减到0电平，然后开始循环。因此，单片机的数字量也应该是由“#00H”递增到“#0FFH”，再递减到“#00H”重复执行。其流程图和程序如下： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV DPTR,#7FFFH ；送启动D/A转换地址 CLR A MOV R1,#0FFHLOOP1:MOVX DPTR,AINC A ；数字量递增1ACALL DELAYDJNZ R1,LOOP1MOV R1,#0FFHLOOP2:MOVX DPTR,A DEC A ；数字量递减1 ACALL DELAY DJNZ R1,LOOP2 MOV R1,#0FFH SIMP LOOP1DELAY:MOV R7,#0FFH ；延时子程序，控制频率DEL: MOV R6,#0FFH DJNZ R6,$ DJNZ R7,DEL RET END三角波发生信号流程图在上面程序中，改变延时子程序的指令MOV R7，#0FFH和MOV R6,#0FFH中的立即数#0FFH，就可以改变输出三角波的频率，立即数延时越小，则输出三角波频率越高。其它波形编写的思路与此相仿，该电路还可以进行扩展，通过用定时/计数器T0，T1精确设定延时，来控制输出波形的频率。编好程序，用键盘来调节电路的输出波形和频率，用数码显示器来显示频率，就可以制作信号发生器了。其电路和程序会更加复杂，但总体的思路也是不会变的。参考文献：1、电子工业