3.8 数模转换器(DAC) 芯片资料

3 8DAC数模转换 DigitaltoAnalogConverter 本节内容 DAC液晶显示器简介MSP430DAC控制器 DAC简介 1 3 数字处理的最后阶段数字输出 模拟信号 电压或电流等 数模转换器 DAC Digital to AnalogConverter数字量 模拟量的一种电子器件或电路 DAC简介 2 3 一般常用的线性D A转换器 其输出模拟电压Uo和输入数字量Dn之间成正比关系 UREF为参考电压 Uo Dn UREF 数字值Dn 参考电压UREF DAC 连续输出信号Uo D A转换器实质上是一个译码器 解码器 DAC简介 3 3 注 在一个单一时间周期内 时钟信号将锁存数字数据序列 DAC输出端将保持模拟电压值 理想DAC输出一系列脉冲经过过滤后得到的时间上连续的模拟信号由奎斯特频率决定采样信号重建精确度 实际DAC输出重建并不精确过滤器具有有限的相位延迟量化误差 vs DAC类型 1 3 二进制加权DAC DAC的每个位都对应到一个电阻 或电源 R 2R梯形DAC 由阻值为R和2R的电阻反复级联构成的二进制加权DAC MSP430中的DAC12模块采用的就是这种结构 DAC类型 2 3 加权DAC 先将每位代码按其权的大小转换成相应的模拟量 然后将这些模拟量相加 即可得到与数字量成正比的总模拟量 从而实现了数字 模拟转换 DAC类型 3 3 R 2R梯形DAC 运算放大器阴极电流输入转换为虚拟接地 例如 R 2R4位DAC体系结构 DAC应用 DAC是将数字量转换成模拟量输出的设备 DAC在实际的应用中可以方便地产生规则 梯形波和三角波 或不规则的模拟波形 用来控制一些模拟设备 大多数都应用在音频方面 DAC性能参数 1 2 分辨率 n DAC转换器使用的位数 D A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数 输入数字量位数越多 分辨率越高 所以 在实际应用中 常用数字量的位数表示D A转换器的分辨率 2 转换速率 SR 在大信号工作状态下模拟电压的变化率 1 建立时间 tset 当输入的数字量发生变化时 输出电压变化到相应稳定电压值所需时间 最短可达0 1 S 转换速度 DAC性能参数 2 2 单调性 转换器的模拟输出值与数字输入值同增同减 偏移误差 当输入的数字量为0时 DAC输出的模拟量的大小 温度系数在输入不变的情况下 输出模拟电压随温度变化产生的变化量 一般用满刻度输出条件下温度每升高1 输出电压变化的百分数作为温度系数 DAC12模块 MSP430中的12位DAC模块 DAC12 输出的信号是电压 所有的MSP430硬件开发工具都有这个模块 实验板上的MSP430F6638单片机具有两个DAC12模块 它们可以组合在一起使用 并且可以输出同步更新 DAC12模块 DAC12框图 DAC12特征 12位单调输出 8位或12位电压输出分辨率 可编程的时间对能量的消耗 内部或外部参考电压 二进制或二进制补码形式 具有自校验功能 多路DAC同步更新 可直接用存储器存储 DMA DAC12操作 1 4 动态范围控制 DAC分辨率 8位或12位 DAC12RES位 满量程输出 1xVREF 2xVREF或3xVREF DAC12IR位和DAC12OG位 输入数据格式 二进制或二的补码 DAC12DF位 输出电压 二进制数据格式 DAC12内核 DAC12操作 2 4 DAC12 xDAT数据格式 数据格式与满量程输出电压的关系 DAC12操作 3 4 配置DAC12LSELx位 DAC12LSELx 0 新写入数据立即输出 DAC12LSELx 1 分组 数据被锁存 DAC12LSELx 2 数据在Timer A的CCR1输出信号的上升沿被锁存 DAC12LSELx 3 数据在Timer B的CCR2输出信号的上升沿被锁存 更新DAC12输出电压 DAC12 xDAT寄存器 DAC12操作 4 4 这种结构提供了 更强的系统灵活性 没有必需要执行的代码 低功耗 更高的效率 DAC12中断 DAC12输出和DMA控制器共用同一个中断向量 DAC12寄存器 1 4 参考电压选择 选择稳定时间及电流消耗 组合控制位 数据寄存器 分辨率 触发源选择 DAC使能 输出校准 DAC12寄存器 2 4 DAC12 xCTL DAC12控制寄存器 DAC12寄存器 3 4 DAC12 xCTL DAC12控制寄存器 DAC12寄存器 4 4 数据格式 DAC12 xDAT DAC12数据寄存器 DAC12库函数 1 3 DAC12 VREF X DAC12 AMP X DAC12 enableGrouping DAC12 setData DAC12 TRIGGER X DAC12 SUBMODULE X DAC12 calibrateOutput DAC12 enableConversions DAC12 init DAC12库函数 2 3 片选DAC12 SUBMODULE 0 DAC0DAC12 SUBMODULE 1 DAC1 DAC12 init MSP430 BASEADDRESS DAC12 2 参考电压DAC12 VREF VCC Default VCCDAC12 VREF INT 内部参考电压DAC12 VREF EXT 外部参考电压 触发源DAC12 TRIGGER ENCBYPASS Default DAC12 xDAT写操作DAC12 TRIGGER ENC 组合DAC12 xDAT写操作DAC12 TRIGGER TA Timer A OUT1 TA1 上升沿DAC12 TRIGGER TB Timer B OUT2 TB2 上升沿 DAC12库函数 2 3 DAC12 init MSP430 BASEADDRESS DAC12 2 选择输出DAC12 OUTPUT 1 Default DAC12 OUTPUT 2 稳定时间 电流InputbufferOutputbufferDAC12 AMP OFF PINOUTHIGHZ offDAC12off highZ DAC12 AMP OFF PINOUTLOW offDAC12off 0V DAC12 AMP LOWIN LOWOUT Lowf ILowf IDAC12 AMP LOWIN MEDOUT Lowf IMediumf IDAC12 AMP LOWIN HIGHOUT Lowf IHighf IDAC12 AMP MEDIN MEDOUT Mediumf IMediumf IDAC12 AMP MEDIN HIGHOUT Mediumf IHighf IDAC12 AMP HIGHIN HIGHOUT Highf IHighf I DAC12库函数 3 3 DAC12 calibrateOutput MSP430 BASEADDRESS DAC12 2 DAC12 SUBMODULE X DAC12 setData MSP430 BASEADDRESS DAC12 2 DAC12 SUBMODULE X data DAC12 enableConversions MSP430 BASEADDRESS DAC12 2 DAC12 SUBMODULE X DAC12 enableGrouping MSP430 BASEADDRESS DAC12 2 实验 电压斜坡产生器 1 16 综述 本次实验将构造一个电压斜坡生成器 DAC模块参考电压可从ADC模块获得 DAC模块为12位分辨率 二进制输入数据格式 DAC在Timer A每毫秒产生一次中断时更新一次输出值 按键SW1和SW2用于手动修改DAC输出值 当单片机不执行任何任务时 则进入低功耗模式 实验 电压斜坡产生器 2 16 A 资源 DAC12 0模块采用VREF 作为参考电压 因此在ADC12模式下需要激活这个参考电压 当Timer A产生中断时 更新DAC的输出 将Timer A配置成每毫秒产生一次中断 DAC输出刷新之后 系统回到低功耗模式LPM3 通过按键SW1和SW2可以手动更改DAC的输出值 实验 电压斜坡产生器 3 16 B 软件应用组织 停止看门狗 配置Timer A Timer A产生中断时更新DAC的输出 按键SW1和SW2分别连接到端口P1 0和P1 1 设置端口类型为输入使能端口中断 配置DAC ISR中断源 按钮SW1 DAC输出增加按钮SW2 DAC输出减少 按钮键控 斜波产生 实验 电压斜坡产生器 4 16 C 系统配置 DAC12配置 DAC12 0输出连接到P6 6 DAC12 0配置成12位分辨率 当一个二进制格式的DAC12数据写入到DAC12 0DAT寄存器时立即更新输出 满量程输出必须等于VREF 2 5V内部参考电压 通过选择中频 电流的输入和输出缓冲区来选择一个时间与电流消耗之间的折中办法 实验 电压斜坡产生器 6 16 C 系统配置 续 Timer A配置 配置Timer A寄存器每毫秒产生一次中断 使用ACLK时钟信号作为时钟源 将Timer A配置为向上计数模式 一直计数直到TAR值等于TACCR0值 实验 电压斜坡产生器 7 16 C 系统配置 续 I O端口配置 当按下按键SW1或SW2时 端口P1的引脚P1 0和P1 2将产生电平变化 并在低电平到高电平跳变时产生中断 实验 电压斜坡产生器 8 16 D 操作分析 使用示波器监听模拟信号 连接示波器测量电流 分配不同值到DAC12AMP0的比特组 暂停执行应用程序并且直接改变寄存器 禁用DAC12EC位 这一位在之后需启用 请注意一些特殊的情况 DAC12关闭 高阻抗输出和DAC12关闭 输出 0V 实验 电压斜坡产生器 9 16 DAC12配置 寄存器 DAC12 0DAT 0 x00 DAC 0输出0VDAC12 0CTL0 DAC12IR DAC12AMP 5 DAC12ENC P6 6输出 1倍输出 中速度 电流ADC12 0CTL0 REF2 5V REFON 2 5V参考电压 实验 电压斜坡产生器 9 16 DAC12配置 库函数 DAC12 setData MSP430 BASEADDRESS DAC12 2 DAC12 SUBMODULE 0 0 x000 DAC 0输出0VDAC12 init MSP430 BASEADDRESS DAC12 2 DAC12 SUBMODULE 0 DAC0DAC12 OUTPUT 0 P6 6输出DAC12 VREF INT 2 5V参考电压DAC12 VREFx1 1倍输出DAC12 AMP MEDIN MEDOUT 中速度 电流DAC12 TRIGGER ENCBYPASS DAC12 calibrateOutput MSP430 BASEADDRESS DAC12 2 DAC12 SUBMODULE 0 中速度 电流 实验 电压斜坡产生器 10 16 Timer A配置 寄存器 TAR 0 TAR重置TACCR0 13600 TACCTL0 CCIE 比较模式 中断TACTL TACLR MC 1 TASSEL 2 增计数模式 SMCLK 实验 电压斜坡产生器 10 16 Timer A配置 库函数 defineTIMER PERIOD13600Timer startUpMode MSP430 BASEADDRESS T0B7 增计数模式TIMER CLOCKSOUR