基于ATmega128的DA

基于ATMEGA128的DA（DAC0832）设计院系武汉理工大学华夏学院信息工程系指导老师钟学斌专业班级自动化1111学生姓名周攀二0一三年七月二十五日目录1、设计任务42、芯片简介421特点422引脚说明423工作原理524DAC0832的三种工作方式63、系统方案设计731数字信号产生模块的论证与选择732DA转换模块的论证与选择833信号处理模块的论证与选择834软件程序的分析与实现84、电路设计1141系统总体框图1142DA转换电路原理图1243信号处电路原理图1344电源135、测试方案与测试结果1351测试方案1352测试条件与仪器1453测试结果与分析14附录1参考文献16附录2系统原理图161、设计任务设计制作一个DA转换电路，要求使用ATMEGA128输出数字信号。DA转换芯片要求使用DAC0832。2、芯片简介21特点分辨率为8位；电流稳定时间1US；可单缓冲、双缓冲或直接数字输入；只需在满量程下调整其线性度；单一电源供电（5V15V）；低功耗，20MW。22引脚说明D0D78位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90NS否则锁存器的数据会出错；ILE数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；CS片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；WR1数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500NS）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；XFER数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500NS）有效；WR2DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500NS）有效。由WR2、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。IOUT1电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；IOUT2电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；RFB反馈信号输入线，改变RFB端外接电阻值可调整转换满量程精度；VCC电源输入端，VCC的范围为5V15V；VREF输入线，VREF的范围为10V10V；AGND模拟信号地；DGND数字信号地。23工作原理DAC0832是常用的8位电流输出型并行低速数模转换芯片，当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器，运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻（图3中的RFB），也可外接。内部集成两级输入寄存器，使得数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式，以便适于各种电路的需要如要求多路D/A异步输入、同步转换等。如图3所示，DAC0832由T型R2R电阻网络、模拟开关、运算放大器和参考电压VREF四大部分组成。24DAC0832的三种工作方式DAC0832进行D/A转换，可以采用两种方法对数据进行锁存。（注意LE1，LE2低电平有效，即当它们为低电平时，输入锁存器和DAC寄存器工作在直通状态）第一种方法输入锁存器工作在锁存状态，而DAC寄存器工作在直通状态。具体地说，就是使WR2和XFER都为低电平，从而DAC寄存器的锁存选通端LE2为低电平而直通；同时，使输入锁存器的控制信号ILE处于高电平、CS处于低电平，这样，当WR1端来一个负脉冲时，就可以完成1次转换。第二种方法输入锁存器工作在直通状态，而DAC寄存器工作在锁存状态。就是使WR1和CS为低电平，ILE为高电平，这样，输入锁存器的锁存选通端LE1为低电平而直通；当WR2和XFER端输入1个负脉冲时，使得DAC寄存器工作在锁存状态，提供锁存数据进行转换。根据上述对DAC0832的输入锁存器和DAC寄存器不同的控制方法，DAC0832有如下3种工作方式1单缓冲方式单缓冲方式是控制输入锁存器和DAC寄存器同时接收资料，或者只用输入锁存器而把DAC寄存器接成直通方式。此方式适用只有一路模拟量输出或几路模拟量异步输出的情形。双缓冲方式双缓冲方式是先使输入寄存器接收资料，再控制输入寄存器的输出资料到DAC寄存器，即分两次锁存输入资料。此方式适用于多个D/A转换同步输出的情节。直通方式直通方式是资料不经两级锁存器锁存，即、均接地，ILE接高电平。数字量一旦输WR1CSWR2XFER入，就直接进入DAC寄存器，进行D/A转换。此方式适用于连续反馈控制线路，不过在使用时，必须通过另加I/O接口与CPU连接，以匹配CPU与D/A转换。3、系统方案设计ATMEGA128只能输出单极性信号，导致DAC0832输出的是单极性信号，在DAC0832信号输出处还需要加一个信号处理电路。电路由数字信号产生电路，数模转换电路，输出信号处理电路组成。31数字信号产生模块的论证与选择数字信号由ATMEGA128单片机输出，单片机产生的数字信号的频率和占空比可调，满足产生不同模拟信号的要求。32DA转换模块的论证与选择采用DAC0832的直通模式，因为该数模转换电路不涉及多个微型控制器同时使用同一DAC0832，所以采用直通模式既能达到要求，操作也简单。33信号处理模块的论证与选择信号处理模块有两级运放加抬高电路组成，在一二级运放中加入抬高电路，可实现由单极性信号转换成双极性信号。81432NE5AJG0KV信RF34软件程序/0832C/INCLUDEINCLUDEINCLUDEDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINTDEFINECOM_DAC0832_DDRDDRFDEFINECOM_DAC0832_PORTPORTFDEFINEDATA_DAC0832_DDRDDREDEFINEDATA_DAC0832_PORTPORTEDEFINECOM_DAC0832_CS0DEFINECOM_DAC0832_ILE1DEFINECOM_DAC0832_WR12DEFINECOM_DAC0832_XFER3DEFINECOM_DAC0832_WR24DEFINECS_LCOM_DAC0832_PORTCOM_DAC0832_DDR|BITCOM_DAC0832_XFERCOM_DAC0832_DDR|BITCOM_DAC0832_ILECOM_DAC0832_DDR|BITCOM_DAC0832_WR1COM_DAC0832_DDR|BITCOM_DAC0832_WR2DATA_DAC0832_DDR0XFFCS_LXFER_LILE_HWR1_LWR2_LVOIDSANJIAOBOUCHARIFORI0I0IDATA_DAC0832_PORTIDELAY_MS1VOIDSINBOFLOATIFORI0IINCLUDEDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINTVOIDDELAY_USUINTUSUINTI0FORUS0US_NOP_NOP_NOP_NOP_NOP_NOP_NOP_NOPVOIDDELAY_MSUINTMSUINTJUINTIFORI0IMSIFORJ0J1141J4、电路设计41系统总体框图数字信号产生DA转换电路信号处理42DA转换电路原理图VREF8B9GND10IOUT273645CSWXLAJP信43信号处理电路原理图81432NE5AJG0KV信RF44电源电源为DA芯片提供5V电源，为输出处理电路提供5V电源，确保电路的正常稳定工作。要确保正负极接法的准确性。5、测试方案与测试结果51测试方案将电路分级进行测试，也就是说，从数字信号产生到最后波形合成，一级一级的检测。确认一级准确无误后，再接上下一级电路，测量前后两级是否正常工作。所有模块板子都要保证所有地线共线、电源线共线。52测试条件与仪器测试条件检查无误，硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。测试仪器数字万用表、示波器、稳压电源。53测试结果附录