MSP430ADDA转换器的应用

1、第第6章章 MSP4301第第6章章 ADDA转换器的应用转换器的应用6.1.1 D/A转换器的工作原理转换器的工作原理D/A转换器（转换器（Digital to Analog Converter）是一种能把）是一种能把数字量转换成模拟量的电子器件；数字量转换成模拟量的电子器件；A/D转换器转换器（Analog to Digital Converter）则相反，它能把模拟）则相反，它能把模拟量转换成相应的数字量。在微机控制系统中，经常要量转换成相应的数字量。在微机控制系统中，经常要用到用到A/D和和D/A转换器。转换器。D/A转换器从工作原理分为转换器从工作原理分为T型电阻网络、倒型电阻网络、

2、倒T型电阻网型电阻网络、权电阻网络几种形式。络、权电阻网络几种形式。第第6章章 MSP4302图6.1 倒T型电阻网络型D/A转换器10101010101010102RD7R2R2R2R2R2R2R2R2RRRRI7I7I-+VREFI6I5I4I3I2I1I0I6I5I4I3I2I1I0RfbIO1IO2D6D5D4D3D2D1D0VORRR第第6章章 MSP4303分辨率是指输入数字量的最低有效位（LSB）发生变化时，所对应的输出模拟量（电压或电流）的变化量。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，可以表示成FS/2n。FS表示满量程输入值，n为二进制位数。对

3、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。第第6章章 MSP4304线性度（也称非线性误差）是实际转换特性曲线与理想直线特性之间的最大偏差。常以相对于满量程的百分数表示。如是指实际输出值与理论值之差在满刻度的以内。绝对精度（简称精度）是指在整个刻度范围内，任一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之间的最大误差。绝对精度是由DAC的增益误差（当输入数码为全1时，实际输出值与理想输出值之差）、零点误差（数码输入为全时，DAC的非零输出值）、非线性误差和噪声等引起的。绝对精度（即最

4、大误差）应小于1个LSB。第第6章章 MSP43056.1.2 典型的D/A转换器DAC0832 DAC0832芯片由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换及控制电路三部分组成，如图6-2所示。 DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适应于各种需要，如要求多路D/A异步输入、同步转换等。D/A转换结果采用电流形式输出，若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可外接。DAC0832属于倒T 型电阻网络型D/A转换器,内部无运算放大器。第第6章章 MSP43066.1.3 A/D转换器的工作

5、原理A/D转换器的按工作原理分为积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、-调制型等。积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。下面重点讲述逐次逼近式A/D转换器的工作原理。第第6章章 MSP4307D/A转 换 器N位 寄 存 器控 制逻 辑VINSTARTEOCVNVREF锁存缓存器D7D0D3D5D1D2D4D6OE第第6章章 MSP4308实例实例6-1 D/A转换器

6、应用一：锯齿波、三角波和方波发生转换器应用一：锯齿波、三角波和方波发生器器 任务要求：以MSP430F249为控制核心，DAC0832为数模转换器，设计一个简易波形发生器，分别产生锯齿波、三角波和方波，周期均为100ms，产生的波形如图6.4所示。第第6章章 MSP4309P40P41P42P43P44P45P46P47P40P41P42P43P44P45P46P47GNDVCCGNDGNDGNDGNDGNDVCCP2.5/ROSC/CA525P2.4/CA1/TA224P2.3/CA0/TA123P2.2/CAOUT/TA0/CA422P2.1/TAINCLK/CA321P2.0/ACLK/

7、CA220P1.2/TA114P1.1/TA013P1.0/TACLK/CAOUT12P1.3/TA215P1.4/SMCLK16P1.7/TA219P1.6/TA118P1.5/TA017P2.6/ADC12CLK/CA626P2.7/TA0/CA727P3.0/UCB0STE/UCA0CLK28P3.1/UCB0SIMO/UCB0SDA29P3.2/UCB0SOMI/UCB0SCL30P3.3/UCB0CLK/UCA0STE31P3.4/UCA0TXD/UCA0SIMO32P3.5/UCA0RXD/UCA0SOMI33P3.6/UCA1TXD/UCA1SIMO34P3.7/UCA1RXD/

8、UCA1SOMI35P4.5/TB541P4.4/TB440P4.3/TB339P4.2/TB238P4.1/TB137P4.0/TB036P4.6/TB642P4.7/TBCLK43AVCC64AVSS62P5.0/UCB1STE/UCA1CLK44P5.1/UCB1SIMO/UCB1SDA45P5.2/UCB1SOMI/UCB1SCL46P5.3/UCB1CLK/UCA1STE47P5.4/MCLK48P5.5/SMCLK49P5.6/ACLK50P5.7/TBOUTH/SVSOUT51P6.0/A059P6.1/A160P6.2/A261P6.3/A32P6.4/A43P6.5/A54P

9、6.6/A65P6.7/A7/SVSIN6XT2OUT52XT2IN53RST/NMI58TCK57TDI/TCLK55TMS56VEREF+10VREF+7XIN8XOUT9TDO/TDI54VREF-/VEREF-11U1MSP430F249VREF8GND3VCC20CS1WR12DI34DI25DI16DI07RFB9GND10IOUT111IOUT212DI713DI614DI515DI416XFER17WR218ILE(BY1/BY2)19U2DAC08323267415U3UA741+15v-15vABCD第第6章章 MSP43010为了精确控制输出波形的周期，单片机CPU时钟采

10、用XT2外接8MHz晶振。设置MSP430F249单片机的P4口为输出，P4口输出的数据由小到大，例如从0到0 xFF就能产生锯齿波。要求产生的锯齿波周期为100ms，因此，单片机输出的每个数据保持时间为100000/256=390.625us；P4口输出的数据由小到大，再由大到小，例如从0加一变化到0 xFF，再从0 xFF减一变化到0就能产生三角波，单片机输出的每个数据保持时间为锯齿波的一半，即195us；方波高电平-1V，低电平-5V，对应的P4口数据分别51和255，方波高电平和低电平时间各为50ms。第第6章章 MSP43011实例实例6.2 D/A转换器应用二：正弦波发生器转换器应

11、用二：正弦波发生器 任务要求：在实例6-1的简易波形发生器基础上实现正弦波信号输出，最大值5v，频率为50Hz。1）硬件电路设计图6.5简易波形发生器硬件电路只能输出0-5V电压，本课题要求输出最大值5V正弦信号，运放电路采用两级设计，第二级为加法电路，可以实现双极性输出。正弦波发生器如图6.9所示，当V1out=0时，V2out=+5V；当V1out=-2.5V时，V2out=0；当V1out=-5V时，V2out=-5V。因此，图6.9双极性电路就能实现输出5V电压信号。第第6章章 MSP43012P40P41P42P43P44P45P46P47P40P41P42P43P44P45P46P

12、47GNDVCCGNDGNDGNDGNDGNDVCCV1outV2outVCCV1outV1outP2.5/ROSC/CA525P2.4/CA1/TA224P2.3/CA0/TA123P2.2/CAOUT/TA0/CA422P2.1/TAINCLK/CA321P2.0/ACLK/CA220P1.2/TA114P1.1/TA013P1.0/TACLK/CAOUT12P1.3/TA215P1.4/SMCLK16P1.7/TA219P1.6/TA118P1.5/TA017P2.6/ADC12CLK/CA626P2.7/TA0/CA727P3.0/UCB0STE/UCA0CLK28P3.1/UCB0S

13、IMO/UCB0SDA29P3.2/UCB0SOMI/UCB0SCL30P3.3/UCB0CLK/UCA0STE31P3.4/UCA0TXD/UCA0SIMO32P3.5/UCA0RXD/UCA0SOMI33P3.6/UCA1TXD/UCA1SIMO34P3.7/UCA1RXD/UCA1SOMI35P4.5/TB541P4.4/TB440P4.3/TB339P4.2/TB238P4.1/TB137P4.0/TB036P4.6/TB642P4.7/TBCLK43AVCC64AVSS62P5.0/UCB1STE/UCA1CLK44P5.1/UCB1SIMO/UCB1SDA45P5.2/UCB1SO

14、MI/UCB1SCL46P5.3/UCB1CLK/UCA1STE47P5.4/MCLK48P5.5/SMCLK49P5.6/ACLK50P5.7/TBOUTH/SVSOUT51P6.0/A059P6.1/A160P6.2/A261P6.3/A32P6.4/A43P6.5/A54P6.6/A65P6.7/A7/SVSIN6XT2OUT52XT2IN53RST/NMI58TCK57TDI/TCLK55TMS56VEREF+10VREF+7XIN8XOUT9TDO/TDI54VREF-/VEREF-11U1MSP430F249VREF8GND3VCC20CS1WR12DI34DI25DI16DI07

15、RFB9GND10IOUT111IOUT212DI713DI614DI515DI416XFER17WR218ILE(BY1/BY2)19U2DAC08323267415U3UA741+15v-15vABCD3267415U4UA741R110kR220k+15V-15VR320k第第6章章 MSP43013由单片机产生正弦波信号一般方法是事先建立一张正弦波数据表，单片机按查表方式经D/A输出得到正弦波信号。我们采用的DA转换器是8位的，因此正弦波数据表最多256个值。一般单片机输出64点或128点，经DA电路后得到的正弦波波形就比较完美了，下面我们以128点输出为例完成本课题任务。要求正弦波频

16、率为50Hz，那么周期就是20ms，20000/128=156.25us，即单片机输出的每个数据保持156us。第第6章章 MSP43014MSP430F249的A/D转换器MSP430F249单片机内置了ADC12 模块， ADC12是一个12位精度的A/D转换模块。从图6.11 ADC12 结构图中可以看出，ADC12 模块中是由以下部分组成：输入的 16 路模拟开关，ADC内部电压参考源，ADC12 内核，ADC 时钟源部分，采集与保持/触发源部分，ADC 数据输出部分，ADC 控制寄存器等组成。第第6章章 MSP43015第第6章章 MSP430161)输入的16 路模拟开关16路模拟

17、开关选择外部的8路模拟信号输入和内部4路参考电源输入。外部8路从A0A7 输入，主要是外部测量时的模拟变量信号。内部4路分别是：1路 Veref+，外部参考电源的正端；1路Vref-/Veref- ，内部/外部参考电源负端；1 路 （AVCC-AVSS）/2 电压源；1路内部温度传感器源。片内温度传感器可以用于测量芯片上的温度，而其他电源参考源输入可以用作 ADC12 的校验之用，在设计时可作自身校准。第第6章章 MSP43017 2)ADC 内部电压参考源ADC 电压参考源是用于给 ADC12 内核作为一个基准信号之用的，这是 ADC 必不可少的一部分。在ADC12 模块中基准电压源可以通过

18、软件来设置 6 种不同的组合。VR+（有3种）AVCC，Vref+, Veref+；VR- （有2种）AVSS, Vref-/Veref-。第第6章章 MSP43018ADC12模块采样与转换所需的时序控制：ADC12CLK转换时钟，SAMPCON采样及转换信号，SHT控制的采样周期，SHS控制的采样触发源，ADC12SSEL选择的内核时钟源，ADC12DIV选择的分频系数。具体如何设置，见寄存器说明部分。ADC12模块有4种转换模式：单通道单次转换、序列通道单次转换、单通道多次转换和序列通道多次转换，它们由寄存器ADC12CTL1中的CONSEQx位进行选择。第第6章章 MSP43019第第6章章 MSP43020实例实例6.3 简易数字电压表简易数字电压表 任务要求：设计一个简单的数字电压表，输入电压范围02.5V，用4位数码管显示，3位小数。 1）硬件电路设计MSP430F249单片机的内部包含12位A