微型计算机控制技术

1、第第8章章 MCS-51与与D/A、A/D的接口的接口扩展扩展I/O电路的功能：电路的功能：1、速度协调；、速度协调；2、输出数据锁存；、输出数据锁存；3、输入数据三态；、输入数据三态；4、数据转换：、数据转换： 模拟量模拟量数字量：由数字量：由A/D转换完成；转换完成； 数字量数字量模拟量：由模拟量：由D/A转换完成。转换完成。单片机和被控实体间的接口示意图单片机和被控实体间的接口示意图举例举例1：温度测控系统：温度测控系统举例举例2：速度测控系统：速度测控系统举例举例3：红外线自动门控制系统原理图：红外线自动门控制系统原理图BISS000160K20K1032M10K10u1M1M47K1

2、0347u电压检测模块电压检测模块电机温度检测电机温度检测 P3.3/INT1手动手动/自动切换自动切换手动关按钮手动关按钮 P3.4P3.02.2uDSG红外传感器红外传感器+5VGND3.3K103103470u+5V330K330K10210nVCVDD2OUT2IN-1IN+1IN-1OUT220KIBRR1AV0RC1RC2RR2VSS+5V行程开关行程开关2行程开关行程开关3手动开按钮手动开按钮光光电电隔隔离离 电机正转继电器电机正转继电器J1电机过热报警电机过热报警转速检测模块转速检测模块A/ /D转换转换蜂鸣报警蜂鸣报警行程开关行程开关4行程开关行程开关1电压过高报警电压过高报

3、警速度异常报警速度异常报警 速度变换继电器速度变换继电器J3 电机反转继电器电机反转继电器J2ADC08090809P1.0P1.3P1.2P1.1P1.4P1.5P1.6P2.0P2.1P2.3P2.2P3.2/INT0P3.1P0/WR/RDALEP1.710K6LEDAT89C51VCC红外线传感器集成芯片红外线传感器集成芯片BISS0001特点特点（1）用）用CMOS工艺，功耗低。工艺，功耗低。（2）具有独立的高输入阻抗运）具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器算放大器，可与多种传感器匹配。匹配。（3）双向鉴幅器可有效抑制干）双向鉴幅器可有效抑制干扰信号。扰信号。（4）内设延时

4、和封锁定时器，）内设延时和封锁定时器，性能稳定，调节范围宽。性能稳定，调节范围宽。（5）内置参考电源。）内置参考电源。（6）工作电压范围宽）工作电压范围宽 （3V5V）。）。BISS000112345678910111213141516AV0RR1RC1RC2RR2VssVRF/RESETVcIBVDD2OUT2IN-1IN+1IN-1OUT8.1 MCS-51单片机与单片机与ADC的接口的接口8.1.1 A/D转换器概述转换器概述一一A/D转换器的类型及原理转换器的类型及原理 A/D转换器（转换器（ADC）的作用是把模拟量转换成数字量，）的作用是把模拟量转换成数字量，以便于计算机进行处理。以

5、便于计算机进行处理。 随着超大规模集成电路技术的飞速发展，现在有很多随着超大规模集成电路技术的飞速发展，现在有很多类型的类型的A/D转换器芯片，不同的芯片，它们的内部结构不转换器芯片，不同的芯片，它们的内部结构不一样，转换原理也不同，各种一样，转换原理也不同，各种A/D转换芯片分类如下：转换芯片分类如下：根据转换原理可分为根据转换原理可分为计数型计数型A/D转换器、逐次比较式、转换器、逐次比较式、 双重积分型和并行式双重积分型和并行式A/D转换器转换器等；等；按转换方法可分为按转换方法可分为直接直接A/D转换器和间接转换器和间接A/D转换器转换器；按其分辨率可分为按其分辨率可分为416位位的的

6、A/D转换器芯片。转换器芯片。A/D（ Analog to Digit ）转换器）转换器A/D转换是把模拟量信号转化成与其大小成比例的数字信号。转换是把模拟量信号转化成与其大小成比例的数字信号。A/D转换电路主要分成：转换电路主要分成：1、双积分式、双积分式（速（速度慢，精度高：用于速度要求不高的场合）；度慢，精度高：用于速度要求不高的场合）；2、逐次逼近式、逐次逼近式（速度较快，精度较高：常用）。（速度较快，精度较高：常用）。 MC14433（3 位）位） 双积分式双积分式 ICL7135 （4 位）位） ICL7109 （12位）位） ADC0808、ADC0809（8位）位） 逐次逼近式

7、逐次逼近式 ADC1210（12位）位） AD574（12位）位）1、计数型、计数型A/D转换器转换器 计数型计数型A/D转换器由转换器由D/A转换器、计数器和比较器转换器、计数器和比较器组成，工作时，计数器由零开始计数，每计一次数后，组成，工作时，计数器由零开始计数，每计一次数后，计数值送往计数值送往D/A转换器进行转换，并将生成的模拟信号转换器进行转换，并将生成的模拟信号与输入的模拟信号在比较器内进行比较，与输入的模拟信号在比较器内进行比较， 若前者小于后者，则计数值加若前者小于后者，则计数值加1，重复，重复D/A转换及比转换及比较过程，依此类推，直到当较过程，依此类推，直到当D/A转换后

8、的模拟信号与输转换后的模拟信号与输入的模拟信号相同，则停止计数，这时，计数器中的当入的模拟信号相同，则停止计数，这时，计数器中的当前值就为输入模拟量对应的数字量。这种前值就为输入模拟量对应的数字量。这种A/D转换器结转换器结构简单、原理清楚，但它的转换速度与精度之间存在矛构简单、原理清楚，但它的转换速度与精度之间存在矛盾，当提高精度时，转换的速度就慢，当提高速度时，盾，当提高精度时，转换的速度就慢，当提高速度时，转换的精度就低，所以在实际中转换的精度就低，所以在实际中很少使用很少使用。 逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器是由一个比较器、转换器是由一个比较器、D/A转换转换器、寄存器及控制电路组成

9、。与计数型相同，也要进行器、寄存器及控制电路组成。与计数型相同，也要进行比较以得到转换的数字量，但逐次逼近型是用一个寄存比较以得到转换的数字量，但逐次逼近型是用一个寄存器从高位到低位依次开始逐位试探比较。转换过程如下：器从高位到低位依次开始逐位试探比较。转换过程如下：开始时寄存器各位清开始时寄存器各位清0，转换时，先将最高位置，转换时，先将最高位置1，送，送D/A转换器转换，转换结果与输入的模拟量比较，如果转换器转换，转换结果与输入的模拟量比较，如果转换的模拟量比输入的模拟量小，则转换的模拟量比输入的模拟量小，则1保留，如果转换保留，如果转换的模拟量比输入模拟量大，则的模拟量比输入模拟量大，则

10、1不保留，然后从第二位不保留，然后从第二位依次重复上述过程直至最低位，最后寄存器中的内容就依次重复上述过程直至最低位，最后寄存器中的内容就是输入模拟量对应的数字量。一个是输入模拟量对应的数字量。一个n位的逐次逼近型位的逐次逼近型A/D转换器转换只须要比较转换器转换只须要比较n次，转换时间只取决于位次，转换时间只取决于位数和时钟周期。逐次逼近型数和时钟周期。逐次逼近型A/D转换器转换器转换速度快转换速度快，在，在实际中广泛使用。实际中广泛使用。2、逐次逼近型、逐次逼近型A/D转换器转换器逐次逼近逐次逼近A/D转换原理：转换原理：N N位寄存器用来存放位寄存器用来存放N N位二进制数码。位二进制数

11、码。当当V VXVN，则保留，则保留DN-1=1，否则清，否则清0。其余类推。其余类推。3、双重积分型、双重积分型A/D转换器转换器 双重积分型双重积分型A/D转换器将转换器将输入电压输入电压先变换成与其平均值成先变换成与其平均值成正比的正比的时间间隔时间间隔，然后再把此时间间隔转换成，然后再把此时间间隔转换成数字量数字量，它属于，它属于间接型转换器。它的转换过程分为采样和比较两个过程。采样间接型转换器。它的转换过程分为采样和比较两个过程。采样即用积分器对输入模拟电压进行固定时间的积分，输入模拟电即用积分器对输入模拟电压进行固定时间的积分，输入模拟电压值越大，采样值越大，比较就是用基准电压对积

12、分器进行反压值越大，采样值越大，比较就是用基准电压对积分器进行反向积分，直至积分器的值为向积分，直至积分器的值为0，由于基准电压值固定，所以采，由于基准电压值固定，所以采样值越大，反向积分时积分时间越长，积分时间与输入电压值样值越大，反向积分时积分时间越长，积分时间与输入电压值成正比，最后把积分时间转换成数字量，则该数字量就为输入成正比，最后把积分时间转换成数字量，则该数字量就为输入模拟量对应的数字量。由于在转换过程中进行了两次积分，因模拟量对应的数字量。由于在转换过程中进行了两次积分，因此称为双重积分型。双重积分型此称为双重积分型。双重积分型A/D转换器转换精度高，稳定转换器转换精度高，稳定

13、性好，测量的是输入电压在一段时间的性好，测量的是输入电压在一段时间的平均值平均值，而不是输入电，而不是输入电压的瞬间值，因此它的抗干扰能力强，但是转换压的瞬间值，因此它的抗干扰能力强，但是转换速度慢速度慢，双重，双重积分型积分型A/D转换器在工业上应用也比较广泛。转换器在工业上应用也比较广泛。双积分型双积分型A/D转换器工作原理：转换器工作原理： 双积分型双积分型A/D转换是一种间接转换是一种间接A/D 转换技术。首先将模拟电压转换成积分时间，然后用数字转换技术。首先将模拟电压转换成积分时间，然后用数字脉冲计时方法转换成计数脉冲数，最后将此代表模拟输入脉冲计时方法转换成计数脉冲数，最后将此代表

14、模拟输入电压大小的脉冲数转换成二进制或电压大小的脉冲数转换成二进制或BCD码输出。因此，双码输出。因此，双积分型积分型A/D转换器转换时间较长，一般要大于转换器转换时间较长，一般要大于4050ms。MC14433与与80C51直接连接的接口直接连接的接口80C51MC14433ICL7109与与80C51的接口电路图的接口电路图80C51二二A/D转换器的主要性能指标转换器的主要性能指标1分辨率；分辨率；2转换时间；转换时间；3量程；量程；4转换精度。转换精度。8.1.2 ADC0809与与MCS-51的接口的接口一一ADC0809芯片芯片 ADC0809是是CMOS单片型逐次逼近型单片型逐次

15、逼近型A/D转换器，具有转换器，具有8路模拟量输入通道，有转换起停控制，模拟输入电压范畴路模拟量输入通道，有转换起停控制，模拟输入电压范畴为为0+5V，转换时间为，转换时间为100s，它的内部结构如下图所示。，它的内部结构如下图所示。IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ADDAADDBADDCALE通道通道选择选择开关开关地址锁存地址锁存和译码和译码定时和定时和控控 制制逐次逼近逐次逼近寄存器寄存器SAR8 位位三三 态态锁锁 存存缓冲缓冲器器OEEOCCLOCKSTARTVCCGNDVREF+VREF- -ADC0809D0D1D2D3D4D5D6D7DAC二二ADC0809的引

16、脚的引脚ADC0809芯片有芯片有28个引脚，采用双列直插式封装，如图。个引脚，采用双列直插式封装，如图。 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START EOC D3 OE CLOCK VCC VREF+ GND D1 IN2 IN1 IN0 ADDA ADDB ADDC ALE D7 D6 D5 D4 D0 VREF- - D2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 2 其中：其中：IN0IN7：8路模拟量输入端。路模拟量输入端。D0D7：8位数字量输出端。位数字量输出端。A

17、DDA、ADDB、ADDC：3位地址输入位地址输入线，用于选择线，用于选择8路模拟通道中的一路。路模拟通道中的一路。ALE：地址锁存允许信号，输入，高电地址锁存允许信号，输入，高电平有效。平有效。START：A/D转换启动信号，输入，高转换启动信号，输入，高电平有效。电平有效。EOC：A/D转换结束信号，输出。转换结束信号，输出。 0：正在进行转换；：正在进行转换； 1：一次转换完成。：一次转换完成。OE：数据输出允许信号，输入，高电数据输出允许信号，输入，高电平有效。当转换结束后，如果从该引脚平有效。当转换结束后，如果从该引脚输入高电平，则打开输出三态门，输出输入高电平，则打开输出三态门，输

18、出锁存器的数据从锁存器的数据从D0D7送出。送出。CLK：时钟脉冲输入端。时钟脉冲输入端。其内部无时钟其内部无时钟电路。电路。要求时钟频率不高于要求时钟频率不高于640KHZ.VREF+、VREF- -：基准电压输入端。决基准电压输入端。决定输入模拟量的范围。定输入模拟量的范围。 典型值分别为典型值分别为+5V和和0V。Vcc：电源，接电源，接+5V电源。电源。GND：地。地。 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，位地址输入线，用于选择用于选择8路模拟通道中的一路，选择情况如下：路模拟通道中的一路，选择情况如下： ADDCADDBADDA选择通道选择通道000IN0001IN1010

19、IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7多路多路转换转换开关开关C B AIN0IN1IN7A/D转换转换三三ADC0809的工作流程的工作流程START/ALE 地地址址锁锁存存 ADDA/B/C EOC OE D0D7 启启动动 转转换换结结束束 读读取取结结果果 DATA ADC0809的工作流程如图所示：的工作流程如图所示：1输入输入3位地址，并使位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中，经地址译码器译码，将地址存入地址锁存器中，经地址译码器译码从从8路模拟通道中选通一路模拟量送到比较器。路模拟通道中选通一路模拟量送到比较器。2送送START一高脉冲，一

20、高脉冲，START的上升沿使逐次逼近寄存器复位，下降沿启动的上升沿使逐次逼近寄存器复位，下降沿启动A/D转换，并使转换，并使EOC信号为低电平。信号为低电平。3当转换结束时，转换的结果送入到输出三态锁存器，并使当转换结束时，转换的结果送入到输出三态锁存器，并使EOC信号回到高信号回到高电平，通知电平，通知CPU已转换结束。已转换结束。4当当CPU执行一读数据指令，使执行一读数据指令，使OE为高电平，则从输出端为高电平，则从输出端D0D1读出数据。读出数据。四四ADC0809与与MCS-51单片机的接口单片机的接口下图是一个下图是一个ADC0809与与8051的一个接口电路图。的一个接口电路图。

21、1硬件连接硬件连接涉及涉及2 2个问题：个问题：（1 1）8 8路模拟信号通道选择；路模拟信号通道选择；（2 2）A/DA/D转换完成后转换数据的传送。转换完成后转换数据的传送。转换数据的传送：转换数据的传送：定时传送方式；定时传送方式；（不需接（不需接EOCEOC脚）脚）查询方式；查询方式；（测试（测试EOCEOC脚的状态）脚的状态）中断方式。中断方式。（EOCEOC脚接脚接INTINT脚）脚）注意：注意：(1)(1)不能用无条件方式；不能用无条件方式；(2)2(2)2个个ALEALE不能相接。不能相接。8路模拟通道的地址：路模拟通道的地址：0000H0007H。P0.0P0.1P0.2P0

22、.3P0.4P0.5P0.6P0.7ALE WR P2.7RDINT0+5VGNDD0D1D2D3D4D5D6D7ADDAADDBADDCCLKALESTARTOEEOCIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7 VREF+VREF-ADC08098051分分频频器器2软件编程软件编程 设接口电路用于一个设接口电路用于一个8路模拟量输入的巡回检测路模拟量输入的巡回检测系统，使用中断方式采样数据，把采样转换所得的系统，使用中断方式采样数据，把采样转换所得的数字量按序存于片内数字量按序存于片内RAM的的30H37H单元中。采样单元中。采样完一遍后停止采集。完一遍后停止采集。A/D转换程序：（

23、延时等待方法）转换程序：（延时等待方法）MOV DPTR，#0000H ；ADC0809地址地址MOV A，#00H ；选中；选中IN0MOVX DPTR，A ；启动；启动A/D转换转换LCALL DELAY ；等待转换结束；等待转换结束MOVX A，DPTR ；读转换结果；读转换结果RET不用接不用接EOCEOC脚，采用定时传送方式。脚，采用定时传送方式。汇编语言编程：汇编语言编程：中断方法中断方法 ORG 0003H LJMP INT0 ORG 0100H ；主程序；主程序 MOV R0，#30H ；设立数据存储区指针；设立数据存储区指针 MOV R2，#08H ；设置；设置8路采样计数值

24、路采样计数值 SETB IT0 ；设置外部中断；设置外部中断0为边沿触发方式为边沿触发方式 SETB EA ；CPU开放中断开放中断 SETB EX0 ；允许外部中断；允许外部中断0中断中断 MOV DPTR，#0000H ；送入口地址并指向；送入口地址并指向IN0LOOP： MOVX DPTR，A ；启动；启动A/D转换，转换，A的值无意义的值无意义HERE： SJMP HERE ；等待中断；等待中断 ORG 0200H ；中断服务程序；中断服务程序INT0： MOVX A，DPTR ；读取转换后的数字量；读取转换后的数字量 MOV R0，A ；存入片内；存入片内RAM单元单元 INC DP

25、TR ；指向下一模拟通道；指向下一模拟通道 INC R0 ；指向下一个数据存储单元；指向下一个数据存储单元 DJNZ R2，NEXT ；8路未转换完，则继续路未转换完，则继续 CLR EA ；已转换完，则关中断；已转换完，则关中断 CLR EX0 ；禁止外部中断；禁止外部中断0中断中断 RETI ；中断返回；中断返回NEXT： MOVX DPTR，A ；再次启动；再次启动A/D转换转换 RETI ；中断返回；中断返回C语言编程：语言编程：#include #include /定义绝对地址访问定义绝对地址访问#define uchar unsigned char#define IN0 XBYTE

26、0 x0000 /定义定义IN0为通道为通道0的地址的地址static uchar data x8; /定义定义8个单元的数组，存放结果个单元的数组，存放结果uchar xdata *ad_adr; /定义指向通道的指针定义指向通道的指针uchar i=0;void main(void)IT0=1; /初始化初始化EX0=1;EA=1;i=0;ad_adr=&IN0; /指针指向通道指针指向通道0*ad_adr=i; /启动通道启动通道0转换转换for (;) ; /等待中断等待中断void int_adc(void) interrupt 0 /中断函数中断函数xi=*ad_adr;

27、/接收当前通道转换结果接收当前通道转换结果i+;ad_adr+; /指向下一个通道指向下一个通道if (i8)*ad_adr=i; /8个通道未转换完，启动下一个通道返回个通道未转换完，启动下一个通道返回elseEA=0;EX0=0; /8个通道转换完，关中断返回个通道转换完，关中断返回例：例：初始化程序：（中断方式）初始化程序：（中断方式） MOV R0，#0A0H ；数据存储区首地址；数据存储区首地址 MOV R2，#08H ；8路计数器路计数器 SETB IT1 ；边沿触发方式；边沿触发方式 SETB EA ；中断允许；中断允许 SETB EX1 ；允许外部中断；允许外部中断1中断中断

28、MOV DPTR，#0FEF8H；指向；指向ADC0809首地址首地址LOOP：MOVX DPTR，A；启动；启动A/D转换转换HERE：SJMP HERE；等待中断；等待中断 DJNZ R2，LOOP；巡回，未完继续；巡回，未完继续 CLR EA ；结束，关中断；结束，关中断 SJMP $ ；结束停止；结束停止 设有一个设有一个8路模拟量输入的巡回检测系统，采样数据依次存路模拟量输入的巡回检测系统，采样数据依次存放在外部放在外部RAM 0A0H0A7H单元中，单元中，ADC0809的的8个通道地个通道地址为址为0FEF8H0FEFFH。中断服务程序：中断服务程序： MOVX A，DPTR ；

29、读数；读数 MOVX R0，A ；存数；存数 INC DPTR ；指向下一模拟通道；指向下一模拟通道 INC R0 ；指向数据存储区下一单元；指向数据存储区下一单元 RETIC51程序：程序：#include#include#define uchar unsigned char#define IN0 XBYTE0 xFEF8 /*设置设置ADC0809的通道的通道0地址地址*/sbit ad_busy=P33; /*即即EOC状态状态*/void ad0809(uchar idata * x) /*采样结果放指针中的采样结果放指针中的A/D采集函数采集函数*/ uchar i; uchar x

30、data * ad_adr; ad_adr=&IN0; for(i=0;i8;i+) /*处理处理8通道通道*/ *ad_adr=0; /*启动转换启动转换*/i=i; /*延时等待延时等待EOC变低变低*/i=i;while(ad_busy=0); /*查询等待转换结束查询等待转换结束*/xi=*ad_adr; /*存转换结果存转换结果*/ad_adr+; /*下一通道下一通道*/void main(void)static uchar idata ad8;ad0809(ad); /*采样采样ADC0809通道的值通道的值*/五、五、AD574A与与MCS-51单片机接口单片机接口80

31、C51AD574A逻辑控制真值表逻辑控制真值表8.2 MCS-51单片机与单片机与DAC的接口的接口8.2.1 D/A转换器概述转换器概述一、一、D/A（Digit to Analog）转换器）转换器 为把数字量转换成模拟量，在为把数字量转换成模拟量，在D/A转换芯片中要有转换芯片中要有解码网络解码网络：权电阻网络；权电阻网络；倒倒T型电阻网络。型电阻网络。T型电阻网络型型电阻网络型D/A转换器：转换器：D/A转换器的原理：转换器的原理： 把输入数字量中每位都按其权值分别转换成模拟量，并通把输入数字量中每位都按其权值分别转换成模拟量，并通过运算放大器求和相加。根据克希荷夫定律，如下关系成立：过

32、运算放大器求和相加。根据克希荷夫定律，如下关系成立： I0=20 I1=21 I2=22 I3=23n位数字量与模拟量的关系式：位数字量与模拟量的关系式：VO =VREF（数字码（数字码 / 2n） (VREF 参考电压参考电压)注：因使用反相比例放大器来实现电流注：因使用反相比例放大器来实现电流到电压的转换，所以输出模拟信号到电压的转换，所以输出模拟信号(VO)的极性与参考电压的极性与参考电压(VREF)极性相反。极性相反。二、二、D/A转换器的分类转换器的分类D/A转换器的品种繁多、性能各异。转换器的品种繁多、性能各异。1、按输入数字量的位数分：、按输入数字量的位数分： 8位、位、10位、

33、位、12位和位和16位等；位等；2、按输入的数码分：、按输入的数码分： 二进制方式和二进制方式和BCD码方式；码方式；3、按传送数字量的方式分：、按传送数字量的方式分： 并行方式和串行方式；并行方式和串行方式；4、按输出形式分：、按输出形式分：电流输出型和电压输出型；电流输出型和电压输出型； 电压输出型又有单极性和双极性；电压输出型又有单极性和双极性；5、按与单片机的接口分：、按与单片机的接口分： 带输入锁存的和不带输入锁存的。带输入锁存的和不带输入锁存的。D/AD/A输出形式：输出形式：电压；电压；电流电流 运算放大器运算放大器 电压。电压。三、注意区分三、注意区分D/A内部是否带有锁存器内

34、部是否带有锁存器 与与P1、P2接口：不需加锁存器，直接接口。接口：不需加锁存器，直接接口。 无锁存器无锁存器 与与P0接口：因接口：因P0的特殊功能，需加锁存器。的特殊功能，需加锁存器。D/A内内 如：如：DAC800、AD7520、AD7521等。等。 有锁存器：最好与有锁存器：最好与P0直接接口。直接接口。 如：如：DAC0832、DAC1230等。等。四、性能指标：四、性能指标：1、分辨率分辨率（Resolution）是指是指D/A转换器能分辨的最小转换器能分辨的最小输出模拟增量，取决于输入数字量的二进制位数。输出模拟增量，取决于输入数字量的二进制位数。 2、建立时间建立时间（Esta

35、blishing Time）是描述是描述D/A转换速转换速度的快慢。度的快慢。3、转换精度转换精度（Conversion Accuracy）指满量程时指满量程时DAC的实际模拟输出值和理论值的接近程度。的实际模拟输出值和理论值的接近程度。 4、偏移量误差偏移量误差（Offset Error）偏移量误差是指输入数偏移量误差是指输入数字量为零时，输出模拟量对零的偏移值。字量为零时，输出模拟量对零的偏移值。 5、线性度线性度（Linearity）线性度是指线性度是指DAC的实际转换特的实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏移差。性曲线和理想直线之间的最大偏移差。主要技术指标：主要技术指标：1、分辨率

36、、分辨率（Resolution）：）： 对对D/A转换器输入量变化敏感程度进行描述，转换器输入量变化敏感程度进行描述，与输入数字量的位数有关。与输入数字量的位数有关。l 若数字量的位数为若数字量的位数为n，则分辨率为，则分辨率为2n。l 数字量位数越多，分辨率就越高。数字量位数越多，分辨率就越高。l 应用时，应根据分辨率的需要选定转换器的位数。应用时，应根据分辨率的需要选定转换器的位数。注：注：BCD码输出的码输出的A/D转换器用位数表示分辨率。转换器用位数表示分辨率。2、建立时间、建立时间（Establishing Time）：）：（转换速度）转换速度） 描述描述D/A转换速度的快慢。转换速

37、度的快慢。l 输出形式为电流的转换器比电压的建立时间短。输出形式为电流的转换器比电压的建立时间短。l D/A转换速度远高于转换速度远高于A/D转换。转换。3、转换精度转换精度（Conversion Accuracy）：）： 指满量程时指满量程时DAC的实际模拟输出值和理论值的的实际模拟输出值和理论值的接近程度。接近程度。五、五、D/A转换器与单处机的连接转换器与单处机的连接1数据线的连接数据线的连接 D/A转换器与单片机的数据线的连接主要考虑两个问题：转换器与单片机的数据线的连接主要考虑两个问题： 一是一是位数位数，当高于，当高于8位的位的D/A转换器与转换器与8位数据总线的位数据总线的MCS

38、-51单片机接口时，单片机接口时，MCS-51单片机的数据必须分时输出，这时必单片机的数据必须分时输出，这时必须考虑数据分时传送的格式和输出电压的须考虑数据分时传送的格式和输出电压的“毛刺毛刺”问题；问题； 二是二是D/A转换器有无输入锁存器转换器有无输入锁存器的问题，当的问题，当D/A转换器内部转换器内部没有输入锁存器时，必须在单片机与没有输入锁存器时，必须在单片机与D/A转换器之间增设锁存器转换器之间增设锁存器或或I/O接口。接口。 2地址线的连接地址线的连接 一般的一般的D/A转换器只有片选信号，而没有地址线。这时单转换器只有片选信号，而没有地址线。这时单片机的地址线采用全译码或部分译码

39、，经译码器输出来控制片机的地址线采用全译码或部分译码，经译码器输出来控制D/A转换器的片选信号，也可由某一位转换器的片选信号，也可由某一位I/O线来控制线来控制D/A转换器转换器的片选信号。的片选信号。 3控制线的连接控制线的连接 D/A转换器主要有片选信号、写信号及启动转换信号等，转换器主要有片选信号、写信号及启动转换信号等，一般由单片机的有关引脚或译码器提供。一般由单片机的有关引脚或译码器提供。 8.2.2 MCS-51与与8位位DAC0832的接口的接口8 8位双缓冲器结构的位双缓冲器结构的D/AD/A转换器。转换器。DIDI0 07 7：转换数据输入（：转换数据输入（8 8位）；位）；

40、 CSCS：片选信号（输入）；：片选信号（输入）；ILEILE：数据锁存允许信号（输入）；：数据锁存允许信号（输入）； XFERXFER：数据传送控制信号（输入）；：数据传送控制信号（输入）；WRWR1 1：第一写信号（输入），与：第一写信号（输入），与ILEILE共同控制输入寄存器是数据直通方式还是共同控制输入寄存器是数据直通方式还是 数据锁存方式；数据锁存方式；WRWR2 2：第：第2 2写信号（输入），与写信号（输入），与XFERXFER共同控制共同控制DACDAC寄存器是数据直通方式还是寄存器是数据直通方式还是 数据锁存方式；数据锁存方式；8位位DACDAC寄存器寄存器输入输入寄存器寄

41、存器-+IOUT2IOUT1RfbVODI07AGNDILECS与与与与与与WR1WR2XFERLE1LE2双极性输出电压与输入数字量的关系双极性输出电压与输入数字量的关系输入数字量输入数字量Bb7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0Vout（理想值）（理想值）+VREF时时-VREF时时1 1 1 1 1 1 1 1|VREF|-LSB-|VREF|+LSB1 1 0 0 0 0 0 0|VREF|/2-|VREF|/21 0 0 0 0 0 0 0000 1 1 1 1 1 1 1-LSBLSB0 0 1 1 1 1 1 1-|VREF|/2-LSB|VREF|/2+LSB0 0 0

42、 0 0 0 0 0-|VREF|VREF|二、二、DAC0832的引脚的引脚DAC0832有有20引脚，采用双列直插式封装，如图所示。引脚，采用双列直插式封装，如图所示。其中：其中：DI0DI7（DI0为最低位）：为最低位）：8位数字量输入端。位数字量输入端。ILE：数据允许控制输入线，高电平有效。：数据允许控制输入线，高电平有效。/CS：片选信号。：片选信号。/WR1：写信号线：写信号线1。/WR2：写信号线：写信号线2。/XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。：数据传送控制信号输入线，低电平有效。CSWR1AGNDDI3DI2DI2DI0VREF RFB DGNDVCCILEWR

43、2XFERDI4DI5DI6DI7IOUT1IOUT21234567891020191817161514131211IOUT1：模拟电流输出线：模拟电流输出线1。它是数字量输入为。它是数字量输入为“1”的的模拟电流输出端。模拟电流输出端。IOUT2：模拟电流输出线：模拟电流输出线2，它是数字量输入为，它是数字量输入为“0”的的模拟电流输出端，采用单极性输出时，模拟电流输出端，采用单极性输出时，IOUT2常常接地。常常接地。Rfb：片内反馈电阻引出线，反馈电阻制作在芯片内部，：片内反馈电阻引出线，反馈电阻制作在芯片内部，用作外接的运算放大器的反馈电阻。用作外接的运算放大器的反馈电阻。VREF：基

44、准电压输入线。电压范围为：基准电压输入线。电压范围为10V10V。VCC：工作电源输入端，可接：工作电源输入端，可接5V15V电源。电源。AGND：模拟地。：模拟地。DGND：数字地。：数字地。三、三、DAC0832的工作方式的工作方式DAC0832有三种方式：有三种方式：1、直通方式；、直通方式；2、单缓冲方式；、单缓冲方式；3、双缓冲方式。、双缓冲方式。1直通方式：直通方式：输入寄存器和输入寄存器和DACDAC寄存器共用一个地址，同时选通输出；寄存器共用一个地址，同时选通输出；WRWR1 1和和WRWR2 2同时进行，并且不与同时进行，并且不与CPUCPU相接。相接。特点：转换速度快。特点

45、：转换速度快。MOV P1，A 当引脚当引脚/WR1/WR1、/WR2/WR2、/CS/CS、/XFER/XFER直接接地，直接接地，ILEILE接电源，接电源，DAC0832DAC0832工作于直通方式，此时，工作于直通方式，此时，8 8位输入寄存器和位输入寄存器和8 8位位DACDAC寄寄存器都直接处于导通状态，存器都直接处于导通状态，8 8位数字量到达位数字量到达DI0DI0DI7DI7，就立，就立即进行即进行D/AD/A转换，从输出端得到转换的模拟量。转换，从输出端得到转换的模拟量。 举例：举例：DACSDACS：MOVMOVDPTRDPTR，#00FEH#00FEH；0832 I/O

46、0832 I/O地址地址MOVMOVA A，#00H#00H；开始输出；开始输出0V0VDACLDACL：MOVXMOVXDPTRDPTR，A A；D/AD/A转换转换INCINCA A；升压；升压ACALLACALL DELAYDELAY ；延时；延时100ms/256100ms/256：决定锯齿波的周期：决定锯齿波的周期AJMPAJMPDACLDACL；连续输出；连续输出DELAYDELAY：；延时子程序；延时子程序例：例：D/AD/A转换程序，用转换程序，用DAC0832DAC0832输出输出0 0+5V+5V锯齿波，锯齿波， 电路为电路为直通方式直通方式。设。设V VREFREF=-5

47、V=-5V，若，若DAC0832DAC0832地址地址 为为00FEH00FEH，脉冲周期要求为，脉冲周期要求为100ms100ms。100msC51程序：程序：#include#include#define DAC0832 XBYTE0 x00FE#define uchar unsigned char#define unit unsigned int void stair(void) /*锯齿波锯齿波*/ uchar i; while(1) for(i=0;i=255;i=i+) /*形成锯齿波输出值，最大形成锯齿波输出值，最大255*/ DAC0832=i; /*D/A转换输出转换输出*/

48、 2单缓冲方式：单缓冲方式： 输入寄存器和输入寄存器和DACDAC寄存器共用一个地址，同时选通输出，输入数寄存器共用一个地址，同时选通输出，输入数据在控制信号作用下，直接进入据在控制信号作用下，直接进入DACDAC寄存器中；寄存器中； WRWR1 1和和WRWR2 2同时进行，并且与同时进行，并且与CPUCPU的的WRWR相连，相连，CPUCPU对对08320832执行一次写执行一次写操作，将数据直接写入操作，将数据直接写入DACDAC寄存器中。寄存器中。 适用：适用：只有一路模拟信号输出或几路模拟信号非同步输出。只有一路模拟信号输出或几路模拟信号非同步输出。单缓冲方式下的单缓冲方式下的DAC

49、083280C5180C51 当连接引脚当连接引脚/WR1、/WR2、/CS、/XFER，使得两个锁，使得两个锁存器的一个处于直通状态，另一个处于受控制状态，或存器的一个处于直通状态，另一个处于受控制状态，或者两个被控制同时导通，者两个被控制同时导通，DAC0832就工作于单缓冲方式。就工作于单缓冲方式。 对于下图的单缓冲连接，只要数据对于下图的单缓冲连接，只要数据DAC0832写入写入8位输位输入锁存器，就立即开始转换，转换结果通过输出端输出。入锁存器，就立即开始转换，转换结果通过输出端输出。举例：举例：ORGORG2000H2000HSTARSTAR：MOVMOVDPTRDPTR，#00F

50、EH#00FEH；DAC0832DAC0832地址地址MOVMOVA A，#00H#00H；开始输出；开始输出0V0VUPUP： MOVXMOVXDPTRDPTR，A A；D/AD/A转换转换INCINCA A；产生上升段电压；产生上升段电压；上升到；上升到A A中为中为FFHFFH（A A00跳）跳）DOWNDOWN：DECDECA A；产生下降段电压；产生下降段电压MOVXMOVXDPTRDPTR，A A；下降到；下降到A A中为中为00H00H；重复；重复例：例：D/AD/A转换程序，用转换程序，用DAC0832DAC0832输出输出0 0+5V+5V三角波，三角波， 电路为电路为单缓冲

51、方式单缓冲方式。设。设V VREFREF=-5V=-5V，若，若DAC0832DAC0832地地 址为址为00FEH00FEH，脉冲周期要求为（，脉冲周期要求为（100ms100ms）。）。100ms3双缓冲方式：双缓冲方式：输入寄存器和输入寄存器和DACDAC寄存器分配有各自的地址，可分别选通用同时输出多路模拟信号。寄存器分配有各自的地址，可分别选通用同时输出多路模拟信号。适用：适用：同时输出几路模拟信号的场合，可构成多个同时输出几路模拟信号的场合，可构成多个08320832同步输出电路。同步输出电路。 当当8 8位输入锁存器和位输入锁存器和8 8位位DACDAC寄存器分开控制导通时，寄存器

52、分开控制导通时，DAC0832DAC0832工作于双缓冲方工作于双缓冲方式，双缓冲方式时单片机对式，双缓冲方式时单片机对DAC0832DAC0832的操作分两步，第一步，使的操作分两步，第一步，使8 8位输入锁存器导位输入锁存器导通，将通，将8 8位数字量写入位数字量写入8 8位输入锁存器中；第二步，使位输入锁存器中；第二步，使8 8位位DACDAC寄存器导通，寄存器导通，8 8位数字位数字量从量从8 8位输入锁存器送入位输入锁存器送入8 8位位DACDAC寄存器。第二步只使寄存器。第二步只使DACDAC寄存器导通，在数据输入寄存器导通，在数据输入端写入的数据无意义。端写入的数据无意义。举例：

53、举例：ORGORG 2000H 2000HMOVMOV DPTR DPTR，#00FEH#00FEH；选中；选中1#08321#0832（的输入寄存器）：（的输入寄存器）：A A0 0=0=0MOVMOV A A，#Datax#DataxMOVX DPTRMOVX DPTR，A A ；DataxDatax写入写入1#08321#0832输入寄存器输入寄存器MOVMOV DPTR DPTR，#00FDH #00FDH ；选中；选中2#08322#0832（的输入寄存器）：（的输入寄存器）：A1=0A1=0MOVMOV A A，#Datay#DatayMOVX DPTRMOVX DPTR，A A

54、；DatayDatay写入写入2#08322#0832输入寄存器输入寄存器MOVMOV DPTR DPTR，#00FBH #00FBH ；选中；选中1#1#和和2#08322#0832的的DACDAC寄存器：寄存器： A2=0A2=0MOVX DPTRMOVX DPTR，A A ；1#1#和和2#2#输入寄存器的内容同时输入寄存器的内容同时 传送到传送到DACDAC寄存器中寄存器中例：例：用用DAC0832DAC0832实现驱动绘图仪，电路为实现驱动绘图仪，电路为双缓冲方式双缓冲方式。 1#1#和和2#DAC08322#DAC0832地址分别为地址分别为00FEH00FEH和和00FDH00F

55、DH。 则绘图仪的驱动程序为：则绘图仪的驱动程序为：C51程序：程序：#include#include#define INPUTR1 XBYTE0 x00FE#define INPUTR2 XBYTE0 x00FD #define DACR XBYTE0 x00FB#define uchar unsigned char void dac2b(data1,data2) uchar data1,data2;INPUTR1=data1; /*数据送到一片数据送到一片DAC0832*/INPUTR2=data2;/*数据送到另一片数据送到另一片DAC0832*/DACR=0; /*启动两路启动两路D/

56、A同时转换同时转换*/四、四、DAC1208内部框图内部框图80C51与与DAC1208的接口的接口80C51华工考研题：华工考研题： PC/XT的的D/A接口使用接口使用DAC0832。其有关信号接线。其有关信号接线如图所示，其输出电压如图所示，其输出电压Vo和输入数字量和输入数字量DI7-DI0之间呈线之间呈线性且如表所示。现要求性且如表所示。现要求Vo从零开始按图示波形周期变化从零开始按图示波形周期变化（周期可自定）。试用汇编语言编写其控制部分程序。（周期可自定）。试用汇编语言编写其控制部分程序。五、五、DAC0832的应用的应用 D/A转换器在实际中经常作为转换器在实际中经常作为波形波

57、形发生器发生器使用，通过它可以产生各种各样使用，通过它可以产生各种各样的波形。它的基本原理如下：利用的波形。它的基本原理如下：利用D/A转换器输出模拟量与输入数字量成正比转换器输出模拟量与输入数字量成正比这一特点，通过程序控制这一特点，通过程序控制CPU向向D/A转转换器送出随时间呈一定规律变化的数字，换器送出随时间呈一定规律变化的数字，则则D/A转换器输出端就可以输出随时间转换器输出端就可以输出随时间按一定规律变化的波形。按一定规律变化的波形。【例【例8-1】 根据图根据图8.9编程从编程从DAC0832输出端分别产生锯齿波、输出端分别产生锯齿波、三角波和方波。三角波和方波。 根据根据单缓冲方式单缓冲方式图的连接，图的连接，DAC0832的口地址为的口地址为7FFFH。汇编语言编程：汇编语言编程：锯齿波：锯齿波： MOV DPTR，#7FFFH CLR ALOOP：MOVX DPTR，A INC A SJMP LOOPVoutVCCILECSWR1DI0DI7WR2 XFERDGND AGNDVREFRfbIOUT1IOUT2+5V-5V-A+P2.7WRP0.0P0.78051DAC0832三角波：三角波： MOV DPTR，#7FFFH CLR ALOOP1：