第9章AD与DA转换

1、第第9章章 STC12C5A60S2系列单系列单片机的片机的A/D转换转换9.1 A/D转换概述转换概述9.1.1 A/D转换器转换器A/D转换器（转换器（Analog-Digital Converter）是一种能把）是一种能把输入模拟电压或电流变成与其成正比的数字量的电输入模拟电压或电流变成与其成正比的数字量的电路，即能把被控对象的各种模拟信息变成计算机可路，即能把被控对象的各种模拟信息变成计算机可以识别的数字信息。以识别的数字信息。分类：计数器式分类：计数器式A/D转换器、双积分式转换器、双积分式A/D转换器、转换器、逐次逼近式逐次逼近式A/D转换器等。转换器等。计数器式计数器式A/D转换

2、器：结构很简单，但转换速度也很转换器：结构很简单，但转换速度也很慢，所以很少采用。慢，所以很少采用。双积分式双积分式A/D转换器：抗干扰能力强，转换精度很高，转换器：抗干扰能力强，转换精度很高，但速度不够理想，常用于数字式测量仪表中。但速度不够理想，常用于数字式测量仪表中。逐次逼近式逐次逼近式A/D转换器：结构不太复杂，转换速度也转换器：结构不太复杂，转换速度也高，应用广泛。高，应用广泛。9.1.2 A/D转换器的技术指标转换器的技术指标n21、量化误差（、量化误差（Quantizing Error）与分辨率）与分辨率（Resolution） A/D转换器的分辨率表示输出数字量变化一个转换器的

3、分辨率表示输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量，习惯上以相邻数码所需输入模拟电压的变化量，习惯上以输出二进制位数或满量程与输出二进制位数或满量程与 之比（其中之比（其中n为为ADC的位数）表示。的位数）表示。 例如：例如： 12位位A/D转换器的分辨率为转换器的分辨率为12位，即该转位，即该转换器的输出数据可以用换器的输出数据可以用 个二进制数进行量化，个二进制数进行量化，其分辨率为其分辨率为1LSB （1LSB=VFS/ ）。如果用百）。如果用百分数来表示分辨率时，其分辨率为分数来表示分辨率时，其分辨率为 1 1001 100=00244n2n2n21221229.1.2 A/

4、D转换器的技术指标转换器的技术指标 一个满量程一个满量程VFS=10V的的12位位ADC能够分辨输人能够分辨输人电压变化的最小值为电压变化的最小值为2.4mV。 量化误差是由于有限数字对模拟数值进行离散量化误差是由于有限数字对模拟数值进行离散取值（量化）而引起的误差。因此，量化误差理取值（量化）而引起的误差。因此，量化误差理论上为一个单位分辨率，即论上为一个单位分辨率，即（1/2）LSB。提高。提高分辩率可减少量化误差。分辩率可减少量化误差。9.1.2 A/D转换器的技术指标转换器的技术指标2. 转换精度（转换精度（Conversion Accuracy） A/D转换器转换精度反映了一个实际转

5、换器转换精度反映了一个实际A/D转换器在转换器在量化值上与一个理想量化值上与一个理想A/D转换器进行模转换器进行模/数转换的差数转换的差值，由模拟误差和数字误差组成。值，由模拟误差和数字误差组成。 模拟误差是比较器、解码网络中电阻值以及基准模拟误差是比较器、解码网络中电阻值以及基准电压波动等引起的误差；电压波动等引起的误差； 数字误差主要包括丢失码误差和量化误差，丢失数字误差主要包括丢失码误差和量化误差，丢失码误差属于非固定误差，由器件质量决定。码误差属于非固定误差，由器件质量决定。9.1.2 A/D转换器的技术指标转换器的技术指标3. 转换时间与转换速率转换时间与转换速率 A/D转换器完成一

6、次转换所需要的时间为转换器完成一次转换所需要的时间为A/D转转换时间，是指从启动换时间，是指从启动A/D转换器开始到获得相应数转换器开始到获得相应数据所需时间（包括稳定时间）。通常，转换速率是据所需时间（包括稳定时间）。通常，转换速率是转换时间的倒数，即每秒转换的次数。转换时间的倒数，即每秒转换的次数。9.1.3 A/D转换器选择要点转换器选择要点1. 确定确定A/D转换器精度及分辨率转换器精度及分辨率 应将综合精度在各个环节上进行分配，以确定应将综合精度在各个环节上进行分配，以确定对对A/D转换器的精度要求，据此确定转换器的精度要求，据此确定A/D转换转换器的位数。器的位数。2. 确定确定A

7、/D转换器的转换速率转换器的转换速率 通常根据被测信号的变化率及转换精度要求，确定通常根据被测信号的变化率及转换精度要求，确定A/D转换器的转换速率，以保证系统的实时性要求。转换器的转换速率，以保证系统的实时性要求。3. 确定环境参数确定环境参数根据使用环境条件，确定根据使用环境条件，确定A/D转换芯片要求的一些转换芯片要求的一些环境：工作温度、功耗和可靠性等级等。环境：工作温度、功耗和可靠性等级等。9.2 STC12C5A60S2系列的单片机系列的单片机的的A/D转换器的结构转换器的结构 STC12C5A60S2系列的单片机的系列的单片机的A/D转换口在转换口在P1口（口（P1.7P1.0）

8、，有），有8路路10位高速电压输入型位高速电压输入型A/D转换器，速度可达到转换器，速度可达到100KHz（10万次万次/秒）。上电秒）。上电复位后复位后P1口为弱上拉型口为弱上拉型I/O口，用户可以通过软件设口，用户可以通过软件设置将置将8路中的任何一路设置为路中的任何一路设置为A/D转换，不需作为转换，不需作为A/D使用的口可继续作为使用的口可继续作为I/O口使用。口使用。9.3 A/D转换控制寄存器转换控制寄存器符号符号描述描述地址地址复位值复位值P1M1P1口模式配置寄存器口模式配置寄存器091H00000000BP1M0P1口模式配置寄存器口模式配置寄存器192H00000000BP

9、1ASFP1口模式配置寄存器口模式配置寄存器9DH00000000BADC_CONTRADC控制寄存器控制寄存器BCH00000000BADC_RESA/D转换结果寄存器，高转换结果寄存器，高位位BDH00000000BADC_RESLA/D转换结果寄存器，低转换结果寄存器，低位位BEH00000000BAUXR1辅助寄存器辅助寄存器A2Hx00000 x0BIE中断允许中断允许A8H00000000BIP中断优先级低位中断优先级低位B8H00000000BIPH中断优先级高位中断优先级高位B7H00000000B9.3.1 I/O口工作模式控制寄存器口工作模式控制寄存器P1M1、P1M0 所

10、有所有I/O口均可由软件配置成口均可由软件配置成4种工作类型之一，每种工作类型之一，每个个I/O口由口由2个控制寄存器中的相应位控制每个引脚工个控制寄存器中的相应位控制每个引脚工作类型。上电复位后为准双向口作类型。上电复位后为准双向口/弱上拉（标准弱上拉（标准8051单单片机的片机的I/O口）模式。口）模式。I/O口驱动能力可达口驱动能力可达20mA，但整，但整个芯片最大不得超过个芯片最大不得超过120mA。P1口工作控制寄存器为口工作控制寄存器为P1M1和和P1M0。P1M1地址为地址为91H，P1M0地址为地址为92H，都不能位寻址，都不能位寻址，2个寄存器的功能如下：个寄存器的功能如下：

11、P1M1寄存器寄存器：位序D7D6D5 D4 D3 D2D1D0位符号P1M1.7P1M1.6P1M1.5P1M1.4P1M1.3P1M1.2P1M1.1P1M1.0位序D7D6D5 D4 D3 D2D1D0位符号P1M0.7P1M0.6P1M0.5P1M0.4P1M0.3P1M0.2P1M0.1P1M0.0P1M0寄存器寄存器：STC12C5A60S2系列单片机系列单片机P1口工作类型设定口工作类型设定 P1M1（7：0）P1M0（7：0）I/O口模式（口模式（P1.x如做如做A/D使用，需先将其使用，需先将其设置成开漏或高阻输入）设置成开漏或高阻输入）00准双向准双向I/O口（传统口（传统

12、8051I/O口模式），灌口模式），灌电流可达电流可达20mA，拉电流为，拉电流为230A。01推挽输出（强上拉输出，可达推挽输出（强上拉输出，可达20mA，要，要加限流电阻）加限流电阻）10仅为输入（高阻），如果该仅为输入（高阻），如果该I/O口需做口需做A/D使用，可选此模式使用，可选此模式11开漏（开漏（open drain），如果该），如果该I/O口需做口需做A/D使用，可选此模式使用，可选此模式如：如：P1M10 xa0；/10100000BP1M00 xc0；/11000000B则：则：P1.7为开漏，为开漏，P1.6为强推挽输出，为强推挽输出，P1.5为高阻输入，为高阻输入，P1

13、.4、P1.3、P1.2、P1.1、P1.0为准双向为准双向I/O口口/弱上拉弱上拉 9.3.2 P1口模拟功能控制寄存器口模拟功能控制寄存器P1ASFP1ASF的字节地址为的字节地址为9DH，不能位寻址，各位功能如下：，不能位寻址，各位功能如下：位序位序D7D6D5D4D3D2D1D0位符位符号号P17ASFP16ASFP15ASFP14ASFP13ASFP12ASFP11ASFP10ASFP1ASF中的位和中的位和P1口的位相对应，如口的位相对应，如P17ASF对应对应P1.7，P10ASF对应对应P1.0等。等。P1xASF1，则，则P1x为为A/D转换输入口；转换输入口；P1xASF0

14、，则则P1x为为I/O口。口。如：如：P17ASF=1，则，则P1.7作为作为A/D输入使用。输入使用。9.3.3 ADC控制寄存器控制寄存器ADC_CONTRADC控制寄存器控制寄存器ADC_CONTR，地址，地址BCH，不能，不能位寻址。各位功能如下位寻址。各位功能如下：位序位序D7D6D5D4D3D2D1D0位符号位符号ADC_POWERSPEED1SPEED0ADC_FLAGADC_STARTCHS2CHS1CHS0对对ADC_CONTR寄存器进行操作，建议直接用赋值寄存器进行操作，建议直接用赋值语句，不要用语句，不要用“与与”和和“或或”语句。语句。ADC_POWER：ADC电源控制

15、位，电源控制位，0：关闭：关闭A/D转转换器电源；换器电源；1：打开：打开A/D转换器电源。转换器电源。位序位序D7D6D5D4D3D2D1D0位符号位符号ADC_POWERSPEED1SPEED0ADC_FLAGADC_STARTCHS2CHS1CHS0SPEED1，SPEED0：模数转换器转换速度控制位：模数转换器转换速度控制位 SPEED1SPEED0A/D转换所需时间转换所需时间1190个时钟周期转换一次，个时钟周期转换一次，CPU工作频率工作频率21MHz，A/D转换速度约转换速度约250KHz10180个时钟周期转换一次个时钟周期转换一次01360个时钟周期转换一次个时钟周期转换一

16、次00540个时钟周期转换一次个时钟周期转换一次ADC_FLAG：模数转换器转换结束标志位，当：模数转换器转换结束标志位，当A/D转换完成后，转换完成后，ADC_FLAG=1，要由软件清，要由软件清0。不管。不管是是A/D转换完成后由该位申请产生中断，还是由软转换完成后由该位申请产生中断，还是由软件查询该标志位件查询该标志位A/D转换是否结束，当转换是否结束，当A/D转换完成转换完成后，后，ADC_FLAG=1，一定要软件清，一定要软件清0。ADC_START：模数转换器（：模数转换器（ADC）转换启动控制）转换启动控制位，设置为位，设置为“1”时，开始转换，转换结束后为时，开始转换，转换结束

17、后为0。位序位序D7D6D5D4D3D2D1D0位符号位符号ADC_POWERSPEED1SPEED0ADC_FLAGADC_STARTCHS2CHS1CHS0CHS2、CHS1、CHS0：模拟输入通道选择：模拟输入通道选择 CHS2CHS1CHS0模拟输入通道选择模拟输入通道选择000选择选择P1.0作为作为A/D输入来用输入来用001选择选择P1.1作为作为A/D输入来用输入来用010选择选择P1.2作为作为A/D输入来用输入来用011选择选择P1.3作为作为A/D输入来用输入来用100选择选择P1.4作为作为A/D输入来用输入来用101选择选择P1.5作为作为A/D输入来用输入来用110

18、选择选择P1.6作为作为A/D输入来用输入来用111选择选择P1.7作为作为A/D输入来用输入来用位序位序D7D6D5D4D3D2D1D0位符号位符号ADC_POWERSPEED1SPEED0ADC_FLAGADC_STARTCHS2CHS1CHS0在程序中要注意：由于使用在程序中要注意：由于使用2套时钟，设置套时钟，设置ADC_CONTR控制寄存器后，要加控制寄存器后，要加4个空操作个空操作延时才可以正确读到延时才可以正确读到ADC_CONTR寄存器的值。寄存器的值。9.3.4 A/D转换结果寄存器转换结果寄存器ADC_RES、ADC_RESL、AUXR1 特殊功能寄存器特殊功能寄存器ADC

19、_RES（地址为（地址为BDH）和）和ADC_RESL（地址为（地址为BEH）寄存器用于保存）寄存器用于保存A/D转转换结果，换结果，ADC_RES存存A/D转换结果高位；转换结果高位；ADC_RESL存存A/D转换结果低位。特殊功能寄存器转换结果低位。特殊功能寄存器AUXR1（地址（地址A2H）只有第）只有第2位位ADRJ与与A/D转换结转换结果存放有关，具体格式如下：果存放有关，具体格式如下： 当当ADRJ=0时，时，A/D转换结果高转换结果高8位在位在ADC_RES中，中，低低2位在位在ADC_RESL中。中。位序位序D7D6D5D4D3D2D1D0ADC_RESADC_B9ADC_B8

20、ADC_B7ADC_B6ADC_B5ADC_B4ADC_B3ADC_B2ADC_RESLADC_B1ADC_B0AUXR1ADRJ=0当当ADRJ=1时，时，A/D转换结果高转换结果高2位在位在ADC_RES中，中，低低8位在位在ADC_RESL中。中。符号符号D7D6D5D4D3D2D1D0ADC_RESADC_B9ADC_B8ADC_RESLADC_B7ADC_B6ADC_B5ADC_B4ADC_B3ADC_B2ADC_B1ADC_B0AUXR1ADRJ=19.3.5 A/D中断控制寄存器中断控制寄存器1. A/D中断控制寄存器中断控制寄存器IE IE地址为地址为A8H，可位寻址，其格式如

21、下：，可位寻址，其格式如下：EADC：A/D转换中断允许位。转换中断允许位。EADC=1，允许，允许A/D转换中断；转换中断；EADC=0，禁止，禁止A/D转换中断。转换中断。A/D转换中断的中断号为转换中断的中断号为5，入口地址为，入口地址为002BH。位序位序D7D6D5D4D3D2D1D0位符号位符号EAELVDEADCESET1EX1ET0EX0位地址位地址AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H2. A/D中断优先级控制寄存器中断优先级控制寄存器 中断优先级控制寄存器高中断优先级控制寄存器高IPH，地址为，地址为B7H，不，不可位寻址可位寻址 位序位序D7D6D5D4D3D2

22、D1D0位符位符号号PPCAHPLVDHPADCHPSHPT1HPX1HPT0HPX0H 中断优先级控制寄存器低中断优先级控制寄存器低IP，地址为，地址为B8H，可位，可位寻址寻址 位序位序D7D6D5D4D3D2D1D0位符位符号号PPCAPLVDPADCPSPT1PX1PT0PX0位地位地址址BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8H当当PADCH=0且且PADC=1时，时，A/D转换中断为最低优先转换中断为最低优先级中断（优先级级中断（优先级0）；）；当当PADCH=0且且PADC=1时，时，A/D转换中断较低优先级转换中断较低优先级中断（优先级中断（优先级1）；）；当当PADCH

23、=1且且PADC=0时，时，A/D转换中断为较高优先转换中断为较高优先级中断（优先级级中断（优先级2）；）；当当PADCH=1且且PADC=1时，时，A/D转换中断为最高优先转换中断为最高优先级中断（优先级级中断（优先级3）。）。9.3.6 A/D转换模块的参考电压源转换模块的参考电压源 STC12C5A60S2系列单片机的参考电压源是输入系列单片机的参考电压源是输入工作电压工作电压Vcc，所以一般不用外接参考电压源。，所以一般不用外接参考电压源。 9.4 A/D转换器应用举例转换器应用举例 例例9-1：A/D转换测试电路如图转换测试电路如图9-2所示，所示，A/D输入输入从电位器从电位器W上

24、获得接到上获得接到P1.0，旋转电位器旋扭，输入，旋转电位器旋扭，输入电压就会改变，且输入电压的变化范围为电压就会改变，且输入电压的变化范围为05V。由。由P0、P2口控制驱动口控制驱动4位动态数码位动态数码LED显示，显示，P0为段为段选，选，P2.4P2.7为位选。编写程序，每隔为位选。编写程序，每隔1秒进行一秒进行一次次A/D转换，并把转换，并把A/D转换结果显示在转换结果显示在4位数码位数码LED上。并旋转电位器旋扭，观察显示结果。如有条件，上。并旋转电位器旋扭，观察显示结果。如有条件，可用万用表测试输入电压，和显示结果进行对照。可用万用表测试输入电压，和显示结果进行对照。1234AB

25、CD4321DCBATitleNumberR evisio nSizeA4Date:14 -Mar-201 3Sh eet of File:F:单片机教材编写上篇编书原理图编书原理图.DdbDrawn B y:abfcgdeabcdefgdpdpabfcgdeabcdefgdpdpabfcgdeabcdefgdpdpabfcgdeabcdefgdpdpP00P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25P24P10W+5VSTC12C5A220*84K7*45K9012*4DS1DS2DS3DS41. 用用A/D中断方式编程中断方式编程#include/包含包含51单片机寄存器定

26、义的头文件单片机寄存器定义的头文件#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsfr P1M10 x91；sfr P1M00 x92；sfr ADC_CONTR0 xBC；sfr ADC_RES0 xBD；sfr ADC_RESL0 xBE；sfr ADC_P1ASF0 x9D；sbit EADC0 xAD；uchar i；/记录显示位置记录显示位置uchar j；/记录中断次数，记录中断次数，uchar code dtab10=0 xc0，0 xf9，0 xa4，0 xb0，0 x99，0 x92，0 x82，0 xf8，0 x80

27、，0 x90； /数码管显示数码管显示09的段码表的段码表uchar code selec4=0 xef，0 xdf，0 xbf，0 x7f； /动态显示位选码表动态显示位选码表uchar disp4；uint adz1； /A/D转换结果为全局变量转换结果为全局变量bit ad_end0；/设立设立A/D结束标志位结束标志位void Time0（void）interrupt 1 /“interrupt”声明函数为中断服声明函数为中断服务函数务函数 TH0=（65536-4000）/256；/定时器定时器T0的高的高8位重新赋初值位重新赋初值 /4mS=4000S。 TL0=（65536-40

28、00）%256；/定时器定时器T0的低的低8位重新赋初值位重新赋初值 P2=0 xff；/全灭全灭 P0=dtabdispi；/查段码送查段码送P0口口 P2=seleci；/送位码送位码 if（+i3）i=0； if（+j250）/4ms中断一次，中断中断一次，中断250次为次为1秒秒 j=0； ADC_CONTR|0 x08； /（00001000）启动）启动a/d转换转换 void ADC（void）interrupt 5 ADC_CONRT&0 xE7； /（11100111）清除）清除ADC_FLAG 和和ADC_START adz1（ADC_RES2）|ADC_RESL； /取取A

29、/D结果结果 ad_end1；/置置A/D转换结束标志转换结束标志void init（void） TMOD0 x01；/使用定时器使用定时器T0的模式的模式1 TH0（65536-4000）/256；/定时器定时器T0的高的高8位赋初值位赋初值 TL0（65536-4000）%256；/定时器定时器T0的高的高8位赋初值位赋初值 P1M10 x01；/P1.0为高阻输入为高阻输入 P1M00 x00； ADC_P1ASF0 x01；/选选P1.0为为A/D输入输入 ADC_CONRT0 x80； /选选0通道（通道（P1.0），转换时钟为），转换时钟为540，打开，打开A/D电源电源 EA1；

30、/开总中断开总中断 ET01；/定时器定时器T0中断允许中断允许 EADC1； /允许允许A/D中断中断 TR01；/启动定时器启动定时器T0void main（void） uint adc； init（）；（）；/初始化初始化 disp08； disp18； disp28； disp38；/显示显示8888 while（1）/无限循环等待中断无限循环等待中断 while（!ad_end）；）； /A/D转换结束标志转换结束标志 ad_end0； adcadz1； disp3adc%10； adcadc/10； disp2adc%10； adcadc/10； disp1adc%10； adca

31、dc/10； disp0adc%10； 2. 用用A/D查询方式编程查询方式编程查询方式是查询查询方式是查询ADC_CONRT中的中的ADC_FLAG位。位。在启动在启动A/D转换后，转换后，ADC_FLAG0；当；当A/D转换完转换完成，置成，置ADC_FLAG1，因此查询该位是否为，因此查询该位是否为1，就，就可判断可判断A/D转换是否完成。转换是否完成。#include/包含包含51单片机寄存器定义的头文件单片机寄存器定义的头文件#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsfr P1M10 x91；sfr P1M00 x92；

32、sfr ADC_CONTR0 xBC；sfr ADC_RES0 xBD；sfr ADC_RESL0 xBE；sfr ADC_P1ASF0 x9D；sbit EADC0 xAD；uchar i；/记录显示位置记录显示位置uchar j；/记录中断次数，记录中断次数，uchar code dtab10=0 xc0，0 xf9，0 xa4，0 xb0，0 x99，0 x92，0 x82，0 xf8，0 x80，0 x90； /数码管显示数码管显示09的段码表的段码表uchar code selec4=0 xef，0 xdf，0 xbf，0 x7f； /动态显示位选码表动态显示位选码表uchar di

33、sp4；void Time0（void）interrupt 1/“interrupt”声明函数为中声明函数为中断服务函数断服务函数 TH0=（65536-4000）/256；/定时器定时器T0的高的高8位重新赋初值位重新赋初值 TL0=（65536-4000）%256；/定时器定时器T0的高的高8位重新赋初值位重新赋初值 P2=0 xff；/全灭全灭 P0=dtabdispi；/查段码送查段码送P0口口 P2=seleci；/送位码送位码 if（+i3）i=0； if（+j250） /4ms中断一次，中断中断一次，中断250次为次为1秒秒 ADC_CONTR|0 x08；/（00001000）

34、启动）启动a/d转换转换 j=0; j=0; j=0; j=0; /延时延时4个机器周期个机器周期 void init（void） TMOD0 x01；/使用定时器使用定时器T0的模式的模式1 TH0（65536-4000）/256；/定时器定时器T0的高的高8位赋初值位赋初值 TL0（65536-4000）%256；/定时器定时器T0的高的高8位赋初值位赋初值 P1M10 x01；/P1.0为高阻输入为高阻输入 P1M00 x00； ADC_P1ASF0 x01；/选选P1.0为为A/D输入输入 ADC_CONRT0 x80；/选选0通道（通道（P1.0），转换时钟为），转换时钟为540，打

35、开，打开A/D电源电源 EA1；/开总中断开总中断 ET01；/定时器定时器T0中断允许中断允许 TR01；/启动定时器启动定时器T0void main（void） uint adc； uchar i； init（）；（）；/初始化初始化 disp08； disp18； disp28； disp38；/显示显示8888 while（1）/无限循环等待中断无限循环等待中断 while（!（ADC_CONRT&0 xEF）；）；/等等A/D转换结束转换结束 ADC_CONRT&0 xE7； /（11100111）清除）清除ADC_FLAG和和 ADC_START adc（ADC_RES2）|ADC

36、_RESL；/取取A/D结果结果 for（i=0；i4；i+） disp3-i=adc%10； /显示显示A/D转换结果转换结果 adc=adc/10； 9.5 D/A转换器及其接口设计转换器及其接口设计9.5.1 概述概述1. D/A转换器转换器 D/A转换器（Digital to Analog Conver）是一种能把数字量转换成模拟量的电子器件。在单片机测控系统中经常采用的是D/A转换器的集成电路芯片，称为D/A接口芯片或DAC芯片。2. D/A转换器的性能指标转换器的性能指标（1）分辨率（Resolution）指D/A接口芯片能分辨的最小输出模拟增量。输入数量发生单位数码变化时，即LS

37、B（最低有效位）产生一次变化时，所对应的输出的模拟量的变化量。对于线性D/A转换器来说，其分辨率与数字量的位数n的关系为2n 模拟量输出的满量程值 在实际使用中，表示分辨率高低更常用的方法是在实际使用中，表示分辨率高低更常用的方法是采用输入量的位数，如满量程采用输入量的位数，如满量程10V的的8位位DAC芯片的芯片的分辨率为分辨率为8位。位。mV392V108（2）转换精度（）转换精度（Conversion Accuracy） 指满量程时指满量程时DAC的实际模拟输出量与理论值的接近程度，的实际模拟输出量与理论值的接近程度，与与D/A转换芯片的结构和接口配置电路有关。通常，转换芯片的结构和接口

38、配置电路有关。通常，DAC的的转换精度为分辨率的一半。转换精度为分辨率的一半。（3）失调误差）失调误差 指输入数字量为零时，模拟输出量与理想输出量的偏差。指输入数字量为零时，模拟输出量与理想输出量的偏差。偏差值的大小一般用偏差值的大小一般用LSB的份数或用偏差值表示。的份数或用偏差值表示。3. D/A转换器的选择要点转换器的选择要点（1）输入信号的形式。）输入信号的形式。 输入信号有并行和串行两种形式，根据实际要求输入信号有并行和串行两种形式，根据实际要求选定。在实际应用中大多数为并行输入，串行输入选定。在实际应用中大多数为并行输入，串行输入节省数据线，但速度较慢，适用于远距离数据传输。节省数

39、据线，但速度较慢，适用于远距离数据传输。（2）分辨率和转换精度）分辨率和转换精度 根据对输出模拟量的精度要求来确定根据对输出模拟量的精度要求来确定D/A转换器转换器的分辨率和转换精度。常用的分辨率有的分辨率和转换精度。常用的分辨率有8位、位、10位位和和12位。在精度指标方面，零点误差和满量程误差位。在精度指标方面，零点误差和满量程误差可以通过电路调整进行补偿，因此主要看芯片的非可以通过电路调整进行补偿，因此主要看芯片的非线性误差和微分非线性误差。线性误差和微分非线性误差。（3）建立时间）建立时间 D/A转换器的电流建立时间很短，一般为转换器的电流建立时间很短，一般为50-500ns。若是输出

40、电压形式，加上运算放大器电路，。若是输出电压形式，加上运算放大器电路，电压建立时间一般为电压建立时间一般为1s到几到几s，一般都能满足系，一般都能满足系统要求。统要求。（4）转换结果的输出形式）转换结果的输出形式 转换结果的输出形式有电流或电压，有单极性转换结果的输出形式有电流或电压，有单极性或双极性，有不同量程，还有多通道输出方式。或双极性，有不同量程，还有多通道输出方式。这可根据应用系统对模拟量形式的实际要求来确这可根据应用系统对模拟量形式的实际要求来确定。定。9.5.2 D/A转换典型芯片转换典型芯片DAC0832芯片芯片1. DAC0832的引脚的引脚1234ABCD4321DCBAT

41、itleNumberRevisionSizeA4Date:14-Mar-2013Sheet of File:F:单片机教材编写上篇编书原理图编书原理图.DdbDrawn By:GND3GND10Vcc20Iout111lsbDI07Iout212DI16DI25Rfb9DI34DI416Vref8DI515DI614msbDI713ILE19WR218CS1WR12Xfer17DI7DI0：转换数据输入。：转换数据输入。/CS：片选信号（输入），低电平有效。：片选信号（输入），低电平有效。ILE：数据锁存允许信号（输入），：数据锁存允许信号（输入），高电平有效。高电平有效。/WR1：第：第1写

42、信号（输入），低电平写信号（输入），低电平有效。该信号与有效。该信号与ILE信号共同控制输信号共同控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式：当存方式：当ILE=1和和/WR1=0时，为输时，为输入寄存器直通方式；当入寄存器直通方式；当ILE=1和和/WR1=1时，为输入寄存器锁存方式。时，为输入寄存器锁存方式。/XFER：数据传送控制信号（输入），低电平有效。：数据传送控制信号（输入），低电平有效。/WR2：第：第2写信号（输入），低电平有效。该信号与信号合写信号（输入），低电平有效。该信号与信号合在一起控制在一起控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁存方

43、式：寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式：/WR2=0和和/XEFR=0时，为时，为DAC寄存器直通方式；寄存器直通方式；/WR2=1和和/XFER=0时，为时，为DAC寄存器锁存方式。寄存器锁存方式。Iout1：电流输出：电流输出“1”；当数据为全；当数据为全1时，输出电流最大；为全时，输出电流最大；为全0时输出电流最小。时输出电流最小。Iout2：电流输出：电流输出“2”；DAC转换器的特性之一是：转换器的特性之一是：Iout1Iout2=常数。常数。Rfb：反馈电阻端，即运算放大器的反馈电阻端，电阻已固化：反馈电阻端，即运算放大器的反馈电阻端，电阻已固化在芯片中。因为在芯片中。因为DAC

44、0832是电流输出型是电流输出型D/A转换器，为得到电转换器，为得到电压的转换输出，使用时需在两个电流输出端接运算放大器压的转换输出，使用时需在两个电流输出端接运算放大器Rfb即为运算放大器的反馈电阻。即为运算放大器的反馈电阻。Vref：基准电压，是外加高精度电压源。该电压可正可负，范：基准电压，是外加高精度电压源。该电压可正可负，范围为围为10V+10V。DGND：数字地。：数字地。AGND：模拟地。：模拟地。1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:14-Mar-2013Sheet of File:F:单片机教材编写上篇编书原理图编书原理图

45、.DdbDrawn By:GND3GND10Vcc20Iout111lsbDI07Iout212DI16DI25Rfb9DI34DI416Vref8DI515DI614msbDI713ILE19WR218CS1WR12Xfer172. DAC0832内部结构内部结构 DAC0832的内部结构框图如图所示。它由的内部结构框图如图所示。它由8位输入锁存器、位输入锁存器、8位位DAC寄存器、寄存器、8位位D/A转换电路及转换控制电路构成。转换电路及转换控制电路构成。 “8位输入寄存器位输入寄存器”用于存放用于存放CPU送来的数字量，使输入送来的数字量，使输入的数字量得到缓冲和锁存，由控制。的数字量得

46、到缓冲和锁存，由控制。“8位位DAC寄存器寄存器”用用于存放待转换的数字量，由控制。于存放待转换的数字量，由控制。“8位位D/A转换电路转换电路”由由T型电阻网络和电子开关组成，电子开关受型电阻网络和电子开关组成，电子开关受“8位位DAC寄存器寄存器”输出控制。输出控制。DI0DI78位寄存器DAC8位D/A转换器8位输入寄存器.&ILECSWR1WR2XFERLE1LE2Iout1Iout2VrefRfbAGNDDGNDVCC3. DAC0832和和51单片机的接口方式单片机的接口方式（1）单缓冲方式连接）单缓冲方式连接 所谓单缓冲方式就是使所谓单缓冲方式就是使DAC0832的两个输入寄存器

47、中有的两个输入寄存器中有一个（多为一个（多为DAC寄存器）处于直通方式，而另一个处于受寄存器）处于直通方式，而另一个处于受控的锁存方式。控的锁存方式。应用场合：如果只有一路模拟量输出，或虽是多路模拟量应用场合：如果只有一路模拟量输出，或虽是多路模拟量输出但并不要求输出同步的情况下，就可采用单缓冲方式，输出但并不要求输出同步的情况下，就可采用单缓冲方式，单缓冲方式连接如图所示。单缓冲方式连接如图所示。1234ABCD4321DCBATitleNumberR evisio nSizeA4Date:14 -Mar-201 3Sh eet of File:F:单片机教材编写上篇编书原理图编书原理图.D

48、dbDrawn B y:32184AGND3GND10Vcc20Iout111lsbDI07Iout212DI16DI25R fb9DI34DI416Vref8DI515DI614msbDI713ILE19WR 218C S1WR 12Xfer17P00P01P02P03P04P05P06P07-5V+5V+5V-5VP27/WR51单片机DAC0832（2） 双缓冲方式连接双缓冲方式连接 所谓双缓冲方式，就是把所谓双缓冲方式，就是把DAC0832的输入寄存器的输入寄存器和和DAC寄存器都接成受控锁存方式。寄存器都接成受控锁存方式。 应用场合：对于多路应用场合：对于多路D/A转换接口，要求同步

49、进行转换接口，要求同步进行D/A转换输出时，必须采用双缓冲器同步方式接法。转换输出时，必须采用双缓冲器同步方式接法。 DAC0832采用这种接法时，数字量的输入锁存和采用这种接法时，数字量的输入锁存和D/A转换输出是分两步完成的，即转换输出是分两步完成的，即CPU的数据总线分的数据总线分时地向各路时地向各路D/A转换器输入要转换的数字量并锁存在转换器输入要转换的数字量并锁存在各自的输入寄存器中，然后各自的输入寄存器中，然后CPU对所有的对所有的D/A转换器转换器发出控制信号，使各个发出控制信号，使各个D/A转换器输入寄存器中的数转换器输入寄存器中的数据送入据送入DAC寄存器，实现同步转换输出。

50、图寄存器，实现同步转换输出。图9-6是采是采用双缓冲方式的两路同步输出的用双缓冲方式的两路同步输出的D/A转换接口电路。转换接口电路。1234ABCD4321DCBATitleNumberR evisio nSizeA4Date:14 -Mar-201 3Sh eet of File:F:单片机教材编写上篇编书原理图编书原理图.DdbDrawn B y:P00-P07P26/WR51单片机P25P27GNDGNDVCCVCCILEILE+5V+5VCSCSWR1WR1WR2WR2DI0-DI7DI0-DI7XFERXFERDAC0832-1DAC0832-29.5.3 DAC0832应用举例应

51、用举例例例9-2：DAC0832的接口电路如图的接口电路如图9-7所示，经所示，经D/A转转换的结果送换的结果送P1.1进行进行A/D转换，通过调整转换，通过调整R1和和R2，就，就可使送可使送D/A转换的数据和转换的数据和A/D转换得到的数据相等或转换得到的数据相等或成一定的比例，编写程序要求如下：在数码管成一定的比例，编写程序要求如下：在数码管DS4、DS3显示送出显示送出D/A转换的数据，用十六进制数；在数转换的数据，用十六进制数；在数码管码管DS2、DS1显示显示A/D转换的数据数据，转换的数据数据，A/D转换结转换结果只取低果只取低8位。位。1234ABCD4321DCBATitle

52、NumberR evisio nSizeA4Date:15 -Mar-201 3Sh eet of File:F:单片机教材编写上篇编书原理图编书原理图.DdbDrawn B y:32184AGND3GND10Vcc20Iout111lsbDI07Iout212DI16DI25R fb9DI34DI416Vref8DI515DI614msbDI713ILE19WR 218C S1WR 12Xfer17P00P01P02P03P04P05P06P07-5V+5V+5V-5VP27/WRDAC0832+P11LM353R1R2C+5VDS1DS2DS3DS4+5V220*4abfcgdeabcdefgdpdpabfcgdeabcdefgdpdpabfcgdeabcdefgdpdpabfcgdeabcdefgdpdp51单片机P30P31A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q51