AD、DA的接口电路设计

1、微机原理与接口技术课程设计报告标题_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _名字是： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _学号： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。少校： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

2、_ _。学院： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。日期： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。内容简介：-1-1.接口芯片-1-简介1.1八位模数转换器芯片ADC0809- 1-1 . 1 . 1 ADC 0809-2-1.1.2 ADC0809引脚特性-2-1 . 1 . 3 ADC 0809-3-1 . 1 . 4 ADC 0809-3-1.2 8位数模转换器芯片DAC0832- 4-1 . 2 . 1 DAC 0832-4-的性能分析1.2.2 DAC0832引脚特性-4-1 . 2 . 3 D

3、AC 0832-5-的内部结构1 . 2 . 4 DAC 0832-6-的工作模式1 . 2 . 5 DAC 0832-7-的电路原理2.课程设计内容-7-2.1转换接口设计-7-2.1.1实验目的-7-2.1.2实验设备7-2.1.3实验内容7-2.2数模转换接口设计-7-2.2.1实验目的-7-2.2.2实验设备7-2.2.3实验内容-7-3.设计流程图-8-4.参考程序和说明-9-4.1 ADC0809程序代码-9-4.2 DAC0832程序代码-11-5.附录1:经验-12-6.附录2:参考文献-12-7.附录3:附加电路图-1-导言：数模转换器的功能是将数字量转换成相应的模拟量。数字

4、量由二进制位组成。对于每个二进制权重，要将数字量转换成相应的模拟电压(在大多数情况下，转换后的模拟信号需要以电压的形式输出)，需要根据权重将数字量的每一位上的代码转换成相应的模拟电流，然后将模拟电流相加，最后通过运算放大器转换成模拟电压。DAC0832是一款8位电流数模转换器。其内部结构和引脚如图所示。该芯片为单电源CMOS器件(供电范围为5V 15V)。参考电压可在-10V 10V范围内选择，转换速度约为1us，待转换的输入数据应保持不小于90ns。DAC0823内部有一个t型电阻网络，用于实现数模转换。它需要一个外部运算放大器来获得模拟电压输出。从图中可以看出，DAC0832有两级锁存器。

5、第一级锁存器是输入寄存器，其锁存信号是ILE。第二级锁存器称为数模转换器寄存器，其锁存信号也称为通道控制信号XFER。由于有两级锁存器，DAC0832可以工作在双缓冲模式，即在输出模拟信号的同时可以收集下一个数，因此可以有效提高转换速度。此外，利用两级锁存器，多个数模转换器可以同时工作，第二级锁存器的锁存信号可以用来实现多个转换器的同时输出。ADC0809是一款CMOS 8位模数转换器，采用逐次逼近原理进行模数转换。该芯片由模拟多路开关和模数转换两部分组成，可以分时转换8路0 5V输入模拟电压信号。模拟多路复用开关由八个模拟开关和一个3位数据锁存解码器组成，可以选择八个模拟输入中的任意一个。数

6、据锁存信号ALE锁存3位地址信号ADDA、ADDB和ADDC，然后解码电路选通它们中的一个，并且选择的通道执行模数转换。模数转换部分包括比较器、逐次逼近寄存器、256电阻网络、树形电子开关、控制和定时电路等。此外，ADC0809的输出具有TTL三态锁存缓冲器，可以直接连接到中央处理器数据总线。在实时控制和检测系统中，通常有几个或几十个电路需要控制和测量。当将这些电路的参数转换为模拟/数字和数字/模拟时，通常使用普通的模数和数模转换电路。因此，每条路径的转换都是分时的。此时，需要在被测电路和模数、数模转换电路之间依次切换通道，实现分时切换功能。1.接口芯片介绍1.1八位模数转换器芯片ADC080

7、9ADC0809是一款CMOS 8位模数转换器，采用逐次逼近原理进行模数转换。该芯片由模拟多路开关和模数转换两部分组成，可以分时转换8路0 5V输入模拟电压信号。模拟多路复用开关由八个模拟开关和一个3位数据锁存解码器组成，可以选择八个模拟输入中的任意一个。数据锁存信号ALE锁存3位地址信号ADDA、ADDB和ADDC，然后解码电路选通它们中的一个，并且选择的通道执行模数转换。模数转换部分包括比较器、逐次逼近寄存器、256电阻网络、树形电子开关、控制和定时电路等。此外，ADC0809的输出具有TTL三态锁存缓冲器，可以直接连接到中央处理器数据总线。在实时控制和检测系统中，通常有几个或几十个电路需

8、要控制和测量。当将这些电路的参数转换为模拟/数字和数字/模拟时，通常使用普通的模数和数模转换电路。因此，每条路径的转换都是分时的。此时，需要在被测电路和模数、数模转换电路之间依次切换通道，实现分时切换功能。1 . 1 . 1 ADC 0809的性能分析8位逐次逼近型模数转换器，所有引脚的逻辑电平与TTL电平兼容，并输出三态锁存。带锁存功能的8通道模拟量转换开关可以分时切换8通道0 5v模拟量。分辨率：8位转换时间：100s。不可调整误差：1LBS功耗：15mW工作电压：5V基准电压标准值为5V，芯片上没有时钟。一般来说，应添加低于640千赫且不低于100千赫的时钟信号。ADC0809转换需要遵

9、循一定的时间顺序。首先，输入地址选择信号。在ALE信号的作用下，地址信号被锁存以产生解码信号，并选择一个模拟输入。然后输入开始转换控制信号开始(不小于100纳秒)，开始模数转换。转换完成后，数据被发送到三态锁存器，同时发送出EOC信号。在允许输出信号的控制下，转换结果输出到外部数据总线。1 . 1 . 2 ADC 0809的引脚特性在0 in7: 8模拟输入端口，但在某个时间只能使用一个模拟。D0 D7:ADC 0809的数字输出线连接到中央处理器数据总线数据库三位地址线，可通过地址解码选通八个模拟输入端中的一个。时钟：外部提供给ADC0809用于工作的时钟信号。模数转换结束信号。ALE:通道

10、数据锁存使能信号。ENABLE:输出使能信号，打开三态输出的数据锁存器。开始：模数转换开始信号。REF()。参考(-):输入模拟信号的最大和最小电压。1 . 1 . 3 ADC 0809的内部结构1 . 1 . 4 ADC 0809的电路原理模数转换器作为微机的输入设备，通过数据线、控制线和状态线与微机相连。必要时，在微处理器的控制下，模数转换结果被发送到系统数据总线，而模数转换数据输出在其他时间处于高阻抗状态，不影响系统数据总线的状态。因此，具有片内三态输出缓冲器的模数转换器可以直接连接到系统数据总线。对于没有片内三态缓冲器的模数转换器，三态缓冲器必须外部连接在模数转换器和微处理器之间，或者

11、可以使用并行输入接口使模数转换器具有三态接口能力。一些重要控制线和状态线的生成和连接：例如，开始；微处理器产生的模数转换信号；模数转换结束时的状态信号。微处理器产生的运行经验是输出信号允许端，控制转换结果发送到数据总线。注意时间的协调。从发出模数转换开始信号到完成模数转换需要很长时间，根据不同的模数转换芯片，从几微秒到几百微秒不等。因此，有必要处理开始转换和读取数据这两个步骤之间的时间协调，以便获得正确的转换结果。1.2 8位数模转换器芯片DAC0832数模转换器的功能是将数字量转换成相应的模拟量。数字量由二进制位组成。对于每个二进制权重，要将数字量转换成相应的模拟电压(在大多数情况下，转换后

12、的模拟信号需要以电压的形式输出)，需要根据权重将数字量的每一位上的代码转换成相应的模拟电流，然后将模拟电流相加，最后通过运算放大器转换成模拟电压。DAC0832是一款8位电流数模转换器。其内部结构和引脚如图所示。该芯片为单电源CMOS器件(供电范围为5V 15V)。参考电压可在-10V 10V范围内选择，转换速度约为1us，待转换的输入数据应保持不小于90ns。DAC0832内部有一个t型电阻网络，用于实现数模转换。它需要一个外部运算放大器来获得模拟电压输出。从图中可以看出，DAC0832有两级锁存器。第一级锁存器是输入寄存器，其锁存信号是ILE。第二级锁存器称为数模转换器寄存器，其锁存信号也

13、称为通道控制信号XFER。由于有两级锁存器，DAC0832可以工作在双缓冲模式，即在输出模拟信号的同时可以收集下一个数，因此可以有效提高转换速度。此外，利用两级锁存器，多个数模转换器可以同时工作，第二级锁存器的锁存信号可以用来实现多个转换器的同时输出。1 . 2 . 1 DAC 0832的性能分析输入数字量为8位，采用CMOS工艺，所有引脚的逻辑电平与TTL兼容。数字输入可采用双缓冲、单缓冲和直通模式。线性误差为0.2%FSR。(FSR是全尺寸)分辨率：8位数字。单电源：5v 15v，功耗20Mw。参考电压：10v -10v1 . 2 . 2 DAC 0832的引脚特性CS:芯片选择信号，与使

14、能输入锁存信号ILE结合，以确定WR1是否工作。ILE:允许闩锁信号。WR1:写信号1，用作第一级锁存信号，将输入数据锁存到输入寄存器中。WR1必须与CS和ILE同时有效。WR2:写信号2，将输入寄存器中锁存的数据发送到8位数模转换器寄存器进行锁存。此时，传输控制信号XFER必须有效。发送控制信号到控制器WR2。D7 d0: 8位数据输入端，D7为最高位。IOUT1:模拟电流输出端。当所有数模转换器寄存器都为1时，输出电流最大；当所有数模转换器寄存器都为0时，输出电流为0。IOUT2:模拟电流输出端，IOUT2是常数与IOUT1之差，即IOUT1 IOUT2=常数。当数模转换器寄存器的所有内容

15、都为1时，IOUT1为最大值，IOUT 2=0；当所有数模转换器寄存器内容均为0时，IOUT1=0，IOUT2=最大值；当数模转换器寄存器内容为n时，IOUT1=VREFN/(256Rfb)，IOUT2=VREF/Rfb- IOUT1。无论n的值是多少：IOUT1 IOUT2=VREF/Rfb(1-28)=常数VREF/Rfb。Rfb:反馈电阻的引出端。DAC083内部有一个反馈电阻，因此Rfb端可以直接连接到外部运算放大器的输出端，这相当于在运算放大器的输入端和输出端之间连接一个反馈电阻。Vref:基准电压输入端，可连接正电压或负电压，范围为-10至10v。外部标准电压通过VREF与t型电阻

16、网络相连。VCC:芯片电源电压，范围从5到15 v，最好的工作状态是15 v。AGND:模拟接地，即模拟电路接地端子。DGND:数字测量。即数字电路接地端。1 . 2 . 3 DAC 0832的内部结构它由一个8位输入寄存器、一个8位数模转换器寄存器和一个8位数模转换器组成。数模转换器采用电阻网络。LE信号是每个输入寄存器的内部控制信号，当LE=1时，接收输入数据；当LE=0时，数据在内部锁存。图DAC0832的内部结构1 . 2 . 4 DAC 0832的工作模式双缓冲操作模式执行两级缓冲。通过双缓冲操作，可以在转换某个数据的同时获取下一个数据，从而提高速度。更重要的是，它可以用于需要同时输

17、出多个参数的模拟系统。此时，每个参数都需要一个DAC0832。在双缓冲模式下，中央处理器必须执行两个步骤，第一步是将数据写入8位输入寄存器，第二步是将数据从8位输入寄存器写入8位数模转换器寄存器。在单缓冲器操作模式中，仅执行一级缓冲器，并且第一级或第二级缓冲器可以由第一组或第二组控制信号控制。在一组控制信号的作用下，输入数据可以一步写入8位数模转换器寄存器。不缓冲直通操作模式。当DAC0832的CS、WR1、WR2和XFER引脚全部接地，并且ILE引脚连接到5V高电平时，芯片处于完全导通状态，中央处理器发送的八位数字量直接发送到数模转换器进行转换。1 . 2 . 5 DAC 0832的电路原理数模转换示意图2.课程设计内容2.1转换接口的设计2.1.1实验目的掌握0809A/D转换器芯片的硬件电路和软件编程。2.1.2实验设备一套QTH-2008微机实验设备。2.1.3实验内容实验板上的ADC0809用于进行模数转换实验。电位器输出的模拟信号被转换成数字信号并显示在屏幕上。调节电位计以观察屏幕上数据的变化。2.2数模转换接口的设计2.2.1实验目的了解DAC0832转换芯片的硬件电路和软件编程。2.