《课程设计（论文）-基于Atmega128的并行DA(DAC0832)设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计（论文）-基于Atmega128的并行DA(DAC0832)设计（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于 Atmega128 的并行DA(DAC0832)设计院系：武汉理工大学华夏学院信息系实验学生： 指导老师： 二零一一年七月2目录1、设计任务42、芯片简介42.1 特点 42.2 引脚说明 42.3 工作原理 52.4 时序分析 63、系统方案设计93.1 DA 转换模块的论证与选择93.2 电流转电压模块的论证与选择103.3 软件程序模块的论证与选择 104、系统理论分析与计算 114.1 电流转电压电路的分析与计算114.2 软件程序的分析与实现115、电路设计 165.1 系统总体框图165.2 单极性电路原理图165.3 双极性电路原理图165.4 电源 176、测试方案与测试
2、结果 176.1 测试方案 176.2 测试条件与仪器1736.3 测试结果与分析176.3.1 测试结果（数据） 186.3.2 测试分析与结论 .18附录 1 参考文献 19附录 2 系统原理图 19 41、设计任务设计制作一个 DA 转换电路，要求使用 Atmega128 对测量数据进行处理及显示。DA 转换芯片要求使用单片直流输出型 8 位并行数/模转换器 DAC0832。2、芯片简介2.1 特点双缓冲，单缓冲，或直通数字数据输入 可容易地与 12 位 1230 系列 D/A 转换器进行互换且插脚兼容 可直接与所有流通的微型处理器相接 线性指定为零，且只能进行全面调整不是最佳直线拟合
3、在10V 全参考 4 象限倍增中工作 可用于电压转换模式 逻辑输入满足 TTL 电压水平说明（1.4V 逻辑门限值） 需要时，可运行“STAND ALONE” （没有 P） 2.2 引脚说明* D0D7：8 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）5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
4、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； * WR2：DAC 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； *
5、 Vcc：电源输入端，Vcc 的范围为+5V+15V； * VREF：基准电压输入线，VREF 的范围为-10V+10V； * AGND：模拟信号地 * DGND：数字信号地2.3 工作原理DAC0832 是 8 分 辨 率 的 D/A 转 换 集 成 芯 片 。 与 微 处 理 器 完全 兼 容 。 这 个 DA 芯 片 以 其 价 格 低 廉 、 接 口 简 单 、 转 换 控 制 容 易 等优 点 ， 在 单 片 机 应 用 系 统 中 得 到 广 泛 的 应 用 。 D/A 转 换 器 由 8 位输 入 锁 存 器 、 8 位 DAC 寄 存 器 、 8 位 D/A 转 换 电 路 及
6、 转 换 控 制 电6路 构 成 。2.4 时序分析 单 缓 冲 方 式 。单 缓 冲 方 式 是 控 制 输 入 寄 存 器 和 DAC 寄 存 器 同 时 接 收 资料 ， 或 者 只 用 输 入 寄 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 。在 微 处 理 器 控 制 系 统 中 ， 首 先 关 心 的 是 对 DAC 的 最 大 数据 流 量 ， 或 在 一 次 中 ， 若 干 个 DAC 只 有 一 个 需 要 更 新 时 ， 可以 使 用 单 缓 冲 配
7、 置 。 两 个 内 部 寄 存 器 中 的 一 个 允 许 数 据 通 过 ，另 外 一 个 将 作 为 数 据 锁 存 器 。 如 果 输 入 寄 存 器 被 用 作 数 据 锁 存器 ， 数 字 信 号 馈 通 会 被 小 型 化 。 通 过 选 通 使 WR1 降 低 ， 使CS， WR2， XFER 接 地 ， 以 及 使 ILE 架 高 来 更 新 DAC， 从而 在 “独 立 ”系 统 中 实 现 了 单 缓 冲 。 7 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
8、输出的情节。 以 双 缓 冲 的 方 式 更 新 这 些 DAC 的 模 拟 输 出 基 本 上 是 一 个两 步 或 双 输 入 操 作 。 在 微 型 处 理 器 系 统 中 两 个 不 同 的 系 统 地 址必 须 被 解 码 ， 一 个 是 由 CS 引 脚 控 制 的 输 入 锁 存 器 ， 第 二 个 是由 XFER 控 制 的 DAC 锁 存 器 。 如 果 多 于 一 个 DAC 被 运行 ， 那 么 每 个 DAC 的 CS 线 将 被 单 独 解 码 ， 但 是 所 有 的 转 换器 将 共 享 一 个 相 同 的 XFER 地 址 ， 以 允 许 DAC 任 何 数 据
9、的同 步 更 新 。 值 得 注 意 的 是 那 些 将 在 同 步 转 换 后 改 变 的 模 拟 输 出是 来 自 于 在 XFER 命 令 之 前 的 已 经 更 进 的 输 入 寄 存 器 的DAC。 ILE 引 脚 是 一 个 活 跃 的 高 芯 片 选 择 ， 它 可 以 从 作 为 限 定器 的 地 址 库 中 解 码 ， 这 是 在 输 入 操 作 中 正 常 的 CS 信 号 产 生的 。 这 能 用 于 为 特 定 的 DAC 提 供 更 高 级 别 的 解 码 独 有 控 制 信8号 ， 最 终 产 生 更 为 有 效 的 寻 址 计 划 。 直 通 方 式 。直 通 方
10、 式 是 资 料 不 经 两 级 锁 存 器 锁 存 ， 即 CS*， XFER* ， WR1* ， WR2* 均 接 地 ， ILE 接 高 电 平 。 此 方 式 适 用 于 连 续反 馈 控 制 线 路 和 不 带 微 机 的 控 制 系 统 ， 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 。简单地接地 CS，WR1 ，WR2 和 XFER，以及高 ILE 允许两个内部寄存器都允许数字量输入（流通） ，并直接影响到 DAC 模拟输出。3、系统方案设计本系统方案通过选择的 DAC0832 的工作方式连接数
11、/模转换电路模块，通过电阻分压网络来调节输入基准电压模块，通过应用运算放大器的高输入阻抗的特点并连接片内反馈电阻来实现电流转换电压模块等模块组成。程序的设计是根据所选的芯片工作模式来编写芯片驱动程序，以及通过对输入数据量的改变来完成一定形式的波形输出，本次实验共可产生三种波形形式输出，分别为三角波、正弦波、方波，并且可以通过按键控制波形的输出。3.1 DA 转换模块的论证与选择本次实验选择 DAC0832 的直通模式进行实验，因为此模式编程简单，只需要不断的给 DAC 输入不断变化的数据量来完成波形输出。输出波形的频率可调范围也相对较宽。93.2 电流转电压模块的论证与选择通过通过应用运算放大
12、器的高输入阻抗的特点来实现电流转电压。+- OViRfRi输入电流由图示，根据运放的“虚短虚断”得到输出电压与输入电流的关系。运放的选择 方案一：采用普通运放 NE5532 来完成，但是实际测量时会发现有一个频率大 600KHz 的类正弦波的干扰存在，无法消去。所以放弃使用 NE5532。方案二：采用低 噪 声 双 极 性 运 算 放 大 器 集 成 电 路 OP07 由 于OP07 具 有 非 常 低 的 输 入 失 调 电 压 （ 对 于 OP07 最 大 为 25V） ，所 以 OP07 在 很 多 应 用 场 合 不 需 要 额 外 的 调 零 措 施 。 OP07 同时 具 有 输
13、入 偏 置 电 流 低 （ OP07 为 2nA） 和 开 环 增 益 高 （ 对 于OP07 为 300V/mV） 的 特 点 。 在 实 验 过 程 中 ， 输 出 波 形 没 有 干扰 ， 很 理 想 。 所 以 选 择 使 用 OP07。输出极性的选择本设计采用单、双极性两种输出方式。103.3 软件程序模块的论证与选择由于选择的 DAC0832 的直通工作方式，所以编程容易，只需要在单片机的一组 I/O 端口上输出不断变化的数据量就可以完成。键盘控制采用“while 语句”循环判断实现输出波形的转换。4、系统理论分析与计算4.1 电流转电压电路的分析与计算单极性输出11OUTOUTF
14、BVIR256EFBNREFV模拟输出电压的极性总是与 的极性相反，为单极1OUTV REFV性输出。双极性输出在某些微机控制系统中，要求 D/A 的输出电压是双极性的。例如要求输出（-5 +5 ）V 。11信R215.K3467A-VC+EFB IOUTout如图有如下计算公式： 11OUTOUTFBVIR256EFBNREFV模拟输出电压的极性总是与 的极性相反，为单极性1OUTVREFV输出。 模拟输出电压可利用基尔霍夫节点电流定律列出方程：2211120OUTOUTREFVV将 代入上式，且当 时解得：1256OUTREFNV12R218OUTREFNVV当 时， 模拟输出电压的极性与
15、 的极性相同；1285N2 REFV当 时， 模拟输出电压的极性与 的极性相反。02OUTVREF4.2 软件程序的分析与实现12实验程序：/* DAC0832.h */#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned long#define _1602C_P PORTF#define _1602C_D DDRF#define _1602D_P PORTE#define _1602D_D DDRE#define CS 1#define WR 2#define ILE 0#define contro
