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1、第二讲 常用D/A转换接口芯片二、主要技术指标一、DA转换器三、常用D/A转换芯片四、MCS51-和D/A的接口一、DA转换器把输入数字量转换成相应的模拟量输出。电压或电流功能：转换原理：按权展开，相加求和。权电阻 权电流T型电阻网络 倒T型电阻网络转换形式4位权电阻型DA转换原理输出：取RfR/2 4位T型电阻网络DA转换原理输出：取RF3R ：4位倒T型电阻网络DA转换原理输出：取RFR ：二、主要技术指标在设计D/A转换器与单片机接口之前，一般要根据D/A 转换器的技术指标选择D/A转换器芯片。如VREF=10V，n=8时，分辨率1. 分辨率：DAC能分辨的最小输出模拟增量，取决于DAC
2、的位数n。如VREF=10V，n=16时，分辨率2. 建立时间（转换速度）转换器输入变化为满度值时（全0全1，或全1全0 ），输出模拟量达到稳定所需要的时间。不含运放的DAC的建立时间，一般小于0.1S。含运放的集成DAC的建立时间，一般小于1.5S。超高速 0)11111111 1000000110000000 0000000100000000 模拟量数字量DAC 0832- +I01d0 d1dn-1VORfbI02VR偏移二进制码输入的双极性输出DAC 0832- +I01d0 d1dn-1VO1RfbVO- +R2R1RF2VR10K20K 20KA1A2I0211111111 100
3、000011000000001111111 0000000100000000 数字量输出0如VR5V NB0：Vo5VNB128：Vo0NB255：Vo0.99VR=4.96V作控制放大器输出VinVo0832内部已具备放大倍数：VinIRfb作控制放大器输出VoVinIout1IIRfbIout2图5.23 单路DAC0830/DAC0831/DAC0832与单片机接口逻辑图 0832与MCS-51的连接单极性输出（单缓冲工作方式）控制其它芯片-5VDAC0832的地址：7H(P2.7=0)可取为：7FFFHMOV DPTR，#7FFFH ；端口地址送DPTRMOV A，#DATA ；8位数
4、字量送累加器MOVX DPTR，A ；向锁存器写入数字量，同时启动转换转换程序：-5V单路DAC0832控制时序 ：数据锁存。：数据直通。该时刻数据锁存MOVX DPTR，A产生电压锯齿波程序START：MOV DPTR，#7FFFHMOV A，#00LOOP ：MOVX DPTR，AINC AMOV R0，#data ；data为延时常数DJNZ R0，$ ；延时，改变data可改变锯齿波周期T值SJMP LOOPTVot设VREF= - 5V，5V思考：1. 波形为何能从最高点跳至最低点？2. 如果只需输出n个周期的波形，程序如何改编？3. 如何实现三角波输出？ORG 1000HMOV D
5、PTR，#7FFFHLOOP:MOV A，00HMOVX DPTR，A ;输出0MOV R2,#02HLCALL delay ;调延时MOV A，0FFHMOVX DPTR, A ;输出1MOV R2,#02HLCALL delay ;调延时SJMP LOOPEND产生电压方波程序设VREF= - 5V，TVot思考：如何调整占空比和周期?输入寄存器地址：DAC_1 (P2.5=0)取: DFFFHDAC_2 (P2.6=0)取: BFFFH两路DAC0832 与单片机的连接DAC寄存器地址：两片DAC相同(P2.7=0)取: 7FFFH控制其它芯片如果图中的模拟输出分别用于示波器的X、Y偏转
6、，则MCS-51执行下面的程序后，可使示波器上的光点根据参数X、Y的值同步移动。MOV DPTR，#0DFFFH ；DAC_1输入寄存器地址MOV A，#XMOVX DPTR，A ；将参数X写入DAC_1的数据输入锁存器MOV DPTR，#0BFFFH ；DAC_2输入寄存器地址MOV A，#YMOVX DPTR，A ；将参数Y写入DAC_2的数据输入锁存器MOV DPTR，#7FFFH ；2片的DAC寄存器地址MOVX DPTR，A ；两片DAC同时启动转换，同步输出2.MCS-51和串行DAC（MAX517、518、519）的连接8位DAC 串行2线接口 满摆幅输出， 多种参考电压 低功耗
7、主要特点：MAX518内部结构串行输入芯片地址2 路 输 出Vcc作参考 电压Serial Clock Serial DataMAX517、MAX519内部结构串行输入芯片地址2 路 输 出参考电压多片DAC相联分配不同 的地址不同的参 考电压VrefVcc不同的参 考电压不同的参 考电压多片I2C总线芯片相联带WatchDog功能 的E2PROM输出电压有关时序指令起始位指令结束位SDA：串行数据 SCL：串行时钟重复指令起始位完成一次转换的时序图ACK: ACKNOWLEDGE BIT. THE MAX517/MAX518/MAX519 PULLS SDA LOW DURING THE 9
8、TH CLOCK PULSE.地址字节命令字节数字输出字节地址字节123456789命令字节保留位：置0。复位位：置1复位。睡眠位：置1进入。选择位：0DAC01DAC11239复位命令 =10H，DA转换命令 =00H、01H ,睡眠命令 =08H完成一次转换的指令地址字节命令字节数字输出字节3 常用A/D转换接口芯片二、主要技术指标一、AD转换器三、常用A/D 转换芯片四、MCS51-和A/D的接口一、AD转换器把输入模拟量转换成相应的数字量输出。一般为电压功能:转换过程:转换 形式并行比较型逐次逼近型双积分型V/F转换型时间离散采样定理，辐值离散量化编码结构简单、抗干扰较强，速度慢， 用
9、于变化缓慢量测量。换精度高、抗干扰较强，速度较慢， 常用于仪表。结构不太复杂、换精度高、速度较快， 常用于计算机AD接口。速度最快、结构复杂、常用要求转换速 度极高的场合。逐次逼近型 AD转换原理框图VxVs转换步骤1 启动转换，而后在CP作用 下产生逐次比较结果。2 CP1 控制电路使N位寄存器 最高位为1，经DA产生Vs，若 VxVs,则控制电路使该1保留 ，否则去掉。3 CP2、CP3、 CPn 控制电 路使N位寄存器逐位产生1， 经DA产生各个Vs，若VxVs, 则控制电路使该1保留，否则 去掉，直至产生最终结果。转换时间估算：n位AD的转换需要n个CP脉冲，1个启动脉冲，启动脉冲时间
10、按2Tcp估算。直接比较型AD转换器原理3位编码的AD电路Vx输 出 13/14VR 111VX +-二、主要技术指标在设计A/D转换器与单片机接口之前，一般要根据A/D转 换器的技术指标选择A/D转换器芯片。转换精度 分辨率：理论精度用AD转换位数表示。n位输出，有2n个等级，每个等级相差1/2nFSR。FSR满量程输出。一般分辨率指对参考电压的1/2n。 转换误差：实际转换数字量与理论转换数字量的差值。一般用最低有效位的倍数表示，1/2LSB。2. 转换速度主要由转换类型决定。直接比较：几十ns逐次逼近：几十s 双 积 分：几十ms三、常用A/D转换芯片逐次逼近型转换器的常用产品有：ADC
11、0801ADC0805型8位MOS型A/D转换器、ADC0808/0809型8位MOS型A/D转换器、ADC0816/0817型8位MOS型A/D转换器、AD574型快速12位A/D转换器。 最常用的转换器主要为逐次逼近型和双积分型。双重积分型转换器的常用产品有ICL7106/ICL7107/ICL7126、MC14433/5G14433、ICL7135等。四、MCS51-和A/D的接口1.概述A/D转换器与单片机接口具有硬、软件相依性。一般来说，A/D转换器与单片机的接口主要考虑的是数字量输出线的连接、ADC启动方式、转换结束信号处理方法以及时钟的连接等。A/D转换器数字量输出线与单片机的连
12、接方法与其内 部结构有关。对于内部带有三态锁存数据输出缓冲器的ADC(如 ADC0809、AD574等)，可直接与单片机相连。对于内部不带锁存器ADC，一般通过锁存器或并行I/O 接口与单片机相连。输出线与单片机的连接随着位数的不同，ADC与单片机的连接方法也不同。对于8位ADC，其数字输出线可与8位单片机数据线对应 相接。对于8位以上的ADC，必须增加读取控制逻辑，把8位以 上的数据分两次或多次读取。为了便于连接，一些ADC产品内部已带有读取控制逻辑，而对于内部不包含读取控制逻辑的ADC，在和8位单片机 连接时，应增设三态缓冲器对转换后的数据进行锁存。输出线与单片机的连接一个ADC开始转换时
13、，必须加一个启动转换信号，这一启动信号要由单片机提供。不同型号的ADC，对于启动转换信号的要求也不同，一般分为脉冲启动和电平启动两种。对于脉冲启动型ADC，只要给其启动控制端上加一个符合要求的脉冲信号即可，如ADC0809、ADC574等。通常用WR和地址译码器的输出经一定的逻辑电路进行控制。对于电平启动型ADC，当把符合要求的电平加到启动控制端 上时，立即开始转换。在转换过程中，必须保持这一电平，否则 会终止转换的进行。因此，在这种启动方式下，单片机的控制信 号必须经过锁存器保持一段时间，一般采用D触发器、锁存器或 并行I/O接口等来实现。AD570、AD571等都属于电平启动型ADC。启动
14、转换信号ADC转换结束时，ADC输出一个转换结束标志信号，通知单片机读取转换结果。单片机检查判断A/D转换结束的方法一般有中断和查询两种。对于中断方式，可将转换结束标志信号接到单片机的中断请求输入线上或允许中断的I/O接口的相应引脚，作为中断请求信号；对于查询方式，可把转换结束标志信号经三态门送到单片机的某一位I/O口线上，作为查询状态信号。转换结束标志信号A/D转换器的另一个重要连接信号是时钟，其频率是决定芯片转换速度的基准。整个A/D转换过程都是在时钟的作用下完成的。A/D转换时钟的提供方法有两种：一种是由芯片内部提供(如AD574)，一般不需外加电路；另一种是由外部提供(如ADC0809
15、) ，有的用单独的振荡电路产生，更多的则把单片机输出时钟经分频后，送到A/D转换器的相应时钟端。时钟信号 线性误差：1LSB 数字输出：TTL电平,三态输出 输 入: 8路(0V5V) 电 源：5V15V 时钟频率：640KHz(典型) 转换时间：100s 分辨率：8位 功 耗：15mW 输入电压范围：0VVREF 转换方式：逐次逼近 CMOS工艺，28Pin 输出： ADC0809芯片简介2. ADC0809与单片机的接口startclock输出允许 （1,输入信号）转换结束（1,输出）地址锁存， 输入信号500KHz1MHz启动（高电平脉冲,输入）ADDC ADDB ADDA选通的通道0 0 0IN00 0 1IN10 1 0IN20 1 1IN31 0 0IN41 0 1IN51 1 0IN61 1 1IN7ADC0809通道地址选择表ADC0809转换工作时序1.送地址2.启动3.结束4.允许输出5.得到数据结束允许输出ADC0809与单片机接口如晶振为6MHz，用2分频 ，CLK为500KHz采用中 断方式 读数。ADDAADDC0 . 0P2 . 0P对应8路模拟
