DA和AD转换电路图

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1、第11章 MCS-51与D/A转换器、A/D转换 器的接口,非电物理量（温度、压力、流量、速度等），须 经传感器转换成模拟电信号（电压或电流），必须转 换成数字量，才能在单片机中处理。,A/D转换器（ADC）：模拟量数字量的器件， D/A转换器（DAC）：数字量模拟量的器件。,数字量，也常常需要转换为模拟信号。,只需合理选用商品化的大规模ADC、DAC芯片，了 解引脚及功能以及与单片机的接口设计。,11.1 MCS-51与DAC的接口,11.1.1 D/A转换器概述,1. 概述,输入：数字量，输出：模拟量。转换过程：送到DAC的各位二进制数按其权的大小转换为相应的模拟分量，再把各模拟分量叠加，

2、其和就是D/A转换的结果。,使用D/A转换器时，要注意区分:,* D/A转换器的输出形式;,* 内部是否带有锁存器。,(1) 输出形式,两种输出形式:电压输出形式与电流输出形式。 电流输出的D/A转换器，如需模拟电压输出，可在其 输出端加一个I-V转换电路。,（2）D/A转换器内部是否带有锁存器,D/A转换需要一定时间，这段时间内输入端的数字 量应稳定，为此应在数字量输入端之前设置锁存器， 以提供数据锁存功能。根据芯片内是否带有锁存器， 可分为内部无锁存器的和内部有锁存器的两类。,* 内部无锁存器的D/A转换器,可与P1、P2口直接相接（因P1口和P2口的输出有锁存 功能）。但与P0口相接，需

3、增加锁存器。,* 内部带有锁存器的D/A转换器,内部不但有锁存器，还包括地址译码电路，有的还有双重或多重的数据缓冲电路，可与MCS-51的P0口直接相接。,2.主要技术指标,(1)分辨率,输入给DAC的单位数字量变化引起的模拟量输出的 变化，通常定义为输出满刻度值与2n之比。显然，二 进制位数越多，分辨率越高。,例如，若满量程为10V，根据定义则分辨率为 10V/2n。设8位D/A转换，即n=8，分辨率为10V/2n=39.1mV，该值占满量程的0.391%，用1LSB表示。,同理：10位 D/A：1 LSB=9.77mV=0.1% 满量程12位 D/A：1 LSB=2.44mV=0.024%

4、 满量程,根据对DAC分辨率的需要,来选定DAC的位数。,(2)建立时间,描述DAC转换快慢的参数,表明转换速度。 定义：为从输入数字量到输出达到终值误差(1/2)LSB (最低有效位)时所需的时间。电流输出时间较短，电压输出的，加上I-V转换的时间，因此建立时间要长一些。快速DAC可达1s以下。,(3）精度,理想情况，精度与分辨率基本一致，位数越多 精度越高。但由于电源电压、参考电压、电阻等各种 因素存在着误差,精度与分辨率并不完全一致。,位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转换器精度会有所不同。例如，某型号的8位DAC精度为0.19%，另一型号的8位DAC精度为0.05%。,11.1.

5、2 MCS-51与8位DAC0832的接口,1. DAC0832芯片介绍,(1)DAC0832的特性,美国国家半导体公司产品，具有两个输入数据寄存器的8位DAC,能直接与MCS-51单片机相连。主要特性如下：,* 分辨率为8位；,* 电流输出，稳定时间为1s；,* 可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入；,* 单一电源供电（+5+15V）；,（2）DAC0832的引脚及逻辑结构,引脚：,DAC0832的逻辑结构：,引脚功能：,DI0DI7：8位数字信号输入端,CS*： 片选端。,ILE： 数据锁存允许控制端，高电平有效。,WR1*：输入寄存器写选通控制端。当CS*=0、ILE=1、WR1*=0

6、时，数据信号被锁存在输入寄存器中。,XFER*：数据传送控制。,WR2* ：DAC寄存器写选通控制端。当XFER*=0，WR2* =0时，输入寄存器状态传入DAC寄存器中。,IOUT1：电流输出1端，输入数字量全“1”时，IOUT1最大， 输入数字量全为“0”时，IOUT1最小。,IOUT2：D/A转换器电流输出2端，IOUT2+IOUT1=常数。,Rfb：外部反馈信号输入端， 内部已有反馈电阻Rfb， 根据需要也可外接反馈电阻。,Vcc：电源输入端，可在+5V+15V范围内。,DGND：数字信号地。,AGND：模拟信号地。,“8位输入寄存器”用于存放CPU送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和

7、锁存，由LE1*控制；,“8位DAC寄存器” 存放待转换的数字量，由LE2*控制；,“8位D/A转换电路”由T型电阻网络和电子开关组成，T型电阻网络输出和数字量成正比的模拟电流。,2.DAC的应用,接口与DAC的具体应用有关。,(1) 单极性电压输出,单极性模拟电压输出，可采用图11-5或图11-9所示接线。输出电压Vout与输入数字量B的关系:,Vout = （B/256）*VRFE式中，B=b727+ b626+ b121+ b020；,B为0时，Vout也为0，输入数字量为255时，Vout为 最大值,单极性。,（2）双极性电压输出,双极性电压输出，采用图11-3接线：,Vout =（B

8、128）*（VREF/128）,由上式，在选用+VREF时，（1）若输入数字量b71，则Vout为正；（2）若输入数字量b70，则Vout为负。在选用-VREF时，Vout与+VREF时极性相反。,（3）DAC用作程控放大器,DAC还可作程控放大器，见图11-4。,DAC的输出和输入之间的关系:,Vout = -Vin*(256/B）,256/B看作放大倍数。但输入数字量B不得为“0”。,3. MCS-51与DAC0832的接口电路,(1)单缓冲方式,DAC0832的两个数据缓冲器有一个处于直通方式， 另一个处于受控的锁存方式。在不要求多路输出同步的情况下，可采用单缓冲方式。,单缓冲方式的接口

9、如图11-5:,由图11-2，WR2*和XFER*接地，故DAC0832的“8位DAC寄存器”（图11-2）处于直通方式。“8位输入寄存器”受CS*和WR1*端控制，且由译码器输出端FEH送来（也可由P2口的某一根口线来控制）。因此，8031执行如下两条指令就可在WR1*和CS*上产生低电平信号，使0832接收8031送来的数字量。,MOV R0，#0FEH ；DAC地址FEHR0,MOVX R0，A ；WR*和译码器FEH输出端有效,现说明DAC0832单缓冲方式的应用。,例11-1 DAC0832用作波形发生器。分别写出产生锯 齿波、三角波和矩形波的程序。,(1) 锯齿波的产生,ORG 2

10、000H,START:MOV R0，#0FEH ；DAC地址FEH R0,MOV A，#00H ；数字量A,LOOP: MOVX R0，A ；数字量D/A转换器,INC A ；数字量逐次加1,SJMP LOOP,输入数字量从0开始，逐次加1，为FFH时，加1则 清0，模拟输出又为0，然后又循环，输出锯齿波，如图11-6。,每一上升斜边分256个小台阶，每个小台阶暂留 时间为执行后三条指令所需要的时间。,(2) 三角波的产生,ORG 2000H,START: MOV R0，#0FEH,MOV A，#00H,UP: MOVX R0，A ；三角波上升边,INC A,JNZ UP,DOWN: DEC

11、A ；A=0时再减1又为FFH,MOVX R0，A,JNZ DOWN ；,三角波下降边,SJMP UP,(3) 矩形波的产生,ORG 2000H,START: MOV R0，#0FEH,LOOP: MOV A，#data1,MOVX R0，A ；置矩形波上限电平,LCALL DELAY1 ；调用高电平延时程序,MOV A，#data2,MOVX R0，A ；置矩形波下限电平,LCALL DELAY2 ；调用低电平延时程序,SJMP LOOP ；重复进行下一个周期,DELAY1、DELAY2为两个延时程序，决定矩形波高、低电平时的持续时间。频率也可采用延时长短来改变。,（2）双缓冲方式,多路同步

12、输出，必须采用双缓冲同步方式。接口电路如图11-9：,1#DAC0832因和译码器FDH相连，占有两个端口地址FDH和FFH。,2#DAC0832的两个端口地址为FEH和FFH。其中，FDH和FEH分别为1#和2#DAC0832的数字量输入控制端口地址，而FFH为启动D/A转换的端口地址。,图11-9中DAC输出的VX和VY信号要同步，控制X-Y绘图仪绘制的曲线光滑，否则绘制的曲线是阶梯状。控制程序如下：,例11-2 内部RAM中两个长度为20的数据块，起始地址为分别为addr1和addr2，编写能把addr1和addrr2中 数据从1#和2#DAC0832同步输出的程序。addr1和addr

13、2中的数据，为绘制曲线的X、Y坐标点。,DAC0832各端口地址：,FDH: 1#DAC0832数字量输入控制端口,FEH: 2#DAC0832数字量输入控制端口,FFH: 1#和2#DAC0832启动D/A转换端口,工作寄存器0区的R1指向addr1；1区的R1指向addr2；0区的R2存放数据块长度；0区和1区的R0指向DAC端口地址。程序为：,ORG 2000H,addr1 DATA 20H ； 定义存储单元 addr2 DATA 40H ； 定义存储单元,DTOUT: MOV R1，#addr1 ； 0区R1指向addr1,MOV R2，#20 ； 数据块长度送0区R2,SETB RS

14、0 ； 切换到工作寄存器1区,MOV R1，#addr2 ； 1区R1指向addr2,CLR RS0 ； 返回0区,NEXT: MOV R0，#0FDH ； 0区R0指向1#DAC0832数 ；字量控制端口,MOV A，R1 ； addr1中数据送A,MOVX RO，A ； addr1中数据送1#DAC0832,INC R1 ； 修改addr1指针0区R1,SETB RS0 ； 转1区。,MOV R0，#0FEH ；1区R0指向2#DAC0832数字量；控制端口,MOV A，R1 ；addr2中数据送A,MOVX R0，A ；addr2中数据送2#DAC0832,INC R1 ；修改addr2

15、指针1区R1,INC R0 ；1区R0指向DAC的启动D/A转换端口,MOVX R0，A ；启动DAC进行转换,CLR RS0 ；返回0区,DJNZ R2，NEXT ；若未完，则跳NEXT,LJMP DTOUT ；若送完，则循环,END,11.1.3 MCS-51与12位DAC1208的接口,8位DAC分辨率不够，可采用12位DAC。常用的有 DAC1208系列与DAC1230系列。,1.DAC1208系列的结构引脚及特性,双缓冲结构。不是用一个12位锁存器，而是用一 个8位锁存器和一个4位锁存器，以便和8位数据线相 连。,引脚功能：,CS*：片选信号。,WR1*：写信号，低电平有效,BYTE1/BYTE2*：字节顺序控制信号。1：开启8位 和4位两个锁存器，将12位全部打入锁存器。0：仅开 启4位输入锁存器。,XFER*：传送控制信号，与WR2*信号结合，将输入锁存器中的12位数据送至DAC寄存器。,WR2*：辅助写。该信号与XFER*信号相结合，当同 为低电平时，把锁存器中数据打入DAC寄存器。当为 高电平时，DAC寄存器中的数据被锁存起来。,DI0-DI11:12位数据输入。,IOUT1 ：D/A转换电流输出1。当DAC寄存器全1时，输出电流最大，全0时输出为0,IOUT2 ：D/A转换电流输出2。IOUT1+IOUT2=常数,RFB： 反馈电阻输入,