1、III亮度可調的LED驅動電路摘要LED亮度可調通過有兩種可行方案：第一種通過單片機的占空比電壓來輸出不同的電壓，從而實現設計要求；第二種通過單片機控制數模轉換器來輸出不同的電流，然后經過放大器來進行發大，從而實現輸出不同的電壓，來驅動LED。對于第一種方案，優點是設計簡單，且使用的電子器件類較少，造價成本低，但是其集成度低，看起來較復雜，不適于現代人的思想要求。對于第二種方案，優點是集成度高，且設計圖看起來明了，因為其集成度高，且使用了數模轉換器，因此和第一種設計方案相比略高。所以本設計采用了第二種方案。本設計的結果是設計制作一種可手動和自動循環的led調光電路；自動調光時可使等在熄滅、微亮

2、、較量及最亮四種狀態中不斷循環；實現燈光的循環調節功能(循環時間分別為為2s、4s、6s、8s、10s、12s)；關鍵詞：LED，數模轉換器，放大器，調光 Driving circuit with adjustable brightness LEDABSTRACTLED brightness can be adjusted through has two options: the first duty ratio of voltage to output different voltage through the MCU, in order to achieve the design requ

3、irements; second through the control of the microcontroller DAC to different output current, and then through the amplifier is bigger, so as to realize the output of different voltage, to drive LED.In the first scheme, has the advantages of simple design, electronic devices and the use of small, low

4、 cost, but its low integration, look more complex, not suitable for the requirements of modern thought. In the second method, has the advantages of high integration, and design looks clear, because of its high degree of integration, and the use of a digital-to-analog converter, and compared to the f

5、irst design slightly higher. So the second schemes are adopted in this design.The result of design is to design a kind of manual and automatic cycle LED dimming circuit; automatic dimming can make in the extinction, shimmering, contest and the brightest four states require continuous cycle; circulat

6、ion velocity of light can be adjusted (cycle time are 2S, 4S, 6S, 8s, 10s, 12S);KEYWORDS:LED, Digital Analog Converter，Amplifier，Diming目 錄摘要IABSTRACTII1緒論11.1選題背景11.2選題背景概括11.3選題的目的及意義22元器件介紹32.1 LED燈的介紹32.1.1 LED燈的發展史歷史32.2單片機的介紹32.2.1單片機引腳42.3 DAC083282.3.1引腳介紹82.3.2工作方式82.3.3采用DAC0809實現A/D轉換92.3.

7、4輸出形式102.3.5 運算放大器102.3.6由電阻網絡和運算放大器構成的D/A轉換器112.3.7采用T型電阻網絡的D/A轉換器112.3.8 D/A轉換器性能參數122.3.9 DAC0832及接口電路122.3.10 DAC0832的內部結構132.3.11 DAC0832引腳特性132.3.12 DAC0832的工作方式142.3.13 DAC0832的應用舉例142.4 LM324142.4.1 LM324的簡介142.4.2同相交流放大器152.4.3反相交流放大器152.4.4交流信號三分配放大器162.4.5有源帶通濾波器162.4.6單穩態觸發器172.4.7比較器173

8、分部電路介紹193.1開關控制電路193.2復位電路193.3單片機主控電路203.4 70832數模轉換電路203.5放大電路214電路設計要求及方案選取224.1電路設計要求224.2 可行性方案列舉224.3可行性方案分析225 軟件程序237結果總結26致 謝27參 考 文 獻28附錄 元器件清單29附錄II 設計總電路圖3031亮度可調的LED驅動電路1緒論1.1選題背景上個世紀60年代，科技工作者利用半導體PN結發光的原理，研制成了LED發光二極管。當時研制的LED，所用的材料是GaASP，其發光顏色為紅色1。經過近30年的發展，現在大家十分熟悉的LED，已能發出紅、橙、黃、綠、藍

9、等多種色光。最初LED僅用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產生了很好的經濟效益和社會效益。通常LED能直接發出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白色的光，但對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。經過多年研究，人們在1998年發白光的LED開發成功。這種LED是將GAN芯片和YAG（釔鋁石榴石）封裝在一起做成的。芯片GAN發藍光，高溫燒結制成的YAG熒光粉受此藍光激發后發出黃色光射，峰值達550nm。藍光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。 LED基片發出的藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發出

10、的黃光混合，最終可以得到得白光。現在，對于白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學組成和調節熒光粉層的厚度。這種通過藍光LED得到白光的方法，構造簡單、成本低廉、技術成熟度高，因此運用最多。 目前白色LED發光效率已經突破120LM/W，是白熾燈15LM/W的8倍，是熒光燈50LM/W的2倍多。LED的光譜中沒有紫外線和紅外線成分，所以不會發熱，不產生有害輻射2。而且LED的光通量半衰期大于5萬小時，可以正常使用20年，器件壽命一般都在10萬小時以上，是熒光燈壽命的10倍，是白熾燈的100倍，所以基本不會損壞，這種燈具具有非常好的節能長壽命特性，隨著白色LED價格的不斷降低，LED節能燈不但在節

11、日彩燈裝飾中廣泛應用，而且逐步延伸到路面照明、民用照明等低照度要求的領域，全面進入實用化，并且在環保方面廢棄物可以回收，沒有熒光燈的貢污染問題，是國家重點發展的產業項目。發展空間無限，市場價值巨大。 與小和氖燈相比，發光二極管的特點是：工作電壓很低（有的僅一點幾伏）；工作電流很小（有的僅零點幾毫安即可發光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調制通過的電流強弱可以方便地調制發光的強弱。由于有這些特點，發光二極管在一些光電控制設備中用作光源，在許多電子設備中用作信號顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發光管組成7段式半導體數碼管，每個數碼管可顯示09十個數字。1.2選題背景概括 LE

12、D 燈相對于其他光源有壽命長、發光效率提高空間大的優勢，并且LED 燈由于采用物理P-N 結的冷發光原理，使得LED節能燈燈轉化效率高，發光效率從2002年的25流明/瓦提高到2007年75流明/瓦，而發光成本將從2002的200美元/千流明降低到2007年的20美元/千流明、最重要的是LED節能燈不存在汞燈污染源，被譽為綠色環保的照明能源，符合當今世界主題。目前LED節能燈最高發光率為200 流明/瓦，其壽命理論值達到10萬小時，遠遠高于其他光源產品。是未來世界必用主流產品3。目前世界各國都在政府的大力資助下加快推進LED節能燈取代傳統照明燈的步伐、日本、美國、歐盟、韓國、中國臺灣和中國政府

13、都制定了相應的發展計劃。 中國為節約能源、實現經濟和社會的可持續發展，于2007年6月3日制定節能減排綜合性工作方案半導體照明產業順應了節能減排的宏觀政策。從2005年開始科技部批準了大連、廈門、上海、南昌、深圳等五個半導體照明產 業基地，之后在2007 年和2008 年相繼批準石家莊、揚州等兩個半導體照明產業基地，在政策、稅收和資金上給予長期支持。LED節能燈在2007 年開始滲透進入白熾燈照明市場、預計在2012年進入熒光燈照明市場，從而大量取代白熾燈和熒光燈。但目前LED 路燈市場中，應用LED 燈的比例很少，存在很大的替代空間，目前路燈在全球未來景觀照明和通用照明的LED 市場增長速度

14、最快，預計景觀照明LED市場份額將從03 年的2%增加到08 年的8%。04 年通用照明LED 的銷售額是9400萬美元，到2010年將增長到8.75億美元，年增長率將達52.3%，屆時LED節能燈將在全球120億美元至140億美元的照明市場占據重要的位置。1.3選題的目的及意義在做畢設之前，通過查詢各種材料，對畢設題目有了初步的認識。我所要做的是LED調光，大體來說LED的發光強度是由LED的驅動電流決定的。驅動電流的大小和波動都與LED的發光強度有關系。LED燈作為被控對象燈的亮度和控制系統亮度與正向流過它的電流成正比，這樣就可以來通過調節它的正向電流來調節亮度。調節工作電流的方式調節的范

15、圍大、線性度好、但是功耗很大，經常調節電流會使LED大壽命大幅縮減。由于工作電流調節LED的方法并不常用，所以要通過調節PMW來調節LED的點亮時間，顯然亮的時間越長看上去亮度就越大，這樣調節開關的頻率超出人一般能察覺的范圍，就給人一種總亮的假象4。通過單片機編程來調節PWM的占空比，在給入驅動芯片來調節LED的亮度。整體是通過單片機AT89C51來控制數模轉換器DAC0832的輸出電流，DAC0832的輸出電流再通過放大器進行放大，從而產生不同的電壓來驅動LED燈。圖1-1電路流程圖2元器件介紹2.1 LED燈的介紹LED（Light Emitting Diode），發光二極管，是一種能夠將

16、電能轉化為可見光的固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N結。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發出能量，這就是LED燈發光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料決定的5。最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的LED在交通

17、信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命，低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產生2000流明的白光。經紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中，Lumileds公司采用了18個紅色LED光源，包括電路損失在內，共耗電14瓦，即可產生同樣的光效。汽車信號燈也是LED光源應用的重要領域6。對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年發白光的LED開發成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN芯片發藍光（p=465nm，Wd=30nm），高溫燒結制成的

18、含Ce3+的YAG熒光粉受此藍光激發后發出黃色光射，峰值550nm。藍光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。 LED基片發出的藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發出的黃光混合7，可以得到得白光。對于InGaN/YAG白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學組成和調節熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。這種通過藍光LED得到白光的方法，構造簡單、成本低廉、技術成熟度高，因此運用最多8。2.1.1 LED燈的發展史歷史上個世紀60年代，科技工作者利用半導體PN結發光的原理，研制成了LED發光二極管。當時研制的LED，所用的

19、材料是GaASP，其發光顏色為紅色。經過近30年的發展，大家十分熟悉的LED，已能發出紅、橙、黃、綠、藍等多種色光9。然而照明需用的白色光LED僅在2000年以后才發展起來，這里向讀者介紹有關照明用白光LED10。最早應用半導體P-N結發光原理制成的LED光源問世于20世紀60年代初。當時所用的材料是GaAsP，發紅光（p=650nm），在驅動電流為20毫安時，光通量只有千分之幾個流明，相應的發光效率約0.1流明/瓦。70年代中期。2.2單片機的介紹AT89C51是一種帶4K 字節FLASH存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only

20、Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節閃存可編程可擦除只讀存儲器的。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本11。2.2.1單片機引腳AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖2-1所示。圖2-1單片機外形及引腳圖VCC：供電電壓GND：接地P0口

21、：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高祖輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P

22、2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能存儲器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為

23、低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（計時器0外部輸入）P3.5 T1（計時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數據存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數據存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位編程節。

24、在FLASH期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ALE禁止，置位無效。PSEN：外部程序尋仙呼氣的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。EA/VPP：當/EA保持低電

25、平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.2.2振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須

26、保證脈沖的高低電平要求的寬度。整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10MS 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節被重復編程以前，該操作必須被執行。此外，AT89C51設有穩態邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數器，串口和終端系統仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。單片機的結構和特殊寄存器，這是你編寫軟件的關鍵。至于串口通信需要用到那些特殊功能存儲器呢，它們是SCON

27、，TCON，TMOD，SCON等，各代表什么含義呢？數據緩沖存儲器這是一個可以直接尋址的串行口專用寄存器。有朋友這樣問起過“為何在串行口收發中，都只是使用到同一個寄存器？而不是收發各用一個寄存器。”實際上 包含了兩個獨立的寄存器，一個是發送寄存，另一個是接收寄存器，但它們都共同使用同一個尋址地址99H。CPU 在讀時會指到接收寄存器，在寫時會指到發送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可以避免接收中斷沒有及時的被響應，數據沒有被取走，下一幀數據已到來，而造成的數據重疊問題。發送器則不需要用到雙緩沖，一般情況下我們在寫發送程序時也不必用到發送中斷去外理發送數據。操寄存器的方法則很簡單，只要

28、把這個99H 地址用關鍵字定義為一個變量就可以對其進行讀寫操作了，如SFR SBUF = 0X99;當然你也可以用其它的名稱。通常在標準的REG51.H 或AT89X51.H 等頭文件中已對其做了定義，只要用#INCLUDE 引用就可以了。SCON 串行口控制器通常在芯片或設備中為了監視或控制接口狀態，都會引用到接口控制寄存器。SCON 就是51 芯片的串行口控制寄存器。它的尋址地址是98H，是一個可以偽尋址的寄存器，作用就是監視和控制51 芯片串行口的工作狀態。51 芯片的串口可以工作在幾個不同的工作模式下，其工作模式的設置就是使用SCON 寄存器。它的各個位的具體定義如下：SM0 SM1

29、SM2 REN TB8 RB8 TI RISM0、SM1 為串行口工作模式設置位，這樣兩位可以對應進行四種模式的設置。1.2.3串行口工作模式設置。SM0 SM1 模式 功能 波特率0 0 0 同步移位寄存器FOSC/120 1 1 8位UART 可變1 0 2 9位UART FOSC/32 或FOSC/641 1 3 9位UART 可變在這里只說明最常用的模式1，其它的模式也就一一略過，有興趣的朋友可以找相關的硬件資料查看。表中的FOSC 代表振蕩器的頻率，也就是晶振的頻率。UART 為(UNIVERSAL ASYNCHRONOUS RECEIVER）的英文縮寫。SM2 在模式2、模式3 中

30、為多處立機通信使能位。在模式0 中要求該位為0。REM 為允許接收位，REM 置1 時串口允許接收，置0 時禁止接收。REM 是由軟件置位或清零。如果在一個電路中接收和發送引腳P3.0,P3.1 都和上位機相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當要求在處理某個子程序時不允許串口被上位機來的控制字符產生中斷，那么可以在這個子程序的開始處加入REM=0 來禁止接收，在子程序結束處加入REM=1 再次打開串口接收。大家也可以用上面的實際源碼加入REM=0 來進行實驗。TB8 發送數據位8，在模式2 和3 是要發送的第9 位。該位可以用軟件根據需要置位或清除，通常這位在通信協議中做奇偶位，在多處理機通信中

31、這一位則用于表示是地址幀還是數據幀。RB8 接收數據位8，在模式2 和3 是已接收數據的第9 位。該位可能是奇偶位，地址/數據標識位。在模式0 中，RB8 為保留位沒有被使用。在模式1 中，當SM2=0，RB8 是已接收數據的停止位。TI 發送中斷標識位。在模式0，發送完第8 位數據時，由硬件置位。其它模式中則是在發送停止位之初，由硬件置位。TI 置位后，申請中斷，CPU 響應中斷后，發送下一幀數據。在任何模式下，TI 都必須由軟件來清除，也就是說在數據寫入到 后，硬件發送數據，中斷響應（如中斷打開），這時TI=1，表明發送已完成，TI 不會由硬件清除，所以這時必須用軟件對其清零。RI 接收中

32、斷標識位。在模式0，接收第8 位結束時，由硬件置位。其它模式中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。RI=1，申請中斷，要求CPU 取走數據。但在模式1 中，SM2=1時，當未收到有效的停止位，則不會對RI 置位。同樣RI 也必須要靠軟件清除。常用的串口模式1 是傳輸10 個位的，1 位起始位為0,8 位數據位，低位在先，1 位停止位為1。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時器1 或定時器2 的定時值（溢出速率）。AT89C51 和AT89C2051 等51 系列芯片只有兩個定時器，定時器0 和定時器1，而定時器2是89C52 系列芯片才有的。波特率在使用串口做通訊時，一個很重要的參數就是波

33、特率，只有上下位機的波特率一樣時才可以進行正常通訊。波特率是指穿行每秒內可以傳輸的波特位數。有一些初學的朋友認為波特率是指每秒傳輸的字節數，如標準9600 會被誤認為每秒種可以傳送9600個字節，而實際上它是指每秒可以傳送9600 個二進位，而一個字節要8 個二進位，如用串口模式1 來傳輸那么加上起始位和停止位，每個數據字節就要占用10 個二進位，9600 波特率用模式1 傳輸時，每秒傳輸的字節數是9600÷10=960 字節。51 芯片的串口工作模式0波特率是固定的，為FOSC/12，以一個12M 的晶振來計算，那么它的波特率可以達到1M。模式2 的波特率是固定在FOSC/64 或

34、FOSC/32，具體用那一種就取決于PCON 寄存器中的SMOD位，如SMOD 為0，波特率為FOCS/64,SMOD 為1，波特率為FOCS/32。模式1 和模式3 的波特率是可變的，取決于定時器1 或2（52 芯片）的溢出速率。那么我們怎么去計算這兩個模式的波特率設置時相關的寄存器的值呢？可以用以下的公式去計算。波特率=（2SMOD÷32）×定時器1 溢出速率上式中如設置了PCON 寄存器中的SMOD 位為1 時就可以把波特率提升2 倍。通常會使用定時器1 工作在定時器工作模式2 下，這時定時值中的TL1 做為計數，TH1 做為自動重裝值 ，這個定時模式下，定時器溢出后

35、，TH1 的值會自動裝載到TL1，再次開始計數，這樣可以不用軟件去干預，使得定時更準確。在這個定時模式2 下定時器1 溢出速率的計算公式如下：溢出速率=（計數速率）/(256TH1)上式中的“計數速率”與所使用的晶體振蕩器頻率有關，在51 芯片中定時器啟動后會在每一個機器周期使定時寄存器TH 的值增加一，一個機器周期等于十二個振蕩周期，所以可以得知51 芯片的計數速率為晶體振蕩器頻率的1/12，一個12M 的晶振用在51 芯片上，那么51 的計數速率就為1M。通常用11.0592M 晶體是為了得到標準的無誤差的波特率，那么為何呢？計算一下就知道了。如我們要得到9600 的波特率，晶振為11.0

36、592M 和12M，定時器 1 為模式2，SMOD 設為1，分別看看那所要求的TH1 為何值。代入公式：9600=(2÷32)×(11.0592M/12)/(256-TH1)TH1=2509600=(2÷32)×(12M/12)/(256-TH1)TH1249.49上面的計算可以看出使用12M 晶體的時候計算出來的TH1 不為整數，而TH1 的值只能取整數，這樣它就會有一定的誤差存在不能產生精確的9600 波特率。當然一定的誤差是可以在使用中被接受的，就算使用11.0592M 的晶體振蕩器也會因晶體本身所存在的誤差使波特率產生誤差，但晶體本身的誤差對波特

37、率的影響是十分之小的，可以忽略不計。2.3 DAC08322.3.1引腳介紹DAC0832是8分辨率的D/A轉換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉換控制容易等優點，在單片機應用系統中得到廣泛的應用。轉換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉換電路及轉換控制電路構成12。圖2-2DAC0832引腳D0D7：8位數據輸入線，TTL電平，有效時間應大于90ns(否則鎖存器的數據會出錯)； ILE：數據鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效； CS：片選信號輸入線（選通數據鎖存器），低電平有效；WR1：數據鎖存器寫選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效

38、。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產生LE1，當LE1為高電平時，數據鎖存器狀態隨輸入數據線變換，LE1的負跳變時將輸入數據鎖存；XFER：數據傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效；WR2：DAC寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由WR2、XFER的邏輯組合產生LE2，當LE2為高電平時，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負跳變時將數據鎖存器的內容打入DAC寄存器并開始D/A轉換。 IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內容線性變化； IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數； Rfb：反饋信號輸入線，改變

39、Rfb端外接電阻值可調整轉換滿量程精度；Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V+15V； VREF：輸入線，VREF的范圍為-10V+10V；AGND：模擬信號地； DGND：數字信號地。2.3.2工作方式根據對DAC0832的數據鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式13。DAC0832引腳功能電路應用原理圖DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉換芯片，集成電路內有兩級輸入寄存器，使DAC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要(如要求多路D/A異步輸入、同步轉換等)。所以這個芯片的應用很廣泛,

40、關于DAC0832應用的一些重要資料見下圖： D/A轉換結果采用電流形式輸出。若需要相應的模擬電壓信號信號，可通過一個高輸入阻抗的線性運算放大器實現。運放的反饋電阻可通過RFB端引用片內固有電阻，也可外接。DAC0832邏輯輸入滿足TTL電平，可直接與TTL電路或微機電路連接。DAC0832引腳功能說明：DI0DI7：數據輸入線，TLL電平。ILE：數據鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效。CS：片選信號輸入線，低電平有效。WR1：為輸入寄存器的寫選通信號。XFER：數據傳送控制信號輸入線，低電平有效。WR2：為DAC寄存器寫選通輸入線。Iout1:電流輸出線。當輸入全為1時Iout1最大。Io

41、ut2: 電流輸出線。其值與Iout1之和為一常數。Rfb:反饋信號輸入線,芯片內部有反饋電阻.Vcc:電源輸入線 (+5v+15v)Vref:基準電壓輸入線 (-10v+10v)AGND:模擬地,摸擬信號和基準電源的參考地.DGND:數字地,兩種地線在基準電源處共地比較好.2.3.3采用DAC0809實現A/D轉換（一）D/A轉換器DAC0832DAC0832是采用CMOS工藝制成的單片直流輸出型8位數/模轉換器。如圖4-82所示，它由倒T型R-2R電阻網絡、模擬開關、運算放大器和參考電壓VREF四大部分組成。運算放大器輸出的模擬量一個8位D/A轉換器有8個輸入端（其中每個輸入端是8位二進制

42、數的一位），有一個模擬輸出端。輸入可有28=256個不同的二進制組態，輸出為256個電壓之一，即輸出電壓不是整個電壓范圍內任意值，而只能是256個可能 D0D7：數字信號輸入端。ILE：輸入寄存器允許，高電平有效。CS：片選信號，低電平有效。WR1：寫信號1，低電平有效。XFER：傳送控制信號，低電平有效。WR2：寫信號2，低電平有效。IOUT1、IOUT2：DAC電流輸出端。Rfb：是集成在片內的外接運放的反饋電阻。 Vref：（-1010V）。Vcc：是源電壓（+5+15V）。AGND：模擬地 NGND：數字地，可與AGND接在一起使用。DAC0832輸出的是電流，一般要求輸出是電壓，所以

43、還必須經過一個外接的運算放大器轉換成電壓。數/模（D/A）轉換器D/A轉換器是接收數字量，輸出一個與數字量相對應的電流或電壓信號的模擬量接口。D/A轉換器被廣泛用于計算機函數發生器、計算機圖形顯示以及與轉換器相配合的控制系統等。D/A轉換原理：數字量的值是由每一位的數字權疊加而得的。D/A轉換器品種繁多，有權電阻DAC、變形權電阻DAC、T型電阻DAC、電容型DAC和權電流DAC等。為了掌握數/模轉換原理，必須先了解運算放大器和電阻譯碼網絡的工作原理和特點。2.3.4輸出形式圖2-3單極輸出圖如圖2-3所示, 由運算放大器進行電流電壓轉換，使用內部反饋電阻。輸出電壓值VOUT和輸入數字量D的關

44、系：VOUT = VREF ×D/256D = 0255， VOUT = 0 VREF ×255/256VREF = 5V， VOUT =05*+(255/256)VVREF = +5V， VOUT = 0 （255/256）V雙極性輸出如果實際應用系統中要求輸出模擬電壓為雙極性，則需要用轉換電路實現。圖1-4雙極輸出圖其中 R2=R3=2R1VOUT= 2×VREF×D/256 VREF= (2D/2561)VREFD = 0， VOUT= VREF；D = 128， VOUT= 0；D = 255， VOUT= (2×255/2561)&#

45、215;VREF= (254/255)VREF即：輸入數字為0255時，輸出電壓在 VREF + VREF之間變化。2.3.5 運算放大器運算放大器有三個特點：開環放大倍數非常高，一般為幾千，甚至可高達10萬。在正常情況下，運算放大器所需要的輸入電壓非常小。輸入阻抗非常大。運算放大器工作時，輸入端相當于一個很小的電壓加在一個很大的輸入阻抗上，所需要的輸入電流也極小。輸出阻抗很小，所以，它的驅動能力非常大。2.3.6由電阻網絡和運算放大器構成的D/A轉換器利用運算放大器各輸入電流相加的原理，可以構成如圖10.7所示的、由電阻網絡和運算放大器組成的、最簡單的4位D/A轉換器。圖中，V0是一個有足夠

46、精度的標準電源。運算放大器輸入端的各支路對應待轉換資料的D0，D1，Dn-1位。各輸入支路中的開關由對應的數字元值控制，如果數字元為1，則對應的開關閉合；如果數字為0，則對應的開關斷開。各輸入支路中的電阻分別為R，2R，4R，這些電阻稱為權電阻。假設，輸入端有4條支路。4條支路的開關從全部斷開到全部閉合，運算放大器可以得到16種不同的電流輸入。這就是說，通過電阻網絡，可以把0000B1111B轉換成大小不等的電流，從而可以在運算放大器的輸出端得到相應大小不同的電壓。如果數字0000B每次增1，一直變化到1111B，那么，在輸出端就可得到一個0V0電壓幅度的階梯波形。2.3.7采用T型電阻網絡的

47、D/A轉換器從圖10.7可以看出，在D/A轉換中采用獨立的權電阻網絡，對于一個8位二進制數的D/A轉換器，就需要R，2R，4R，128R共8個不等的電阻，最大電阻阻值是最小電阻阻值的128倍，而且對這些電阻的精度要求比較高。如果這樣的話，從工藝上實現起來是很困難的。所以，n個如此獨立輸入支路的方案是不實用的。在DAC電路結構中，最簡單而實用的是采用T型電阻網絡來代替單一的權電阻網絡，整個電阻網絡只需要R和2R兩種電阻。在集成電路中，由于所有的組件都做在同一芯片上，電阻的特性可以做得很相近，而且精度與誤差問題也可以得到解決。采用T型電阻網絡的4位D/A轉換器。4位元待轉換資料分別控制4條支路中開

48、關的倒向。在每一條支路中，如果（資料為0）開頭倒向左邊，支路中的電阻就接到地；如果（資料為1）開關倒向右邊，電阻就接到虛地。所以，不管開關倒向哪一邊，都可以認為是接“地”。不過，只有開關倒向右邊時，才能給運算放大器輸入端提供電流。T型電阻網絡中點A的左邊為兩個2R的電阻并聯，它們的等效電阻為R，節點B的左邊也是兩個2R的電阻并聯，它們的等效電阻也是R，依次類推，最后在D點等效于一個數值為R的電阻接在參考電壓VREF上。這樣，就很容易算出，C點、B點、A點的電位分別為-VREF/2，-VREF/4，-VREF/8。在清楚了電阻網絡的特點和各節點的電壓之后，再來分析一下各支路的電流值。開關S3，S

49、2，S1，S0分別代表對應的1位二進制數。任一資料位Di=1，表示開關Si倒向右邊；Di=0，表示開關Si倒向左邊，接虛地，無電流。當右邊第一條支路的開關S3倒向右邊時，運算放大器得到的輸入電流為-VREF/（2R），同理，開關S2，S1，S0倒向右邊時，輸入電流分別為-VREF/（4R），-VREF/（8R），-VREF/（16R）。如果一個二進制數據為1111，運算放大器的輸入電流I=-VREF/（2R）-VREF/（4R）-VREF/（8R）-VREF/（16R）=-VREF/（2R）（20+2-1+2-2+2-3）=-VREF/（24R）（23+22+21+20）相應的輸出電壓V0=I

50、R0=-VREFR0（24R）（23+22+21+20）將資料推廣到n位，輸出模擬量與輸入數字量之間關系的一般表達式為：V0=-VREFR0/（2nR）（Dn-12n-1+Dn-2 2n-2+D121+D020） (Di=1或0)上式表明，輸出電壓 V0除了和待轉換的二進制數成比例外，還和網絡電阻R、運算放大器反饋電阻R0、標準參考電壓VREF有關15。2.3.8 D/A轉換器性能參數在實現D/A轉換時，主要涉及下面幾個性能參數。分辨率。分辨率是指最小輸出電壓（對應于輸入數字量最低位增1所引起的輸出電壓增量）和最大輸出電壓（對應于輸入數字量所有有效位全為1時的輸出電壓）之比，例如，4位DAC的

51、分辨率為1/(24-1)=1/15=6.67%（分辨率也常用百分比來表示）。8位DAC的分辨率為1/255=0.39%。顯然，位數越多，分辨率越高。轉換精度。如果不考慮D/A轉換的誤差，DAC轉換精度就是分辨率的大小，因此，要獲得高精度的D/A轉換結果，首先要選擇有足夠高分辨率的DAC。D/A轉換精度分為絕對和相對轉換精度，一般是用誤差大小表示。DAC的轉換誤差包括零點誤差、漂移誤差、增益誤差、噪聲和線性誤差、微分先性誤差等綜合誤差。絕對轉換精度是指滿刻度數字量輸入時，模擬量輸出接近理論值的程度。它和標準電源的精度、權電阻的精度有關。相對轉換精度指在滿刻度已經校準的前提下，整個刻度范圍內，對應

52、任一模擬量的輸出與它的理論值之差。它反映了DAC的線性度。通常，相對轉換精度比絕對轉換精度更有實用性16。相對轉換精度一般用絕對轉換精度相對于滿量程輸出的百分數來表示，有時也用最低位（LSB）的幾分之幾表示。例如，設VFS為滿量程輸出電壓5V，n位DAC的相對轉換精度為±0.1%，則最大誤差為±0.1%VFS=±5mV；若相對轉換精度為±1/2LSB，LSB=1/2n，則最大相對誤差為±1/2n+1VFS。非線性誤差。D/A轉換器的非線性誤差定義為實際轉換特性曲線與理想特性曲線之間的最大偏差，并以該偏差相對于滿量程的百分數度量。轉換器電路設計一

53、般要求非線性誤差不大于±1/2LSB。轉換速率/建立時間。轉換速率實際是由建立時間來反映的。建立時間是指數字量為滿刻度值（各位全為1）時，DAC的模擬輸出電壓達到某個規定值（比如，90%滿量程或±1/2LSB滿量程）時所需要的時間。建立時間是D/A轉換速率快慢的一個重要參數。很顯然，建立時間越大，轉換速率越低。不同型號DAC的建立時間一般從幾個毫微秒到幾個微秒不等。若輸出形式是電流，DAC的建立時間是很短的；若輸出形式是電壓，DAC的建立時間主要是輸出運算放大器所需要的響應時間。2.3.9 DAC0832及接口電路DAC0832是美國資料公司研制的8位雙緩沖器D/A轉換器。

54、芯片內帶有資料鎖存器，可與數據總線直接相連。電路有極好的溫度跟隨性，使用了COMS電流開關和控制邏輯而獲得低功耗、低輸出的泄漏電流誤差。芯片采用R-2RT型電阻網絡，對參考電流進行分流完成D/A轉換。轉換結果以一組差動電流IOUT1和IOUT2輸出。2.3.10 DAC0832的內部結構DAC0832中有兩級鎖存器，第一級鎖存器稱為輸入寄存器，它的鎖存信號為ILE；第二級鎖存器稱為DAC寄存器，它的鎖存信號為傳輸控制信號 。因為有兩級鎖存器，DAC0832可以工作在雙緩沖器方式，即在輸出模擬信號的同時采集下一個數字量，這樣能有效地提高轉換速度。此外，兩級鎖存器還可以在多個D/A轉換器同時工作時

55、，利用第二級鎖存信號來實現多個轉換器同步輸出17。LE為高電平、 和 為低電平時， 為高電平，輸入寄存器的輸出跟隨輸入而變化；此后，當 由低變高時， 為低電平，資料被鎖存到輸入寄存器中，這時的輸入寄存器的輸出端不再跟隨輸入資料的變化而變化。對第二級鎖存器來說， 和 同時為低電平時， 為高電平，DAC寄存器的輸出跟隨其輸入而變化；此后，當 由低變高時， 變為低電平，將輸入寄存器的資料鎖存到DAC寄存器中。2.3.11 DAC0832引腳特性DAC0832是20引腳的雙列直插式芯片。各引腳的特性如下：  圖2-5DAC0832引腳圖CS片選信號，和允許鎖存信號ILE組合來決定

56、是否起作用，低有效。ILE允許鎖存信號，高有效。WR1寫信號1，作為第一級鎖存信號，將輸入資料鎖存到輸入寄存器（此時， 必須和 、ILE同時有效），低有效。WR2寫信號2，將鎖存在輸入寄存器中的資料送到DAC寄存器中進行鎖存（此時，傳輸控制信號 必須有效）低有效。XFER傳輸控制信號，低有效。DI7DI08位數據輸入端。IOUT1模擬電流輸出端1。當DAC寄存器中全為1時，輸出電流最大，當DAC寄存器中全為0時，輸出電流為0。IOUT2模擬電流輸出端2。IOUT1+IOUT2=常數。Rfb反饋電阻引出端。DAC0832內部已經有反饋電阻，所以，RFB端可以直接接到外部運算放大器的輸出端。相當于

57、將反饋電阻接在運算放大器的輸入端和輸出端之間。VREF參考電壓輸入端。可接電壓范圍為±10V。外部標準電壓通過VREF與T型電阻網絡相連。VCC芯片供電電壓端。范圍為+5V+15V，最佳工作狀態是+15V。AGND模擬地，即模擬電路接地端。DGND數字地，即數字電路接地端。2.3.12 DAC0832的工作方式DAC0832進行D/A轉換，可以采用兩種方法對數據進行鎖存。第一種方法是使輸入寄存器工作在鎖存狀態，而DAC寄存器工作在直通狀態。具體地說，就是使 和 都為低電平，DAC寄存器的鎖存選通端得不到有效電平而直通；此外，使輸入寄存器的控制信號ILE處于高電平、 處于低電平，這樣，當 端來一個負脈沖時，就可以完成1次轉換。第二種方法是使輸入寄存器工作在直通狀態，而DAC寄存器工作在鎖存狀態。就是使 和 為低電平，ILE為高電平，這樣，輸入寄存器的鎖存選通信號處于無效狀態而直通；當WR2 和XFER 端輸入1個負脈沖時，使得DAC寄存器工作在鎖存狀態，提供鎖存數據進行轉換。根據上述對DAC0832的輸入寄存器和DAC寄存器不同的控制方法，DAC0832有如下3種工作方式：單緩沖方式。單緩沖方式是控制輸入寄存器和DAC寄存器同時接收資料，或者只用輸