1、61第六章第六章 D/A轉(zhuǎn)換器與轉(zhuǎn)換器與MCS-51單片機(jī)接口技術(shù)單片機(jī)接口技術(shù) v模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器（D/AD/A）就是一種把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換）就是一種把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成為模擬電信號的器件成為模擬電信號的器件。 v D/A轉(zhuǎn)換是單片機(jī)應(yīng)用測控系統(tǒng)典型的轉(zhuǎn)換是單片機(jī)應(yīng)用測控系統(tǒng)典型的接口技術(shù)內(nèi)容。接口技術(shù)內(nèi)容。vD/AD/A轉(zhuǎn)換接口設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：轉(zhuǎn)換接口設(shè)計(jì)的主要任務(wù)： 選擇選擇D/AD/A集成芯片，配置外圍電路及器件，實(shí)集成芯片，配置外圍電路及器件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字量到模擬量的線性轉(zhuǎn)換。現(xiàn)數(shù)字量到模擬量的線性轉(zhuǎn)換。 62 6.1 D/A 轉(zhuǎn)換器的基本原理及主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的基本原理及主要技術(shù)指標(biāo) 一

2、、D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理與分類 D/A轉(zhuǎn)換器用來將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。它的轉(zhuǎn)換器用來將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。它的基本要求是輸出電壓基本要求是輸出電壓VO應(yīng)該和輸入數(shù)字量成正比，應(yīng)該和輸入數(shù)字量成正比，即：即：VO=D*VR 其中，其中， VR為參考電壓。為參考電壓。 每一個(gè)數(shù)字量都是數(shù)字代碼的按位組合，每一位數(shù)每一個(gè)數(shù)字量都是數(shù)字代碼的按位組合，每一位數(shù)字代碼都有一定的字代碼都有一定的“權(quán)權(quán)”，對應(yīng)一定大小的模擬量。為，對應(yīng)一定大小的模擬量。為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，應(yīng)該將其每一位都轉(zhuǎn)換成相了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，應(yīng)該將其每一位都轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后求和既可得到與數(shù)字量成正比的模擬應(yīng)的模擬量

3、，然后求和既可得到與數(shù)字量成正比的模擬量量。 022220112211ddddDnnnn63T型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 64D DA A轉(zhuǎn)換器可分成兩大類轉(zhuǎn)換器可分成兩大類v 直接直接D DA A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器是指直接將輸入的數(shù)字信號轉(zhuǎn)是指直接將輸入的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為輸出的模擬信號。換為輸出的模擬信號。v 間接間接D DA A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器是先將輸入的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為是先將輸入的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為某種中間量，然后再把這種中間量轉(zhuǎn)換成為輸出某種中間量，然后再把這種中間量轉(zhuǎn)換成為輸出的模擬信號。的模擬信號。v間接間接D DA A轉(zhuǎn)換方式在集成轉(zhuǎn)換方式在集成D DA A轉(zhuǎn)換器中很少使用轉(zhuǎn)換器中很少使用 6

4、5二、二、DA的轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo)的轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo) 1分辨率分辨率 這里指最小輸出電壓（對應(yīng)的輸入數(shù)字量這里指最小輸出電壓（對應(yīng)的輸入數(shù)字量只有最低有效位為只有最低有效位為“1”）與最大輸出電壓（對）與最大輸出電壓（對應(yīng)的數(shù)字輸出信號所有有效位全為應(yīng)的數(shù)字輸出信號所有有效位全為“1”）之比，）之比，例如對于例如對于10 位位DA轉(zhuǎn)換器，其分辨率為：轉(zhuǎn)換器，其分辨率為：0.0001 00.0102311211066v分辨率越高，轉(zhuǎn)換時(shí)，對應(yīng)數(shù)字輸入信號最低位分辨率越高，轉(zhuǎn)換時(shí)，對應(yīng)數(shù)字輸入信號最低位的模擬信號電壓數(shù)值越小，也就越靈敏，有時(shí)，的模擬信號電壓數(shù)值越小，也就越靈敏，有時(shí)，也用數(shù)字輸入信

5、號的有效位數(shù)來給出分辨率。也用數(shù)字輸入信號的有效位數(shù)來給出分辨率。v 例如，單片集成例如，單片集成DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD7541的分辨率的分辨率為為12位，單片集成位，單片集成DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器DAC0832的分辨的分辨率為率為8位等。位等。67 2 2線性度線性度v 通常用非線性誤差的大小表示通常用非線性誤差的大小表示DA轉(zhuǎn)換器的線轉(zhuǎn)換器的線性度。并且，把理想的輸入輸出特性的偏差與性度。并且，把理想的輸入輸出特性的偏差與滿刻度輸出之比的百分?jǐn)?shù)，定義為非線性誤差。滿刻度輸出之比的百分?jǐn)?shù)，定義為非線性誤差。v 例如，單片集成例如，單片集成DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD7541的線性度的線性度（非線牲誤差）為小

6、于等于士（非線牲誤差）為小于等于士002FSR（FSR為滿刻度的英文縮寫）。為滿刻度的英文縮寫）。68 3 3轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度v 轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度以最大的靜態(tài)轉(zhuǎn)換誤差的形式給出。以最大的靜態(tài)轉(zhuǎn)換誤差的形式給出。這個(gè)轉(zhuǎn)換誤差應(yīng)該是非線性誤差、比例系數(shù)誤差這個(gè)轉(zhuǎn)換誤差應(yīng)該是非線性誤差、比例系數(shù)誤差以及漂移誤差等綜合誤差。但是有的產(chǎn)品說明中，以及漂移誤差等綜合誤差。但是有的產(chǎn)品說明中，只是分別給出各項(xiàng)誤差，而不給出綜合誤差。只是分別給出各項(xiàng)誤差，而不給出綜合誤差。v 應(yīng)該注意應(yīng)該注意，精度和分辨率是兩個(gè)不同的概念。，精度和分辨率是兩個(gè)不同的概念。精度是指轉(zhuǎn)換后所得的實(shí)際值對于理想值的接近精度是指轉(zhuǎn)換

7、后所得的實(shí)際值對于理想值的接近程度，而分辨率是指能夠?qū)D(zhuǎn)換結(jié)果以后影響的程度，而分辨率是指能夠?qū)D(zhuǎn)換結(jié)果以后影響的最小輸入量，對于分辨率很高的最小輸入量，對于分辨率很高的D/A轉(zhuǎn)換器并不一轉(zhuǎn)換器并不一定具有很高的精度定具有很高的精度 69 4建立時(shí)間建立時(shí)間 對于一個(gè)理想的對于一個(gè)理想的D/A轉(zhuǎn)換器，其數(shù)字輸入信號從一個(gè)二轉(zhuǎn)換器，其數(shù)字輸入信號從一個(gè)二進(jìn)制數(shù)變到另一個(gè)二進(jìn)制數(shù)時(shí)，其輸出模擬信號電壓，應(yīng)進(jìn)制數(shù)變到另一個(gè)二進(jìn)制數(shù)時(shí)，其輸出模擬信號電壓，應(yīng)立即從原來的輸出電壓跳到與新的數(shù)字信號相對應(yīng)的新的立即從原來的輸出電壓跳到與新的數(shù)字信號相對應(yīng)的新的輸出電壓。但是在實(shí)際的輸出電壓。但是在實(shí)際的D

8、A轉(zhuǎn)換器中，電路中的電容、轉(zhuǎn)換器中，電路中的電容、電感和開關(guān)電路會引起電路時(shí)間延遲。電感和開關(guān)電路會引起電路時(shí)間延遲。v 所謂所謂建立時(shí)間建立時(shí)間，系指數(shù)模擬轉(zhuǎn)換器中的輸入代碼有滿度值，系指數(shù)模擬轉(zhuǎn)換器中的輸入代碼有滿度值的變化時(shí)，其輸出模擬信號電壓（或模擬信號電流）達(dá)到的變化時(shí)，其輸出模擬信號電壓（或模擬信號電流）達(dá)到滿刻度值士滿刻度值士1/2LSB（或滿刻度值差百分之多少）時(shí)所需的（或滿刻度值差百分之多少）時(shí)所需的時(shí)間。時(shí)間。 610 62 DA轉(zhuǎn)換器選擇要點(diǎn)及輔助電路轉(zhuǎn)換器選擇要點(diǎn)及輔助電路 v選擇選擇DA轉(zhuǎn)換芯片時(shí)，主要轉(zhuǎn)換芯片時(shí)，主要考慮芯片的性能、結(jié)考慮芯片的性能、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用特性構(gòu)

9、及應(yīng)用特性: *在性能上在性能上必須滿足必須滿足DA轉(zhuǎn)換的要求；轉(zhuǎn)換的要求； *在結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特性上在結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特性上應(yīng)滿足接口方便、外圍電應(yīng)滿足接口方便、外圍電路簡單、價(jià)格低廉等要求。路簡單、價(jià)格低廉等要求。611一、一、DA轉(zhuǎn)換器的選擇要點(diǎn)轉(zhuǎn)換器的選擇要點(diǎn) 1、 DA轉(zhuǎn)換芯片主要性能指標(biāo)的選擇轉(zhuǎn)換芯片主要性能指標(biāo)的選擇 上一節(jié)介紹的上一節(jié)介紹的DA轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)，轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)，芯片器件手冊上都會給出。芯片器件手冊上都會給出。 在在DA接口設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用中，用戶在選接口設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用中，用戶在選擇時(shí)主要考慮的是用位數(shù)（擇時(shí)主要考慮的是用位數(shù)（8位、位、12位）表示的位）表示的轉(zhuǎn)換

10、精度和轉(zhuǎn)換時(shí)間。轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換時(shí)間。612 2DA轉(zhuǎn)換芯片的主要結(jié)構(gòu)特性與應(yīng)用特性選擇轉(zhuǎn)換芯片的主要結(jié)構(gòu)特性與應(yīng)用特性選擇 DA轉(zhuǎn)換器的特性雖然主要表現(xiàn)為芯片內(nèi)部轉(zhuǎn)換器的特性雖然主要表現(xiàn)為芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的配置狀況，但這些配置狀況對結(jié)構(gòu)的配置狀況，但這些配置狀況對DA轉(zhuǎn)換接轉(zhuǎn)換接口電路設(shè)計(jì)帶來很大影響，主要有：口電路設(shè)計(jì)帶來很大影響，主要有： （1）數(shù)字輸入特性）數(shù)字輸入特性 數(shù)字輸入特性包括接收數(shù)的碼制、數(shù)據(jù)格式數(shù)字輸入特性包括接收數(shù)的碼制、數(shù)據(jù)格式以及邏輯電平等。目前批量生產(chǎn)的以及邏輯電平等。目前批量生產(chǎn)的DA轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換芯片一般都只能接收自然二進(jìn)制數(shù)字代碼。一般都只能接收自然二進(jìn)制數(shù)字代碼。

11、 613 （2）數(shù)字輸出特性）數(shù)字輸出特性 目前多數(shù)目前多數(shù)D/A轉(zhuǎn)換器件均屬電流輸出器件轉(zhuǎn)換器件均屬電流輸出器件，手冊上通手冊上通常給出的輸入?yún)⒖茧妷杭皡⒖茧娮柚碌臐M碼（全常給出的輸入?yún)⒖茧妷杭皡⒖茧娮柚碌臐M碼（全l）輸）輸出電流出電流I0。另外還給出最大輸出短路電流以及輸出電壓允。另外還給出最大輸出短路電流以及輸出電壓允許許范圍。范圍。 （3）鎖存特性及轉(zhuǎn)換控制）鎖存特性及轉(zhuǎn)換控制 D/A轉(zhuǎn)換器對數(shù)字量輸出是否具有鎖存功能將直接影轉(zhuǎn)換器對數(shù)字量輸出是否具有鎖存功能將直接影響與響與CPU的接口設(shè)計(jì)。如果的接口設(shè)計(jì)。如果D/A轉(zhuǎn)換器沒有輸入鎖存器，轉(zhuǎn)換器沒有輸入鎖存器，通過通過CPU數(shù)據(jù)總

12、線傳送數(shù)字量時(shí)，必須外加鎖存器，否數(shù)據(jù)總線傳送數(shù)字量時(shí)，必須外加鎖存器，否則只能通過具有輸出鎖存功能的則只能通過具有輸出鎖存功能的IO給給D/A送入數(shù)字量送入數(shù)字量。 614（4）參考源）參考源 D/A轉(zhuǎn)換中，轉(zhuǎn)換中，參考電壓源是唯一影響輸出結(jié)參考電壓源是唯一影響輸出結(jié)果的模擬參量，是果的模擬參量，是D/A轉(zhuǎn)換接口中的重要電路轉(zhuǎn)換接口中的重要電路，對對接口電路的工作性能、電路的結(jié)構(gòu)有很大影響接口電路的工作性能、電路的結(jié)構(gòu)有很大影響 使用內(nèi)部帶有低漂移精密參考電壓源的使用內(nèi)部帶有低漂移精密參考電壓源的D/A轉(zhuǎn)換器（如轉(zhuǎn)換器（如AD588ADl147）不僅能保證有較好）不僅能保證有較好的轉(zhuǎn)換精度，

13、而且可以簡化接口電路。的轉(zhuǎn)換精度，而且可以簡化接口電路。615二、二、DA轉(zhuǎn)換器接設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)實(shí)用技術(shù)轉(zhuǎn)換器接設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)實(shí)用技術(shù) 1參考源的配置 目前在D/A轉(zhuǎn)換接口中常用到的D/A轉(zhuǎn)換器大多不帶有參考電壓源。有時(shí)為了方便地改變輸出模擬電壓范圍、極性，須要配置相應(yīng)的參考電壓源。故在D/A接口設(shè)計(jì)中經(jīng)常要進(jìn)行參考電壓源的配置設(shè)計(jì)。 616 DA轉(zhuǎn)換接口中常用的幾種參考電壓源電路轉(zhuǎn)換接口中常用的幾種參考電壓源電路 6172 DA轉(zhuǎn)換器模擬輸出電壓的極性轉(zhuǎn)換器模擬輸出電壓的極性 所有的所有的DA轉(zhuǎn)換器件的輸出模擬電壓轉(zhuǎn)換器件的輸出模擬電壓Vo，都可以表達(dá)，都可以表達(dá)成為輸入數(shù)字量成為輸入數(shù)字量D（數(shù)字

14、代碼）和模擬參考電壓（數(shù)字代碼）和模擬參考電壓VR的乘積。的乘積。二進(jìn)制代碼二進(jìn)制代碼D可以表示為：可以表示為：式中式中a1為最高有效位（為最高有效位（MSB），），an為最低有效位（為最低有效位（LSB）。）。 RVDV0) 1 , 01(2222332211aaaaaDnn618 由于目前絕大多數(shù)由于目前絕大多數(shù)DA輸出的模擬量均為電輸出的模擬量均為電流量，這個(gè)流量，這個(gè)電流量要通過一個(gè)反相輸入的運(yùn)算放電流量要通過一個(gè)反相輸入的運(yùn)算放大器才能轉(zhuǎn)換成模擬電壓輸出大器才能轉(zhuǎn)換成模擬電壓輸出，如圖，如圖62一一2所示所示 619 在這種情況下，模擬輸出電壓在這種情況下，模擬輸出電壓Vo與輸入數(shù)字

15、量與輸入數(shù)字量D和參和參考電壓考電壓VR的關(guān)系為：的關(guān)系為： 這是一種工作范圍為二象限的這是一種工作范圍為二象限的DA轉(zhuǎn)換接口，即單值轉(zhuǎn)換接口，即單值數(shù)字量數(shù)字量D和正負(fù)參考電壓土和正負(fù)參考電壓土VR（模擬二象限），或者是單（模擬二象限），或者是單值模擬參考電壓值模擬參考電壓VR和數(shù)字量和數(shù)字量D（數(shù)字二象限）（數(shù)字二象限）。輸出模輸出模擬電壓擬電壓V0的極性完全取決于模擬參考電壓的極性。的極性完全取決于模擬參考電壓的極性。當(dāng)參考當(dāng)參考電壓極性不變時(shí)，只能獲得單極性的模擬電壓輸出，如果電壓極性不變時(shí)，只能獲得單極性的模擬電壓輸出，如果VR是交流電壓參考源時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字量到交流輸出模擬是交流電

16、壓參考源時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字量到交流輸出模擬電壓的電壓的DA轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。) 10(0DVDVR620 當(dāng)參考電壓當(dāng)參考電壓VR極性不變時(shí)，要想得到雙極性的模擬輸極性不變時(shí)，要想得到雙極性的模擬輸出，就必須采取圖出，就必須采取圖 所示的四象限工作的所示的四象限工作的DA接口電路接口電路 。該接口電路輸出的模擬電壓該接口電路輸出的模擬電壓V0為：為： ) 10() 12(20DVDVR621 不論參考電壓不論參考電壓VR的極性如何，都可以獲得雙的極性如何，都可以獲得雙極性的電壓輸出，在參考電壓極性不變時(shí)，輸出模極性的電壓輸出，在參考電壓極性不變時(shí)，輸出模擬電壓的極性完全取決于輸入數(shù)字量二進(jìn)制碼的最擬電

17、壓的極性完全取決于輸入數(shù)字量二進(jìn)制碼的最高位（高位（MSB）。）。 這樣一來，對應(yīng)于這樣一來，對應(yīng)于MSB的的0或或1和模擬參考電和模擬參考電壓壓VR的正或負(fù)，模擬輸出電壓對應(yīng)有四種組合方式，的正或負(fù)，模擬輸出電壓對應(yīng)有四種組合方式，故稱為四象限工作方式接口電路故稱為四象限工作方式接口電路 622v 如圖二象限工作如圖二象限工作DA接口只有對應(yīng)于參考電壓或正或接口只有對應(yīng)于參考電壓或正或負(fù)的兩種模擬電壓輸出的組合方式。在二象限工作方式下負(fù)的兩種模擬電壓輸出的組合方式。在二象限工作方式下的數(shù)字量碼稱為原碼，在原碼的全范圍內(nèi)對應(yīng)于單極性的的數(shù)字量碼稱為原碼，在原碼的全范圍內(nèi)對應(yīng)于單極性的模擬電壓輸

18、出；在四象限工作方式下的數(shù)字量碼稱為偏移模擬電壓輸出；在四象限工作方式下的數(shù)字量碼稱為偏移碼，在偏移碼的全范圍內(nèi)對應(yīng)于雙極性的模擬電壓輸出碼，在偏移碼的全范圍內(nèi)對應(yīng)于雙極性的模擬電壓輸出 623v對于對于AD7520，當(dāng)單極性輸出時(shí)，當(dāng)單極性輸出時(shí)： v當(dāng)雙極性輸出時(shí)當(dāng)雙極性輸出時(shí)：v所以，盡管都是所以，盡管都是10位數(shù)字信號輸入，但雙極性輸出較單極位數(shù)字信號輸入，但雙極性輸出較單極性輸出靈敏度卻降低了一位，這一點(diǎn)應(yīng)注意。性輸出靈敏度卻降低了一位，這一點(diǎn)應(yīng)注意。)(102412110REFREFVVLSB)(5121219REFREFVVLSB624 63 D/A轉(zhuǎn)換器與轉(zhuǎn)換器與MCS-51單

19、片機(jī)的接口設(shè)計(jì)單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) vDAC083008310832是是8位分辯率的位分辯率的DA轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換集成芯片，與微處理器完全兼容。集成芯片，與微處理器完全兼容。v這個(gè)系列的芯片以其價(jià)格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換這個(gè)系列的芯片以其價(jià)格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用泛的應(yīng)用 v這類這類DA轉(zhuǎn)換器由轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、位輸入鎖存器、8位位DAC寄存寄存器、八位器、八位DA轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成 。625一、一、DAC0832的應(yīng)用特性與引腳功能的應(yīng)用特性與引腳功能 DAC0830系列芯片是

20、一種具有兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)寄存器的系列芯片是一種具有兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)寄存器的8位位DAC，它能直接與它能直接與MCS一一51單片機(jī)接口單片機(jī)接口，其主要特性，其主要特性參數(shù)如下：參數(shù)如下：v 分辨率為分辨率為8位；位；v 電流穩(wěn)定時(shí)間電流穩(wěn)定時(shí)間1us；v 可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；v 只需在滿量程下調(diào)整其線性度；只需在滿量程下調(diào)整其線性度；v 單一電源供電（十單一電源供電（十5V15V）；）；v 低功耗，低功耗，200mW。626 為便于為便于DAC0830系列系列DAC的使用，特將其應(yīng)用特性的使用，特將其應(yīng)用特性總結(jié)如下：總結(jié)如下：v DAC0830是微處理器兼

21、容是微處理器兼容DA轉(zhuǎn)換器，這種芯片有許轉(zhuǎn)換器，這種芯片有許多控制引腳，可以和微處理器的控制線相連，接受微處多控制引腳，可以和微處理器的控制線相連，接受微處理器的控制，如：理器的控制，如：ILE、WR1、WR2、XFER端。端。v 有兩級鎖存控制功能，能夠?qū)崿F(xiàn)多通道有兩級鎖存控制功能，能夠?qū)崿F(xiàn)多通道DA的同步轉(zhuǎn)的同步轉(zhuǎn)換輸出。換輸出。v DAC0830內(nèi)部無參考電源，須外接參考電壓源。內(nèi)部無參考電源，須外接參考電壓源。v DAC0830為電流輸出型為電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器，要獲得模擬電壓轉(zhuǎn)換器，要獲得模擬電壓輸出時(shí)，需要外加轉(zhuǎn)換電路。輸出時(shí)，需要外加轉(zhuǎn)換電路。627v圖圖6.3-1為兩級運(yùn)算放大

22、器組成的模擬電壓輸出電路。從為兩級運(yùn)算放大器組成的模擬電壓輸出電路。從a點(diǎn)輸出為單極性模擬電壓，從點(diǎn)輸出為單極性模擬電壓，從b點(diǎn)輸出為雙極性電壓。點(diǎn)輸出為雙極性電壓。如果參考電壓為如果參考電壓為5V，則，則a點(diǎn)輸出為點(diǎn)輸出為0-5V，b點(diǎn)輸出為點(diǎn)輸出為士士5V電壓。電壓。628vDAC0830由由8位輸入鎖存器、位輸入鎖存器、8位位DAC寄存器、寄存器、8位位DA轉(zhuǎn)換電路所構(gòu)成。轉(zhuǎn)換電路所構(gòu)成。629vDAC0830各引腳的功能如下：各引腳的功能如下：vDI07：數(shù)據(jù)輸入線；：數(shù)據(jù)輸入線；vILE：數(shù)據(jù)鎖存信號，高電平有效：數(shù)據(jù)鎖存信號，高電平有效vCS ：輸入寄存器選擇信號，低電平有效，：輸

23、入寄存器選擇信號，低電平有效，vWR：輸入寄存器的寫選通信號，輸入鎖存器：輸入寄存器的寫選通信號，輸入鎖存器的鎖存信號的鎖存信號LE1由由ILE|、CS、WR1的邏輯組合的邏輯組合產(chǎn)生。當(dāng)產(chǎn)生。當(dāng)ILE為高電平、為高電平、CS為低電平、為低電平、WR1為輸入負(fù)脈沖時(shí)，在為輸入負(fù)脈沖時(shí)，在LE1產(chǎn)生正脈沖；產(chǎn)生正脈沖；LE1為為高電平時(shí)，輸入鎖存器的狀態(tài)隨數(shù)據(jù)輸入線高電平時(shí)，輸入鎖存器的狀態(tài)隨數(shù)據(jù)輸入線的狀態(tài)變化，的狀態(tài)變化，LE1的負(fù)跳變將數(shù)據(jù)線上的信的負(fù)跳變將數(shù)據(jù)線上的信息鎖入輸入寄存器。息鎖入輸入寄存器。 630v XFER：數(shù)據(jù)傳送信號，低電平有效。：數(shù)據(jù)傳送信號，低電平有效。WR2為為

24、DAC寄存器寄存器的寫選通信號。的寫選通信號。DAC寄存器鎖存信號寄存器鎖存信號LE2，由，由XFER、WR2的邏輯組合產(chǎn)生。當(dāng)?shù)倪壿嫿M合產(chǎn)生。當(dāng)XFER為低電平，為低電平，WR2輸入負(fù)脈輸入負(fù)脈沖，則在沖，則在LE2產(chǎn)生正脈沖；產(chǎn)生正脈沖；LE2為高電平時(shí)，為高電平時(shí)，DAC寄存器寄存器的輸出和輸入寄存器的狀態(tài)一致，的輸出和輸入寄存器的狀態(tài)一致，LE2負(fù)跳變，輸入寄存負(fù)跳變，輸入寄存器的內(nèi)容打入器的內(nèi)容打入DAC寄存器。寄存器。vVREF：基準(zhǔn)電源輸入引腳。：基準(zhǔn)電源輸入引腳。v Rf0： 反饋信號輸入引腳，反饋電阻在芯片內(nèi)部。反饋信號輸入引腳，反饋電阻在芯片內(nèi)部。v Iout1、Iout2

25、：電流輸出引腳。電流：電流輸出引腳。電流IOu T1與與IOuT2的和為常的和為常數(shù)，數(shù)，IOuT2、IOuT1隨隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化。寄存器的內(nèi)容線性變化。 v Vcc： 電源輸入引腳。電源輸入引腳。v AGND： 模擬信號地。模擬信號地。v DGND： 數(shù)字地。數(shù)字地。631二、二、0832與與0831單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) DAC0830系列與系列與8031單片機(jī)有兩種基本的接單片機(jī)有兩種基本的接口方法；即單緩沖器方式和雙緩沖器同步方式。口方法；即單緩沖器方式和雙緩沖器同步方式。 1單緩沖器方式接口單緩沖器方式接口 若應(yīng)用系統(tǒng)中只有一路若應(yīng)用系統(tǒng)中只有一路DA轉(zhuǎn)換或雖然

26、是多轉(zhuǎn)換或雖然是多路轉(zhuǎn)換，但并不要求同步輸出時(shí)，則采用單緩沖路轉(zhuǎn)換，但并不要求同步輸出時(shí)，則采用單緩沖器方式接口，如圖所示，讓器方式接口，如圖所示，讓ILE接接+5V，寄存器選，寄存器選擇信號擇信號CS及數(shù)據(jù)傳送信號及數(shù)據(jù)傳送信號XFER都與地址選擇線都與地址選擇線相連（圖中為相連（圖中為P27），兩級寄存器的寫信號都），兩級寄存器的寫信號都由由8031的的WR端控制，當(dāng)?shù)刂肪€選通端控制，當(dāng)?shù)刂肪€選通DAC0830后，后，只要輸出只要輸出WR控制信號，控制信號，DAC0830就能一步完成就能一步完成數(shù)字量的輸入鎖存和數(shù)字量的輸入鎖存和DA轉(zhuǎn)換輸出。轉(zhuǎn)換輸出。632 執(zhí)行下面幾條指令就能完成一次

27、執(zhí)行下面幾條指令就能完成一次DA轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換：v MOV DPTR ， #ADDRES ；指向；指向DAC0830v MOV A, #DATA ；vMOVX DPTR，A ； 數(shù)字量從數(shù)字量從P0口送口送到到P27所指向的地址，所指向的地址，WR有效時(shí)完成一次有效時(shí)完成一次DA輸入與轉(zhuǎn)換。輸入與轉(zhuǎn)換。633 2雙緩沖器方式接口雙緩沖器方式接口v 對于多路對于多路DA轉(zhuǎn)換接口，要求同步進(jìn)行轉(zhuǎn)換接口，要求同步進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換輸出時(shí)，必須采用雙緩沖器同步方轉(zhuǎn)換輸出時(shí)，必須采用雙緩沖器同步方式接法。式接法。vDAC0830采用這種接法時(shí)，數(shù)字量的輸入采用這種接法時(shí)，數(shù)字量的輸入鎖存和鎖存和DA轉(zhuǎn)換輸出是分兩

28、步完成的：轉(zhuǎn)換輸出是分兩步完成的： 1 1）CPU數(shù)據(jù)總線分時(shí)地向各路數(shù)據(jù)總線分時(shí)地向各路DA轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量并鎖存在各自的輸入器輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量并鎖存在各自的輸入寄存器中；寄存器中； 2 2）然后）然后CPU對所有的對所有的DA轉(zhuǎn)換器發(fā)出控轉(zhuǎn)換器發(fā)出控制信號，使各個(gè)制信號，使各個(gè)DA轉(zhuǎn)換器輸入寄存器中轉(zhuǎn)換器輸入寄存器中的數(shù)據(jù)打入的數(shù)據(jù)打入DAC寄存器，實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸寄存器，實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。出。 634v圖圖6.3一一5是一個(gè)二路同步輸出的是一個(gè)二路同步輸出的DA轉(zhuǎn)換接口電路。轉(zhuǎn)換接口電路。v8031的的P25和和P26分別選擇兩路分別選擇兩路DA轉(zhuǎn)換器輸入轉(zhuǎn)換器輸入寄存器，控

29、制輸入鎖存；寄存器，控制輸入鎖存；P2.7連到兩路連到兩路DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器的的XFER端控制同步轉(zhuǎn)換輸出；端控制同步轉(zhuǎn)換輸出；WRWR端與所有的端與所有的WRWR1、WRWR2端相連，在執(zhí)行端相連，在執(zhí)行MOVX輸出指令時(shí)，輸出指令時(shí)，8031自動輸自動輸出控制信號。出控制信號。 635 執(zhí)行下面執(zhí)行下面8條指令就能完成兩路條指令就能完成兩路DA同步轉(zhuǎn)換輸出。同步轉(zhuǎn)換輸出。v MOV DPTR， 0DFFFH ；指向；指向DAC0830（1）v MOV A， data1 ；datal送入送入DAC0830（1）中鎖存）中鎖存v MOVX DPTR, AvMOV DPTR, #0BFFFH ；指

30、向；指向DAC0830(2)vMOV A， #data2 ；data2送入送入DAC0830（2）中鎖存）中鎖存vMOVX DPTR, AvMOV DPTR, #7FFFH ；給給0830（1）、）、0830（2）提供）提供WRvMOVX DPTR， A ；信號，同時(shí)完成信號，同時(shí)完成D/A轉(zhuǎn)換輸出轉(zhuǎn)換輸出636三、三、DAC0832的調(diào)試說明的調(diào)試說明 1關(guān)于雙緩沖輸入的特點(diǎn)關(guān)于雙緩沖輸入的特點(diǎn)v DAC0830系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是8位數(shù)據(jù)輸入是雙緩沖的。這就是說數(shù)位數(shù)據(jù)輸入是雙緩沖的。這就是說數(shù)據(jù)在到達(dá)據(jù)在到達(dá)R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)變?yōu)槟M輸出之前，必須經(jīng)過兩個(gè)獨(dú)立控制的梯形網(wǎng)絡(luò)變?yōu)?/p>

31、模擬輸出之前，必須經(jīng)過兩個(gè)獨(dú)立控制的8位鎖存寄存器，由于有兩個(gè)寄存器，在應(yīng)用系統(tǒng)中就可以把要轉(zhuǎn)換位鎖存寄存器，由于有兩個(gè)寄存器，在應(yīng)用系統(tǒng)中就可以把要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)存在的數(shù)據(jù)存在DAC寄存器中并把下一個(gè)數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)輸入寄存器，需寄存器中并把下一個(gè)數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)輸入寄存器，需要修改時(shí)，可以快速修改要修改時(shí)，可以快速修改DAC寄存器的內(nèi)容。寄存器的內(nèi)容。v另外一個(gè)重要特點(diǎn)是，雙緩沖輸入允許一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中的多個(gè)另外一個(gè)重要特點(diǎn)是，雙緩沖輸入允許一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中的多個(gè)DAC中中的一個(gè)修改的一個(gè)修改DAC寄存器的內(nèi)容，而且，多個(gè)寄存器的內(nèi)容，而且，多個(gè)DAC的應(yīng)用系統(tǒng)與處理器的應(yīng)用系統(tǒng)與處理器的接口最簡單，

32、可以簡單地認(rèn)為這些的接口最簡單，可以簡單地認(rèn)為這些DA象象8位位“只寫只寫”存儲單元。存儲單元。637 2DAC0830系列零點(diǎn)和滿度的調(diào)節(jié)系列零點(diǎn)和滿度的調(diào)節(jié)v具有調(diào)零和調(diào)滿度功能的具有調(diào)零和調(diào)滿度功能的DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器DAC0830的電路如圖的電路如圖63一一6所示。為實(shí)所示。為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地現(xiàn)準(zhǔn)確地DA轉(zhuǎn)換，輸出放大器的輸入補(bǔ)償電壓必須置零，放大器補(bǔ)償偏差可轉(zhuǎn)換，輸出放大器的輸入補(bǔ)償電壓必須置零，放大器補(bǔ)償偏差可使使DAC的線性度降低，調(diào)零的基本目的使的線性度降低，調(diào)零的基本目的使DAC輸出端電壓盡可能接近零。輸出端電壓盡可能接近零。v當(dāng)數(shù)字輸入信號全為當(dāng)數(shù)字輸入信號全為“0”時(shí)，運(yùn)算放大器

33、輸出模擬信號電壓應(yīng)該為零伏。當(dāng)時(shí)，運(yùn)算放大器輸出模擬信號電壓應(yīng)該為零伏。當(dāng)不為零時(shí)，則通過調(diào)節(jié)調(diào)零電位器不為零時(shí)，則通過調(diào)節(jié)調(diào)零電位器W1，使輸出電壓為零或基本為零，使輸出電壓為零或基本為零v當(dāng)輸入數(shù)字信號全為當(dāng)輸入數(shù)字信號全為“1”時(shí)，運(yùn)放輸出的模擬電壓信號應(yīng)該為滿量程輸出，時(shí)，運(yùn)放輸出的模擬電壓信號應(yīng)該為滿量程輸出，例如當(dāng)例如當(dāng)VREF=5V時(shí)，則輸出模擬電壓應(yīng)該為時(shí)，則輸出模擬電壓應(yīng)該為VOUT=-498V。如果不符合，則調(diào)。如果不符合，則調(diào)整滿度電位器整滿度電位器W2使使VOUT=-498V，則滿度調(diào)節(jié)完畢。，則滿度調(diào)節(jié)完畢。 6383DAC0830的雙極性和單極性輸出的雙極性和單極性

34、輸出v DA轉(zhuǎn)換器的單極性和雙極性的模擬電壓輸出在轉(zhuǎn)換器的單極性和雙極性的模擬電壓輸出在6.2節(jié)已介紹節(jié)已介紹了，這里只介紹了，這里只介紹DAC0830系列單、雙極性問題，如圖系列單、雙極性問題，如圖6.3-6所示就是所示就是典型的典型的DAC0830系列的單極性輸出。如果在圖系列的單極性輸出。如果在圖63-6的基礎(chǔ)上再加一的基礎(chǔ)上再加一級放大器，如圖級放大器，如圖6.5-7所示，便構(gòu)成了雙極性電壓輸出。這種接法在效所示，便構(gòu)成了雙極性電壓輸出。這種接法在效果上起到把最高位當(dāng)作符號位的作用，如果參考電壓果上起到把最高位當(dāng)作符號位的作用，如果參考電壓VREF的極性也改的極性也改變，便實(shí)現(xiàn)了完整的

35、四象限乘積輸出。變，便實(shí)現(xiàn)了完整的四象限乘積輸出。v 當(dāng)參考電源為當(dāng)參考電源為-VREF時(shí)時(shí)：！：！v 222 ) 1(20055710dddVVREF639 很顯然，若參考電壓為負(fù)，則：當(dāng)數(shù)字輸入信號最高很顯然，若參考電壓為負(fù)，則：當(dāng)數(shù)字輸入信號最高位位d7=1時(shí)，時(shí)，V0為負(fù)值；而當(dāng)為負(fù)值；而當(dāng)d7=0時(shí)，時(shí)，V0為正值。所以從效為正值。所以從效果上起到了把最高數(shù)字位當(dāng)作符號位的作用。如果參考電果上起到了把最高數(shù)字位當(dāng)作符號位的作用。如果參考電壓為正值則結(jié)果和上面的正好相反。舉例如下：壓為正值則結(jié)果和上面的正好相反。舉例如下：v設(shè)設(shè)VREF為正值，數(shù)字量輸入全為正值，數(shù)字量輸入全“1”時(shí)：

36、時(shí)：當(dāng)數(shù)字量輸入為當(dāng)數(shù)字量輸入為10000000時(shí)：時(shí)：當(dāng)數(shù)字量輸入為當(dāng)數(shù)字量輸入為00000000時(shí)。時(shí)。VVVREF0)202020(20570REFREFVVV128127) 12(2770REFREFVVV)21(2770640四、四、DAC083008310832應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 【例【例1】階梯波（圖階梯波（圖63一一8）的產(chǎn)生單緩沖方式的接）的產(chǎn)生單緩沖方式的接口口 圖圖6.3-8 階梯波示圖階梯波示圖v 階涕波是在一定的時(shí)間范圍內(nèi)每隔一段時(shí)間，輸出階涕波是在一定的時(shí)間范圍內(nèi)每隔一段時(shí)間，輸出幅度遞增一個(gè)恒定值。幅度遞增一個(gè)恒定值。v每隔每隔1ms輸出幅度增長一個(gè)定值，經(jīng)輸出幅度

37、增長一個(gè)定值，經(jīng)10ms后重新循環(huán)，后重新循環(huán)，用用DAC0830在單緩沖方式下就可以輸出這樣的波形在單緩沖方式下就可以輸出這樣的波形（單緩沖方式接口參看圖（單緩沖方式接口參看圖63一一4）所需的）所需的1ms延遲延遲可以通過延遲程序獲得，也可以通過單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)可以通過延遲程序獲得，也可以通過單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)器來定時(shí)，通過延遲程序產(chǎn)生階梯波的程序如下：器來定時(shí)，通過延遲程序產(chǎn)生階梯波的程序如下：641階梯波產(chǎn)生程序階梯波產(chǎn)生程序START：MOV A， #00H MOV DPTR， #7FFFH ；DA轉(zhuǎn)換器地址送轉(zhuǎn)換器地址送DPTR： MOV R1， 0AH ；臺階數(shù)為臺階數(shù)為10LOOP：

38、 MOVX DPTR，A ；送數(shù)據(jù)至；送數(shù)據(jù)至DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 ACALL DELAY ；1ms延遲延遲 DJNZ R1， NEXT ；不到；不到10個(gè)臺階轉(zhuǎn)移個(gè)臺階轉(zhuǎn)移 SJMP START ；產(chǎn)生下一個(gè)周期；產(chǎn)生下一個(gè)周期NEXT： ADD A， #10 ；臺階增幅臺階增幅 SJMP LOOP ；產(chǎn)生下一個(gè)臺階；產(chǎn)生下一個(gè)臺階DELAY：MOV 20H， 249 ；開始；開始1Ms延遲程序延遲程序LOOP1： NOP NOP DJNZ 20H， LOOP1 RET642 【例【例2】 單路鋸齒波的產(chǎn)生單路鋸齒波的產(chǎn)生 利用雙極性利用雙極性DA轉(zhuǎn)換輸出可獲得反向鋸齒波、正向鋸齒轉(zhuǎn)換輸出可獲得

39、反向鋸齒波、正向鋸齒波和雙向鋸齒波信號輸出：波和雙向鋸齒波信號輸出：v 反向鋸齒波程序：反向鋸齒波程序： START： MOV DPTR， #7FFFH LOOP1： MOV R7， 80H LOOP2： MOV A， R7 MOVX DPTR，A DJNZ R7， LOOP2 SJMP LOOP1643正向據(jù)齒波程序：正向據(jù)齒波程序： START： MOV DPTR， #7FFFH LOOP1： MOV R6， 80H LOOP2： MOV A， R6 MOVX DPTR，A INC R6 CJNE R6， 0FFH，LOOP2 SJMP POOP1644v雙向鋸齒波程序雙向鋸齒波程序： S

40、TART： MOV DPTR， 7FFFH LOOP1： MOV R5， 00H LOOP2： MOV A， R5 MOVX DPTR，A INC R5 CJNE R5， 0FFH，LOOP2 SJMP LOOP1645 2 2同步波形輸出同步波形輸出同時(shí)輸出同時(shí)輸出X X和和Y Y波形到示波器波形到示波器 646 圖為二路模擬量同步輸出的圖為二路模擬量同步輸出的8031系統(tǒng)，系統(tǒng)，v1#DAC0832輸入寄存器的地址為輸入寄存器的地址為DFFFH；v2DAC0832輸入寄存器的地址為輸入寄存器的地址為BFFFH；v1和和2DAC0832的第二級的寄存器地址為的第二級的寄存器地址為7FFFH；

41、vDAC0832的輸出分別接圖形示波器的的輸出分別接圖形示波器的XY偏轉(zhuǎn)放大偏轉(zhuǎn)放大器的輸入端。器的輸入端。647v為了輸出不規(guī)則信號，可為了輸出不規(guī)則信號，可以把這些信號的取樣值，以把這些信號的取樣值，存在程序存儲器中。然后存在程序存儲器中。然后用查表的方法取出這些取用查表的方法取出這些取樣值，送到樣值，送到DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后輸出；換后輸出；v同時(shí)往同時(shí)往X軸上送出鋸齒波。軸上送出鋸齒波。v當(dāng)然，也可以用這種方法當(dāng)然，也可以用這種方法來顯示規(guī)則的波形，如正來顯示規(guī)則的波形，如正弦波等等。弦波等等。 648v待顯示的信號分解為待顯示的信號分解為100個(gè)取樣點(diǎn)的程序如下個(gè)取樣點(diǎn)的程序如下：

42、START：MOV R 1， #100 ；100個(gè)取樣點(diǎn)個(gè)取樣點(diǎn) MOV DPTR， DTABL ；Y信號數(shù)據(jù)表首地址信號數(shù)據(jù)表首地址 MOV R2， 00H ；鋸齒波初值；鋸齒波初值 LOOP：MOV DPTR， 0DFFFH ；DAC0832（1）輸入寄存器地址）輸入寄存器地址 MOV A， R2 MOVX DPTR，A ；鋸齒波送；鋸齒波送DAC0832（1） MOV DPTR， 0BFFFH ；DAC0832（2）輸入寄存器地址）輸入寄存器地址 MOVX A， ADPTR ；查表取；查表取Y數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) MOVX DPTR，A ；輸出；輸出Y信號到信號到DAC0B32（2） MOV DPT