ad轉(zhuǎn)換器和da轉(zhuǎn)換器學(xué)習(xí)課程

1、D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（Digital to Analog Converter）能把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的電子器件（簡稱為DAC）。A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（Analog to Digital Converter）能把模擬量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字量（簡稱為ADC）。 單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中的ADC和DAC 11.1 AT89S51與DAC的接口第1頁/共38頁第一頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。電流輸出型DA轉(zhuǎn)換原理RVIREF 總電流總電流分支電流分支電流2iniIII01轉(zhuǎn)換電流與“邏輯開關(guān)”為1的各支路電流的總和成正比，即與與D0D7口輸入的二進(jìn)制數(shù)成正比口輸入的二進(jìn)制數(shù)成正比。 RRVDDDDVIREFREF

2、nininiiniiniiiDDIDI256)2222(001166771010100122轉(zhuǎn)換電流轉(zhuǎn)換電流第2頁/共38頁第二頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。轉(zhuǎn)換電壓DAC0832外接放大器反饋電阻即，轉(zhuǎn)換電壓正比于待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)和參考電壓轉(zhuǎn)換電壓正比于待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)和參考電壓256256) 256)1222(222(006677006677VVDDDRVDDDRIVREFREFfbREFBRfboo第3頁/共38頁第三頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。DAC的性能指標(biāo)：1、分辨率 通常將DAC能夠轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制的位數(shù)稱為分辨率。 位數(shù)越多分辨率也越高，一般為8位、10位、12位、16位

3、等。 分辨率為8位時(shí)，若參考電壓為10V，則輸出的最小電壓為10V/25639.1mV；若參考電壓為5V，則DAC0832的分辨率為8位。256VBVREFo第4頁/共38頁第四頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。2、轉(zhuǎn)換時(shí)間將一個(gè)數(shù)字量轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定模擬信號(hào)所需的時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間； DAC的轉(zhuǎn)換時(shí)間一般在幾十納秒(ns)幾微秒(s)；DAC0832的轉(zhuǎn)換時(shí)間為1 s。 第5頁/共38頁第五頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。DAC0832電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器20只引腳8位并行輸入方式分辨率19.5mV (VREF = 5V） 電流建立時(shí)間S 輸入與TTL電平兼容 單一電源供電（5V15V） 低功耗，2

4、0m 第6頁/共38頁第六頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。DAC0832的結(jié)構(gòu)內(nèi)部組成：1個(gè)8位輸入鎖存器1個(gè)8位DAC寄存器1個(gè)8位D/A轉(zhuǎn)換器5個(gè)控制邏輯（2級(jí)控制）工作過程工作過程：8位數(shù)據(jù)并行送入鎖存器在第1級(jí)控制信號(hào)作用下進(jìn)入寄存器在第2級(jí)控制信號(hào)作用下進(jìn)入轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)果由Iout1電流輸出。第7頁/共38頁第七頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。第8頁/共38頁第八頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。DAC0832的3種控制方式直通方式 兩個(gè)寄存器都處于直通狀態(tài)直通方式不能直接與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線相連，需另加鎖存器，故較少應(yīng)用。下面介紹單緩沖與雙緩沖兩種連接方式。單緩沖方式 一個(gè)寄存器處

5、于直通，另一個(gè)處于受控狀態(tài)雙緩沖方式 兩個(gè)寄存器都分別處于受控狀態(tài)第9頁/共38頁第九頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。例例1 根據(jù)如下電路,編程實(shí)現(xiàn)由DAC0832輸出一路正弦波的功能。電路分析電路分析：1、采用I/O口方式接線2、直通控制方式4個(gè)控制端都接低電平，ILE接高電平 第10頁/共38頁第十頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。例1 參考程序第11頁/共38頁第十一頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。例1 運(yùn)行效果第12頁/共38頁第十二頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。例2：根據(jù)如下電路,編程實(shí)現(xiàn)由DAC0832輸出一路三角波的功能電路分析電路分析:1、第1級(jí)受控，第2級(jí)直通2、總線

6、接口方式： DAC第1級(jí)地址：1111 1110 （0 xfeff）第13頁/共38頁第十三頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。例2 參考程序第14頁/共38頁第十四頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。例2 運(yùn)行效果第15頁/共38頁第十五頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。例3：根據(jù)如下電路，編程實(shí)現(xiàn)兩路鋸齒波發(fā)生器的功能DAC1第1級(jí)地址：1111 1110 （0 xfeff）DAC2第1級(jí)地址： 1111 1101 （0 xfdff）DAC1和2第二級(jí)地址：1110 1111 （0 xefff）電路分析：電路分析：1、雙緩沖方式：DAC1和DAC2的第1級(jí)各設(shè)1個(gè)控制端，兩個(gè)DAC的第2級(jí)共用

7、1個(gè)控制端；2、總線接口方式：第16頁/共38頁第十六頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。例3參考程序語句DAOUT = num的作用只是啟動(dòng)DAC寄存器，傳輸什么數(shù)據(jù)都沒關(guān)系。 第17頁/共38頁第十七頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。例例3 運(yùn)行效果運(yùn)行效果（多路D/A同步輸出）第18頁/共38頁第十八頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。逐次逼近型雙積分型-型并行比較型/串行比較型壓頻變換型AD轉(zhuǎn)換器的分類按轉(zhuǎn)化原理按轉(zhuǎn)化速度超高速（轉(zhuǎn)換速度1ns）高速（轉(zhuǎn)換速度20s）中速（轉(zhuǎn)換速度1ms）低速（轉(zhuǎn)換速度1s）8位12位14位16位按轉(zhuǎn)化位數(shù)11.2 AT89S51與ADC的接口第19頁/共

8、38頁第十九頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。逐次逼近式ADC的工作原理從最高位開始通過試探值逐次進(jìn)行測(cè)試，直到試探值經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器輸出VN與VIN相等或達(dá)到允許誤差范圍為止。則該試探值就為A/D轉(zhuǎn)換所需的數(shù)字量。逐次逼近寄存器第20頁/共38頁第二十頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。ADC主要技術(shù)指標(biāo)：轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間（convertion time）是指完成一次AD轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。逐次逼近型ADC的典型值為1200s。分辨率分辨率（resolution）是指系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)參考電壓時(shí)可分辨的最小模擬電壓，即1個(gè)個(gè)bit對(duì)應(yīng)的模擬電壓大小對(duì)應(yīng)的模擬電壓大小 。第21頁/共38頁第二十一頁，編輯于

9、星期五：九點(diǎn) 四十九分。28只引腳ADC0809逐次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片分辨率為位 轉(zhuǎn)換時(shí)間00S 工作量程為05V功耗為15m工作電壓為+5V具有鎖存控制的8路模擬開關(guān)輸出與TTL電平兼容 第22頁/共38頁第二十二頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。8路模擬輸入信號(hào)用三根地址線A,B,C選通IN0IN7；引腳START啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，CLK轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，VR參考電壓，EOC結(jié)束標(biāo)志， OE輸出使能，ALE地址鎖存使能ADC0809的結(jié)構(gòu)組成第23頁/共38頁第二十三頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。工作時(shí)序ALEALE鎖存ADDA、ADDB、ADDCSTARTSTART正脈沖啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換 EOCEO

10、C由高變低（AD啟動(dòng)后） 保持低電平(轉(zhuǎn)換期間) 由低變高（轉(zhuǎn)換結(jié)束）OEOE正脈沖，打開三態(tài)門輸出第8章 單片機(jī)接口技術(shù)第24頁/共38頁第二十四頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。實(shí)例4：采用ADC0809設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集電路，將IN7通道輸入的模擬量信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果以16進(jìn)制顯示。第25頁/共38頁第二十五頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。 模擬通道地址，經(jīng)373對(duì)低8位地址進(jìn)行鎖存： IN0的低8位地址為1111 1000B (0 xf8)，IN1為0 xf9，IN7為0 xff。電路分析 采用總線連接方式第26頁/共38頁第二十六頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。電路分析 由P2.0形成

11、高8位地址（0 xfe），與WR信號(hào)合成START/ALE正脈沖啟動(dòng)ADC，與RD信號(hào)合成OE正脈沖輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)； 啟動(dòng)IN0IN7通道AD轉(zhuǎn)換的命令的地址為：0 xfef8，0 xfeff。 讀取AD結(jié)果的命令的地址為：任何高8位為0 xfe的地址均可。第27頁/共38頁第二十七頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。EOC信號(hào)經(jīng)非門接P3.3可形成一負(fù)脈沖信號(hào)（查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志） ；AD轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘由虛擬信號(hào)發(fā)生器提供，頻率5kHz；電路分析 第28頁/共38頁第二十八頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。例4參考程序第29頁/共38頁第二十九頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。例4運(yùn)行效果第8章 單片

12、機(jī)接口技術(shù)第30頁/共38頁第三十頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。第31頁/共38頁第三十一頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。1、8位數(shù)據(jù)輸出線可直接與數(shù)據(jù)部線相連。2、地址及控制信號(hào)： 地址譯碼引腳A、B、C分別與地址總線的低三位A0、A1、A2相連，以選通IN07中的一個(gè)通路。 因此，在啟動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)，要先確定某條通道的地址，存入DPTR中。 P2.7作為片選信號(hào)，由單片機(jī)的寫信號(hào)WR#和P2.7控制ADC的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動(dòng)，又由于ADC0809的START和ALE連在一起，因此在鎖存通道地址的同時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。 MOVX DPTRMOVX DPTR，A A 第32頁/共38頁第三十二頁，編

13、輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。 P2.7和低電平的讀信號(hào)RD#經(jīng)一級(jí)或非門后，產(chǎn)生的正脈沖作為OE信號(hào)，用以打開三態(tài)輸出鎖存器，用以單片機(jī)讀轉(zhuǎn)換結(jié)果。 MOVX A，DPTR3、時(shí)鐘信號(hào)：利用AT89S511提供的地址鎖存允許信號(hào)ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后獲得，ALE腳的頻率是fosc*1/6。 如果單片機(jī)時(shí)鐘頻率采用6MHz，則ALE腳的輸出頻率為1MHz，再二分頻后為500KHz，恰好符合ADC0809對(duì)時(shí)鐘頻率的要求第33頁/共38頁第三十三頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。對(duì)8 8路模擬信號(hào)輪流采樣一次，并依次把結(jié)果轉(zhuǎn)儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的轉(zhuǎn)換程序。MAIN：MOVR1，#data；置數(shù)據(jù)區(qū)首地

14、址MOVDPTR，#7FF8H；端口地址送DPTR， ；P2.7=0， 且指向通道IN0MOVR7，#08H；置通道個(gè)數(shù)LOOP：MOVX DPTR，A；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換MOVR6，#0AH；軟件延時(shí)， 等待轉(zhuǎn)換結(jié)束DELAY：NOPNOPNOPDJNZR6，DELAYMOVX A，DPTR；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果（1 1）查詢方式：）查詢方式：第34頁/共38頁第三十四頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。MOVR1，A；存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換結(jié)果INCDPTR；指向下一個(gè)通道INCR1；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針DJNZR7，LOOP；8個(gè)通道全采樣完；否？未完則繼續(xù)第35頁/共38頁第三十五頁，編輯于星期五：九點(diǎn) 四十九分。（2 2）中斷方式）中斷方式硬件：需將轉(zhuǎn)換結(jié)束線EOC經(jīng)一非門與AT89S51的 INT1相連，用以中斷請(qǐng)求。參考程序如下：參考程序如下：INIT1：SETB IT1；選擇外部中斷1為跳沿觸發(fā)方式SETB EA；總中斷允許SETB EX1；允許外部中斷1中斷MOV DPTR，#7FF8H ；端口地址送DPTRMOVA，#00HMOVXDPTR，A；啟動(dòng)ADC