第9章AD、DA转换

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1、第第9章章 系统前向、后向通道系统前向、后向通道配置及接口技术配置及接口技术 非电物理量非电物理量（温度、压力、流量、速度等），须（温度、压力、流量、速度等），须经经传感器传感器转换成模拟电信号（电压或电流），必须转转换成模拟电信号（电压或电流），必须转换成数字量，才能在单片机中处理。换成数字量，才能在单片机中处理。 A/D A/D转换器转换器（ADCADC）：模拟量模拟量数字量的器件，数字量的器件， D/AD/A转换器转换器（DACDAC）：数字量数字量模拟量的器件。模拟量的器件。数字量，也常常需要转换为模拟信号。数字量，也常常需要转换为模拟信号。 只需只需合理选用商品化合理选用商品化的大规

2、模的大规模ADCADC、DACDAC芯片，芯片，了了解引脚及功能以及与单片机的接口设计。解引脚及功能以及与单片机的接口设计。9.1 MCS-519.1 MCS-51与与DACDAC的接口的接口9.1.1 D/A9.1.1 D/A转换器概述转换器概述1. 1. 概述概述 输入：输入：数字量，数字量，输出：输出：模拟量。模拟量。 转换过程：转换过程：送到送到DACDAC的各位二进制数按其权的大小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，其和转换为相应的模拟分量，再把各模拟分量叠加，其和就是就是D/AD/A转换的结果。转换的结果。 使用使用D/AD/A转换器时，要注意区分转

3、换器时，要注意区分: :* * D/A D/A转换器的输出形式转换器的输出形式; ; * * 内部是否带有锁存器。内部是否带有锁存器。(1) (1) 输出形式输出形式 两种输出形式两种输出形式: :电压输出电压输出形式与形式与电流输出电流输出形式。形式。电流输出的电流输出的D/AD/A转换器，如需模拟电压输出，可在其转换器，如需模拟电压输出，可在其输出端加一个输出端加一个I-VI-V转换转换电路。电路。（2 2）D/AD/A转换器内部是否带有锁存器转换器内部是否带有锁存器 D/A D/A转换需要一定时间，这段时间内转换需要一定时间，这段时间内输入端的数字输入端的数字量应稳定，量应稳定，为此应在

4、数字量输入端之前设置锁存器，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，以提供数据锁存功能。根据芯片内是否带有锁存器，可分为可分为内部无锁存器的内部无锁存器的和和内部有锁存器内部有锁存器的两类。的两类。* * 内部无锁存器的内部无锁存器的D/AD/A转换器转换器 可与可与P1P1、P2P2口口直接相接（因直接相接（因P1P1口和口和P2P2口的输出有锁存口的输出有锁存功能）。但与功能）。但与P0P0口口相接，需增加锁存器。相接，需增加锁存器。* * 内部带有锁存器的内部带有锁存器的D/AD/A转换器转换器 内部不但有锁存器，还包括地址译码电路，有的还内部不

5、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，可与有双重或多重的数据缓冲电路，可与MCS-51MCS-51的的P0P0口直口直接相接。接相接。2.2.主要技术指标主要技术指标(1)(1)分辨率分辨率 输入给输入给DACDAC的的单位数字量变化单位数字量变化引起的模拟量输出的引起的模拟量输出的变化，通常变化，通常定义为输出满刻度值与定义为输出满刻度值与2 2n n之比。显然，二之比。显然，二进制位数越多，分辨率越高。进制位数越多，分辨率越高。 例如，例如，若满量程为若满量程为10V10V，根据定义则分辨率为，根据定义则分辨率为10V/210V/2n n。设。设8 8位位D/A

6、D/A转换，即转换，即n=8n=8，分辨率为，分辨率为10V/210V/2n n =39.1mV =39.1mV，该值占满量程的，该值占满量程的0.391%0.391%，用，用1LSB1LSB表示。表示。同理：同理：1010位位 D/AD/A：1 LSB=9.77mV=0.1% 1 LSB=9.77mV=0.1% 满量程满量程 1212位位 D/AD/A：1 LSB=2.44mV=0.024% 1 LSB=2.44mV=0.024% 满量程满量程根据对根据对DACDAC分辨率的需要分辨率的需要, ,来选定来选定DACDAC的位数。的位数。 (2)(2)建立时间建立时间 描述描述DACDAC转换

7、快慢的参数转换快慢的参数, ,表明转换速度。表明转换速度。定义：定义：为从输入数字量到输出达到终值误差为从输入数字量到输出达到终值误差(1/2)LSB(1/2)LSB( (最低有效位最低有效位) )时所需的时间。时所需的时间。电流输出时间较短电流输出时间较短，电，电压输出的，加上压输出的，加上I-VI-V转换的时间，因此建立时间要长转换的时间，因此建立时间要长一些。快速一些。快速DACDAC可达可达1 1 s s以下。以下。(3(3）精度）精度 理想情况，精度与分辨率基本一致，理想情况，精度与分辨率基本一致，位数越多位数越多精度越高。但由于电源电压、参考电压、电阻等各种精度越高。但由于电源电压

8、、参考电压、电阻等各种因素存在着误差因素存在着误差, ,精度与分辨率并不完全一致。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。换器精度会有所不同。例如例如，某型号的，某型号的8 8位位DACDAC精度为精度为0.19%0.19%，另一型号的，另一型号的8 8位位DACDAC精度为精度为0.05%0.05%。9.1.2 MCS-519.1.2 MCS-51与与8 8位位DAC0832DAC0832的接口的接口1. DAC08321. DAC0832芯片介绍芯片介绍(1)DAC0832(1)DAC0832的特性

9、的特性 美国国家半导体公司产品，具有美国国家半导体公司产品，具有两个输入数据寄存两个输入数据寄存器器的的8 8位位DAC,DAC,能直接与能直接与MCS-51MCS-51单片机相连。主要特性如单片机相连。主要特性如下：下： * * 分辨率为分辨率为8 8位位； * * 电流输出，电流输出，稳定时间为稳定时间为1 1 s s； * * 可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入；可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入； * * 单一电源供电（单一电源供电（+5+5+15V+15V）；）；（2 2）DAC0832DAC0832的引脚及逻辑结构的引脚及逻辑结构引脚：引脚：DAC0832DAC0832的的

10、逻辑结构逻辑结构：引脚功能：引脚功能：DI0DI0DI7DI7：8 8位数字信号输入端位数字信号输入端CSCS* *： 片选端。片选端。ILEILE： 数据锁存允许控制端，高电平有效。数据锁存允许控制端，高电平有效。WR1WR1* *：输入寄存器写选通控制端。当输入寄存器写选通控制端。当CSCS* *=0=0、ILE=1ILE=1、 WR1WR1* *=0=0时，数据信号被锁存时，数据信号被锁存在在输入寄存器中。输入寄存器中。XFERXFER* *：数据传送控制。数据传送控制。WR2WR2* * ：DACDAC寄存器写选通控制端。当寄存器写选通控制端。当XFERXFER* *=0=0，WR2W

11、R2* * =0=0 时，输入寄存器状态传入时，输入寄存器状态传入DACDAC寄存器中。寄存器中。IOUTIOUT1 1：电流输出电流输出1 1端，输入数字量全端，输入数字量全“1 1”时，时，IOUTIOUT1 1最最大，大， 输入数字量全为输入数字量全为“0 0”时，时，IOUTIOUT1 1最小。最小。 IOUTIOUT2 2：D/AD/A转换器电流输出转换器电流输出2 2端，端，IOUTIOUT2 2+IOUT+IOUT1 1= =常数。常数。R Rfbfb：外部反馈信号输入端，外部反馈信号输入端， 内部已有反馈电阻内部已有反馈电阻R Rfbfb， 根据需要也可外接反馈电阻。根据需要也