第8章 数模及模数转换器接口

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1、中南大学交通运输工程学院中南大学交通运输工程学院中南大学是一所学科齐全、工学和医学见长、具有优良办学传统的教育部直属全国重点大学，是首批进入国家“211工程”重点建设的高校，也是国家“985工程”部省重点共建的高水平大学。2000年4月29日，经国务院批准，由湖南医科大学、长沙铁道学院与中南工业大学合并组建而成。2004年列为中管高校。第8章数模及模数转换器接口8.1D/A转换器8.2MCS-51单片机与8位D/A转换器接口技术8.5A/D转换器接口8.6MCS-51单片机与ADC0809的接口第8章数模及模数转换器接口在单片机应用中，测控对象大多是连续变化的模拟量

2、(如电压电流，温度、压力、位移、流量、速度等)，需将其变换成计算机能接受的数字量才能进行处理；完成这种转换功能的器件称为模/数(A/D)转换器。而将计算机输出的数字信号转换为被控对象能接受的模拟信号的器件称为数/模(D/A)转换器。8.1D/A转换器8.1.1.D/A的基本原理D/A转换器的输入为数字量,经转换后输D0D1出为与之成比例的U或I。其基本原理是应DACUo用电阻解码网络，将N位数字量逐位转换为模拟量并求和，从而实现将N位数字量DN-1转换为相应的模拟量(见P251图8-1R-2RT型电阻解码网络)。8.1.1.D/A的基本原理(续）设D为N位二进制数字

3、量，Uo为电压模拟量，Uref为参考电压，其转换关系为：Uo=D×Uref/2N其中：D=D0×20+D1×21+…+DN-1×2N-18.1.2D/A转换器的主要性能参数(1)分辨率　分辨率是D/A对输入量变化敏感程度的描述,与D/A的位数有关。如果D/A的位数为n,则分辨率为2-n。(2)线性度D/A的转换特性与直线的偏差程度。一般小于1/2LSB(3)转换速度描述D/A转换快慢的一个参数，即每秒可转换的次数。8.2MCS-51单片机与8位D/A转换器接口技术8.2.1D/A转换器芯片DAC0832简介为8位D/A转换器,单电源供电,在+5～+15V范围内均可正

4、常工作。基准电压的范围为±10V,电流建立时间为1μs,低功耗20mW。D/A转换器芯片DAC0832简介(续1)DAC0832与运算放大器的接法8.2.3DAC0832引脚功能各引脚的功能如下：1.D7~D0：数据输入端。2.CS：片选输入,低电平有效。3.ILE：数据锁存允许信号,输入,高电平有效。4.WR1：写信号1,输入,低有效。5.:WR2写信号2,输入,低有效。6.XFER：数据传送控制信号,输入，低有效。7.IOUT1：电流输出1,当DAC寄存器中各位为全“1”时,电流最大;为全“0”时,电流为0。8.3.2DAC0832引脚功能8.IOUT2：电流输

5、出2,电路中保证IOUT1+IOUT2=常数。9.Rfb：反馈电阻端,片内集成的电阻为15kΩ。10.Vref：参考电压,可正可负,范围为-10～+10V。11.DGND：数字量地。12.AGND：模拟量地8.2.4MCS-51单片机与DAC0832的接口51单片机与DAC0832的接口有3种连接方式,即直通方式、单缓冲方式及双缓冲方式。直通方式不能与系统的数据总线相连,需另加锁存器,故较少用。下面介绍单缓冲与双缓冲两种连接方式。1.单缓冲方式所谓单缓冲方式就是使DAC0832的两个输入寄存器中有一个处于直通方式,而另一个处于受控的锁存方式。DAC0832的单缓冲连

6、接方式之2DAC0832的单缓冲连接方式之32.双缓冲连接方式把DAC0832的两个锁存器都接成受控锁存方式。由于两个锁存器分别占据两个地址,因此在程序中需要使用两条传送指令,才能完成一个数字量的模拟转换。主要用于多路DAC的同步转换。2.双缓冲连接方式(续)假设输入寄存器地址为0x7FFF,DAC寄存器地址为0xBFFF,则完成一次D/A转换的程序段为：charx1,xdata*px;x1=0x56;//转换数据0x56送x1px=0x7fff;//P2.7=0,指向输入寄存器*px=x1;//转换数据送输入寄存器px=0xbffff;//P2.6=0,指向DAC

7、寄存器*px=x1;//数据进入DAC寄存器并进行D/A转换8.5A/D转换器接口A/D转换器用以实现模拟量向数字量的转换。A/D的种类很多，按转换原理分，主要有V→f式、双积分式、逐次逼近式。按接口方式分，有串行、并行。按位数分，有8位、10位、12位、14位、16位，18位，….。比较常用的是双积分式和逐次逼近式。8.5.1双积分式A/D转换器采用对被测电压Vx正向定时积分和对参考电压Vr反向积分，获得与Vx成比例的数字量Nx。常用的IC:ICL7107、MC1443、ICL7135主要特点:转换精度高、抗干扰性能好、价格便宜,转换速度较慢,3～5次/秒。多