第11章 DA、AD转换的接口.ppt

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1、第11章AT89S51单片机与D/A、A/D转换器的接口1内容概要在单片机测控系统中，被测量的温度、压力、流量、速度等非电物理量，须经传感器先转换成连续变化的模拟电信号（电压或电流），模拟电信号必须转换成数字量后才能在单片机中进行处理。实现模拟量转换成数字量的器件称为A/D转换器（ADC）。单片机处理完毕的数字量，有时需要转换为模拟信号输出。数字量转换成模拟量的器件称为D/A转换器（DAC）。从应用的角度，介绍典型的ADC、DAC芯片，与AT89S51的接口设计以及C51的驱动程序设计。211.1AT89S51单片机与DAC的接口单片机只能输出数字量，但对于控

2、制而言，常需要输出模拟量，例如直流电动机的转速控制，这就要求单片机系统应能够输出模拟量，本节介绍单片机系统如何输出模拟量。目前集成化的DAC芯片较多，设计者只需合理选用芯片，了解它们的功能、引脚外特性以及与单片机的接口设计即可。由于现在部分的单片机芯片中集成了D/A转换器，位数一般在10位左右，且转换速度也很快，所以单片的DAC开始向高的位数和高转换速度上转变，而低端的8位D/A转换器，面临被淘汰的危险，但在实验室或某些工业控制方面，低端8位DAC的优异的性价比还是具有相当大的应用空间。311.1.1D/A转换器简介1．概述购买和使用D/A转换器时，要注意D/

3、A转换器选择的几个问题。（1）D/A转换器的输出形式两种输出形式。一种是电压输出，即给D/A转换器输入的是数字量，而输出为电压。另一种是电流输出。对电流输出的D/A转换器，如需要模拟电压输出，可在其输出端加一4个由运算放大器构成的I-V转换电路，将电流输出转换为电压输出。（2）D/A转换器与单片机的接口形式单片机与D/A转换器的连接，早期多采用8位数字量并行传输的并行接口，现在除并行接口外，带有串行口的D/A转换器品种也不断增多。除了通用的UART串行口外，目前较为流行的还有I2C串行口和SPI串行口等。所以在选择单片D/A转换器时，要考虑单片机与D/A转换器

4、的接口形式。52．主要技术指标使用者最关心的指标如下。（1）分辨率指单片机输入给D/A转换器的单位数字量的变化，所引起的模拟量输出的变化，通常定义为输出满刻度值与2n之比（n为D/A转换器的二进制位数）。习惯上用输入数字量的二进制位数表示。位数越多，分辨率越高，即D/A转换器对输入量变化的敏感程度越高。例如，8位的D/A转换器，若满量程输出为10V，根据分辨率定义，则分辨率为10V/2n，分辨率为610V/256=39.1mV，即输入的二进制数最低位的变化可引起输出的模拟电压变化39.1mV，该值占满量程的0.391%，常用符号1LSB表示。同理：10位D/A

5、转换1LSB = 9.77mV = 0.1%满量程12位D/A转换1LSB = 2.44mV = 0.024%满量程16位D/A转换1LSB = 0.076mV = 0.00076%满量程使用时，应根据对D/A转换器分辨率的需要来选定D/A的位数。7（2）建立时间描述D/A转换器转换快慢的一个参数，用于表明转换时间或转换速度。其值为从输入数字量到输出达到终值误差(1/2)LSB时所需的时间。电流输出的转换时间较短，而电压输出的转换器，由于要加上完成I-V转换的运算放大器的延迟时间，因此转换时间要长一些。快速D/A转换器的转换时间可控制在1s以下。8（3）转

6、换精度理想情况下，转换精度与分辨率基本一致，位数越多精度越高。但由于电源电压、基准电压、电阻、制造工艺等各种因素存在着误差。严格讲，转换精度与分辨率并不完全一致。只要位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转换器转换精度会有所不同。例如，某种型号的8位DAC精度为0.19%，而另一种型号的8位DAC精度为0.05%。911.1.2AT89S51与8位D/A转换器0832的接口设计1．DAC0832芯片介绍（1）DAC0832的特性美国国家半导体公司的DAC0832芯片是具有两个输入数据寄存器的8位DAC，它能直接与AT89S51单片机连接，主要特性如下。①

7、分辨率为8位。②电流输出，建立时间为1s。10③可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入。④单一电源供电（+5V～+15V），低功耗，20mW。（2）DAC0832的引脚及逻辑结构引脚如图11-1所示，DAC0832的逻辑结构如图11-2所示。11图11-1DAC0832的引脚图12图11-2DAC0832的逻辑结构13引脚功能：DI0～DI7：8位数字信号输入端，与单片机的数据总线P0口相连，用于接收单片机送来的待转换为模拟量的数字量，DI7为最高位。CS*：片选端，当为低电平时，本芯片被选中。ILE：数据锁存允许控制端，高电平有效。WR1*：第一级输入寄存

8、器写选通控制，低电平有效。当CS*=0