实训课题七 d/a 与 a/d 转换

淮南联合大学方向红

实训课题七 D/A与 A/D 转换

DAC0832 及其单片机的接口 7.1

ADC0809 及其与单片机的接口

7.2

DAC0832 应用举例7.2

7.3

7.4 ADC0809 应用举例


7.1 DAC0832 及其与单片机的接口一、芯片主要特性与结构


输入

锁存器

DAC

寄存器

D/A

转换器

DI7～DI0

I LE

CS

WR1

WR2 XFER

VREF

IOUT2

IOUT1

Rfb

AGND

VCC

&&

&

LE1 LE2


引脚功能：

DI0～DI7： 8 位数字信号输入端

：片选端，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。

：第一级输入寄存器写选通控制，低电平有效。

：第二级 DAC 寄存器写选通控制，低电平有效。

：数据传送控制，低电平有效。

VCC ：电源输入端，在 +5V～+15V 范围内。

Rfb ：内部反馈电阻引脚

DGND、 AGND ：分别为数字信号地和模拟信号地 4

WR1

CS

XFER

2WR


: 负跳变时锁存数据，正脉冲时，输入锁存器的输出随输入变化。

：作用与上面的类似。

IOUT1 ：模拟电流输出 1 端，约等于

输入数字量全为“ 1” 时， IOUT1 最大约为输入数字

量全为“ 0” 时， IOUT1 最小，为“ 0” 。

IOUT2 ：模拟电流输出 2 端， IOUT2 + IOUT1 = 常数。

VREF: 基准电压输入端，可在 -10~+10V 范围内调节。

5

LE1

2LE

REFfb

VR

256

输入的数字量

REFfb

VR

256

255


二、 D/A 转换器的主要性能指标

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）。

例如：对于 5V的满量程，采用８位的 DAC时，分辨率为 5V/256＝ 19.5mV；当采用 12位的 DAC时，分辨率则为 5V/4096＝ 1.22mV。显然，位数越多分辨率就越高。


2 、建立时间用于表明转换时间或转换速度的一个参数。电流输出型 DAC的建立时间短。电压输出型DAC的建立时间主要决定于运算放大器的响应时间。根据建立时间的长短，可以将 DAC分成超高速（＜ 1μS)、高速（ 10～ 1μS）、中速（ 100～ 10μS）、低速（≥ 100μS）几档。


DAC0832 主要特性

分辨率８位；电流建立时间１ μS ；数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式；输入逻辑电平与 TTL 兼容；单电源供电（＋ 5V ～＋ 15V ）；低功耗， 20m Ｗ。


由于 DAC0832 为电流输出型，要想输出电压，可外接运放，下图是一种典型应用电路


1 ．直通方式：

CS 1WR 2WR 当引脚、、、直接接地， ILE 接电源， DAC0832 工作于直通方式，此时， 8 位输入寄存器和 8 位DAC 寄存器都直接处于导通状态， 8位数字量到达 , 就立即进行 D/A 转换。特点：转换速度快。

三、 DAC0832 与单片机的接口

XFER

80C51

CS

DAC0832

WR1

P1

XFER

8

WR2

D7 0～

+-

VO


2 ．单缓冲方式：输入寄存器和 DAC 寄存器共用一个地址，同时选通输出，输入数据在控制信号作用下，直接进入 DAC 寄存器中； WR1 和WR2 同时进行，并且与 CPU的WR 相连， CPU对 0832 执行一次写操作，将数据直接写入DAC 寄存器中。适用：只有一路模拟信号输出或几路模拟信号非同步输出。

80C51

P2.7

P0

WR

CS

XFER

WR1

WR2

ILE

VCC+5V

-+

Rfb

VO

DA

C08

32

IOUT1

IOUT2

1kΩ

1MΩDI0

DI7

DGNDVSS 1/4LM324VREF-5V


3 ．双缓冲方式：

输入寄存器和 DAC 寄存器分配有各自的地址，可分别选通用同时输出多路模拟信号。适用：同时输出几路模拟信号的场合，可构成多个 0832 同步输出电路。当 8 位输入锁存器和 8 位DAC 寄存器分开控制导通时， DAC0832 工作于双缓冲方式，双缓冲方式时单片机对DAC0832 的操作分两步，第一步，使 8 位输入锁存器导通，将 8 位数字量写入 8 位输入锁存器中；第二步，使 8 位DAC 寄存器导通， 8 位数字量从 8 位输入锁存器送入 8 位DAC 寄存器。第二步只使 DAC 寄存器导通，在数据输入端写入的数据无意义。


80C51

P2.7

P0

WR

CS

XFER

WR1

WR2

ILE

VCC

DA

C08

32(1

)

DI0

DI7

CS

XFER

WR1

WR2

ILE

VCC

+5V

DA

C08

32(2

)

DI0

DI7

P2.6

P2.5


四、应用实例——简易锯齿波发生器


程序：

#include<reg51.h>#include<absacc.h> // 绝对地址访问头文件#define uchar unsigned char#define unit unsigned int#define DAC0832 XBYTE[0x7fff]void delayms()// 延时函数（ T1 定时实现）{TH1=0xfc;TL1=0x18;TR1=1;


while(!TF1);TF1=0;} void main() {uchar i; TMOD=0x10; while(1) {for(i=0;i<=255;i++) {DAC0832=i;delayms();} } }


若将 for(i=0;i<=255;i++) {DAC0832=i;delayms();}改为： for(i=255;i>=255;i--) {DAC0832=i;delayms();}则示波器中观察到的波形有什么变化？

问答：如果改变锯齿波的周期和幅值？答：改变延时时间可改变波形周期；改变输出二进

制的最大值，可以改变波形的幅值。


ADC0809 的结构与引脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314

28272625242322 21 20 19 18 17 16 15

IN3 IN4IN5 IN6IN7

STARTEOC D3OE

CLKVCC

VR(+)GNDD1

IN2IN1IN0ABCALED7D6D5D4D0VR(-)D2

AD

C08

09

7.3 ADC0809 及其与单片机的接口

IN0～ IN7： 8 路模拟信号输入端。D0～D7： 8 位数字量输出端。VR（ + ）、 VR （−）：基准电压输入端。 A 、 B 、 C ： 8 路输入通道的选择CLK: 为时钟信号输入端。ALE: 地址锁存允许信号OE ：输出允许端START ：为启动 A/D 转换的输入端，上升沿复位，下降沿开始转换。EOC: 转换结束信号输出端。转换结束后为高电平。


IN7三态输出锁存器

8路模拟开关

地址锁存与译码

8位A/D转换器

IN0

CBA

ALE

3

D7

D0

D3

D5

D1D2

D4

D6

OE

EOC

VR(+) VR(-)

START CLK


ADC0809A/D 转换器主要性能

分辨率为８位；精度： ADC0809 小于 ±1LSB ；单+5V 供电，模拟输入电压范围为 0 ～＋ 5V ；具有锁存控制的８路输入模拟开关；可锁存三态输出，输出与 TTL 电平兼容；功耗为 15mW ；不必进行零点和满度调整；转换时间约为 100µS （时钟频率 640KHz 时）。


ADC0809 的工作流程1．输入 3位地址，并使 ALE=1，将地址存入地

址锁存器中，经地址译码器译码从 8路模拟通道中选通一路模拟量送到比较器。2．送 START一高脉冲， START的上升沿使逐

次逼近寄存器复位，下降沿启动 A/D转换，并使EOC信号为低电平。3．当转换结束时，转换的结果送入到输出三态锁

存器，并使 EOC信号回到高电平，通知 CPU已转换结束。4．当 CPU执行一读数据指令，使 OE为高电平，

则从输出端 D0~D1读出数据。


START/ALE 地址锁存

ADDA/B/C

EOC

OE

D0~D7

启动

转换结束

读取结果

DATA


ADC0809与MCS-51 单片机的接口

涉及 2 个问题：（ 1 ） 8 路模拟信号通道选择；（ 2 ）A/D 转换完成后转换数据的传送。

转换数据的传送：①定时传送方式；（不需接 EOC 脚）②查询方式；（测试 EOC 脚的状态）③中断方式。（ EOC 脚接 INTi 脚）

注意：(1)不能用无条件方式；(2)2个 ALE不能直接相接。


P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7

ALE

WR

P2.7RD

INT0

+

+

+5V

GND

D0D1D2D3D4D5D6D7ADDAADDBADDCCLKALESTART

OE

EOC

IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7

VREF+

VREF-

ADC0809

8051

分频器


ADC0809 与单片机接口

EOC

ADC0809

D0～D7

74L

S37

3

OEG

ALE

80C51

D7::

D0

Q7::

Q0

P3.3

EA

P0

ABC

CK Q

D Q

1

≥ 1

≥ 1

STARTALEOE

CLK

WR

P2.7

RD

IN0

IN7

CK Q

D Q


ADC0809 采样通道 3 输入的模拟量，转换后的结果显示在数码管上。


#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define unit unsigned intuchar code dispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};unsigned char dispcount;sbit CLK=P3^0; // 时钟信号sbit ST=P3^3;//启动信号sbit OE=P3^1; // 输出使能sbit EOC=P3^2;// 转换结束信号


void delayms(unit x)// 延时函数{uchar i,j;for(i=x;i>0;i--) for(j=0;j<120;j++);}void Display_Result(uchar d) //显示函数{P0=0xfb; //第 4 个数码管显示个位数P1=dispcode[d%100%10];delayms(5);P0=0xfd; //第 3 个数码管显示十位数P1=dispcode[d%100/10];delayms(5);


P0=0xfe; //第 2 个数码管显示百位数P1=dispcode[d/100];delayms(5); }void main(void){TMOD=0x02; //T0 工作模式 2TH0=0xf0;TL0=0xf0;IE=0x82;TR0=1;P3=0x3f; // 选择 ADC0809 的通道 3


while(1){ST=0; ST=1; ST=0; //启动 A/D 转换while(EOC==0); // 等待转换完成OE=1;Display_Result(P2);OE=0;}}//T0 定时器中断给 ADC0808提供时钟信号void Timer0_INT() interrupt 1{CLK=~CLK;}


简易数字电压表要求：通过调整电位器，采集 0—5V连续可变的模拟电压信号，通过 ADC0809转换为数字信号 0x00-0xff后，送单片机处理，并在四位数码管上显示 0.000—5.000V。


#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define unit unsigned intuchar code dispcode1[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed};uchar code dispcode2[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};uchar ch1,ch2,ch3,ch4;sbit ST=P3^3;//启动信号sbit OE=P3^1; // 输出使能sbit EOC=P3^2;// 转换结束信号sbit CLK=P3^0;


void delayms(unit x)//延时函数{uchar i,j;for(i=x;i>0;i--) for(j=0;j<120;j++) ; }void Display (uchar i,uchar d) {if(i==1) P1=dispcode1[d];else P1=dispcode2[d];delayms(10);}void sepr(uchar x){uchar ch;ch=x;ch1=ch/51; ch=ch%51;ch2=ch*10/51; ch=ch*10%51;ch3=ch*10/51;ch=ch*10%51;ch4=ch*10/51;}


void main(void){uchar a;TMOD=0x02; //T0 工作模式 2TH0=0xf0;TL0=0xf0;IE=0x82;TR0=1;while(1){ST=0;delayms(1); ST=1;delayms(1); ST=0; //启动 A/D 转换


while(EOC==0); // 等待转换完成OE=1; P2=0xff;a=P2;sepr(a);P0=0xfe; Display(2,ch4);P0=0xfd; Display(2,ch3);P0=0xfb; Display(2,ch2);P0=0xf7; Display(1,ch1);OE=0;}}void Timer0_INT() interrupt 1{CLK=~CLK;}

实训课题七 d/a 与 a/d 转换

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