DAC0832簡介及參考電路

1、第第9 9章章 a/da/d和和d/ad/a轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口 19.1 mcs-519.1 mcs-51單片機與單片機與d/ad/a轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器的接口和應(yīng)用接口和應(yīng)用9.1.1 典型d/a轉(zhuǎn)換器芯片dac0832 dac0832是一個8位d/a轉(zhuǎn)換器芯片，單電源供電，從+5v+15v均可正常工作，基準(zhǔn)電壓的范圍為10v，電流建立時間為1s，cmos工藝，低功耗20mm。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖9.1所示，它由1個8位輸入寄存器、1個8位dac寄存器和1個8位d/a轉(zhuǎn)換器組成和引腳排列如圖9.2所示。 2cs1wragnddi3di2di1di0vrefrfbdgndvccile2wrdi4di5d

2、i6di7iout2iout1xfer1234567891011121314151617181920dac0832圖9.2 dac0832引腳圖功能ile8位d/a轉(zhuǎn)換器8位dac寄存器8位數(shù)據(jù)輸入寄存器vcc20iout212iout111rfb93agnd1013141516567lsbd0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d74vss(dgnd)vref817181912xfer2wrcs1wr1le2le圖9.1 dac0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖19.1圖9.23該d/a轉(zhuǎn)換器為20引腳雙列直插式封裝，各引腳含義如下：(1)d7d0轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入。(2)cs片選信號（輸入），低電平有效。(

3、3)ile數(shù)據(jù)鎖存允許信號（輸入），高電平有效。(4) 第一信號（輸入），低電平有效。該信號與ile 信號共同控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式：當(dāng)ile=1和 時， 輸入寄存器為直通方式；當(dāng)ile=1和 時，為輸入寄存器鎖存方式。(5) 第2寫信號(輸入),低電平有效.該信號與信號 合在一起控制dac寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式:當(dāng) 和 時,為dac寄存器直通方式（允許da轉(zhuǎn)換） ; 否則, dac寄存器為鎖存方式。 (6)xfer數(shù)據(jù)傳送控制信號(輸入),低電平有效 。 1wrxfer, 0cs01le01wr11wr2wr02wr0xfer4(7)iout2電流輸出“1

4、”。當(dāng)數(shù)據(jù)為全“1”時，輸出電流最大； 為全“0”時輸出電流最小。(8)iout2電流輸出“2”。 dac轉(zhuǎn)換器的特性之一是：iout1 +iout2=常數(shù)。(9)rfb反饋電阻端 既運算放大器的反饋電阻端，電阻（15k）已固化在芯片中。因為dac0832是電流輸出型d/a轉(zhuǎn)換器，為得到電壓的轉(zhuǎn)換輸出，使用時需在兩個電流輸出端接運算放大器，rfb 即為運算放大器的反饋電阻，運算放大器的接法如圖9.3所示。(10)vref基準(zhǔn)電壓，是外加高精度電壓源，與芯片內(nèi)的電 阻網(wǎng)絡(luò)相連接，該電壓可正可負(fù)，范圍為-10v+10v.(11)dgnd數(shù)字地(12)agnd模擬地59.1.2 dac0832工作方

5、式 dac0832利用wr1 、 wr2 、ile、xfer 控制信號可以構(gòu)成三種不同的工作方式。1) 直通方式 wr1= wr2 =0時，數(shù)據(jù)可以從輸入端經(jīng)兩 個寄存器直接進入d/a轉(zhuǎn)換器。2)單緩沖方式 兩個寄存器之一始終處于直通，即wr1=0或wr2=0，另一個寄存器處于受控狀態(tài)，也可以將xfer與cs接在一起，wr1與wr2接8051的wr 連接3)雙緩沖方式 兩個寄存器均處于受控狀態(tài)。這種 工作方式適合于多模擬信號同時輸出的應(yīng)用場合。 69.1.3 單緩沖方式的接口與應(yīng)用1單緩沖方式連接 所謂單緩沖方式就是使dac0832的兩個輸入寄存器中有一個（多位dac寄存器）處于直通方式，而另

6、一個處于受控鎖存方式。 單緩沖方式連接 如圖9.3所示。 為使dac寄存器處于直通方式，應(yīng)使wr2 =0和xfer=0。為此可把這兩個信號固定接地，或如電路中把wr2與wr1相連，把xfer與cs相連。 為使輸入寄存器處于受控鎖存方式，應(yīng)把wr1接80c51的wr，ile接高電平。此外還應(yīng)把cs接高位地址線或地址譯碼輸出，以便于對輸入寄存器進行選擇。 7圖9.3 dac0832單緩沖方式接口 wr74ls373gdac0832di7 0csxfer1wr2wrvccilevrefrfbiout1iout2agnddgnd-+5vp2.7alep080c51vout82單緩沖方式應(yīng)用舉例【例9.

7、1】鋸齒波電壓發(fā)生器在一些控制應(yīng)用中，需要有一個線性增長的電壓（鋸齒波）來控制檢測過程、移動記錄筆或移動電子束等。對此可通過在dac0832的輸出端接運算放大器，由運算放大器產(chǎn)生鋸齒波來實現(xiàn)，其電路連接圖如圖9.4所示。 圖9.4 用dac0832產(chǎn)生鋸齒波電路 csdiodi71wr地址譯碼輸出p0.7 p0.0wrile vccvrefrfbiout1iout22wrxfer-+-+10v-10v10k10k+5v1/2lm324dac08329圖中的dac0832工作于單緩沖方式，其中輸入寄存器受控，而dac寄存器直通。假定輸入寄存器地址為7fffh，產(chǎn)生鋸齒波的程序清單如下： mov

8、a， #00h ；取下限值 mov dptr，#7fffh；指向0832口地址mm： movx dptr，a；輸出 inc a；延時 nop nop nop sjmp mm；反復(fù)執(zhí)行上述程序就可得到如圖9.5所示的鋸齒波。 10圖9.5 d/a 轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的鋸齒波幾點說明： (1)程序每循環(huán)一次，a加1，因此實際上鋸齒波的上升邊是由256個小階梯構(gòu)成的，但由于階梯很小，所以宏觀上看就如圖中所畫的先行增長鋸齒波。 ffhv00htt11（2）可通過循環(huán)程序段的機器周期數(shù)，計算出鋸齒波的周期。并可根據(jù)需要，通過延時的方法來改變波形周期。若要改變鋸齒波的頻率，可在ajmp mm指令前加入延遲程序即可。

9、延時較短時可用nop指令實現(xiàn)（本程序就是如此），需要延時較長時，可以使用一個延長子程序。延遲時間不同，波形周期不同，鋸齒波的斜率就不同。（3）通過a加1，可得到正向的鋸齒波，反之a(chǎn)減1可得到負(fù)向的鋸齒波。（4） 程序中a的變化范圍是0255，因此得到的鋸齒波是滿幅度的。如要求得到非滿幅鋸齒波，可通過計算求的數(shù)字量的處置和終值，然后在程序中通過置初值和終值的方法實現(xiàn)。 12【例9.2】 矩形波電壓發(fā)生器采用單緩沖方式，口地址設(shè)為0feffh.參考程序如下： org 1100hstart: mov dptr , #0feffh ；送dac0832口地址loop: mov a , #datah ；送

10、高電平數(shù)據(jù) movx dptr , a lcall delayh ；調(diào)用延時子程序 mov a , #datal ；送低電平數(shù)據(jù) movx dptr , a lcall delayl ；調(diào)用延時子程序 sjmp lcall 13執(zhí)行上述程序就可得到如圖10.5所示的矩形波。 圖9.5 d/a轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的矩形波 v#dateh#datelt/2t/214幾點說明：（1）以上程序產(chǎn)生的是矩形波，其低點平的寬度由延時子程序delayl所延時的時間來決定，高電平的寬度則由delayh所延時的時間決定。（2） 改變延時子程序delayl和的delayh延時時間，就可改變矩形波上下沿的寬度。若delayl=

11、delayh（兩者延時一樣），則輸出的是方波。（3） 改變上限值或下限值便可改變矩形波的幅值；單極性輸出時為0-5v或0+5v；雙極性輸出時為-5v+5v。 【例9.3】三角波電壓發(fā)生器利用dac0832產(chǎn)生三角波的參考程序如下： 15 mov a , #00h ；取下限值 movx dptr , #feffh ；指向0832口地址 ss1： movx dptr , a ；輸出 nop ；延時 nop nopss2: inc a ；轉(zhuǎn)換值增量 jnz ss1 ；未到峰值，則繼續(xù)ss3: dec a ；已到峰值，則取后沿 movx dptr , a ；輸出 nop ；延時 nop nop jnz

12、 ss3 ；未到谷值，則繼續(xù) sjmp ss2 ；已到谷值，則反復(fù) 169.1.4 雙緩沖方式的接口與應(yīng)用 在多路d/a轉(zhuǎn)換的情況下，若要求同步轉(zhuǎn)換輸出，必須采用雙緩沖方式。dac0832采用雙緩沖方式時，數(shù)字量的輸入鎖存和d/a轉(zhuǎn)換輸出是分兩步進行的。 第一， cpu分時向各路d/a轉(zhuǎn)換器輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量并鎖存在各自的輸入寄存器中。 第二，cpu對所有的d/a轉(zhuǎn)換器發(fā)出控制信號，使各路輸入寄存器中的數(shù)據(jù)進入dac寄存器，實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。圖9.6為兩片dac0832與8031的雙緩沖方式連接電路，能實現(xiàn)兩路同步輸出。 17 圖9.6 8031與dac0832雙緩沖方式接口電路 csxfer

13、rfbiout1iout21wr2wrwrdac0832dac0832rfbiout1iout2csxferdi7di01wr2wrdi7di0-+-+vxvyp0.7 p0.080c51p2.5p2.6p2.718實現(xiàn)兩路同步輸出的程序如下： mov dptr，#0dfffh；送0832（1）輸入鎖存器地址 mov a，#data1 ；data1送0832（1）輸入鎖存器 movx dptr，a； mov dptr，#0bfffh；送0832（2）輸入鎖存器地址 mov a，#data2 ；data2送0832（2）輸入鎖存器 movx dptr，a； mov dptr，#7fffh ；送兩

14、路dac寄存器地址 movx dptr，a ；兩路數(shù)據(jù)同步轉(zhuǎn)換輸出 199.2 mcs-519.2 mcs-51單片機與單片機與a/da/d轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器的接口和應(yīng)用接口和應(yīng)用9.2.1 典型a/d轉(zhuǎn)換器芯片adc0809 8路模擬信號的分時采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時間為100s左右。1.adc0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) adc0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖9-7所示。 20 圖9.7 adc0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 圖9.8 adc0809引腳圖 8位a/d轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出鎖存緩沖器地址鎖存與譯碼8位模擬開關(guān)vref(+)12vref(-)16adc0809

15、7eocmsbd7d01920211881517141113vccgndoe910clkstart6ale22addc23addb24adda25in754321282726in012345678910111213141516171819202122232425262728adc0809in3in4in5in6in7starteocd3oeclockvccvref(+)gndd1in2in1in0addaaddbaddcaled7d6d5d4d0d2vref(-)21圖中多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用一個a/d轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與

16、譯碼電路完成對a、b、c 3個地址位進行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。表9-1為通道選擇表，圖9.9 adc0809的工作時序圖 表9-1 通道選擇表 c b a0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1被選擇的通道in0in1in2in3in4in5in6in722圖9.9 adc0809的工作時序圖 ale地址ad模擬量輸入instarteocoed0 d7數(shù)字量輸出data232信號引腳 adc0809芯片為28引腳為雙列直插式封裝，其引腳排列見圖9.8。 對adc0809

17、主要信號引腳的功能說明如下： in7in0模擬量輸入通道 a、b、c地址線。 通道端口選擇線，a為低地址，c為 高地址，引腳圖中為adda，addb和addc。其地址狀態(tài)與通道對應(yīng)關(guān)系見表9-1。 ale地址鎖存允許信號。對應(yīng)ale上跳沿，a、b、c地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。24 start轉(zhuǎn)換啟動信號。start上升沿時，復(fù)位adc0809；start下降沿時啟動芯片，開始進行a/d轉(zhuǎn)換；在a/d轉(zhuǎn)換期間，start應(yīng)保持低電平。本信號有時簡寫為st. d7d0數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片 機的數(shù)據(jù)線直接相連。d0為最低位，d7為最高 oe輸出允許信號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向

18、單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。oe=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；oe=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。25 clk 時鐘信號。adc0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。通常使用頻率為500khz的時鐘信號。 eoc轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。eoc=0,正在進行轉(zhuǎn)換；eoc=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài) 標(biāo)志，又可作為中斷請求信號使用。 vcc +5v電源。 vref參參考電壓，用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5v(vref(+)=+5v, vref(-)=-5v)。269.2.2 mcs-51單片機與adc0809的接口 adc0809與

19、mcs-51單片機的連接如圖9.10所示。電路連接主要涉及兩個問題。一是8路模擬信號通道的選擇，二是a/d轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。1. 8路模擬通道選擇 27圖9.10 adc0809與mcs-51的連接 a0 a7+5vgndin0in7abcvr(+)vr(-)clkd0d7eocstaleoeadc080974ls373alep2.01in tw rr dp080c512+-a0a1a228如圖9.11所示模擬通道選擇信號a、b、c分別接最低三位地址a0、a1、a2即（p0.0、p0.1、p0.2），而地址鎖存允許信號ale由p2.0控制，則8路模擬通道的地址為0fef8h0feffh

20、.此外，通道地址選擇以wr作寫選通信號，這一部分電路連接如圖9.12所示。 圖9.11 adc0809的部分信號連接 圖9.12 信號的時間配合p2.0wra0a1a3alestartabcwralestart寄存器清“0”地址鎖存a/d啟動29 從圖中可以看到，把ale信號與start信號接在一起了，這樣連接使得在信號的前沿寫入（鎖存）通道地址，緊接著在其后沿就啟動轉(zhuǎn)換。圖9.19是有關(guān)信號的時間配合示意圖。 啟動a/d轉(zhuǎn)換只需要一條movx指令。在此之前，要將p2.0清零并將最低三位與所選擇的通道好像對應(yīng)的口地址送入數(shù)據(jù)指針dptr中。例如要選擇in0通道時，可采用如下兩條指令，即可啟動a

21、/d轉(zhuǎn)換： mov dptr , #fe00h ；送入0809的口地址 movx dptr , a ；啟動a/d轉(zhuǎn)換（in0） 注意：此處的a與a/d轉(zhuǎn)換無關(guān)，可為任意值。 302.轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 a/d轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn)a/d轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認(rèn)完成后，才能進行傳送。為此可采用下述三種方式。（1）定時傳送方式 對于一種a/d轉(zhuǎn)換其來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如adc0809轉(zhuǎn)換時間為128s，相當(dāng)于6mhz的mcs-51單片機共64個機器周期?？蓳?jù)此設(shè)計一個延時子程序，a/d轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一到

22、，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。（2 2）查詢方式）查詢方式 a/d轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如adc0809的eoc端。因此可以用查詢方式，測試eoc的狀態(tài)，即可卻只轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進行數(shù)據(jù)傳送。 31 （3）中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（eoc）作為中斷請求信號，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述那種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以rd信號有效時，oe信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接受。 不管使用上述那種方式，只要一旦確認(rèn)轉(zhuǎn)換結(jié)束，便可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。所用的指令為movx 讀指令，仍以圖9-17所示為例，則有 mov dptr , #fe00h movx a , dptr 該指令在送出有