第8章 數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)《單片機(jī)原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》

《單片機(jī)原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》?精品課件合集第X章XXXX第八章數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)8.18.2第八章 數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)單片機(jī)與D/A 轉(zhuǎn)換器接口單片機(jī)與A/D 轉(zhuǎn)換器接口8.1 單片機(jī)與D/A 轉(zhuǎn)換器接口D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換器輸入的是數(shù)字量，經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸出的是模擬量。為把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，在D/A

轉(zhuǎn)換芯片中要有解碼網(wǎng)絡(luò)，常用的主要為二進(jìn)制權(quán)電阻解碼網(wǎng)絡(luò)和梯形電阻解碼網(wǎng)絡(luò)。轉(zhuǎn)換過(guò)程是先將各位數(shù)碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬分量，然后再以疊加方法把各模擬分量相加，其和就是D/A

轉(zhuǎn)換的結(jié)果。D/A

轉(zhuǎn)換器概述8.1 單片機(jī)與D/A 轉(zhuǎn)換器接口D/A

轉(zhuǎn)換器概述當(dāng)參考電壓輸入VR

固定時(shí)，轉(zhuǎn)換器的模擬輸出與D

成正比關(guān)系。對(duì)于單位數(shù)字量的變化，模擬輸出是按等幅度的階躍量變化的。R-2R

梯形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A

轉(zhuǎn)換器8.1 單片機(jī)與D/A 轉(zhuǎn)換器接口D/A

轉(zhuǎn)換器概述D/A

轉(zhuǎn)換器有兩種輸出形式，一種是電壓輸出形式，即輸入是二進(jìn)制數(shù)或BCD碼的數(shù)字量，而輸出為電壓。另一種是電流輸出形式，即輸出為電流。實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換器和微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)鎖存問(wèn)題。有些D/A

轉(zhuǎn)換器芯片本身帶有鎖存器，但也有些D/A

轉(zhuǎn)換器芯片本身不帶鎖存器。根據(jù)轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)是否有鎖存器，可以把D/A

轉(zhuǎn)換器分為內(nèi)部無(wú)鎖存器和內(nèi)部有鎖存器兩類。8.1 單片機(jī)與D/A 轉(zhuǎn)換器接口D/A

轉(zhuǎn)換器概述技術(shù)指標(biāo)分辨率是D/A

轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入量變化敏感程度的描述，與輸入數(shù)字量的位數(shù)有關(guān)。數(shù)字量位數(shù)越多，分辨率也就越高，亦即轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入量變化的敏感程度也就越高。建立時(shí)間是描述D/A

轉(zhuǎn)換速度快慢的一個(gè)參數(shù)，用于表明轉(zhuǎn)換速度。其值是從輸入數(shù)字量到輸出達(dá)到終值誤差±（1/2）LSB（最低有效位）時(shí)所需的時(shí)間。輸出形式為電流的轉(zhuǎn)換器建立時(shí)間較短，而輸出形式為電壓的轉(zhuǎn)換器建立時(shí)間較長(zhǎng)。8.1 單片機(jī)與D/A 轉(zhuǎn)換器接口12

位并行D/A

轉(zhuǎn)換器芯片DAC1208/1209/1210主要技術(shù)指標(biāo)分辨率12位；電流建立時(shí)間1

μs；線性誤差DAC1210

為0.05%VFS，DAC1209

為0.024%VFS，DAC1208

為0.012%VFS；邏輯電平輸入與TTL

電平兼容；具有雙緩沖數(shù)據(jù)鎖存器，可接成雙緩沖或直接數(shù)字輸入；單電源＋5

V～＋15V，低功耗20

mW，參考電壓VREF

為－10

V～＋10V。8.1 單片機(jī)與D/A 轉(zhuǎn)換器接口12

位并行D/A

轉(zhuǎn)換器芯片DAC1208/1209/1210內(nèi)部結(jié)構(gòu)DAC1208/1209/1210內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖8.1 單片機(jī)與D/A 轉(zhuǎn)換器接口12

位并行D/A

轉(zhuǎn)換器芯片DAC1208/1209/1210引腳功能DAC1208

共有24

個(gè)管腳，采用雙列直插式結(jié)構(gòu)。輸入輸出線；電源及地線；控制線。8.1 單片機(jī)與D/A 轉(zhuǎn)換器接口12

位并行D/A

轉(zhuǎn)換器芯片DAC1208/1209/1210工作方式單緩沖工作方式單緩沖工作時(shí)序8.1 單片機(jī)與D/A 轉(zhuǎn)換器接口12

位并行D/A

轉(zhuǎn)換器芯片DAC1208/1209/1210工作方式雙緩沖連接方式雙緩沖工作時(shí)序圖8.1 單片機(jī)與D/A 轉(zhuǎn)換器接口12

位并行D/A

轉(zhuǎn)換器芯片DAC1208/1209/1210輸出方式單極性輸出方式雙極性輸出方式8.1 單片機(jī)與D/A 轉(zhuǎn)換器接口12位并行D/A

轉(zhuǎn)換器芯片DAC1208/1209/1210DAC1208/1209/1210

與51

單片機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)【例8-1】產(chǎn)生鋸齒波。在一些控制應(yīng)用中，需要有一個(gè)線性增長(zhǎng)的電壓（鋸齒波）來(lái)控制檢測(cè)過(guò)程、移動(dòng)記錄筆或移動(dòng)電子束等。對(duì)此可通過(guò)在DAC1208

的輸出端接運(yùn)算放大器，由運(yùn)算放大器產(chǎn)生鋸齒波來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖為DAC1208

與單片機(jī)AT89C51

的接口電路（單緩沖方式）8.1 單片機(jī)與D/A 轉(zhuǎn)換器接口12位并行D/A

轉(zhuǎn)換器芯片DAC1208/1209/1210DAC1208/1209/1210

與51

單片機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)D/A

轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的鋸齒波8.1 單片機(jī)與D/A 轉(zhuǎn)換器接口12位并行D/A

轉(zhuǎn)換器芯片DAC1208/1209/1210DAC1208/1209/1210

與51

單片機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)【例8-2】產(chǎn)生方波。對(duì)于小功率直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使用單片機(jī)極為方便，其方法就是控制電機(jī)定子電壓接通和斷開時(shí)間的比值（即占空比），以此來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種方法稱為脈沖寬度調(diào)速法。圖為脈寬調(diào)速原理。8.1 單片機(jī)與D/A 轉(zhuǎn)換器接口12

位并行D/A

轉(zhuǎn)換器芯片DAC1208/1209/1210DAC1208/1209/1210

與51

單片機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)【例8-3】曲線的產(chǎn)生。雙緩沖方式用于多路數(shù)/模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)多路模擬信號(hào)的同步輸出，例如使用單片機(jī)控制X-Y

繪圖儀。X-Y

繪圖儀由X、Y

兩個(gè)方向的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中一個(gè)電機(jī)控制繪筆沿X方向運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)電機(jī)控制繪筆沿Y

方向運(yùn)動(dòng)。對(duì)X-Y繪圖儀的控制有兩點(diǎn)基本要求：一是需要兩路D/A

轉(zhuǎn)換器分別給X

通道和Y

通道提供模擬信號(hào)，使繪圖筆能沿X-Y

軸作平面運(yùn)動(dòng)；二是兩路模擬信號(hào)要同步輸出，以使繪制的曲線光滑，否則繪制出的曲線就是臺(tái)階狀的。為此就要使用兩片DAC1208，并采用雙緩沖方式連接，8.1 單片機(jī)與D/A 轉(zhuǎn)換器接口12

位并行D/A

轉(zhuǎn)換器芯片DAC1208/1209/1210DAC1208/1209/1210

與51

單片機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)DAC1208

與AT89C51的連接（雙緩沖方式）8.2 單片機(jī)與A/D

轉(zhuǎn)換器接口選擇A/D

轉(zhuǎn)換芯片時(shí)，主要考慮以下幾方面的問(wèn)題：選擇分辨率；確定精度；輸入或輸出特性和范圍的要求；選擇轉(zhuǎn)換時(shí)間；三態(tài)總線輸入問(wèn)題；時(shí)間配合問(wèn)題。8.2 單片機(jī)與A/D

轉(zhuǎn)換器接口A/D轉(zhuǎn)換器分類及工作原理A/D轉(zhuǎn)換電路的種類很多，按分辨率分為4

位、8

位、10

位、16

位和BCD

碼的位和 位等。按轉(zhuǎn)換速度分為低速、中速和高速等。按轉(zhuǎn)換原理可分為四種：計(jì)數(shù)式

A/D

轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式A/D

轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/D

轉(zhuǎn)換器和并行式A/D

轉(zhuǎn)換器。逐次逼近式轉(zhuǎn)換的基本原理是用一個(gè)計(jì)量單位使連續(xù)量整量化（簡(jiǎn)稱量化），即用計(jì)量單位與連續(xù)量比較，把連續(xù)量變?yōu)橛?jì)量單位的整數(shù)倍，略去小于計(jì)量單位的連續(xù)量部分。這樣所得到的整數(shù)量即數(shù)字量。8.2 單片機(jī)與A/D

轉(zhuǎn)換器接口A/D

轉(zhuǎn)換器分類及工作原理逐次逼近A/D

轉(zhuǎn)換原理框圖8.2 單片機(jī)與A/D

轉(zhuǎn)換器接口12

位A/D

轉(zhuǎn)換器AD574AAD574A

的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8.2 單片機(jī)與A/D

轉(zhuǎn)換器接口12

位A/D

轉(zhuǎn)換器AD574AAD574A

的工作時(shí)序圖8.2 單片機(jī)與A/D

轉(zhuǎn)換器接口AD574A

的引腳功能AD574A

的引腳圖AD574A

控制信號(hào)狀態(tài)表8.2 單片機(jī)與A/D

轉(zhuǎn)換器接口AD574A

的輸入特性AD574A

有兩個(gè)模擬電壓輸入引腳10VIN

和20VIN，具有10

V

和20

V的量程范圍。這兩個(gè)引腳的輸入電壓可以是單極性的，也可以是雙極性的。由用戶通過(guò)改變輸入電路的連接形式?？墒笰D574A

進(jìn)行單極性和雙極性模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換。8.2 單片機(jī)與A/D

轉(zhuǎn)換器接口AD574A

的輸入特性AD574A

的模擬輸入電路8.2 單片機(jī)與A/D

轉(zhuǎn)換器接口AD574A

與AT89C51

的硬件接口及程序設(shè)計(jì)AD574A

與AT89C51單片機(jī)的接口電路8.2 單片機(jī)與A/D

轉(zhuǎn)換器接口AD574A

與AT89C51

的硬件接口及程序設(shè)計(jì)AD574A

與AT89C51單片機(jī)的接口電路電路連接主要涉及兩個(gè)問(wèn)題:一是多路模擬信號(hào)通道選擇，二是A/D

轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。8.2 單片機(jī)與A/D

轉(zhuǎn)換器接口具有溫度補(bǔ)償?shù)?2

位串行A/D

轉(zhuǎn)換器MAX1230MAX1230

的內(nèi)部組成及引腳功能它內(nèi)置基準(zhǔn)電壓源、時(shí)鐘電路和溫度傳感器，具有16個(gè)模擬輸入通道，可實(shí)現(xiàn)輸入