STC89C52與AD、DA轉(zhuǎn)換器的接口

D/A轉(zhuǎn)換器（DigitaltoAnalogConverter）——能把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的電子器件（簡(jiǎn)稱為DAC）。A/D轉(zhuǎn)換器（AnalogtoDigitalConverter）——能把模擬量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字量的電子器件（簡(jiǎn)稱為ADC）。目前一頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)11.1STC89C52與A/D轉(zhuǎn)換器的接口1.概述A/D轉(zhuǎn)換器把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便于單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。A/D轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過(guò)采樣、保持、量化及編碼4個(gè)過(guò)程。在實(shí)際電路中，有些過(guò)程是合并進(jìn)行的，如采樣和保持，量化和編碼在轉(zhuǎn)換過(guò)程中是同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。目前單片的ADC芯片較多，對(duì)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，只需合理的選擇芯片即可。現(xiàn)在部分的單片機(jī)片內(nèi)集成了A/D轉(zhuǎn)換器,僅在片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器不能滿足需要的情況下，需外擴(kuò)。當(dāng)然作為擴(kuò)展A/D轉(zhuǎn)換器的基本方法，還是應(yīng)該掌握。目前二頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)AD轉(zhuǎn)換器的分類盡管A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，但目前廣泛應(yīng)用在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的主要有逐次比較型轉(zhuǎn)換器和雙積分型轉(zhuǎn)換器，此外-Δ式轉(zhuǎn)換器逐漸得到重視和較為廣泛的應(yīng)用。逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，在精度、速度和價(jià)格上都適中，是最常用的A/D轉(zhuǎn)換器。目前三頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，具有精度高、抗干擾性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，與逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器相比，轉(zhuǎn)換速度較慢，近年來(lái)在單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中也得到廣泛應(yīng)用。-式ADC具有積分式與逐次比較型ADC的雙重優(yōu)點(diǎn)。它對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的串模干擾具有較強(qiáng)的抑制能力，不亞于雙積分ADC，它比雙積分ADC有較高的轉(zhuǎn)換速度，與逐次比較型ADC相比，有較高的信噪比，分辨率高，線性度好，不需要采樣保持電路。

A/D轉(zhuǎn)換器按照轉(zhuǎn)換速度可大致分為超高速（轉(zhuǎn)換時(shí)間≤1ns）、高速（轉(zhuǎn)換時(shí)間≤1s）、中速（轉(zhuǎn)換時(shí)間≤1ms）、低速（轉(zhuǎn)換時(shí)間≤1s）等幾種不同轉(zhuǎn)換速度的芯片。

按照輸出數(shù)字量的有效位數(shù)分為4位、8位、10位、12位、14位、16位并行輸出以及BCD碼輸出的3位半、4位半、5位半等多種。目前四頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

目前，除并行輸出A/D轉(zhuǎn)換器外，隨著單片機(jī)串行擴(kuò)展方式的日益增多，帶有同步SPI串行接口的A/D轉(zhuǎn)換器的使用也逐漸增多。串行輸出的A/D轉(zhuǎn)換器具有占用端口線少、使用方便、接口簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。較為典型的串行A/D轉(zhuǎn)換器為美國(guó)TI公司的TLC549（8位）、TLC1549（10位）以及TLC1543（10位）和TLC2543（12位）。目前五頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2.ADC主要技術(shù)指標(biāo)（1）轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換速率

A/D完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)為轉(zhuǎn)換速率。

（2）分辨率

分辨率是衡量A/D轉(zhuǎn)換器能夠分辨出輸入模擬量最小變化程度的技術(shù)指標(biāo)。分辨率取決于A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，習(xí)慣上用輸出的二進(jìn)制位數(shù)或BCD碼位數(shù)表示。例如，AD1674的滿量程輸入電壓為5V，可輸出12位二進(jìn)制數(shù)，即用212個(gè)數(shù)進(jìn)行量化，其分辨率為12位，或A/D轉(zhuǎn)換器能分辨出輸入電壓5V/212=1.22mV的變化。目前六頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

（3）量化誤差量化過(guò)程引起的誤差稱為量化誤差。是由于有限位數(shù)字量對(duì)模擬量進(jìn)行量化而引起的誤差。理論上規(guī)定為一個(gè)單位分辨率的-1/2-+1/2LSB，提高A/D位數(shù)既可以提高分辨率，又能夠減少量化誤差。

（4）轉(zhuǎn)換精度

轉(zhuǎn)換精度定義為一個(gè)實(shí)際A/D轉(zhuǎn)換器與一個(gè)理想A/D轉(zhuǎn)換器在量化值上的差值，可用絕對(duì)誤差或相對(duì)誤差表示。目前七頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)3.逐次逼近式ADC的工作原理

轉(zhuǎn)換過(guò)程中的逐次逼近是按照對(duì)分比較或者對(duì)分搜索的原理進(jìn)行。工作原理：在時(shí)鐘脈沖的同步下，控制邏輯先使N位寄存器的D7位置1（其余位為０），此時(shí)該寄存器輸出的內(nèi)容為10000000，此值經(jīng)DAC轉(zhuǎn)換為模擬量輸出VN，與待轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號(hào)VIN相比較，若VIN>=VN，則比較器輸出為1。于是在時(shí)鐘脈沖的同步下，保留最高位D7=1，并使下一位D6=1，所得新值（11000000B）再經(jīng)DAC轉(zhuǎn)換得到新的VN，與VIN比較，重復(fù)前述過(guò)程。反之，若使D7=1后，經(jīng)比較VIN<=VN，則使D7=0，D6=1，所得新值VN再與VIN比較，重復(fù)前述過(guò)程。依次類推，從D7到D0都比較完畢后，控制邏輯使EOC變?yōu)楦唠娖?，表示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，此時(shí)的D7～D0即為對(duì)應(yīng)于模擬輸入信號(hào)VIN的數(shù)字量。目前八頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)11.1.2STC89C52與并型8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809的接口1.ADC0809芯片---逐次比較型ADC芯片分辨率為８位轉(zhuǎn)換時(shí)間１00μS工作量程為0～＋5V功耗為15mＷ工作電壓為+5V具有鎖存控制的8路模擬開(kāi)關(guān)輸出與TTL電平兼容目前九頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)8路模擬輸入信號(hào)——用三根地址線A,B,C選通IN0～I(xiàn)N7；A、B、C分別與單片機(jī)的三條地址線相連，三位編碼對(duì)應(yīng)8個(gè)通道地址端口。C、B、A

=

000～111分別對(duì)應(yīng)IN0～I(xiàn)N7通道的地址。引腳——START啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，CLOCK轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，VR參考電壓，EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，OE輸出使能，ALE地址鎖存。ADC0809的結(jié)構(gòu)組成目前十頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)工作時(shí)序ALE鎖存ADDA、ADDB、ADDCSTART正脈沖啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換EOC由高變低（AD啟動(dòng)后）

保持低電平(轉(zhuǎn)換期間)

由低變高（轉(zhuǎn)換結(jié)束）OE正脈沖，打開(kāi)三態(tài)門輸出目前十一頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2. STC89C52與ADC0809的接口單片機(jī)讀取ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，可采用查詢和中斷控制兩種方式。（1）查詢方式查詢方式是在單片機(jī)把啟動(dòng)信號(hào)送到ADC之后，執(zhí)行其他程序，同時(shí)對(duì)ADC0809的EOC腳不斷進(jìn)行檢測(cè)，以查詢ADC變換是否已經(jīng)結(jié)束，如查詢到變換已經(jīng)結(jié)束，則讀入轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)據(jù)。目前十二頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)由于ADC0809片內(nèi)無(wú)時(shí)鐘，可利用單片機(jī)提供的地址鎖存允許信號(hào)ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后獲得，ALE引腳的頻率是STC89C52單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/6。如果單片機(jī)時(shí)鐘頻率采用6MHz，則ALE引腳的輸出頻率為1MHz，再二分頻后為500kHz，符合ADC0809對(duì)時(shí)鐘頻率的要求。當(dāng)然，也可采用獨(dú)立的時(shí)鐘源輸出，直接加到ADC的CLK腳。目前十三頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)ADC0809具有輸出三態(tài)鎖存器，其8位數(shù)據(jù)輸出引腳D0～D7可直接與單片機(jī)的P0口相連。目前十四頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)單片機(jī)的寫信號(hào)和P2.7控制ADC的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動(dòng)由于ALE和START連在一起，因此ADC0809在鎖存通道地址的同時(shí)啟動(dòng)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換。目前十五頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用低電平的讀信號(hào)和P2.7引腳經(jīng)一級(jí)“或非門”后產(chǎn)生的正脈沖作為OE信號(hào)，用來(lái)打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器。目前十六頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)【例11-1】采用ADC0809設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集電路.該電路通過(guò)調(diào)節(jié)滑線變阻器，調(diào)節(jié)IN5的輸入電壓，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果存放至片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器50H單元，并通過(guò)兩個(gè)BCD數(shù)碼管顯示出來(lái)。目前十七頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)IN0～I(xiàn)N7的地址分別為0x7FF8～0x7FFF。ADC0809的EOC引腳經(jīng)非門74HC14與單片機(jī)的外部中斷輸入引腳相連，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后變?yōu)榈碗娖?，單片機(jī)采用查詢或中斷方式讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。（1）查詢方式#include<reg52.h>#include<absacc.h>#defineAD_IN0XBYTE[0X7FF8] //IN0通道地址sbitad_busy=P3^3; unsignedchardatatemp_at_0x50;voidmain(void){while(1){AD_IN0=0; //啟動(dòng)A/D信號(hào),是一個(gè)虛寫操作。while(ad_busy==1); //等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束temp=AD_IN0; //轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存到片內(nèi)50H單元P1=temp; //轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)顯示 }} KeiluVision4目前十八頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)（2）中斷方式采用中斷方式完成對(duì)IN0通道的輸入模擬量信號(hào)的采集,當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC發(fā)出一個(gè)脈沖向單片機(jī)提出中斷申請(qǐng)，單片機(jī)響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，由外部中斷1的中斷服務(wù)程序讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，并啟動(dòng)ADC0809的下一次轉(zhuǎn)換。外部中斷1采用邊沿觸發(fā)方式。中斷控制方式效率高，所以特別適合于轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)的ADC。#include<reg52.h>#include<absacc.h>#defineAD_IN0 XBYTE[0x7FF8] //IN5通道地址unsignedchartemp_at_0x50;voidmain(void){IE=0x84;//CPU開(kāi)放中斷,允許外部中斷1中斷 IT1=1;//外部中斷1采用邊沿觸發(fā) AD_IN0=0;//啟動(dòng)A/D信號(hào) while(1){ }}目前十九頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)voiddata_acquisition(void)interrupt2{ EA=0; temp=AD_IN0;//轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)顯示 P1=temp; AD_IN0=0; //啟動(dòng)A/D信號(hào) EA=1;}KeiluVision4目前二十頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)11.1.3STC89C52與并型12位A/D轉(zhuǎn)換器AD1674的接口

在某些應(yīng)用中，8位ADC常常不夠，必須選擇分辨率大于8位的芯片，由于10位、16位接口與12位類似，因此僅以常用的12位A/D轉(zhuǎn)換器AD1674為例進(jìn)行介紹。1．AD1674簡(jiǎn)介

美國(guó)AD公司12位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換時(shí)間為10s，單通道最大采集速率100kHz。目前二十一頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)28引腳雙列直插式封裝圖目前二十二頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn) 由于芯片內(nèi)有三態(tài)輸出緩沖電路，因而可直接與各種典型的8位或16位的單片機(jī)相連，AD1674片內(nèi)集成有高精度的基準(zhǔn)電壓源和時(shí)鐘電路，從而使該芯片在不需要任何外加電路和時(shí)鐘信號(hào)的情況下完成A/D轉(zhuǎn)換，使用非常方便。

AD1674是AD574A/674A的更新?lián)Q代產(chǎn)品。它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部應(yīng)用特性基本相同，引腳功能與AD574A/

674A完全兼容，可以直接替換AD574、AD674使用，但最大轉(zhuǎn)換時(shí)間由25s提高到10s。目前二十三頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn) 與AD574A/674A相比，AD1674的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊湊，集成度更高，工作性能（尤其是高低溫穩(wěn)定性）更好，而且可以使設(shè)計(jì)板面積大大減小，因而可以降低成本并提高系統(tǒng)的可靠性。目前，片內(nèi)帶有采樣保持器的AD1674正以其優(yōu)良的性能價(jià)格比，取代AD574A和AD674A。 AD1674共有6個(gè)控制引腳，功能如下:

：芯片選擇。

CE：芯片啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)CE=1時(shí)，究竟是啟動(dòng)轉(zhuǎn)換還是讀取結(jié)果與R/

有關(guān)。

R/

：讀出/轉(zhuǎn)換控制信號(hào)。目前二十四頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)12/：數(shù)據(jù)輸出格式選擇信號(hào)引腳。當(dāng)12/=1時(shí)，12條數(shù)據(jù)線并行輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果；當(dāng)12/=0

時(shí)，與A0配合，轉(zhuǎn)換結(jié)果分兩次輸出，即只有高8位或低4位有效。注意：12/端與TTL電平不兼容，故只能直接接至+5V或0V上。目前二十五頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)A0：字節(jié)選擇控制。在轉(zhuǎn)換期間： 當(dāng)A0=0時(shí)，AD1674進(jìn)行全12位轉(zhuǎn)換。 當(dāng)A0=1時(shí)，僅進(jìn)行8位轉(zhuǎn)換。在讀出期間，與12/=0配合：

當(dāng)A0=0時(shí)，高8位數(shù)據(jù)有效； 當(dāng)A0=1時(shí)，低4位數(shù)據(jù)有效，中間4位為0，高4位為高阻態(tài)。目前二十六頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)上述5個(gè)控制信號(hào)組合的真值表如下：當(dāng)采用兩次讀出的12位數(shù)據(jù)遵循左對(duì)齊格式，如下所示：目前二十七頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

STS：輸出狀態(tài)信號(hào)引腳。轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)，STS為高電平，轉(zhuǎn)換過(guò)程中保持高電平。

轉(zhuǎn)換完成時(shí)，為低電平。

STS可以作為狀態(tài)信息被CPU查詢，也可用下跳沿向單片機(jī)發(fā)出中斷申請(qǐng)，通知單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換已完成，可讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。目前二十八頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn) 除上述6個(gè)控制引腳外，其他引腳的功能如下：REFOUT：+10V基準(zhǔn)電壓輸出。REFIN：基準(zhǔn)電壓輸入。只有由此腳把從“REFOUT”腳輸出的基準(zhǔn)電壓引入到AD1674內(nèi)部的12位DAC，才能進(jìn)行正常的A/D轉(zhuǎn)換。BIPOFF：雙極性補(bǔ)償。對(duì)此引腳進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接，可實(shí)現(xiàn)單極性或雙極性的輸入。10VIN：10V或?5～+5V模擬信號(hào)輸入端。目前二十九頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)20VIN：20V或?10～+10V模擬信號(hào)輸入端。DGND：數(shù)字地。各數(shù)字電路器件及“+5V”電源的地。AGND：模擬地。各模擬電路器件及“+15V”、“–15V”電源地。VCC：正電源端，為+12～+15V。VEE：負(fù)電源端，為–12～–15V。目前三十頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

當(dāng)CE=1，=

0同時(shí)滿足時(shí)，AD1674才能處于工作狀態(tài)。當(dāng)AD1674處于工作狀態(tài)時(shí)，R/=

0時(shí)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換；R/=1時(shí)讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果。 12/和A0端用來(lái)控制轉(zhuǎn)換字長(zhǎng)和數(shù)據(jù)格式。

A0=0時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，按完整的12位A/D轉(zhuǎn)換方式工作； A0=1啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，則按8位A/D轉(zhuǎn)換方式工作。

當(dāng)AD1674處于數(shù)據(jù)讀出工作狀態(tài)（R/=

1）時(shí)，A0和12/成為數(shù)據(jù)輸出格式控制端。2．AD1674的工作特性目前三十一頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn) 12/=1時(shí)，對(duì)應(yīng)12位并行輸出； 12/=0時(shí)，則對(duì)應(yīng)8位雙字節(jié)輸出。其中A0=0時(shí)輸出高8位，A0

=

1時(shí)輸出低4位，并以4個(gè)0補(bǔ)足尾隨的4位。注意，A0在轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)輸出期間不能變化。 如要求AD1674以獨(dú)立方式工作，只要將CE、12/端接入+5V，

和A0接至0V，將R/作為數(shù)據(jù)讀出和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制。R/=1時(shí)，數(shù)據(jù)輸出端出現(xiàn)被轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)；

R/=0時(shí)，即啟動(dòng)一次A/D轉(zhuǎn)換。在延時(shí)0.5s后，STS

=

1表示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。經(jīng)過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)換周期后，STS跳回低電平，表示A/D轉(zhuǎn)換完畢，可讀取新的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。目前三十二頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn) 注意，只有在CE

=

1且=

0時(shí)才啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，在啟動(dòng)信號(hào)有效前，R/必須為低電平，否則將產(chǎn)生讀取數(shù)據(jù)的操作。3．AD1674的單極性和雙極性輸入的電路 通過(guò)改變AD1674引腳8、10、12的外接電路，可使AD1674實(shí)現(xiàn)單極性輸入和雙極性輸入模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換。由于AD1674片內(nèi)含有高精度的基準(zhǔn)電壓源和時(shí)鐘電路，因此AD1674無(wú)需任何外加電路和時(shí)鐘信號(hào)的情況下即可完成A/D轉(zhuǎn)換，使用非常方便。（1）單極性輸入電路

圖11-8（a）為單極性輸入電路，可實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)0～10V或0～20V的轉(zhuǎn)換。當(dāng)輸入信號(hào)為0～10V時(shí)，應(yīng)從10VIN引腳輸入（引腳13）；輸入信號(hào)為0～20V時(shí)，應(yīng)從20VIN引腳輸入（引腳14）。目前三十三頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

AD1674模擬輸入電路的外部接法注意:單片機(jī)系統(tǒng)模擬信號(hào)的地線應(yīng)與AGND相連，使其地線的接觸電阻盡可能小。目前三十四頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

輸出的轉(zhuǎn)換結(jié)果D的計(jì)算公式為:

D=4096VIN

/VFS 或 VIN=D·VFS/4096 其中VIN為模擬輸入電壓，VFS為滿量程電壓。若從10VIN腳輸入，VFS=10V，LSB=10/4096≈24mV；若從20VIN腳輸入；VFS=20V，1LSB=20/4096≈49mV。圖中的電位器RP2用于調(diào)零，即當(dāng)VIN=0時(shí)，輸出數(shù)字量D為全0。35目前三十五頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)（2）雙極性輸入電路

圖11-8（b）為雙極性轉(zhuǎn)換電路，可實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)?10～+10V或0～+20V的轉(zhuǎn)換。圖中電位器RP1用于調(diào)零。雙極性輸入時(shí)，輸出的轉(zhuǎn)換結(jié)果D與模擬輸入電壓VIN之間的關(guān)系為：

D=2048（1+VIN/VFS）或 VIN=（D

/2048–1）VFS/2例如，當(dāng)模擬信號(hào)從10VIN引腳輸入，則VFS=10V，若讀得D=FFFH，即111111111111B=4095，代入式中，可求得VIN=4.9976V。目前三十六頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)轉(zhuǎn)換結(jié)果的高8位從DB11～DB4輸出，低4位從DB3～DB0輸出，即A0=0時(shí)，讀取結(jié)果的高8位；當(dāng)A0=1時(shí)，讀取結(jié)果的低4位。若遵循左對(duì)齊的原則，DB3～DB0應(yīng)接單片機(jī)的P0.7～P0.4。目前三十七頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)4．STC89C52單片機(jī)與AD1674的接口目前三十八頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn) STS引腳接單片機(jī)的P1.0引腳，采用查詢方式讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫指令，使CE=1，=0，R/=0，A0=0時(shí)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)單片機(jī)查詢到P1.0引腳為低電平時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)束，單片機(jī)使CE=1，=0，R/=1，A0=0，讀取結(jié)果高8位；CE=1，=0，R/=1，A0=1，讀取結(jié)果的低4位。

該接口電路完成一次A/D轉(zhuǎn)換的查詢方式的程序如下（高8位轉(zhuǎn)換結(jié)果存入R2中，低4位存入R3中，遵循左對(duì)齊原則）：目前三十九頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)AD1674：MOV R0，0F8H ；端口地址送R0 MOVX @R0，A

；啟動(dòng)AD1674進(jìn)行轉(zhuǎn)換 SETB P1.0 ；置P1.0為輸入LOOP：

NOP JB P1.0，LOOP ；查詢轉(zhuǎn)換是否結(jié)束 INC R0 ；使R/＝1，準(zhǔn)備讀取結(jié)果 MOVX A，@R0

；讀取高8位轉(zhuǎn)換結(jié)果MOV R2，A ；高8位轉(zhuǎn)換結(jié)果存入R2中 INC R0 ；使R/

＝1，

A0＝1 INC R0 MOVX

A，@R0

；讀取低4位轉(zhuǎn)換結(jié)果

MOV R3，A ；低4位轉(zhuǎn)換結(jié)果存入R3中

………目前四十頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

AD1674接口電路全部連接完畢后，在模擬輸入端輸入一穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，12位數(shù)據(jù)亦應(yīng)穩(wěn)定。如果變化較大，說(shuō)明電路穩(wěn)定性差，則要從電源及接地布線等方面查找原因。

AD1674的電源電壓要有較好的穩(wěn)定性和較小的噪聲，噪聲大的電源會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的輸出代碼，所以在設(shè)計(jì)印制電路板時(shí)，要注意電源去耦、布線以及地線的布置。這些問(wèn)題對(duì)于位數(shù)較多的ADC與單片機(jī)接口，要給予重視。電源要很好濾波，還要避開(kāi)高頻噪聲源。此外，所有的電源引腳都要用去耦電容。目前四十一頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)11.2STC89C52與D/A轉(zhuǎn)換器的接口11.2.1D/A轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介1.概述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（DAC）是一種把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的器件。按照二進(jìn)制數(shù)字量的位數(shù)劃分，有8位、10位、12位、16位D/A轉(zhuǎn)換器；按照數(shù)字量的數(shù)碼形式劃分，有二進(jìn)制碼和BCD碼D/A轉(zhuǎn)換器；按照D/A轉(zhuǎn)換器輸出方式劃分，有電流輸出型和電壓輸出型D/A轉(zhuǎn)換器。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于電流輸出的D/A轉(zhuǎn)換器，如需要模擬電壓輸出，可在其輸出端加一個(gè)由運(yùn)算放大器構(gòu)成的I/V轉(zhuǎn)換電路，將電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出。目前四十二頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

單片機(jī)與D/A轉(zhuǎn)換器的連接，早期多采用8位數(shù)字量并行傳輸?shù)牟⑿薪涌?，現(xiàn)在除并行接口外，帶有串行口的D/A轉(zhuǎn)換器品種也不斷增多。除了通用的UART串行口外，目前較為流行的還有IIC串行口和SPI串行口等。所以在選擇單片D/A轉(zhuǎn)換器時(shí)，要考慮單片機(jī)與D/A轉(zhuǎn)換器的接口形式。目前四十三頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)目前部分單片機(jī)芯片中集成的D/A轉(zhuǎn)換器位數(shù)一般在10位左右，且轉(zhuǎn)換速度很快，所以單片的DAC開(kāi)始向高位數(shù)和高轉(zhuǎn)換速度上轉(zhuǎn)變。低端的產(chǎn)品，如8位的D/A轉(zhuǎn)換器，開(kāi)始面臨被淘汰的危險(xiǎn)，但是在實(shí)驗(yàn)室或涉及某些工業(yè)控制方面的應(yīng)用，低端的8位DAC以其優(yōu)異性價(jià)比還是具有相當(dāng)大的應(yīng)用空間的。目前四十四頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2.D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)（1）分辨率

分辨率是指輸入數(shù)字量的最低有效位（LSB）發(fā)生變化時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸出模擬量（常為電壓）的變化量。它反映了輸出模擬量的最小變化值。

分辨率與輸入數(shù)字量的位數(shù)有確定的關(guān)系，可以表示成FS/2n。FS表示滿量程輸入值，n為二進(jìn)制位數(shù)。對(duì)于5V的滿量程，采用８位的DAC時(shí)，分辨率為5V/28=19.5mV；當(dāng)采用12位的DAC時(shí)，分辨率則為5V/212＝1.22mV。顯然，位數(shù)越多，分辨率就越高。即D/A轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入量變化的敏感程度越高。

使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)對(duì)D/A轉(zhuǎn)換器分辨率的需要來(lái)選定D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。目前四十五頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)（2）建立時(shí)間描述D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換快慢的一個(gè)參數(shù)，用于表明轉(zhuǎn)換時(shí)間或轉(zhuǎn)換速度。其值為從輸入數(shù)字量到輸出達(dá)到終值誤差(1/2)LSB時(shí)所需的時(shí)間。 電流輸出型DAC的轉(zhuǎn)換時(shí)間較短，而電壓輸出的轉(zhuǎn)換器，由于要加上完成I-V轉(zhuǎn)換的運(yùn)算放大器的延遲時(shí)間，因此轉(zhuǎn)換時(shí)間要長(zhǎng)一些?？焖貲/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間可控制在1s以下。目前四十六頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)（3）轉(zhuǎn)換精度

理想情況下，轉(zhuǎn)換精度與分辨率基本一致，位數(shù)越多精度越高。 但由于電源電壓、基準(zhǔn)電壓、電阻、制造工藝等各種因素存在著誤差。嚴(yán)格講，轉(zhuǎn)換精度與分辨率并不完全一致。只要位數(shù)相同，分辨率則相同，但相同位數(shù)的不同轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度會(huì)有所不同。 例如，某種型號(hào)的8位DAC精度為0.19%，而另一種型號(hào)的8位DAC精度為0.05%。目前四十七頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)3.（電流輸出型）D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理目前常用的D/A轉(zhuǎn)換器是由Ｔ型電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的?？傠娏鞣种щ娏鬓D(zhuǎn)換電流I01轉(zhuǎn)換電流與“邏輯開(kāi)關(guān)”為1的各支路電流的總和成正比，即與D0～D7口輸入的二進(jìn)制數(shù)成正比。

目前四十八頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)轉(zhuǎn)換電壓DAC0832外接放大器反饋電阻即，轉(zhuǎn)換電壓正比于待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)和參考電壓目前四十九頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)當(dāng)輸入數(shù)據(jù)D7～D0為11111111B時(shí)，有目前五十頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)11.2.2STC89C52與8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832的接口設(shè)計(jì)1.DAC0832芯片----電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器8位并行輸入方式分辨率19.5mV(VREF=5V）電流建立時(shí)間１μS輸入與TTL電平兼容單一電源供電（＋5V～＋15V）低功耗，20mw目前五十一頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)引腳功能：DI0～DI7：8位數(shù)字信號(hào)輸入端，與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線P0口相連，用于接收單片機(jī)送來(lái)的待轉(zhuǎn)換為模擬量的數(shù)字量，DI7為最高位。：片選端，為低電平時(shí)，本芯片被選中。ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制端，高電平有效。

:第一級(jí)輸入寄存器寫選通控制，低電平有效。當(dāng)=0，ILE=1，=0時(shí)，待轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)信號(hào)被鎖存到第一級(jí)8位輸入寄存器中。目前五十二頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

:數(shù)據(jù)傳送控制，低電平有效。

:DAC寄存器寫選通控制端，低電平有效。當(dāng)

=0，

=0時(shí)，輸入寄存器中待轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)傳入8位DAC寄存器中。IOUT1：D/A轉(zhuǎn)換器電流輸出1端，輸入數(shù)字量全為“1”時(shí)，IOUT1最大，輸入數(shù)字量全為“0”時(shí)，IOUT1最小。IOUT2：D/A轉(zhuǎn)換器電流輸出2端，IOUT2

+

IOUT1

=

常數(shù)。Rfb：外部反饋信號(hào)輸入端，內(nèi)部已有反饋電阻Rfb，根據(jù)需要也可外接反饋電阻。VCC：電源輸入端，在+5V～+15V范圍內(nèi)。目前五十三頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)DAC0832的結(jié)構(gòu)內(nèi)部組成：1個(gè)8位輸入鎖存器1個(gè)8位DAC寄存器1個(gè)8位D/A轉(zhuǎn)換器5個(gè)控制邏輯（2級(jí)控制）工作過(guò)程：8位數(shù)據(jù)并行送入鎖存器→在第1級(jí)控制信號(hào)作用下進(jìn)入寄存器→在第2級(jí)控制信號(hào)作用下進(jìn)入轉(zhuǎn)換器→轉(zhuǎn)換結(jié)果由Iout1電流輸出。目前五十四頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)DAC0832的3種控制方式直通方式——

兩個(gè)寄存器都處于直通狀態(tài)直通方式不能直接與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線相連，需另加鎖存器，故較少應(yīng)用。單緩沖方式——

一個(gè)寄存器處于直通，另一個(gè)處于受控狀態(tài)雙緩沖方式——

兩個(gè)寄存器都分別處于受控狀態(tài)目前五十五頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)電路采用I/O口方式接線,直通控制方式——4個(gè)控制端都接低電平，ILE接高電平。數(shù)字量一旦輸入，就直接進(jìn)入DAC寄存器，進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。直通控制方式---兩個(gè)寄存器都處于直通狀態(tài)2．STC89C52與DAC0832的接口目前五十六頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)單緩沖方式---內(nèi)部的兩個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器有一個(gè)處于直通方式，另一個(gè)處于受單片機(jī)控制的鎖存方式。在實(shí)際應(yīng)用中，如果只有一路模擬量輸出，或雖是多路模擬量輸出但并不要求多路輸出同步的情況下，可采用單緩沖方式。

DAC0832單緩沖方式接口單極性輸出

的正負(fù)極性由VREF的極性確定。目前五十七頁(yè)\總數(shù)六十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)圖中ILE接＋5V，IOUT2接地，IOUT1輸出電流經(jīng)運(yùn)算放大器變換后輸出單極性電壓，范圍