單片機(jī)項(xiàng)目實(shí)踐教程劉燎原-項(xiàng)目七信號(hào)發(fā)生器

微控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉燎原

江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院由于計(jì)算機(jī)本身只能處理數(shù)字量(二進(jìn)制代碼)。而在計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中，特別是在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，常需要把外界連續(xù)變化的物理量(如溫度、壓力、流量、速度)，變成數(shù)字量輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行加工、處理，這為A/D。ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可對(duì)8路模擬電壓量實(shí)現(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換步驟：

1.有clock時(shí)鐘信號(hào)（典型值500KHZ，周期2us）（用T0產(chǎn)生方波）

2.Start、ALE（正脈沖）有效,通過ADDA、B、C選擇1路模擬信號(hào)，開始轉(zhuǎn)換Vin3.轉(zhuǎn)換過程中，EOC=0;當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，EOC=1.（轉(zhuǎn)換時(shí)間大概100us左右）

4.轉(zhuǎn)換結(jié)束后，設(shè)置OE=1后，才可以讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院信號(hào)發(fā)生器的制作信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)時(shí)安排:徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院

項(xiàng)目七信號(hào)發(fā)生器制作

-----------學(xué)習(xí)D/A轉(zhuǎn)換

徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院知識(shí)目標(biāo)：1.理解D/A轉(zhuǎn)換2.掌握DAC0832管教3.掌握0832與單片機(jī)的接口技能目標(biāo)：1.掌握信號(hào)發(fā)生器的制作2.掌握信號(hào)發(fā)生器的調(diào)試徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院需要把計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模擬量輸出，用以控制、調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制，這為D/A徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院D/A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。一、概述1.D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理經(jīng)典的D/A轉(zhuǎn)換電路是T型電阻網(wǎng)絡(luò)開關(guān)S3，S2，S1，S0分別代表對(duì)應(yīng)的1位二進(jìn)制數(shù)。某一數(shù)字量位Di=1，表示開關(guān)Si倒向右邊；Di=0，表示開關(guān)Si倒向左邊，接虛地，無電流。當(dāng)右邊第一條支路的開關(guān)S3倒向右邊時(shí)，運(yùn)算放大器得到的輸入電流為-VREF/（2R），同理，開關(guān)S2，S1，S0倒向右邊時(shí)，輸入電流分別為-VREF/（4R），-VREF/（8R），-VREF/（16R）。如果一個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)為1111，運(yùn)算放大器的輸入電流

I=-VREF/（2R）-VREF/（4R）-VREF/（8R）-VREF/（16R）

=-(23+22+21+20）VREF/（24R）

V0=IRf=-（23+22+21+20）VREF*Rf/（24R）將數(shù)字量推廣到n位，輸出模擬量與輸入數(shù)字量之間關(guān)系的一般表達(dá)式為：

V0=-（Dn-12n-1+Dn-22n-2+…+D121+D020）

VREF*Rf/（2nR）

V0=-DVREF*Rf/（2nR）

(Di=1或0)若Rf=R,則：

V0=-D*VREF/2n

由此可見，輸出電壓的大小與數(shù)字量具有對(duì)應(yīng)的關(guān)系。這樣就完成了數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。f徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院2.分類按輸入的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)分類，有八位、十位、十二位和十六位等。按輸出是電流還是電壓分類，分為電壓輸出器件和電流輸出器件。依數(shù)字量的傳送方式分，有并行和串行D/A轉(zhuǎn)換器；

3.D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)分辯率。數(shù)/模轉(zhuǎn)換的分辯率是指最小輸出電壓(對(duì)應(yīng)的輸入二進(jìn)制數(shù)為1)與最大輸出電壓(對(duì)應(yīng)的輸入二進(jìn)制數(shù)的所有位全為1)之比。例如8位數(shù)的分辨率為1/256≈0.004，10位數(shù)分辨率為1/1024，約等于0.001。由此可見數(shù)字量位數(shù)越多，分辨率也就越高。分辨率通常用數(shù)字輸入信號(hào)的位數(shù)表示，有8位、10位、12位等。建立時(shí)間。也稱穩(wěn)定時(shí)間，它是指從數(shù)字量輸入到建立穩(wěn)定的輸出電流的時(shí)間，是描述D/A轉(zhuǎn)換速率的一個(gè)重要參數(shù)。轉(zhuǎn)換精度。由于轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的誤差等原因，當(dāng)送一個(gè)確定的數(shù)字量給DAC后，它的實(shí)際輸出值與該數(shù)值應(yīng)產(chǎn)生的理想輸出值之間會(huì)有一定的誤差，它就是D/A轉(zhuǎn)換器的精度。徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院二.D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832

并行D/A（DAC0832）是使用非常普遍的8位D/A轉(zhuǎn)換器，由于其片內(nèi)有輸入數(shù)據(jù)寄存器，故可以直接與單片機(jī)接口。DAC0832以電流形式輸出，當(dāng)需要轉(zhuǎn)換為電壓輸出時(shí)，可外接運(yùn)算放大器。

DAC0832轉(zhuǎn)換器芯片為20引腳，雙列直插式封裝。其引腳排列如右圖所示DAC0832主要特性：分辨率：8位。輸出穩(wěn)定時(shí)間：1μS。非線性誤差：0.20%。工作電源：（＋5V～＋15V）。功耗：20mＷ。工作方式：直通、單緩沖和雙緩沖方式。輸出電流線性度可在滿量程下調(diào)節(jié)。邏輯電平輸入與TTL電平兼容。徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1.邏輯結(jié)構(gòu)20個(gè)引腳、雙列直插式8位輸入寄存器8位DAC寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器VREFIOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7~DI0CSWR1WR2XFERILELELEIOUT1&&&RFB在DAC0832中有兩級(jí)數(shù)據(jù)緩沖鎖存器:輸入寄存器和DAC寄存器。其控制端為L(zhǎng)E，分別受ILE、CS、WR1和WR2、XFER的控制。徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院8位DAC寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器VREFIOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7~DI0LEIOUT1LECSWR1WR2XFERILE&&&8位輸入寄存器RFBVcc：芯片電源電壓,+5V～+15VVREF：參考電壓輸入端，此端可接一個(gè)正電壓，也可接一個(gè)負(fù)電壓，它決定0至255的數(shù)字量轉(zhuǎn)化出來的模擬量電壓值的幅度，VREF范圍為(+10～-10)V。VREF端與D/A內(nèi)部T形電阻網(wǎng)絡(luò)相連。RFB：反饋電阻引出端，DAC0832是電流輸出，為了取得電壓輸出，需在電壓輸出端接運(yùn)算放大器。DAC0832內(nèi)部已經(jīng)有反饋電阻，所以RFB端可以直接接到外部運(yùn)算放大器的輸出端，這樣相當(dāng)于將一個(gè)反饋電阻接在運(yùn)算放大器的輸出端和輸入端之間。AGND：模擬信號(hào)地；DGND

：數(shù)字信號(hào)地2.引腳徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院DI7~DI0：數(shù)字量輸入信號(hào)其中:DI0為最低位，DI7為最高位IOUT1

：模擬電流輸出端1

當(dāng)輸入數(shù)字為全”1”時(shí),

輸出電流最大，約為：全”0”時(shí),輸出電流為0IOUT2

：模擬電流輸出端2IOUT1+IOUT2=常數(shù)8位DAC寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器VREFIOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7~DI0LEIOUT1LECSWR1WR2XFERILE&&&8位輸入寄存器RFB255VREF256RFB徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院8位DAC寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器VREFIOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7~DI0LEIOUT1LECSWR1WR2XFERILE&&&8位輸入寄存器RFB0011第一級(jí)緩存鎖存器（8位輸入寄存器）控制端LE=1，輸入寄存器的輸出隨輸入而變化

LE=0，將輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器ILE：

輸入鎖存允許信號(hào),高電平有效CS：片選信號(hào),低電平有效WR1：寫信號(hào)1，低電平有效當(dāng)ILE、CS、WR1同時(shí)有效時(shí),LE=1，輸入寄存器的輸出隨輸入而變化。當(dāng)WR1

，LE=0，將輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器LE1徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院LE2第二級(jí)緩存鎖存器（8位DAC寄存器）控制端LE=1，輸入寄存器的輸出隨輸入而變化

LE=0，將輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器XFER:轉(zhuǎn)移控制信號(hào)，低電平有效WR2:寫信號(hào)2，低電平有效

當(dāng)XFER、WR2同時(shí)有效時(shí),LE2=1,DAC寄存器輸出隨輸入而變化；

WR1,LE=0，將輸入數(shù)據(jù)鎖存到DAC寄存器，數(shù)據(jù)進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器，開始D/A轉(zhuǎn)換VREF8位DAC寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器IOUT2RFBAGNDVCCDGNDDI7~DI0LEIOUT1LECSWR1WR2XFERILE&&&8位輸入寄存器RFB001徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院3．D/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式

D/A轉(zhuǎn)換器輸出分為單極性和雙極性兩種輸出形式。

單極性輸出雙極性輸出徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院

4.DAC0832與系統(tǒng)的連接（1）直通方式：兩個(gè)門都打開，門無效ILE接高電平，CS、WR1、WR2和XFER都接數(shù)字地8位數(shù)字量一旦到達(dá)DI7～DI0輸入端，就立即加到8位D/A轉(zhuǎn)換器，被轉(zhuǎn)換成模擬量。圖中如果向DAC0832傳送的8位數(shù)據(jù)量為40H(01000000B)，則輸出電壓UOUT=-(64/256)*5V=-1.25V(反相)

徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院+-Voport數(shù)據(jù)線地址譯碼PC總線WRA0~A9D0~D7+5VCSDAC0832DI0~DI7IOUT1IOUT2RFBXFER

WR2WR1ILE單緩沖工作方式:

輸入寄存器工作于受控狀態(tài)DAC寄存器工作于直通狀態(tài)（2）單緩沖工作方式一個(gè)寄存器工作于直通狀態(tài)，另一個(gè)工作于受控鎖存器狀態(tài)或同時(shí)受控在實(shí)際應(yīng)用中，如果只有一路模擬量輸出，或雖有幾路模擬量但并不要求同步輸出的情況，就可采用單緩沖方式。徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院port數(shù)據(jù)線地址譯碼PC總線IOWA0~A9D0~D7+5VXFERDAC0832DI0~DI7+-VoIOUT1IOUT2RFBCS

WR1WR2ILE單緩沖工作方式

:

輸入寄存器工作于直通狀態(tài)DAC寄存器工作于受控狀態(tài)徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院

（3）雙緩沖工作方式

兩個(gè)寄存器均工作于分別受控鎖存器狀態(tài)，DAC0832PC總線數(shù)據(jù)線WR1WRDI0~DI7D0~D7+5VILE+-VoIOUT1IOUT2RFB

WR2CS地址譯碼A0~A9XFERVREF-5Vport1port2DGNDAGND徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院當(dāng)要求多個(gè)模擬量同時(shí)輸出時(shí)，可采用雙重緩沖方式。思考：相應(yīng)的程序如何編寫？地址譯碼port1XFERWR2CSWR1ILE+D/A轉(zhuǎn)換DI7~DI0Vo1port2XFERWR2CSWR1ILE+D/A轉(zhuǎn)換DI7~DI0Vo2port3DAC0832DAC0832D7~D0A9~A0IOWPC總線+5v+5v徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院例：設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的函數(shù)發(fā)生器，產(chǎn)生正弦波、鋸齒波、方波、三角波，通過開關(guān)選擇波形。

電路

徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院程序：#include<reg51.h>unsignedcharm=0;unsignedcharcodezhx[]={64,67,70,73,76,79,82,85,88,91,94,96,99,102,104,106,109,111,113,115,117,118,120,121,123,124,125,126,126,127,127,127,127,127,127,127,126,126,125,124,123,121,120,118,117,115,113,111,109,106,104,102,99,96,94,91,88,85,82,79,76,73,70,67,64,60,57,54,51,48,45,42,39,36,33,31,28,25,23,21,18,16,14,12,10,9,7,6,4,3,2,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,2,3,4,6,7,9,10,12,14,16,18,21,23,25,28,31,33,36,39,42,45,48,51,54,57,60};voiddelay(){unsignedchari;for(i=0;i<255;i++);}徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院voidjuchi(void)//鋸齒波.{unsignedchari;for(i=0;i<255;i++)P0=i;}v