《單片機(jī)原理及應(yīng)用 》課件-第8章

第8章單片機(jī)模/數(shù)和數(shù)/模器件的應(yīng)用8.1模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器件

任務(wù)8-1基于ADC0832的5V直流數(shù)字電壓表8.2數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器件

任務(wù)8-2用DAC0832產(chǎn)生三角波電壓本章小結(jié)習(xí)題

8.1模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器件

在工業(yè)控制和智能化儀表中,常用單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理。由于單片機(jī)所能處理的信息必須是數(shù)字量,而控制或測量對象的有關(guān)參量往往是連續(xù)變化的模擬量,如溫度、電壓、速度和壓力等,因此必須將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過程就是模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換,能夠?qū)崿F(xiàn)模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換的設(shè)備稱為A/D轉(zhuǎn)換器或ADC。

8.1.1A/D轉(zhuǎn)換基本知識

A/D轉(zhuǎn)換過程如圖8－1所示。這個(gè)轉(zhuǎn)化過程可以由專用的集成芯片完成,非常方便。A/D轉(zhuǎn)換器分為逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、并行式A/D轉(zhuǎn)換器和跟蹤比較式A/D轉(zhuǎn)換器。并行式A/D轉(zhuǎn)換器是一種用編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高速A/D轉(zhuǎn)換器,其速度快,價(jià)格也高,常用于視頻信號處理等場合;逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器在精度、價(jià)格和速度上都適中,是目前最常用的A/D轉(zhuǎn)換器;雙積分式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),但速度較慢,常用于對速度要求不高的儀器儀表中。圖8－1A/D轉(zhuǎn)換過程

模擬量是指變量在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的量,也就是在一定范圍內(nèi)可以取任意值的量。比如米尺,在0到1米之間,可以是任意值。此處的任意值,可以是1cm,也可以是1.001cm,當(dāng)然也可以是10.000…cm,后邊可以有無限個(gè)小數(shù)?？傊?任何兩個(gè)數(shù)字之間都有無限個(gè)中間值,所以稱之為連續(xù)變化的量,也就是模擬量。

米尺被人為地做上了刻度符號,每兩個(gè)刻度之間的間隔是1mm,這個(gè)刻度實(shí)際上就是對模擬量的數(shù)字化,由于有一定的間隔,不是連續(xù)的,所以在專業(yè)領(lǐng)域里我們稱之為離散的。ADC起的就是把連續(xù)的信號用離散的數(shù)字表達(dá)出來的作用。我們可以使用米尺這個(gè)“ADC”來測量連續(xù)的長度或者高度這些模擬量。圖8－2所示為一個(gè)簡單的米尺刻度示意圖。圖8－2米尺刻度示意圖

A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有以下幾個(gè):

(1)轉(zhuǎn)換時(shí)間。從接到轉(zhuǎn)換控制信號開始到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出信號為止的這段時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換時(shí)間。

(2)分辨率。分辨率又稱為分解度,表示轉(zhuǎn)換器對微小輸入量變化的敏感程度,通常用轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字量的位數(shù)來表示。輸出量的位數(shù)越多,說明輸入量變化的誤差越小,轉(zhuǎn)換精度越高。例如,8位A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出量的變化范圍為0~255,當(dāng)輸入電壓的滿刻度為5V時(shí),數(shù)字量每變化一個(gè)數(shù)字,所對應(yīng)輸入模擬電壓的值為5V/255=19.6mV,分辨能力就是19.6mV。當(dāng)檢測信號要求較高時(shí),需采用分辨率高的A/D轉(zhuǎn)換器。

(3)轉(zhuǎn)換精度。轉(zhuǎn)換精度又稱為相對精度,是指轉(zhuǎn)換后所得的結(jié)果相對于實(shí)際值的準(zhǔn)確度,可以用滿量程的百分比來表示,如±0.05%。

(4)轉(zhuǎn)換速度。通常用完成一次轉(zhuǎn)換所用的時(shí)間來表示轉(zhuǎn)換速度。

(5)輸入模擬電壓范圍。ADC的輸入模擬電壓有一個(gè)可變范圍,否則不能正常工作,通常單極性輸入時(shí)為0~5V或0~10V,雙極性輸入時(shí)為-5~+5V。

8.1.2ADC0804

ADC0804是一個(gè)早期的A/D轉(zhuǎn)換器,因其價(jià)格低廉而在要求不高的場合得到廣泛應(yīng)用。ADC0804是用CMOS集成工藝制成的逐次比較型模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,是一個(gè)8位、單通

道、低價(jià)格A/D轉(zhuǎn)換器,主要特點(diǎn)是:模/數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間大約為100μs;方便的TTL或CMOS標(biāo)準(zhǔn)接口;可以滿足差分電壓

的輸入;具有參考電壓輸入端;內(nèi)含時(shí)鐘發(fā)生器;單電源工作時(shí)(0~5V)輸入信號電壓范圍是0~5V;不需要調(diào)零;等等。該芯片內(nèi)有輸出數(shù)據(jù)鎖存器,當(dāng)與計(jì)算機(jī)連接時(shí),轉(zhuǎn)換電路的輸出可以直接連接在CPU數(shù)據(jù)總線上,無須附加邏輯接口電路。

ADC0804有20個(gè)引腳,如圖8－3所示。圖8－3ADC0804的引腳排列

各引腳功能如下:

CLKIN:時(shí)鐘輸入引腳。ADC0804使用RC振蕩器作為A/D時(shí)鐘,CLKIN是振蕩器的輸入端。

CS:片選信號,低電平有效,高電平時(shí)芯片不工作。

WR:寫信號輸入端。此信號的上升沿可啟動(dòng)ADC0804的A/D轉(zhuǎn)換過程。

RD:讀信號輸入端。此信號低電平時(shí),ADC0804把轉(zhuǎn)化完成的數(shù)據(jù)加載到DB口。

INTR:轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號端。ADC0804完成一次A/D轉(zhuǎn)換后,此引腳輸出一個(gè)低脈沖。對單片機(jī)可以稱為中斷觸發(fā)信號。

VI+:輸入信號電壓的正極。

VI-:輸入信號電壓的負(fù)極?？梢赃B接到電源地。

AGND:模擬電源的地線。

VREF/2:參考電源輸入端。參考電源取輸入信號電壓(最大值)的二分之一。

DGND:數(shù)字電源的地線。

DB7~DB0:數(shù)字信號的輸出口,連接單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線。

CLKR:時(shí)鐘輸入端。

VCC:5V電源接地端。

ADC0804啟動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)序圖如圖8－4所示。ADC0804讀數(shù)據(jù)時(shí)序圖如圖8－5所示。ADC0804轉(zhuǎn)換時(shí)序是:當(dāng)CS=0時(shí)許可進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。WR由低到高時(shí),A/D開始轉(zhuǎn)換。CS與WR同時(shí)有效時(shí)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換結(jié)束產(chǎn)生INTR信號(低電平有效),可供查詢或者中斷信號。在CS和RD的控制下可以讀取數(shù)據(jù)結(jié)果。圖8－4ADC0804啟動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)序圖圖8－5ADC0804讀數(shù)據(jù)時(shí)序圖

圖8－6所示電路是ADC0804應(yīng)用的一個(gè)簡單實(shí)例,實(shí)現(xiàn)的功能是將電位器中心抽頭的模擬電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,并用LED進(jìn)行顯示。利用Proteus的仿真功能對其進(jìn)行仿

真測試,觀察LED的顯示狀態(tài)和電位器調(diào)整的關(guān)系。圖8－6電平顯示電路

8.1.3ADC0832

ADC0832是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小,兼容性強(qiáng),性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎,其目前已經(jīng)有很高的

普及率。ADC0832具有以下特點(diǎn):

(1)8位分辨率;

(2)雙通道A/D轉(zhuǎn)換;

(3)輸入/輸出電平與TTL/CMOS相兼容;

(4)5V電源供電時(shí)輸入電壓在0~5V之間;

(5)工作頻率為250kHz,轉(zhuǎn)換時(shí)間為32μs;

(6)低功耗:15mW。

ADC0832的引腳排列如圖8－7所示,它能分別對兩路模擬信號實(shí)現(xiàn)模/數(shù)轉(zhuǎn)換,可以在單端輸入方式和差分輸入方式下工作。圖8－7ADC0832的引腳排列

ADC0832引腳說明如下:

CS:片選使能端,低電平有效。

CH0:模擬輸入通道0。

CH1:模擬輸入通道1。

GND:芯片接地端。

DI:數(shù)據(jù)信號輸入端,選擇通道控制。

DO:數(shù)據(jù)信號輸出端,轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。

CLK:芯片時(shí)鐘輸入端。

VCC(VREF):電源輸入端及參考電壓輸入(復(fù)用)端。

ADC0832的工作時(shí)序如圖8－8所示。當(dāng)ADC0832未工作時(shí),必須將片選端CS置于高電平,此時(shí)芯片禁用。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí),應(yīng)將片選端CS置于低電平并保持到轉(zhuǎn)換

結(jié)束。芯片開始工作后,還須讓單片機(jī)向芯片的CLK端輸入時(shí)鐘脈沖,在第1個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿之前,DI端的信號必須是高電平,表示起始信號。在第2、3個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降

沿之前,DI端則應(yīng)輸入兩位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能:

當(dāng)DI依次輸入1、0時(shí),只對CH0通道進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換;

當(dāng)DI依次輸入1、1時(shí),只對CH1通道進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換;

當(dāng)DI依次輸入0、0時(shí),將CH0作為正輸入端“

IN+”,CH1作為負(fù)輸入端“IN-”;

當(dāng)DI依次輸入0、1時(shí),將CH0作為負(fù)輸入端“

IN-”,CH1作為正輸入端“IN+”。圖8－8ADC0832的工作時(shí)序

作為單通道模擬信號輸入時(shí),ADC0832的輸入電壓范圍為0~5V。當(dāng)輸入電壓VI為0V時(shí),轉(zhuǎn)換后的值為0;而當(dāng)輸入電壓VI為5V時(shí),轉(zhuǎn)換后的值為0xff,即十進(jìn)制數(shù)255。

所以轉(zhuǎn)換后的輸出值(數(shù)字量D)為

式中:D為轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量;VI為輸入的模擬電壓。

任務(wù)8－1基于ADC0832的5V直流數(shù)字電壓表

任務(wù)目的利用ADC0832設(shè)計(jì)一個(gè)5V直流數(shù)字電壓表,要求將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后,通過1602字符型LCD顯示出來。任務(wù)準(zhǔn)備設(shè)備及軟件:萬用表、計(jì)算機(jī)、KeilμVision4軟件、Proteus軟件。

任務(wù)實(shí)施

1.任務(wù)分析

根據(jù)ADC0832的原理說明和數(shù)據(jù)手冊,設(shè)計(jì)ADC0832與單片機(jī)的接口電路。采用的接口電路原理及仿真效果如圖8－9所示。圖8－9數(shù)字電壓表的接口電路原理及仿真效果圖

2.實(shí)現(xiàn)方法

1)ADC0832的啟動(dòng)

首先將ADC0832的片選端CS置為低電平,然后在第1個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿之前將DI端置為高電平,即可啟動(dòng)ADC0832。

2)通道選擇的實(shí)現(xiàn)

本電路選擇CH0作為模擬信號輸入的通道。根據(jù)芯片資料,DI在第2、3個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿之前,應(yīng)分別輸入1和0。因?yàn)閿?shù)據(jù)輸入端DI與輸出端DO并不同時(shí)使用,所以

將它們并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線(P1.1)上使用。．

3)軟件流程圖

數(shù)字電壓表軟件流程圖如圖8－10所示。圖8－10數(shù)字電壓表軟件流程圖

3.程序設(shè)計(jì)

4.Proteus軟件仿真

經(jīng)Keil軟件編譯通過后,可利用Proteus軟件進(jìn)行仿真。在ProteusISIS編輯環(huán)境中繪制仿真電路圖,將編譯好的hex文件載入AT89C51。啟動(dòng)仿真,即可看到液晶屏幕上顯示出測量的電壓值。

8.2數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器件

單片機(jī)在執(zhí)行內(nèi)部程序后,往往要向外部受控部件輸出控制信號,但它輸出的信號是數(shù)字量,而部分受控部件只能接收模擬量,這就需要在單片機(jī)的輸出端加上D/A轉(zhuǎn)換器,將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。能夠?qū)崿F(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的器件稱為D/A轉(zhuǎn)換器或DAC。

8.2.1D/A轉(zhuǎn)換基本知識

D/A轉(zhuǎn)換即將數(shù)字量轉(zhuǎn)化成與數(shù)字量成比例的模擬量,完成D/A轉(zhuǎn)換的器件稱為D/A轉(zhuǎn)換器,常用DAC表示。D/A按照轉(zhuǎn)換數(shù)字的位數(shù)可分為8位、10位、12位等幾種類型;按照輸出模擬量的類型可分為電流輸出型和電壓輸出型;按照與微處理器的接口形式可分為串行和并行。并行DAC占用的數(shù)據(jù)線多,輸出速度快,但價(jià)格高;串行DAC占用的數(shù)據(jù)線少,方便隔離,性價(jià)比高,速度相對慢一些。就目前的使用情況看,工程上偏向于選用串行DAC。在選擇DAC芯片時(shí),常涉及以下5個(gè)技術(shù)參數(shù)。

1)分辨率

輸入數(shù)字量變化1時(shí),對應(yīng)的輸出模擬量的變化量即為分辨率。即相鄰兩個(gè)二進(jìn)制對應(yīng)的輸出電壓之差,可用最低位(LSB)表示。分辨率反映了輸出模擬量的最小變化值。設(shè)

DAC的數(shù)字量的位數(shù)為n,則DAC的分辨率=滿量程電壓/(2n-1)。對于同等的滿量程電壓,DAC的位數(shù)越多,則分辨率越高。因此,分辨率也常用DAC的數(shù)字量的位數(shù)來表示。

2)轉(zhuǎn)換精度

如果不考慮D/A轉(zhuǎn)換的誤差,DAC轉(zhuǎn)換精度就是分辨率的大小,因此,要獲得高精度的D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果,首先要選擇有足夠高分辨率的DAC。

D/A轉(zhuǎn)換精度分為絕對和相對轉(zhuǎn)換精度,一般用誤差大小表示。DAC的轉(zhuǎn)換誤差包括零點(diǎn)誤差、漂移誤差、增益誤差、噪聲和線性誤差、微分線性誤差等綜合誤差。

絕對轉(zhuǎn)換精度是指滿刻度數(shù)字量輸入時(shí),模擬量輸出接近理論值的程度。它和標(biāo)準(zhǔn)電源的精度、權(quán)電阻的精度有關(guān)。相對轉(zhuǎn)換精度指在滿刻度已經(jīng)校準(zhǔn)的前提下,整個(gè)刻度范

圍內(nèi),對應(yīng)任意模擬量的輸出與它的理論值之差。它反映了DAC的線性度。通常,相對轉(zhuǎn)換精度比絕對轉(zhuǎn)換精度更有實(shí)用性。

相對轉(zhuǎn)換精度一般用絕對轉(zhuǎn)換精度相對于滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)來表示,有時(shí)也用最低位(LSB)的幾分之幾表示。例如,設(shè)VFS(即滿量程輸出電壓)為5V,n位DAC的相對轉(zhuǎn)

換精度為±0.1%,則最大誤差為±0.1%×VFS=±5mV。

3)非線性誤差

D/A轉(zhuǎn)換器的非線性誤差定義為實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想特性曲線之間的最大偏差,并以該偏差相對于滿量程的百分?jǐn)?shù)度量。轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)一般要求非線性誤差不大于±(1/2)LSB。

4)轉(zhuǎn)換時(shí)間

從數(shù)字量輸入至D/A轉(zhuǎn)換開始到D/A轉(zhuǎn)換完成并輸出對應(yīng)的模擬量所需要的時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換時(shí)間。轉(zhuǎn)換時(shí)間反映了DAC的轉(zhuǎn)換速度。

8.2.2DAC0832

DAC0832是美國國家半導(dǎo)體公司(NationalSemiconductor)生產(chǎn)的8位分辨率D/A轉(zhuǎn)

換芯片。這款D/A轉(zhuǎn)換芯片以其價(jià)格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn),在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

1.DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8－11所示,其內(nèi)部主要由一個(gè)8位輸入鎖存器、一個(gè)8位寄存器和一個(gè)8位轉(zhuǎn)換器三部分組成。鎖存器和寄存器可以分別進(jìn)行控制,根據(jù)需要轉(zhuǎn)換

成多種工作方式。LE1和LE2是鎖存命令端。當(dāng)ILE=1、CS=WR1=0時(shí),LE1=1,輸入鎖存器的輸出隨輸入變化;而當(dāng)WR1=1時(shí),LE1=0,數(shù)據(jù)被鎖存在輸入鎖存器中,不受輸入量變化影響。當(dāng)WR2=XFER=0時(shí),LE2=1,允許8位寄存器的輸出隨輸入變化。

否則,LE2=0,數(shù)據(jù)被鎖存于寄存器?？梢钥闯?能否進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換,取決于LE1和LE2的狀態(tài)。通過CS、WR1、WR2、XFER控制信號的變化,可以很靈活地實(shí)現(xiàn)對鎖存器和寄存器的獨(dú)立控制。

DAC0832的轉(zhuǎn)換器采用R－2RT型電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換器的工作原理是:待轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)字接口控制各位相應(yīng)的開關(guān),以接通或斷開各自的解碼電阻,從

而改變標(biāo)準(zhǔn)電源經(jīng)電阻解碼網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的總電流,該電流經(jīng)放大器放大后,輸出與數(shù)字量相對應(yīng)的模擬電壓。

2.DAC0832引腳介紹

DAC0832采用雙列直插式封裝,引腳排列如圖8－12所示。圖8－12DAC0832的引腳排列

3.DAC0832與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)

DAC0832在與單片機(jī)連接時(shí),主要考慮以下幾個(gè)方面。

1)數(shù)字量輸入端的連接

由于單片機(jī)的運(yùn)行速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于D/A轉(zhuǎn)換速度,因此D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)字量輸入端與單片機(jī)的接口中必須安置鎖存器,鎖存短暫的輸出信號,為轉(zhuǎn)換器提供足夠時(shí)間的、穩(wěn)定的

數(shù)字信號。當(dāng)D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部沒有輸入鎖存器時(shí),必須在CPU與D/A轉(zhuǎn)換器之間增設(shè)鎖存器或I/O接口;若D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部含有輸入鎖存器時(shí),則可直接連接。從DAC0832

的結(jié)構(gòu)框圖可知,DAC0832內(nèi)部有兩級鎖存,所以在與單片機(jī)連接時(shí),只要將單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線與DAC0832的8位數(shù)字輸入端一一對應(yīng)相接即可。

2)模擬量的輸出

DAC0832為電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器,要獲得模擬電壓輸出,需外加運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)電流與電壓的轉(zhuǎn)換。其電壓輸出電路有單極性輸出和雙極性輸出兩種形式。如圖8－13所示為兩級運(yùn)算放大器組成的模擬電壓輸出電路。從VD端輸出的是單極性模擬電壓,從VOUT端輸出的是雙極性模擬電壓。參考電壓為+5V時(shí),VD端輸出電壓為0~-5V,

VOUT端輸出電壓為±5V。圖8－13DAC0832的模擬電壓輸出電路

3)外部控制信號的連接

外部控制信號主要有片選信號、寫信號及啟動(dòng)信號。此外,還有電源及參考電平,可根據(jù)D/A轉(zhuǎn)換器的具體要求進(jìn)行選擇。片選信號、寫信號、啟動(dòng)信號是D/A轉(zhuǎn)換器的主

要控制信號,它們一般由CPU或譯碼器提供。

4.DAC0832的工作方式

DAC0832在使用時(shí),可以通過對控制信號的不同設(shè)置來實(shí)現(xiàn)完全直通方式、單緩沖方式(只用一級輸入鎖存,另一級始終暢通)、雙緩沖方式(兩級輸入鎖存)三種工作方式。

完全直通方式是將輸入鎖存器和寄存器都設(shè)成跟隨狀態(tài),只要有數(shù)字量輸入,立即進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換,這種方式在實(shí)際應(yīng)用中很少使用。

1)單緩沖方式

單緩沖方式是使輸入鎖存器和寄存器中的任意一個(gè)始終工作于直通狀態(tài),另一個(gè)處于受控的鎖存器狀態(tài)。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,當(dāng)只有一路模擬量輸出,或雖然有幾路模擬量,但不需要同步輸出時(shí),就可以采用單緩沖方式。在這種方式下,將兩級寄存器的控制信號并聯(lián),在控制信號的作用下,數(shù)據(jù)經(jīng)過始終處于暢通狀態(tài)的8位輸入鎖存器直接進(jìn)入寄存器中。

如圖8－14所示,ILE接+5V,片選信號端CS和數(shù)據(jù)傳輸控制信號端都接至單片機(jī)的P2.7,這樣,8位輸入鎖存器的地址就是7FFFH。當(dāng)CPU選通DAC0832后,只要輸出WR信號,CPU就對DAC0832執(zhí)行一次寫操作,把一個(gè)8位數(shù)字信號直接寫入DAC0832,然后經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換輸出為模擬信號。圖8－14DAC0832單緩沖工作方式應(yīng)用

2)雙緩沖方式

雙緩沖器方式主要用于需要同時(shí)輸出幾路模擬信號的場合。此時(shí),每一路模擬量輸出需要一片DAC0832,從而構(gòu)成個(gè)DAC0832同步輸出系統(tǒng)。這種方式要求DAC0832的入鎖存器的鎖存信號和寄存器的鎖存信號分開控制。圖8－15所示為兩路模擬量同步輸出電路,DAC0832(1)輸入鎖存器的CS接至單片機(jī)的P2.5,相應(yīng)的DAC0832(1)輸入鎖存器的地址為DFFFH,DAC0832(2)輸入鎖存器的CS接至單片機(jī)的P2.6,相應(yīng)的輸入鎖存器的地址為BFFFH,兩個(gè)DAC0832的XFER都接至單片機(jī)的P2.7,所以寄存器的地址為7FFFH。圖8－15DAC0832雙緩沖工作方式應(yīng)用

任務(wù)8－2用DAC0832產(chǎn)生三角波電壓

任務(wù)目的設(shè)計(jì)一個(gè)簡易三角波信號發(fā)生器,采用DAC0832將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為0~+5V的三角波電壓輸出。任務(wù)準(zhǔn)備設(shè)備及軟件:萬用表、計(jì)算機(jī)、KeilμVision4軟件、Proteus軟件。

任務(wù)實(shí)施

1.任務(wù)分析

在只要求有一路模擬量輸出或幾路模擬量不需要同時(shí)輸出的場合,DAC0832和MCS51系列單片機(jī)的接口電路如圖8－16所示。圖8－16所示電路中,VCC、ILE并聯(lián)

于+5V電源,WR1、WR2并聯(lián)于單片機(jī)的P3.6引腳;CS、XFER并聯(lián)于P2.7(片選端)引腳。此時(shí),DAC0832相當(dāng)于一個(gè)單片機(jī)外部擴(kuò)展的存儲(chǔ)器,地址為7FFFH。只要采用對片外存儲(chǔ)器尋址的方法將數(shù)據(jù)寫入該地址,DAC0832就會(huì)自動(dòng)開始D/A轉(zhuǎn)換。圖8－16簡易三角波信號發(fā)生器

DAC0832的輸出是電流型的,但實(shí)際應(yīng)用中往往需要的是電壓輸出信號,所以電路中需要采用運(yùn)算放大器來實(shí)現(xiàn)電流/電壓轉(zhuǎn)換。輸出電壓值:

式中:D為輸出的數(shù)據(jù)字節(jié),取值范圍為0~255;VREF為基準(zhǔn)電壓。所以,只要改變輸入DAC0832的數(shù)字量,輸出的電壓就會(huì)發(fā)生變化。

2.程序設(shè)計(jì)

(1)選中DAC0832。單片機(jī)通過P2.7送出一個(gè)低電平到DAC0832的CS和XFER引腳,DAC0832就被選中;再通過P3.6輸出低電平信號送至WR1和WR2引腳,使能DAC0832的寫選通信號。

(2)向DAC0832輸入數(shù)據(jù)。單片機(jī)通過P0口向DAC0832輸入8位數(shù)據(jù)。

(3)DAC0832對送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換,并從IOUT1端輸出信號電流。

(4)將Keil開發(fā)環(huán)境的目標(biāo)選項(xiàng)卡中C51的代碼優(yōu)化級別設(shè)置為0級別。

3.Proteus軟件仿真

經(jīng)Keil軟件編譯通過后,可利用Proteus軟件進(jìn)行仿真。在ProteusISIS編輯環(huán)境中繪制仿真電路圖,將編譯好的hex文件載入AT89C51。啟動(dòng)仿真后再將示波器的電壓幅值設(shè)置為1V格,分辨率設(shè)置為1ms/格,即可看到如圖8－17所示的三角波電壓輸出。圖8－17簡易三角波信號發(fā)生器的仿真波形圖

本章小結(jié)

模/數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)/模轉(zhuǎn)換在實(shí)際工程中應(yīng)用廣泛,因此,掌握模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片的應(yīng)用技術(shù)是十分必要的。雖然模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片的型號繁多,但只要熟練