51單片機學(xué)習(xí)-第8章 波形發(fā)生器設(shè)計.ppt

1、1,子情境一 D/A轉(zhuǎn)換器 子情境二 正弦波發(fā)生器的設(shè)計,情境八 波形發(fā)生器,2,1DAC的性能指標(biāo) DAC輸入的是數(shù)字量，經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸出的是模擬量。有關(guān) D/A 轉(zhuǎn)換器的技術(shù)性能指標(biāo)很多，例如絕對精度、相對精度、線性度、輸出電壓范圍、溫度系數(shù)、輸入數(shù)字代碼 種類(二進制或 BCD 碼)等。下面介紹幾個與接口有關(guān)的技術(shù)性能指標(biāo)。 (1).分辨率 分辨率是 D/A 轉(zhuǎn)換器對輸入量變化敏感程度,子情境一 D/A轉(zhuǎn)換器,3,的描述，與輸入數(shù)字量的位數(shù)有關(guān)。如果數(shù)字量的位數(shù)為n，則 D/A 轉(zhuǎn)換器的分辨率為 2-n。這就意味著D/A轉(zhuǎn)換器能對滿刻度的2-n 輸入量做出反應(yīng)。例如，8 位數(shù)的分辨率為 1/

2、256，10 位數(shù)的分辨率為 1/1024 等，如表54。 (2).精度 DAC的精度定義為實際輸出電壓或電流與理論值之間的誤差。這是DAC的靜態(tài)指標(biāo)，一般采用采用最小有效位LSB的分?jǐn)?shù)表示，例如l2LSB。如果分辨率為20mV。則它的精度是10mV。,3,子情境一 D/A轉(zhuǎn)換器,4,(3).線性度 DAC的線性度定義為數(shù)字量變化時，DAC輸出的模擬電壓或電流按比例關(guān)系變化的程度。理想的DAC是線性的，但實際上有誤差，在02n-1的數(shù)字轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)，實際輸出電流或電壓與理論值之間的最大偏差稱為線性誤差。 (4).穩(wěn)定時間 當(dāng)輸入至DAC的二進制數(shù)發(fā)出變化時，模擬輸出電壓或電流也要跟著變化，模擬輸

3、出電壓,4,子情境一 D/A轉(zhuǎn)換器,5,下面以目前使用較普遍的8位ADC0832轉(zhuǎn)換芯片為例講解 51系列單片機與DAC芯片的接口設(shè)計。 （1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳 DAC0832是一個8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器。單電源供電，從+5V+15V 均可正常工作?；鶞?zhǔn)電壓的范圍為-10V+10V；電流建立時間為 1s；CMOS工藝，低功耗20mW。 DAC0832 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 5-22 所示。,5,子情境一 D/A轉(zhuǎn)換器,6,圖 522 DAC0832 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖,6,7,該轉(zhuǎn)換器由輸入寄存器和 DAC 寄存器構(gòu)成兩級數(shù)據(jù)輸入鎖存。使用時，數(shù)據(jù)輸入可以 采用兩級鎖存(雙鎖存)形式、單級鎖存(一級鎖存，

4、一級直通)形式或直接輸入(兩級直通)形式。 DAC0832的引腳如圖5-23所示。,7,子情境一 D/A轉(zhuǎn)換器,8,8,圖5-23 DAC0832的引腳,9,各引腳的功能如下： DI7DI0轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入，TTL電平，有效時間大于90ms。 片選信號輸入端，低電平有效。 ILE數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入端，高電平有效。 輸入寄存器寫選通輸入端，低電平有效。當(dāng) 為0，ILE為1， 為0時，DI7DI0狀態(tài)被鎖存到輸入寄存器。,9,子情境一 D/A轉(zhuǎn)換器,10,DAC寄存器寫選通輸入端，低電平有效。當(dāng) 為0， 為0時，輸入寄存器的狀態(tài)被傳送到DAC寄存器中。 數(shù)據(jù)傳送控制信號輸入端，低電平有效 。 I

5、out1電流輸出端，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)全為1時，輸出電流最大；全為0時輸出電流最小。 Iout2電流輸出端。 DAC轉(zhuǎn)換器的特性之一是：Iout1 +Iout2=常數(shù)。,10,子情境一 D/A轉(zhuǎn)換器,11,反饋電阻端，芯片內(nèi)部此端與Iout1之間已接有一個15K電阻。 基準(zhǔn)電壓輸入端，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。 DGND數(shù)字地。 AGND模擬地。,11,子情境一 D/A轉(zhuǎn)換器,12,(2) DAC0832的工作方式 DAC0832有3種工作方式：直通方式、單緩沖方式、雙緩沖方式。 直通方式 圖524所示為直通方式的連接方法。XFER、 、 接地

6、，ILE接高電平。,12,子情境一 D/A轉(zhuǎn)換器,13,13,圖524 ADC0832直通方式接口,14,. 單緩沖方式的連接 所謂單緩沖方式就是使 DAC0832 的兩個輸入寄存器中有一個處于直通方式，而另一個處于受控的鎖存方式。在實際應(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時，就可采用單緩沖方式。單緩沖方式的兩種連接如圖 525 所示。,14,子情境一 D/A轉(zhuǎn)換器,15,15,圖5-25 DAC0832 單緩沖方式接口,16,.雙緩沖方式的連接 所謂雙緩沖方式就是把 DAC0832 的兩個鎖存器都接成受控鎖存方式。雙緩沖 DAC0832的連接如圖 5-26所示。

7、采用地址譯碼輸出分別接 CS 和 XFER 來實現(xiàn)，然后再給 WR1 和 WR2 提供寫選通信號，這樣就完成了兩個鎖存器都可控的雙緩沖接口方式,16,子情境一 D/A轉(zhuǎn)換器,17,17,圖5-26 DAC0832 雙緩沖方式接口,18,一、任務(wù)目標(biāo) 通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)了解單片機常用接口的使用方法。 二、任務(wù)分析 利用單片機和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路dac0832產(chǎn)生一個正弦波，波形能用示波器檢測。,18,子情境二 正弦波發(fā)生器的設(shè)計,19,三、硬件設(shè)計 波形的產(chǎn)生是通過AT89S51 執(zhí)行某一波形發(fā)生程序，向D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端按一定的規(guī)律發(fā)生數(shù)據(jù)，從而在D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出端得到相應(yīng)的電壓波形 。,19,

8、子情境二 正弦波發(fā)生器的設(shè)計,20,四、程序設(shè)計 程序設(shè)計的關(guān)鍵點在于將正弦波產(chǎn)生的數(shù)據(jù)先存起來，再查表直接發(fā)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換電路上進行轉(zhuǎn)換就可以了。,20,子情境二 正弦波發(fā)生器的設(shè)計,21,21,子情境二 正弦波發(fā)生器的設(shè)計,MOV DPTR,#SINTAB ;正弦表寫入內(nèi)部RAM6DH-7FH MOV R0,#6DHLOOP: CLR A MOVC A,A+DPTR MOV R0,A INC DPTR INC R0 CJNE R0,#80H,LOOP MOV DPTR,#7FFFH ;設(shè)置D/A轉(zhuǎn)換器的端口地址 MOV R0,#6DH ;設(shè)置正弦表指針,22,子情境二 正弦波發(fā)生器的設(shè)計,L

9、OOP1: MOV A,R0 ;查表 MOVX DPTR,A ;D/A轉(zhuǎn)換 ACALL DELAY ;延時，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 DEC R0 ;正弦表位移量增量 CJNE R0, #6DH,LOOP1 ;第一象限輸出完？LOOP2: MOV A,R0 ;查表 MOVX DPTR,A ;D/A轉(zhuǎn)換 acall DELAY ;延時，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 DEC R0 ;正弦表位移量減量 CJNE R0, #6DH,LOOP2 ;第二象限輸出完？LOOP3: MOV A,R0 ;查表 CPL A ;表值取反 MOVX DPTR,A ;D/A轉(zhuǎn)換 ACALL DELAY ;延時，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 INC R0 ;正弦表

10、位移量增量 CJNE R0,#7FH,LOOP3 ;第三象限輸出完？,23,子情境二 正弦波發(fā)生器的設(shè)計,LOOP4:MOV A,R0 ;查表 CPL A ;表值取反 MOVX DPTR,A ;D/A轉(zhuǎn)換 ACALL DELAY ;延時，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 DEC R0 ;正弦表位移量減量 CJNE R0,#6DH,LOOP4 ;第四象限輸出完？ SJMP LOOP1DELAY:MOV R7,#200 ; 延時50msDEL1:MOV R6,#123 NOPDEL2：JNZ R6,DEL2 DJNZ R7,DEL1 RET,24,子情境二 正弦波發(fā)生器的設(shè)計,SINTAB:DB 80H,83H,86

11、H,89H,8DH,90H,93H,96HDB 99H,9CH,9FH,0A2H,0A5H,0A8H,0ABH,0AEHDB 0B1H,0B4H,0B7H,0BAH,0BCH,0BFH,0C2H,0C5HDB 0C7H,0CAH,0CCH,0CFH,0D1H, 0D4H,0D6H,0D8HDB 0DAH,0DDH,0DFH,0E1H,0E3H, 0E5H,0E7H,0E9HDB 0EAH,0ECH,0EEH,0EFH,0F1H, 0F2H,0F4H,0F5HDB 0F6H,0F7H,0F8H,0F9H,0FAH, 0FBH,0FCH,0FDHDB 0FDH,0FEH,0FFH,0FFH,0FF

12、H, 0FFH,0FFH,0FFHDB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH, 0FFH,0FEH,0FDHDB 0FDH,0FCH,0FBH,0FAH,0F9H, 0F8H,0F7H,0F6HDB 0F5H,0F4H,0F2H,0F1H,0EFH, 0EEH,0ECH,0EAHDB 0E9H,0E7H,0E5H,0E3H,0E1H, 0DEH,0DDH,0DAHDB 0D8H,0D6H,0D4H,0D1H,0CFH, 0CCH,0CAH,0C7HDB 0C5H,0C2H,0BFH,0BCH,0BAH, 0B7H,0B4H,0B1HDB 0AEH,0ABH,0A8H,0A5H,0A

13、2H, 9FH, 9CH, 99H,25,子情境二 正弦波發(fā)生器的設(shè)計,DB 96H, 93H, 90H, 8DH, 89H, 86H, 83H, 80HDB 80H, 7CH, 79H, 78H, 72H, 6FH, 6CH, 69HDB 66H, 63H, 60H, 5DH, 5AH, 57H, 55H, 51HDB 4EH, 4CH, 48H, 45H, 43H, 40H, 3DH, 3AHDB 38H, 35H, 33H, 30H, 2EH, 2BH, 29H, 27HDB 25H, 22H, 20H, 1EH, 1CH, 1AH, 18H, 16HDB 15H, 13H, 11H, 10H, 0EH, 0DH, 0BH, 0AHDB 09H, 08H, 07H, 06H, 05H, 04H, 03H, 02HDB 02H, 01H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00HDB 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 01H, 02HDB 02H, 03H, 04H, 05H, 06H, 07H, 08H, 09HDB 0AH, 0BH, 0DH, 0EH, 10H, 11H, 1