DA和AD转换电路图.ppt

第第1111章章 MCS-51 MCS-51与与D/AD/A转换器、转换器、A/DA/D转换转换 器的接口器的接口 非电物理量非电物理量（温度、压力、流量、速度等），须（温度、压力、流量、速度等），须经经传感器传感器转换成模拟电信号（电压或电流），必须转转换成模拟电信号（电压或电流），必须转换成数字量，才能在单片机中处理。换成数字量，才能在单片机中处理。A/D A/D转换器转换器（ADCADC）：模拟量模拟量数字量的器件数字量的器件，D/A D/A转换器转换器（DACDAC）：数字量数字量模拟量的器件模拟量的器件。数字量，也常常需要转换为模拟信号。数字量，也常常需要转换为模拟信号。只需只需合理选用商品化合理选用商品化的大规模的大规模ADCADC、DACDAC芯片，芯片，了了解引脚及功能以及与单片机的接口设计。解引脚及功能以及与单片机的接口设计。11.1 11.1 MCS-51MCS-51与与DACDAC的接口的接口11.1.1 D/A11.1.1 D/A转换器概述转换器概述1.1.概述概述 输入：输入：数字量，数字量，输出：输出：模拟量。模拟量。转换过程：转换过程：送到送到DACDAC的各位二进制数按其权的大小的各位二进制数按其权的大小转换为相应的模拟分量，再把各模拟分量叠加，其和转换为相应的模拟分量，再把各模拟分量叠加，其和就是就是D/AD/A转换的结果。转换的结果。使用使用D/AD/A转换器时，要注意区分转换器时，要注意区分:*D/A*D/A转换器的输出形式转换器的输出形式;*内部是否带有锁存器。内部是否带有锁存器。(1)(1)输出形式输出形式 两种输出形式两种输出形式:电压输出电压输出形式与形式与电流输出电流输出形式。形式。电流输出的电流输出的D/AD/A转换器，如需模拟电压输出，可在其转换器，如需模拟电压输出，可在其输出端加一个输出端加一个I-VI-V转换转换电路。电路。（2 2）D/AD/A转换器内部是否带有锁存器转换器内部是否带有锁存器 D/A D/A转换需要一定时间，这段时间内转换需要一定时间，这段时间内输入端的数字输入端的数字量应稳定，量应稳定，为此应在数字量输入端之前设置锁存器，为此应在数字量输入端之前设置锁存器，以提供数据锁存功能。根据芯片内是否带有锁存器，以提供数据锁存功能。根据芯片内是否带有锁存器，可分为可分为内部无锁存器的内部无锁存器的和和内部有锁存器内部有锁存器的两类。的两类。*内部无锁存器的内部无锁存器的D/AD/A转换器转换器 可与可与P1P1、P2P2口口直接相接（因直接相接（因P1P1口和口和P2P2口的输出有锁存口的输出有锁存功能）。但与功能）。但与P0P0口口相接，需增加锁存器。相接，需增加锁存器。*内部带有锁存器的内部带有锁存器的D/AD/A转换器转换器 内部不但有锁存器，还包括地址译码电路，有的还内部不但有锁存器，还包括地址译码电路，有的还有双重或多重的数据缓冲电路，可与有双重或多重的数据缓冲电路，可与MCS-51MCS-51的的P0P0口直口直接相接。接相接。2.2.主要技术指标主要技术指标(1)(1)分辨率分辨率 输入给输入给DACDAC的的单位数字量变化单位数字量变化引起的模拟量输出的引起的模拟量输出的变化，通常变化，通常定义为输出满刻度值与定义为输出满刻度值与2 2n n之比。显然，二之比。显然，二进制位数越多，分辨率越高。进制位数越多，分辨率越高。例如，例如，若满量程为若满量程为1010V V，根据定义则分辨率为根据定义则分辨率为1010V/2V/2n n。设设8 8位位D/AD/A转换，即转换，即n=8n=8，分辨率为分辨率为1010V/2V/2n n=39.1mV=39.1mV，该值占满量程的该值占满量程的0.391%0.391%，用，用1 1LSBLSB表示。表示。同理：同理：1010位位 D/AD/A：1 1 LSB=9.77mV=0.1%LSB=9.77mV=0.1%满量程满量程 1212位位 D/AD/A：1 1 LSB=2.44mV=0.024%LSB=2.44mV=0.024%满量程满量程根据对根据对DACDAC分辨率的需要分辨率的需要,来选定来选定DACDAC的位数。的位数。(2)(2)建立时间建立时间 描述描述DACDAC转换快慢的参数转换快慢的参数,表明转换速度。表明转换速度。定义：定义：为从输入数字量到输出达到终值误差为从输入数字量到输出达到终值误差(1/2)(1/2)LSBLSB(最低有效位最低有效位)时所需的时间。时所需的时间。电流输出时间较短电流输出时间较短，电，电压输出的，加上压输出的，加上I-VI-V转换的时间，因此建立时间要长转换的时间，因此建立时间要长一些。快速一些。快速DACDAC可达可达1 1 s s以下。以下。(3(3）精度）精度 理想情况，精度与分辨率基本一致，理想情况，精度与分辨率基本一致，位数越多位数越多精度越高。但由于电源电压、参考电压、电阻等各种精度越高。但由于电源电压、参考电压、电阻等各种因素存在着误差因素存在着误差,精度与分辨率并不完全一致。精度与分辨率并不完全一致。位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转换器精度会有所不同。换器精度会有所不同。例如例如，某型号的，某型号的8 8位位DACDAC精度为精度为0.19%0.19%，另一型号的，另一型号的8 8位位DACDAC精度为精度为0.05%0.05%。11.1.2 11.1.2 MCS-51MCS-51与与8 8位位DAC0832DAC0832的接口的接口1.1.DAC0832DAC0832芯片介绍芯片介绍(1)(1)DAC0832DAC0832的特性的特性 美国国家半导体公司产品，具有美国国家半导体公司产品，具有两个输入数据寄存两个输入数据寄存器器的的8 8位位DAC,DAC,能直接与能直接与MCS-51MCS-51单片机相连。主要特性如单片机相连。主要特性如下：下：*分辨率为分辨率为8 8位位；*电流输出，电流输出，稳定时间为稳定时间为1 1 s s；*可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入；可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入；*单一电源供电（单一电源供电（+5+5+15+15V V）；）；（2 2）DAC0832DAC0832的引脚及逻辑结构的引脚及逻辑结构引脚：引脚：DAC0832DAC0832的的逻辑结构逻辑结构：引脚功能：引脚功能：DI0DI0DI7DI7：8 8位数字信号输入端位数字信号输入端CSCS*：片选端。片选端。ILEILE：数据锁存允许控制端，高电平有效。数据锁存允许控制端，高电平有效。WR1WR1*：输入寄存器写选通控制端。当输入寄存器写选通控制端。当CSCS*=0=0、ILE=1ILE=1、WR1 WR1*=0=0时，数据信号被锁存时，数据信号被锁存在在输入寄存器中。输入寄存器中。XFERXFER*：数据传送控制。数据传送控制。WR2WR2*：DACDAC寄存器写选通控制端。当寄存器写选通控制端。当XFERXFER*=0=0，WR2WR2*=0=0 时，输入寄存器状态传入时，输入寄存器状态传入DACDAC寄存器中。寄存器中。IOUTIOUT1 1：电流输出电流输出1 1端，输入数字量全端，输入数字量全“1”“1”时，时，IOUTIOUT1 1最最大，大，输入数字量全为输入数字量全为“0”“0”时，时，IOUTIOUT1 1最小。最小。IOUTIOUT2 2：D/AD/A转换器电流输出转换器电流输出2 2端，端，IOUTIOUT2 2+IOUT+IOUT1 1=常数。常数。R Rfbfb：外部反馈信号输入端，外部反馈信号输入端，内部已有反馈电阻内部已有反馈电阻R Rfbfb，根据需要也可外接反馈电阻。根据需要也可外接反馈电阻。VccVcc：电源输入端，可在电源输入端，可在+5+5V V+15V+15V范围内。范围内。DGNDDGND：数字信号地。数字信号地。AGNDAGND：模拟信号地。模拟信号地。“8“8位输入寄存器位输入寄存器”用于存放用于存放CPUCPU送来的数字量，使输入送来的数字量，使输入 数字量得到缓冲和锁存，由数字量得到缓冲和锁存，由LE1LE1*控制；控制；“8“8位位DACDAC寄存器寄存器”存放待转换的数字量，由存放待转换的数字量，由LE2LE2*控制控制；“8“8位位D/AD/A转换电路转换电路”由由T T型电阻网络和电子开关组成，型电阻网络和电子开关组成，T T 型电阻网络输出和数字量成正比的模拟电流。型电阻网络输出和数字量成正比的模拟电流。2.2.DACDAC的应用的应用接口与接口与DACDAC的具体应用有关。的具体应用有关。(1)(1)单极性电压输出单极性电压输出 单极性模拟电压输出，可采用图单极性模拟电压输出，可采用图11-511-5或图或图11-911-9所所示接线。示接线。输出电压输出电压V Voutout与与输入数字量输入数字量B B的关系的关系:V Voutout =（B/256B/256）*V*VRFERFE 式中，式中，B=b72B=b727 7+b62+b626 6+b12+b121 1+b02+b020 0；B B为为0 0时，时，V Voutout也为也为0 0，输入数字量为，输入数字量为255255时，时，V Voutout为为最大值最大值,单极性。单极性。（2 2）双极性电压输出）双极性电压输出 双极性电压输出，采用图双极性电压输出，采用图11-311-3接线：接线：V Voutout=（B B128128）*（V VREFREF/128/128）由上式，在由上式，在选选用用+V VREFREF时，（时，（1 1）若输入数字量）若输入数字量b7b71 1，则则V Voutout为正；（为正；（2 2）若输入数字量）若输入数字量b7b70 0，则则V Voutout为负。为负。在选用在选用-V VREFREF时，时，V Voutout与与+V VREFREF时极性相反。时极性相反。（3 3）DACDAC用作程控放大器用作程控放大器DACDAC还可作程控放大器，见图还可作程控放大器，见图11-411-4。DACDAC的输出和输入之间的关系的输出和输入之间的关系:V Voutout=-V Vinin*(256/B*(256/B）256/256/B B看作看作放大倍数放大倍数。但输入数字量。但输入数字量B B不得为不得为“0”“0”。3.3.MCS-51MCS-51与与DAC0832DAC0832的接口电路的接口电路(1)(1)单缓冲方式单缓冲方式 DAC0832DAC0832的两个数据缓冲器有的两个数据缓冲器有一个处于直通方式一个处于直通方式，另一个处于受控的锁存方式。另一个处于受控的锁存方式。在不在不要求多路输出同步要求多路输出同步的情况下，可采用单缓冲方的情况下，可采用单缓冲方式。式。单缓冲方式的接口如图单缓冲方式的接口如图11-5:11-5:由图由图11-211-2，WR2WR2*和和XFERXFER*接地，故接地，故DAC0832DAC0832的的“8“8位位DACDAC寄存器寄存器”（图（图11-211-2）处于处于直通方式直通方式。“8“8位输入寄位输入寄存器存器”受受CSCS*和和WR1WR1*端控制端控制，且由译码器输出端，且由译码器输出端FEHFEH送来送来（也可由（也可由P2P2口的某一根口线来控制）。因此，口的某一根口线来控制）。因此，80318031执执行如下两条指令就可在行如下两条指令就可在WR1WR1*和和CSCS*上产生低电平信号，上产生低电平信号，使使08320832接收接收80318031送来的数字量。送来的数字量。MOVMOVR0R0，#0FEH#0FEH ；DACDAC地址地址FEHFEHR0 R0 MOVX R0MOVX R0，A A ；WRWR*和译码器和译码器FEHFEH输出端有效输出端有效现说明现说明DAC0832DAC0832单缓冲方式的应用。单缓冲方式的应用。例例11-111-1 DAC0832DAC0832用作波形发生器。分别写出产生用作波形发生器。分别写出产生锯锯齿波、三角波齿波、三角波和和矩形波矩形波的程序。的程序。(1)(1)锯齿波的产生锯齿波的产生 ORG 2000HORG 2000HSTART:MOV R0START:MOV R0，#0FEH#0FEH；DACDAC地址地址FEHFEH R0 R0MOV AMOV A，#00H#00H；数字量数字量A ALOOP:MOVX R0LOOP:MOVX R0，A A；数字量数字量D/AD/A转换器转换器INC A INC A；数字量逐次加数字量逐次加1 1SJMP LOOPSJMP LOOP 输入数字量从输入数字量从0 0开始，逐次加开始，逐次加1 1，为为FFHFFH时，加时，加1 1则则清清0 0，模拟输出又为，模拟输出又为0 0，然后又循环，输出锯齿波，如，然后又循环，输出锯齿波，如图图11-611-6。每一上升斜边分每一上升斜边分256256个小台阶，每个小台阶暂留个小台阶，每个小台阶暂留时间为执行后三条指令所需要的时间时间为执行后三条指令所需要的时间。(2)(2)三角波的产生三角波的产生ORG 2000HORG 2000HSTART:MOV R0START:MOV R0，#0FEH#0FEHMOV AMOV A，#00H#00HUP:MOVXUP:MOVXR0R0，A A ；三角波上升边三角波上升边INC AINC AJNZ UPJNZ UPDOWN:DOWN:DEC A DEC A；A=0A=0时再减时再减1 1又为又为FFHFFHMOVX R0MOVX R0，A AJNZ DOWNJNZ DOWN ；三角波下降边三角波下降边SJMP UPSJMP UP(3)(3)矩形波的产生矩形波的产生 ORG 2000HORG 2000HSTART:START:MOV R0MOV R0，#0FEH#0FEHLOOP:LOOP:MOV AMOV A，#data1#data1MOVX R0MOVX R0，A A；置矩形波上限电平置矩形波上限电平LCALL DELAY1LCALL DELAY1；调用高电平延时程序调用高电平延时程序MOV AMOV A，#data2#data2MOVX R0MOVX R0，A A；置矩形波下限电平置矩形波下限电平LCALL DELAY2LCALL DELAY2；调用低电平延时程序调用低电平延时程序SJMP LOOPSJMP LOOP；重复进行下一个周期重复进行下一个周期 DELAY1 DELAY1、DELAY2DELAY2为两个延时程序，决定矩形波高、为两个延时程序，决定矩形波高、低电平时的持续低电平时的持续时间时间。频率也可采用延时长短来改变。频率也可采用延时长短来改变。（2 2）双缓冲方式）双缓冲方式 多路多路同步输出，必须采用双缓冲同步方式同步输出，必须采用双缓冲同步方式。接口电。接口电路如图路如图11-911-9：1 1#DAC0832DAC0832因和译码器因和译码器FDHFDH相连，占有两个相连，占有两个端口地址端口地址FDHFDH和和FFHFFH。2 2#DAC0832DAC0832的两个的两个端口地址端口地址为为FEHFEH和和FFHFFH。其中，其中，FDHFDH和和FEHFEH分别为分别为1 1#和和2 2#DAC0832DAC0832的数字量输入控制端口地的数字量输入控制端口地址，而址，而FFHFFH为启动为启动D/AD/A转换的端口地址。转换的端口地址。图图11-911-9中中DACDAC输出的输出的V VX X和和V VY Y信号要同步，控制信号要同步，控制X X-Y Y绘绘图仪绘制的曲线光滑，否则绘制的图仪绘制的曲线光滑，否则绘制的曲线是阶梯状曲线是阶梯状。控。控制程序如下：制程序如下：例例11-211-2 内部内部RAMRAM中两个长度为中两个长度为2020的数据块，起始地的数据块，起始地址为分别为址为分别为addr1addr1和和addr2addr2，编写能把编写能把addr1addr1和和addrr2addrr2中中数据数据从从1 1#和和2 2#DAC0832DAC0832同步输出同步输出的程的程序。序。addr1addr1和和addr2addr2中的数据，为绘制曲线的中的数据，为绘制曲线的X X、Y Y坐标点。坐标点。DAC0832DAC0832各端口地址：各端口地址：FDH:FDH:1 1#DAC0832DAC0832数字量输入控制端口数字量输入控制端口FEH:FEH:2 2#DAC0832DAC0832数字量输入控制端口数字量输入控制端口FFH:FFH:1 1#和和2 2#DAC0832DAC0832启动启动D/AD/A转换端口转换端口 工作寄存器工作寄存器0 0区的区的R1R1指向指向addr1addr1；1 1区的区的R1R1指向指向addr2addr2；0 0区的区的R2R2存放数据块长度；存放数据块长度；0 0区和区和1 1区的区的R0R0指向指向DACDAC端端口地址。程序为：口地址。程序为：ORG 2000HORG 2000Haddr1 DATA 20H addr1 DATA 20H；定义存储单元定义存储单元addr2 DATA 40H addr2 DATA 40H；定义存储单元定义存储单元DTOUT:MOV R1DTOUT:MOV R1，#addr1#addr1；0 0区区R1R1指向指向addr1addr1MOV R2MOV R2，#20#20 ；数据块长度送数据块长度送0 0区区R2R2SETB RS0SETB RS0 ；切换到工作寄存器切换到工作寄存器1 1区区MOV R1MOV R1，#addr2#addr2；1 1区区R1R1指向指向addr2addr2CLR RS0 CLR RS0 ；返回返回0 0区区NEXT:MOV R0NEXT:MOV R0，#0FDH#0FDH ；0 0区区R0R0指向指向1 1#DAC0832DAC0832数数 ；字量控制端口；字量控制端口MOV AMOV A，R1 R1 ；addr1 addr1中数据送中数据送A AMOVX ROMOVX RO，A A ；addr1 addr1中数据送中数据送1 1#DAC0832DAC0832INC R1 INC R1 ；修改修改addr1addr1指针指针0 0区区R1R1SETB RS0 SETB RS0 ；转转1 1区。区。MOV R0MOV R0，#0FEH#0FEH；1 1区区R0R0指向指向2 2#DAC0832DAC0832数字量数字量 ；控制端口控制端口MOV AMOV A，R1 R1 ；addr2addr2中数据送中数据送A AMOVX R0MOVX R0，A A ；addr2addr2中数据送中数据送2 2#DAC0832DAC0832INC R1 INC R1 ；修改修改addr2addr2指针指针1 1区区R1R1INC R0 INC R0 ；1 1区区R0R0指向指向DACDAC的启动的启动D/AD/A转换端口转换端口MOVX R0MOVX R0，A A ；启动启动DACDAC进行转换进行转换CLR RS0 CLR RS0 ；返回返回0 0区区DJNZ R2DJNZ R2，NEXT NEXT ；若未完，则跳若未完，则跳NEXTNEXTLJMP DTOUT LJMP DTOUT ；若送完，则循环若送完，则循环ENDEND11.1.3 11.1.3 MCS-51MCS-51与与1212位位DAC1208DAC1208的接口的接口 8 8位位DACDAC分辨率不够，可采用分辨率不够，可采用1212位位DACDAC。常用的有常用的有DAC1208DAC1208系列与系列与DAC1230DAC1230系列。系列。1.DAC12081.DAC1208系列的结构引脚及特性系列的结构引脚及特性 双缓冲结构。不是用一个双缓冲结构。不是用一个1212位锁存器，而是用一位锁存器，而是用一个个8 8位锁存器和一个位锁存器和一个4 4位锁存器，以便和位锁存器，以便和8 8位数据线相位数据线相连。连。引脚功能：引脚功能：CSCS*：片选信号。片选信号。WR1WR1*：写信号，低电平有效写信号，低电平有效 BYTE1/BYTE2 BYTE1/BYTE2*：字节顺序控制信号。字节顺序控制信号。1 1：开启开启8 8位位和和4 4位两个锁存器，将位两个锁存器，将1212位全部打入锁存器。位全部打入锁存器。0 0：仅开仅开启启4 4位输入锁存器。位输入锁存器。XFERXFER*：传送控制信号，与传送控制信号，与WR2WR2*信号结合，将输入锁信号结合，将输入锁存器中的存器中的1212位数据送至位数据送至DACDAC寄存器。寄存器。WR2 WR2*：辅助写。该信号与辅助写。该信号与XFERXFER*信号相结合，当同信号相结合，当同为低电平时，把锁存器中数据打入为低电平时，把锁存器中数据打入DACDAC寄存器。当为寄存器。当为高电平时，高电平时，DACDAC寄存器中的数据被锁存起来。寄存器中的数据被锁存起来。DI0-DI11:DI0-DI11:1212位数据输入位数据输入。I IOUT1 OUT1：D/AD/A转换电流输出转换电流输出1 1。当。当DACDAC寄存器全寄存器全1 1时，输时，输 出电流最大，全出电流最大，全0 0时输出为时输出为0 0I IOUT2 OUT2：D/AD/A转换电流输出转换电流输出2 2。I IOUT1OUT1+I+IOUT2OUT2=常数常数R RFBFB：反馈电阻输入反馈电阻输入V VREF REF：参考电压输入参考电压输入V VCC CC：电源电压电源电压DGNDDGND、AGNDAGND：数字地和模拟地数字地和模拟地主要特性：主要特性：（1 1）输出电流稳定时间：）输出电流稳定时间：1 1 s s；（2 2）基准电压：基准电压：V VREFREF=-10=-10+10V+10V；（3 3）单工作电源：单工作电源：+5+5+15+15V V；（4 4）低功耗：低功耗：2020mWmW。2.2.接口电路设计及软件编程接口电路设计及软件编程(1)(1)接口电路设计接口电路设计 8031 8031与与DAC1208DAC1208转换器的接口如图转换器的接口如图11-1111-11。高高8 8位输入寄存器端口地址：位输入寄存器端口地址：40014001H;H;低低4 4位寄存器端口地址：位寄存器端口地址：40004000H;H;DACDAC寄存器的端口地址：寄存器的端口地址：60006000H H。由于由于80318031的的P0.0P0.0分时复用，所以用分时复用，所以用P0.0P0.0与与DAC1208DAC1208的的 BYTE1/BYTE2BYTE1/BYTE2*相连时，要有相连时，要有锁存器锁存器7474LS377LS377。外接外接AD581AD581做做1010V V基准电压源。模拟电压输出接为双基准电压源。模拟电压输出接为双极性。极性。采用双缓冲方式。采用双缓冲方式。先送高先送高8 8位数据位数据DI11DI11 DI4DI4,再送再送入低入低4 4位数据位数据DI3DI3DI0DI0，而不能按相反的顺序传送。如而不能按相反的顺序传送。如先送低先送低4 4位后送高位后送高8 8位，结果会不正确。位，结果会不正确。在在1212位数据分别正确地进入两个输入寄存器后位数据分别正确地进入两个输入寄存器后,再再打开打开DACDAC寄存器。寄存器。单缓冲方式不合适，在单缓冲方式不合适，在1212位数据不是一次送入的情位数据不是一次送入的情况下，边传送边转换，会使输出产生错误的瞬间况下，边传送边转换，会使输出产生错误的瞬间毛刺毛刺。图中图中DAC1208DAC1208的电流输出端外接两个运放的电流输出端外接两个运放LF356LF356，其其中中运放运放1 1用作用作I/VI/V转换转换，运放运放2 2实现实现双极性电压输出双极性电压输出（-10-10V V+10+10V V）。）。电位器电位器W1W1定零点，电位器定零点，电位器W2W2定满度。定满度。2 2软件编程软件编程 设设1212位数字量存放在内部位数字量存放在内部RAMRAM的两个单元，的两个单元，1212位数位数的的高高8 8位位在在DIGITDIGIT单元单元，低低4 4位位在在DIGIT+1DIGIT+1单元的低单元的低4 4位位。按图按图11-1111-11电路，电路，D/AD/A转换程序如下：转换程序如下：MOV DPTRMOV DPTR，#4001H#4001H;8;8位输入寄存器地址位输入寄存器地址MOV R1MOV R1，#DIGIT#DIGIT;高高8 8位数据地址位数据地址MOV AMOV A，R1R1;取出高取出高8 8位数据位数据MOVX DPTRMOVX DPTR，A A;高高8 8位数据送位数据送DAC1208DAC1208DEC DPLDEC DPL;DPTR;DPTR修改为修改为4 4位输入寄位输入寄 ；存器地址；存器地址INC R1INC R1;低低4 4位数据地址位数据地址MOV AMOV A，R1R1;取出低取出低4 4位数据位数据MOVX DPTRMOVX DPTR，A A;低低4 4位数据送位数据送DAC1208DAC1208MOV DPTRMOV DPTR，#6000H#6000H;DAC;DAC寄存器地址寄存器地址MOVX DPTRMOVX DPTR，A A ;12;12位同步输出完成位同步输出完成1212位位D/AD/A转换转换11.1.4 MCS-5111.1.4 MCS-51与与1212位位DAC1230DAC1230系列的接口系列的接口 DAC1230 DAC1230内部结构和应用特性与内部结构和应用特性与DAC1208DAC1208完全相似，完全相似，只不过只不过DAC1230DAC1230系列的低系列的低4 4位数据线在片内与高位数据线在片内与高4 4位数据位数据线相连线相连，在片外表现为在片外表现为8 8位数据线位数据线，故比，故比DAC1208DAC1208少四少四个引脚，个引脚，2020脚脚DIPDIP封装。封装。内部结构及引脚如图内部结构及引脚如图11-1211-12。DAC1230DAC1230与与8 8位单片机的接口比位单片机的接口比DAC1208DAC1208要简单；要简单；但但DAC1208DAC1208系列与系列与1616位单片机连接更方便。位单片机连接更方便。11.2 11.2 MCS-51MCS-51与与ADCADC的接口的接口11.2.1 11.2.1 A/DA/D转换器概述转换器概述 模拟量转换成数字量，模拟量转换成数字量，便于计算机进行处理。便于计算机进行处理。随着超大规模集成电路技术的飞速发展，大量结构随着超大规模集成电路技术的飞速发展，大量结构不同、性能各异的不同、性能各异的A/DA/D转换芯片应运而生。转换芯片应运而生。1.1.A/DA/D转换器的分类转换器的分类 根据转换原理可将根据转换原理可将A/DA/D转换器分成转换器分成两大类两大类（1 1）直接直接型型A/DA/D转换器转换器（2 2）间接型间接型A/DA/D转换器。转换器。A/D A/D转换器的分类如下转换器的分类如下:目前使用较广泛的有：目前使用较广泛的有：逐次比较式转换器、双积分逐次比较式转换器、双积分式转换器、式转换器、-式转换器和式转换器和V/FV/F转换器。转换器。逐次比较型逐次比较型:精度、速度和价格都适中，是最常用精度、速度和价格都适中，是最常用的的A/DA/D转换器件。转换器件。双积分型双积分型:精度高、抗干扰性好、价格低廉精度高、抗干扰性好、价格低廉,但转换但转换速度慢，得到广泛应用。速度慢，得到广泛应用。-型型:具有积分式与逐次比较式具有积分式与逐次比较式ADCADC的双重优点。的双重优点。对工业现场的对工业现场的串模干扰串模干扰具有具有较强的抑制能力较强的抑制能力，不亚于，不亚于双积分双积分ADCADC，但比双积分但比双积分ADCADC的转换速度快的转换速度快，与逐次比与逐次比较式较式ADCADC相比，有较高的信噪比，分辨率高，线性度好相比，有较高的信噪比，分辨率高，线性度好不需采样保持电路。因此，不需采样保持电路。因此，-型得到重视。型得到重视。V/F V/F转换型转换型:适于转换速度要求不太高，远距离信号适于转换速度要求不太高，远距离信号传输。传输。2.2.A/DA/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标(1)(1)转换时间和转换速率转换时间和转换速率 完成一次转换所需要的时间。完成一次转换所需要的时间。转换时间的倒数转换时间的倒数为转为转换速率。换速率。并行式并行式：20205050nsns，速率为速率为50502020M M次次/s s（1M=101M=106 6）；）；逐次比较式逐次比较式：0.40.4 s s，速率为速率为2.52.5M M次次/s s。(2)(2)分辨率分辨率 用输出二进制位数或用输出二进制位数或BCDBCD码位数表示。码位数表示。例如例如AD574AD574，二进制二进制1212位，即用位，即用2 21212个数进行量化，个数进行量化，分辨分辨为为1 1LSBLSB，百百分数表示分数表示1/21/21212=0.24=0.24。又如又如双积分式双积分式A/DA/D转换器转换器MC14433MC14433,分辨率为三位半。分辨率为三位半。若满字位为若满字位为19991999，其，其分辨率为分辨率为1/1999=0.05%1/1999=0.05%。量化过程引起的误差为量化过程引起的误差为量化误差量化误差，是由于，是由于有限位数有限位数字字对模拟量进行量化而引起的误差。对模拟量进行量化而引起的误差。量化误差量化误差理论上理论上规定为规定为1 1个单位分辨率个单位分辨率，提高分辨率可减少量化误差。，提高分辨率可减少量化误差。（3 3）转换精度）转换精度 定义为一个实际定义为一个实际ADCADC与一个理想与一个理想ADCADC在量化值上的差在量化值上的差值。可用绝对误差或相对误差表示。值。可用绝对误差或相对误差表示。3.3.A/DA/D转换器的选择转换器的选择 按输出代码的有效位数分按输出代码的有效位数分:8:8位、位、1010位、位、1212位等。位等。按转换速度分为按转换速度分为超高速超高速（11nsns）、）、高速高速（11 s s）中速中速（11msms）、）、低速低速（11s s）等。等。为适应系统集成需要，将多路转换开关、时钟电为适应系统集成需要，将多路转换开关、时钟电路、基准电压源、二路、基准电压源、二/十进制译码器和转换电路集成十进制译码器和转换电路集成在一个芯片内，为用户提供方便。在一个芯片内，为用户提供方便。（1 1）A/DA/D转换器位数的确定转换器位数的确定 系统总精度涉及的环节较多：系统总精度涉及的环节较多：传感器传感器变换精度、变换精度、信号预处理电路信号预处理电路精度和精度和A/DA/D转换器转换器及输出电路、控制及输出电路、控制机构精度，还包括软件控制算法。机构精度，还包括软件控制算法。A/D A/D转换器的位数至少要比系统总精度要求的最转换器的位数至少要比系统总精度要求的最低分辨率高低分辨率高1 1位，位，位数应与其他环节所能达到的精度位数应与其他环节所能达到的精度相适应。只要不低于它们就行，太高无意义，且价相适应。只要不低于它们就行，太高无意义，且价高。高。8 8位以下：位以下：低分辨率低分辨率，9 91212位：位：中分辨率中分辨率，1313位位以上：以上：高分辨率高分辨率。（2 2）A/DA/D转换器转换速率的确定转换器转换速率的确定 从启动转换到转换结束，输出稳定的数字量，需要一从启动转换到转换结束，输出稳定的数字量，需要一定的时间，这就是定的时间，这就是A/DA/D转换器的转换时间。转换器的转换时间。低速：低速：转换时间从几转换时间从几msms到几十到几十m ms s 。中速：中速：逐次比较型的逐次比较型的A/DA/D转换器的转换时间可从几转换器的转换时间可从几 s s 100100 s s左右。左右。高速：高速：转换时间仅转换时间仅2020100100nsns。适用于雷达、数字通讯、适用于雷达、数字通讯、实时光谱分析、实时瞬态纪录、视频数字转换实时光谱分析、实时瞬态纪录、视频数字转换 系统等。系统等。如用转换时间为如用转换时间为100100 s s的集成的集成A/DA/D转换器，其转换转换器，其转换速率为速率为1010千次千次/秒。根据采样定理和实际需要，一个周秒。根据采样定理和实际需要，一个周期的波形需采期的波形需采1010个点，最高也只能处理个点，最高也只能处理1 1kHzkHz的信号。把的信号。把转换时间减小到转换时间减小到1010 s s，信号频率可提高到信号频率可提高到1010kHzkHz。（3 3）是否加采样保持器）是否加采样保持器 直流和变化非常缓慢的信号可不用采样保持器。直流和变化非常缓慢的信号可不用采样保持器。其他情况都要加采样保持器。其他情况都要加采样保持器。根据根据分辨率、转换时间、信号带宽分辨率、转换时间、信号带宽关系，关系，是否要加是否要加采样保持器采样保持器：如果是：如果是8 8位位ADC,ADC,转换时间转换时间100100msms,无采样保无采样保持器，信号的允许频率是持器，信号的允许频率是0.120.12HzHz；如果是如果是1212位位ADCADC，该，该频率为频率为0.00770.0077HzHz。如果转换时间是如果转换时间是100100 s s，ADCADC是是8 8位位时，时，该频率为该频率为1212HzHz，1212位时是位时是0.770.77HzHz。（4 4）工作电压和基准电压）工作电压和基准电压 选择使用单一选择使用单一+5+5V V工作电压的芯片，与单片机系统共工作电压的芯片，与单片机系统共用一个电源就比较方便。用一个电源就比较方便。基准电压源是提供给基准电压源是提供给A/DA/D转换器在转换时所需要的转换器在转换时所需要的参考电压，参考电压，在要求较高精度时在要求较高精度时，基准电压要单独用高，基准电压要单独用高精度稳压电源供给。精度稳压电源供给。11.2.2 11.2.2 MCS-51MCS-51与与ADC 0809ADC 0809（逐次比较型）的接口逐次比较型）的接口1.ADC08091.ADC0809引脚及功能引脚及功能 逐次比较式逐次比较式8 8路模拟输入、路模拟输入、8 8位输出的位输出的A/DA/D转换器。转换器。引脚如图引脚如图。共共2828脚，双列直插式封装。主要引脚功能如下：脚，双列直插式封装。主要引脚功能如下：(1)(1)IN0IN0IN7IN7：8 8路模拟信号输入端。路模拟信号输入端。(2)(2)D0D0D7D7：8 8位数字量输出端。位数字量输出端。(3)(3)C C 、B B 、A A：控制控制8 8路模拟通道的切换，路模拟通道的切换，C C、B B、A=A=000 000111111分别对应分别对应IN0IN0IN7IN7通道。通道。(4)(4)OEOE、STARTSTART、CLKCLK：控制信号端，控制信号端，OEOE为输出允许端，为输出允许端，START START为启动信号输入端，为启动信号输入端，CLKCLK为时钟信号输入端。为时钟信号输入端。(5)(5)V VR R(+)(+)和和V VR R(-)(-)：参考电压输入端。参考电压输入端。2.2.ADC0809ADC0809结构及转换原理结构及转换原理 结构如图结构如图11-1511-15。0809 0809完成完成1 1次转换需次转换需100100 s s左右，可对左右，可对0 05 5V V信号进信号进行转换。行转换。3.3.MCS-51MCS-51与与ADC0809ADC0809的接口的接口 单片机如何来控制单片机如何来控制ADCADC?首先用指令选择首先用指令选择08090809的一个模拟输入通道，当的一个模