單片機(jī)及數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口

1、第九章 單片機(jī)與數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口當(dāng)以單片機(jī)為核心組成實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，通常需要對(duì)被控對(duì)象的狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試和對(duì)控制條件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因此需要通過前向輸入通道將被測(cè)信號(hào)輸入單片機(jī)系統(tǒng)中。在科學(xué)研究和生產(chǎn)過程中，測(cè)控系統(tǒng)的被測(cè)參數(shù)可以是溫度、壓力、速度等非電量，也可以是電流、電壓、功率和開關(guān)量等電量。這些參數(shù)信號(hào)需通過各類傳感器和變送器變換成相應(yīng)的模擬電量，然后經(jīng)多路開關(guān)匯集送給A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量送給單片機(jī)。經(jīng)過單片機(jī)處理過的數(shù)字量，送給D/A轉(zhuǎn)換器，變換成相應(yīng)的模擬量對(duì)被控系統(tǒng)實(shí)施控制和調(diào)整，使之處于最佳工作狀態(tài)，如圖8-1所示。知識(shí)要點(diǎn)：輸入輸出通道的基本知識(shí)，數(shù)字量輸入輸出通道和模擬

2、量輸入輸出通道的結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器工作原理和MCS-51系列單片機(jī)的連接以及程序設(shè)計(jì)方法。D/A轉(zhuǎn)換器工作原理和MCS-51系列單片機(jī)的連接以及程序設(shè)計(jì)方法。第一節(jié) MCS-51單片機(jī)與DA轉(zhuǎn)換器的接口和應(yīng)用一、概述被測(cè)信號(hào)分為數(shù)字量和模擬量兩種。1數(shù)字量輸入 數(shù)字量包括N位并行數(shù)字量、開關(guān)量和頻率信號(hào)。N位并行數(shù)字量可以直接送入單片機(jī)的I/O接口。若N位數(shù)字量并行輸入，當(dāng)N=8時(shí)，正好利用一個(gè)8位I/O接口輸入單片機(jī)內(nèi)；當(dāng)N8時(shí)，可利用一個(gè)8位I/O接口輸入CPU，然后將其他位屏蔽即可得到N位數(shù)據(jù)；當(dāng)N8時(shí)，輸入方式有兩種：一種是利用多個(gè)8位I/O接口，另一種是利用一個(gè)I/O接口多次選通輸入。

3、開關(guān)量開關(guān)量是輸入信號(hào)為具有TTL電平的狀態(tài)信號(hào)，如繼電器的吸合與斷開、光電門的導(dǎo)通與截止、限位開關(guān)、按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、接觸器等電器的觸點(diǎn)通斷，其信號(hào)電平只有高、低兩種電平。圖8-2所示是一種開關(guān)量檢測(cè)電路。開關(guān)量信號(hào)經(jīng)過了光電隔離，適當(dāng)選擇電阻值，使A點(diǎn)電平符合TTL電平的要求，可以將A點(diǎn)接到單片機(jī)I/O接口或經(jīng)三態(tài)門接到單片機(jī)數(shù)據(jù)總線，實(shí)現(xiàn)開關(guān)量信號(hào)輸入。頻率信號(hào)經(jīng)放大、整形和隔離等處理，即可得到較為理想的矩形波，這種矩形波可直接送入單片機(jī)系統(tǒng)，如圖8-3所示。2.模擬量輸入所謂模擬量，就是一些連續(xù)變化的物理量，如溫度、速度、電壓、電流和壓力等。這些被測(cè)參數(shù)，單片機(jī)無法直接處理，需要把這些模

4、擬量通過各類傳感器和變送器變換成相應(yīng)的模擬電量，然后經(jīng)多路開關(guān)匯集送給A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量送給單片機(jī)。模擬量輸入通道一般由傳感器、放大器、多路模擬開關(guān)、采樣保持器和A/D轉(zhuǎn)換器組成，其結(jié)構(gòu)形式取決于被測(cè)對(duì)象的環(huán)境、輸出信號(hào)的類型、數(shù)量和大小等，見表8-1。說明：根據(jù)傳感器輸出信號(hào)的大小和類型，選擇前向輸入通道結(jié)構(gòu)。大信號(hào)模擬電壓，能直接滿足A/D轉(zhuǎn)換輸入要求，則可直接送入A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后再送入單片機(jī)。也可通過V/F轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)送入單片機(jī)。但由于頻率測(cè)量響應(yīng)速度慢，多用于一些非快速過程參量的測(cè)量，這種通道結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，便于遠(yuǎn)距離傳輸。小信號(hào)模擬電壓，則首先

5、應(yīng)將該信號(hào)電壓放大，放大到能滿足A/D轉(zhuǎn)換、V/F轉(zhuǎn)換要求的輸入電壓。以電流為輸出信號(hào)的傳感器或傳感儀表則首先應(yīng)通過I/V轉(zhuǎn)換，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。最簡(jiǎn)單的I/V轉(zhuǎn)換器就是一個(gè)精密電阻，當(dāng)信號(hào)電流流過精密電阻時(shí)，其電壓降與流過的電流大小成正比，從精密電阻兩端取出的電壓就是I/V變換后的電壓信號(hào)。二、A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù)A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù)的主要內(nèi)容是合理選擇A/D轉(zhuǎn)換器和其他外圍器件，實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的正確連接以及編制轉(zhuǎn)換程序。A/D轉(zhuǎn)換器(Analog-Digital Converter)是一種能把輸入模擬電壓或電流變成與其成正比的數(shù)字量的電路芯片，即能把被控對(duì)象的各種模擬信息變成計(jì)算機(jī)可以識(shí)

6、別的數(shù)字信息。分類：計(jì)數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器和并行A/D轉(zhuǎn)換器。計(jì)數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，但轉(zhuǎn)換速度也很慢，所以很少采用。雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器抗干擾能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換精度很高，但速度不夠理想，常用于數(shù)字式測(cè)量儀表中。逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，轉(zhuǎn)換速度也高。計(jì)算機(jī)中廣泛采用其作為接口電路。并行A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度最快，但因結(jié)構(gòu)復(fù)雜而造價(jià)較高，故只用于那些轉(zhuǎn)換速度極高的場(chǎng)合。1、概述1）A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)：量化誤差(Quantizing Error)與分辨率(Resolution)。A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率表示輸出數(shù)字量變化一個(gè)相鄰數(shù)碼所需輸入

7、模擬電壓的變化量，習(xí)慣上以輸出二進(jìn)制位數(shù)或滿量程與2n之比（其中n為ADC的位數(shù)）表示。例如A/D轉(zhuǎn)換器AD574A的分辨率為12位，即該轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)據(jù)可以用212個(gè)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行量化，其分辨率為1LSB (1LSB=VFS/212)。如果用百分?jǐn)?shù)來表示分辨率時(shí)，其分辨率為 12n1001212100=0.0244一個(gè)滿量程VFS=10V的12位ADC能夠分辨輸入電壓變化的最小值為2.4mV。量化誤差是由于有限數(shù)字對(duì)模擬數(shù)值進(jìn)行離散取值（量化）而引起的誤差。因此，量化誤差理論上為一個(gè)單位分辨率，即士(1/2)LSB。提高分辯率可減少量化誤差。轉(zhuǎn)換精度(Conversion Accuracy)。

8、A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度反映了一個(gè)實(shí)際A/D轉(zhuǎn)換器在量化值上與一個(gè)理想A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的差值，由模擬誤差和數(shù)字誤差組成。模擬誤差是比較器、解碼網(wǎng)絡(luò)中電阻值以及基準(zhǔn)電壓波動(dòng)等引起的誤差；數(shù)字誤差主要包括丟失碼誤差和量化誤差，丟失碼誤差屬于非固定誤差，由器件質(zhì)量決定。轉(zhuǎn)換時(shí)間與轉(zhuǎn)換速率。A/D轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間為A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間，是指從啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器開始到獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)所需時(shí)間（包括穩(wěn)定時(shí)間）。通常，轉(zhuǎn)換速率是轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)，即每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)。2） A/D轉(zhuǎn)換器選擇要點(diǎn)確定A/D轉(zhuǎn)換器精度及分辨率。用戶提出的測(cè)控精度要求是綜合精度要求，它包括了傳感器精度、信號(hào)調(diào)節(jié)電路精度和A/D轉(zhuǎn)換

9、精度及輸出電路、伺服機(jī)構(gòu)精度，而且還包括測(cè)控軟件的精度。應(yīng)將綜合精度在各個(gè)環(huán)節(jié)上進(jìn)行分配，以確定對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器的精度要求，據(jù)此確定A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。通常A /D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)至少要比綜合精度要求的最低分辨率高一位，而且應(yīng)與其他環(huán)節(jié)所能達(dá)到的精度相適應(yīng)。 確定A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。通常根據(jù)被測(cè)信號(hào)的變化率及轉(zhuǎn)換精度要求，確定A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率，以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。用不同原理實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換速率是不一樣的，如積分型的、跟蹤比較型的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速率較慢，轉(zhuǎn)換時(shí)間一般為幾毫秒到幾十毫秒，一般用于溫度、壓力、流量等緩變參量的檢測(cè)。計(jì)算機(jī)中廣泛采用逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器為中速轉(zhuǎn)換器，常用

10、于工業(yè)多通道單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)等。并行A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度最快，故常用于如實(shí)時(shí)瞬態(tài)記錄等轉(zhuǎn)換速度極高的場(chǎng)合。確定環(huán)境參數(shù)。根據(jù)使用環(huán)境條件，確定A/D轉(zhuǎn)換芯片要求的一些環(huán)境：工作溫度、功耗和可靠性等級(jí)等。2、A/D轉(zhuǎn)換典型芯片ADC08098位8通道逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，CMOS工藝，可實(shí)現(xiàn)8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us左右。1）ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)ADC 0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示。圖中多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì)A、B、C 3個(gè)地

11、址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇。2）信號(hào)引腳 ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝，其引腳排列見圖9.14.對(duì)ADC0809主要信號(hào)引腳的功能說明如下：IN0IN7模擬量輸入通道信號(hào)單極性，電壓范圍0-5V，若信號(hào)過小還需進(jìn)行放大。模擬量輸入在A/D轉(zhuǎn)換過程中其值不應(yīng)變化，對(duì)變化速度快的模擬量，在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。A、B、C地址線A為低位地址，C為高位地址，模擬通道的選擇信號(hào)，引腳圖中為ADDA,ADDB和ADDC。其地址狀態(tài)與通道對(duì)應(yīng)關(guān)系見表9-1ALE 地址鎖存允許信號(hào)對(duì)應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。START 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)START上跳沿時(shí)

12、，所有內(nèi)部寄存器清“0”；START下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)寫為ST。D7D0 數(shù)據(jù)輸出線為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位，D7為最高位。OE 輸出允許信號(hào)用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高電阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。CLK 時(shí)鐘信號(hào)ADC 0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供。通常使用頻率為500kHz的時(shí)鐘信號(hào)。EOC 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC=0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號(hào)既可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可以作為中斷請(qǐng)求信號(hào)

13、使用。Vcc 5V電源Vref 參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為5V（Vref（）5V，Vref（一）=0V）。3） 單片機(jī)與ADC0809接口三個(gè)問題：要給START線送一個(gè)100ns寬的起動(dòng)正脈沖； 獲取EOC線上的狀態(tài)信息，因?yàn)樗茿/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束標(biāo)志；要給“三態(tài)輸出鎖存器”分配一個(gè)端口地址，也就是給OE線上送一個(gè)地址譯碼器輸出信號(hào)。MCS-51和ADC接口通常可以采用定時(shí)、查詢和中斷三種方式。定時(shí)傳送方式對(duì)于每種A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，是已知的和固定的。如ADC0809的轉(zhuǎn)換時(shí)間為128us?？梢栽O(shè)計(jì)一延時(shí)子程序，當(dāng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換后

14、，CPU調(diào)用該延時(shí)子程序或用定時(shí)器定時(shí)，延時(shí)時(shí)間或定時(shí)時(shí)間稍大于A/D轉(zhuǎn)換所需時(shí)間。等時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，就可以從“三態(tài)輸出鎖存器”讀取數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：電路連接簡(jiǎn)單，但CPU費(fèi)時(shí)較多。查詢方式采用查詢法就是將轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)接到I/O接口的某一位，或經(jīng)過三態(tài)門接到單片機(jī)數(shù)據(jù)總線上。A/D轉(zhuǎn)換開始之后，CPU就查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，即查詢EOC引腳的狀態(tài)：若它為低電平，表示A/D轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行，則MCS-51應(yīng)當(dāng)繼續(xù)查詢；若查詢到EOC變?yōu)楦唠娖剑瑒t給OE線送一個(gè)高電平，以便從線上提取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。特點(diǎn)：占用CPU時(shí)間，但設(shè)計(jì)程序比較簡(jiǎn)單。中斷方式采用中斷方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)，將轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)接到單片機(jī)的

15、中斷申請(qǐng)端，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)申請(qǐng)中斷，CPU響應(yīng)中斷后，通過執(zhí)行中斷服務(wù)程序，使OE引腳變高電平，以提取AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。特點(diǎn)：在A/D轉(zhuǎn)換過程中不占用CPU的時(shí)間，且實(shí)時(shí)性強(qiáng)。4） 應(yīng)用舉例例 分別采用不同方式對(duì)8路模擬信號(hào)輪流采樣一遍，并依次把轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。ADC0809與8031接口工作方式見圖8-9。EOC開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。查詢方式：查詢EOC引腳，接P1.0。中斷方式：EOC經(jīng)反相器接8051的外部中斷引腳。1)定時(shí)傳送方式MAIN：MOV R1，data MOV DPTR，7FF8H；P2.7=0,且指向通道0 MOV R7，08H；置通道數(shù)L

16、OOP：MOVX DPTR，A；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 MOV R6，0AHDLAY：NOP NOP NOP NOP DJNZ R6，DLAY MOVX A，DPTR；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV R1，A INC DPTR；指向下一個(gè)通道 INC R1；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針 DJNZ R7，LOOP2)查詢方式MAIN：MOV R1，data MOV DPTR，7FF8H；P2.7=0,且指向通道0 MOV R7，08H；置通道數(shù)LOOP：MOVX DPTR，A；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 SETB P10WAIT：JNB P10，WAIT；查詢P10狀態(tài) MOVX A，DPTR；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV R1，A INC DP

17、TR；指向下一個(gè)通道 INC R1；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針 DJNZ R7，LOOP；8個(gè)通道全采樣完了嗎？ RET3)中斷方式 SETB IT1 SETB EX1 SETB EA MOV DPTR，7FF8H MOV A，0 MOVX DPTR，A EINT1：MOV DPTR，7FF8H MOVX A，DPTR MOV 30H，A MOV A，00 MOVX DPTR，A RETI第二節(jié) MCS-51單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換器的接口與應(yīng)用在以單片機(jī)為核心組成的測(cè)控系統(tǒng)中，單片機(jī)要通過后向輸出通道輸出控制信號(hào)對(duì)控制對(duì)象實(shí)現(xiàn)控制操作。知識(shí)要點(diǎn)：后向輸出通道的作用、結(jié)構(gòu)DA轉(zhuǎn)換接口及應(yīng)用一、概述1.后向輸出通

18、道的作用分析：數(shù)模轉(zhuǎn)換單片機(jī)輸出的控制信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，需要通過D/A轉(zhuǎn)換器把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成控制對(duì)象所需的模擬電壓或電流。功率放大驅(qū)動(dòng)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換得到的模擬電壓或電流控制信號(hào)，不能滿足控制對(duì)象的功率要求，必須經(jīng)功率放大，驅(qū)動(dòng)外部伺服系統(tǒng)。干擾信號(hào)防止后向輸出通道接近控制對(duì)象，工作環(huán)境相對(duì)惡劣，會(huì)出現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過信號(hào)通道、電源以及空間電磁場(chǎng)對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的電磁干擾，另外還會(huì)出現(xiàn)機(jī)械干擾，因此通常采用信號(hào)隔離、電源隔離和大功率開關(guān)實(shí)現(xiàn)過零切換等方法進(jìn)行干擾防止。2.后向輸出通道的結(jié)構(gòu)根據(jù)單片機(jī)輸出信號(hào)和控制對(duì)象的特點(diǎn)，后向輸出通道的結(jié)構(gòu)如圖8-12所示。單片機(jī)通過I/O接口或數(shù)據(jù)總線輸出的開關(guān)量、

19、數(shù)字量和頻率量可以直接用于開關(guān)量、數(shù)字量控制系統(tǒng)和頻率調(diào)制系統(tǒng)，對(duì)于模擬量控制系統(tǒng)，需通過D/A、F/V轉(zhuǎn)換成模擬量控制信號(hào)。下面對(duì)后向輸出通道中的重要部分D/A轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行詳細(xì)分析。二、D/A轉(zhuǎn)換接口D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù)的主要內(nèi)容是合理選擇D/A轉(zhuǎn)換器和其他有關(guān)器件，實(shí)現(xiàn)與微機(jī)的正確連接以及編制轉(zhuǎn)換程序。1概述(1) D/A轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器(Digital to Analog Converter)是一種能把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的電子器件。在單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中經(jīng)常采用的是D/A轉(zhuǎn)換器的集成電路芯片，稱為D/A接口芯片或DAC芯片。(2) D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)分辨率(Resolution)指D/A

20、接口芯片能分辨的最小輸出模擬增量。輸入數(shù)量發(fā)生單位數(shù)碼變化時(shí)，即LSB（最低有效位）產(chǎn)生一次變化時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸出的模擬量的變化量。對(duì)于線性D/A轉(zhuǎn)換器來說，其分辨率與數(shù)字量的位數(shù)n的關(guān)系為在實(shí)際使用中，表示分辨率高低更常用的方法是采用輸入量的位數(shù)，如滿量程10V的8位DAC芯片的分辨率為8位。轉(zhuǎn)換精度(Conversion Accuracy)指滿量程時(shí)DAC的實(shí)際模擬輸出量與理論值的接近程度，與D/A轉(zhuǎn)換芯片的結(jié)構(gòu)和接口配置電路有關(guān)。通常，DAC的轉(zhuǎn)換精度為分辨率的一半。失調(diào)誤差指輸入數(shù)字量為零時(shí)，模擬輸出量與理想輸出量的偏差。偏差值的大小一般用LSB的份數(shù)或用偏差值表示。（3）D/A轉(zhuǎn)換器的

21、選擇要點(diǎn)輸入信號(hào)的形式。輸入信號(hào)有并行和串行兩種形式，根據(jù)實(shí)際要求選定。在實(shí)際應(yīng)用中大多數(shù)為并行輸入。串行輸入節(jié)省數(shù)據(jù)線，但速度較慢，適用于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。分辨率和轉(zhuǎn)換精度根據(jù)對(duì)輸出模擬量的精度要求來確定D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率和轉(zhuǎn)換精度。常用的分辨率有8位、10位和12位。在精度指標(biāo)方面，零點(diǎn)誤差和滿量程誤差可以通過電路調(diào)整進(jìn)行補(bǔ)償，因此主要看芯片的非線性誤差和微分非線性誤差。建立時(shí)間D/A轉(zhuǎn)換器的電流建立時(shí)間很短，一般為50-500ns。若是輸出電壓形式，加上運(yùn)算放大器電路，電壓建立時(shí)間一般為1us到幾u(yù)s，一般都能滿足系統(tǒng)要求。轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出形式轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出形式有電流或電壓，有單極性或雙極

22、性，有不同量程，還有多通道輸出方式。這可根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)模擬量形式的實(shí)際要求來確定。2. D/A轉(zhuǎn)換典型芯片DAC0832芯片DAC0832是微處理器完全兼容的，具有8位分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片，以其價(jià)廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。(1) DAC0832的引腳其邏輯結(jié)構(gòu)及管腳號(hào)如圖所示。它由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。為20腳雙列直插式封裝結(jié)構(gòu)。各引腳信號(hào)說明如下：DI7DI0轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入。/CS片選信號(hào)（輸入），低電平有效。ILE數(shù)據(jù)鎖存允許信號(hào)（輸入），高電平有效。/WR1第1寫信號(hào)（輸入），低電平有效。該

23、信號(hào)與ILE信號(hào)共同控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式：當(dāng)ILE=1和/WR1=0時(shí)，為輸入寄存器直通方式；當(dāng)ILE=1和/WR1=1時(shí)，為輸入寄存器鎖存方式。/XFER數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)（輸入），低電平有效。/WR2第2寫信號(hào)（輸入），低電平有效。該信號(hào)與/XFER信號(hào)合在一起控制DAC寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式：/WR2=0和/XFER=0時(shí)，為DAC寄存器直通方式；/WR2=1和/XFER=0時(shí)，為DAC寄存器鎖存方式。Iout1電流輸出“1”；當(dāng)數(shù)據(jù)為全1時(shí)，輸出電流最大；為全0時(shí)輸出電流最小。Iout2電流輸出“2”；DAC轉(zhuǎn)換器的特性之一是：Iout1Iout2=

24、常數(shù)。Rfb反饋電阻端。即運(yùn)算放大器的反饋電阻端，電阻已固化在芯片中。因?yàn)镈AC0832是電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器，為得到電壓的轉(zhuǎn)換輸出，使用時(shí)需在兩個(gè)電流輸出端接運(yùn)算放大器Rfb即為運(yùn)算放大器的反饋電阻，運(yùn)算放大器的接法如圖所示。Vref基準(zhǔn)電壓，是外加高精度電壓源。該電壓可正可負(fù)，范圍為10V+10V。DGND數(shù)字地。AGND模擬地。（2）DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖9. 3所示。“8位輸入寄存器”用于存放CPU送來的數(shù)字量，使輸入的數(shù)字量得到緩沖和鎖存，由/LE1控制。“8位DAC寄存器”用于存放待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，由/LE2控制?！?位D/A轉(zhuǎn)換電路”由T型電阻網(wǎng)絡(luò)

25、和電子開關(guān)組成，電子開關(guān)受“8位DAC寄存器”輸出控制。（3）DAC0832和MCS-51單片機(jī)的接口方式單緩沖方式連接所謂單緩沖方式就是使DAC0832的兩個(gè)輸入寄存器中有一個(gè)（多為DAC寄存器）處于直通方式，而另一個(gè)處于受控的鎖存方式。應(yīng)用場(chǎng)合：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輸出同步的情況下，就可采用單緩沖方式。單緩沖方式連接如圖9.4所示。單緩沖方式應(yīng)用舉例：例1產(chǎn)生鋸齒波，其電路連接如圖所示。圖中的DAC0832工作于單緩沖方式，其中輸入寄存器受控，而DAC寄存器直通。假定輸入寄存器地址為5000H，產(chǎn)生鋸齒波的程序清單如下：MOV DPTR ，#5000H M

26、OV R0，#00HWW：MOV A，R0 MOVX DPTR, A INC R0 NOP NOP NOP AJMP WW 例.2小電機(jī)驅(qū)動(dòng)。分析：對(duì)于小功率直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使用單片機(jī)極為方便，其方法就是控制電機(jī)定子電壓接通和斷開時(shí)間的比值（即占空比），以此來驅(qū)動(dòng)電機(jī)和改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種方法稱為脈沖寬度調(diào)速法（或簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)速法）。占空比以及占空比與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系如圖所示。電壓變換周期為T，電壓接通時(shí)間為t，則占空比表示為D=tT。設(shè)電機(jī)固定接通電源時(shí)的最大轉(zhuǎn)速為Vmax，則用脈沖寬度調(diào)速的電機(jī)轉(zhuǎn)速為：VdVmaxDVd與D的函數(shù)曲線如9.7(b)所示?？梢钥闯?，實(shí)際上Vd與D并不完全是線性關(guān)系

27、（如圖中實(shí)線所表示），但可以近似地看成是線性關(guān)系，為此我們可以采用控制加電脈沖寬度的辦法來驅(qū)動(dòng)電機(jī)并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。按圖99的連接，DAC0832輸入寄存器的地址為9000H，則MCS- 51電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序清單如下：ORG 0000HAJMP DAMOTORG 08100HDAMOT：MOV DPTR，#9000H；翰入寄存器地址MOV A，80HMOVX DPTR，A；輸出0V電平ACALL DELAY1，維持0V電平MOV A，0FFHMOVX DPTR, A；輸出5V電平ACALL DELAY2，維持5V電平AJMP DAMOT說明：按上述程序，改變延時(shí)子程序的延遲時(shí)間就可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。如把第二次轉(zhuǎn)換的