DAC0832簡介及參考電路

1、第第9 9章章 A/DA/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口 9.1 MCS-519.1 MCS-51單片機(jī)與單片機(jī)與D/AD/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器的接口和應(yīng)用接口和應(yīng)用9.1.1 典型D/A轉(zhuǎn)換器芯片DAC0832 DAC0832是一個8位D/A轉(zhuǎn)換器芯片，單電源供電，從+5V+15V均可正常工作，基準(zhǔn)電壓的范圍為10V，電流建立時間為1s，CMOS工藝，低功耗20mm。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖9.1所示，它由1個8位輸入寄存器、1個8位DAC寄存器和1個8位D/A轉(zhuǎn)換器組成和引腳排列如圖9.2所示。 CS1WRAGNDDI3DI2DI1DI0VrefRfbDGNDVccILE2WRDI4DI5DI6

2、DI7Iout2Iout1XFER1234567891011121314151617181920DAC0832圖9.2 DAC0832引腳圖功能ILE8位D/A轉(zhuǎn)換器8位DAC寄存器8位數(shù)據(jù)輸入寄存器VCC20IOUT212IOUT111Rfb93AGND1013141516567LsbD0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D74VSS(DGND)Vref817181912XFER2WRCS1WR1LE2LE圖9.1 DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖19.1圖9.2該D/A轉(zhuǎn)換器為20引腳雙列直插式封裝，各引腳含義如下：(1)D7D0轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入。(2)CS片選信號（輸入），低電平有效。(3)I

3、LE數(shù)據(jù)鎖存允許信號（輸入），高電平有效。(4) 第一信號（輸入），低電平有效。該信號與ILE 信號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 時， 輸入寄存器為直通方式；當(dāng)ILE=1和 時，為輸入寄存器鎖存方式。(5) 第2寫信號(輸入),低電平有效.該信號與信號 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:當(dāng) 和 時,為DAC寄存器直通方式（允許DA轉(zhuǎn)換） ; 否則, DAC寄存器為鎖存方式。 (6)XFER數(shù)據(jù)傳送控制信號(輸入),低電平有效 。 1WRXFER, 0CS01LE01WR11WR2WR02WR0XFER(7)Iout2電流輸出“1”。當(dāng)數(shù)

4、據(jù)為全“1”時，輸出電流最大； 為全“0”時輸出電流最小。(8)Iout2電流輸出“2”。 DAC轉(zhuǎn)換器的特性之一是：Iout1 +Iout2=常數(shù)。(9)Rfb反饋電阻端 既運算放大器的反饋電阻端，電阻（15K）已固化在芯片中。因為DAC0832是電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器，為得到電壓的轉(zhuǎn)換輸出，使用時需在兩個電流輸出端接運算放大器，Rfb 即為運算放大器的反饋電阻，運算放大器的接法如圖9.3所示。(10)Vref基準(zhǔn)電壓，是外加高精度電壓源，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.(11)DGND數(shù)字地(12)AGND模擬地9.1.2 DAC0832工作方式 DAC

5、0832利用WR1 、 WR2 、ILE、XFER 控制信號可以構(gòu)成三種不同的工作方式。1) 直通方式 WR1= WR2 =0時，數(shù)據(jù)可以從輸入端經(jīng)兩 個寄存器直接進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器。2)單緩沖方式 兩個寄存器之一始終處于直通，即WR1=0或WR2=0，另一個寄存器處于受控狀態(tài)，也可以將XFER與CS接在一起，WR1與WR2接8051的WR 連接3)雙緩沖方式 兩個寄存器均處于受控狀態(tài)。這種 工作方式適合于多模擬信號同時輸出的應(yīng)用場合。 9.1.3 單緩沖方式的接口與應(yīng)用1單緩沖方式連接 所謂單緩沖方式就是使DAC0832的兩個輸入寄存器中有一個（多位DAC寄存器）處于直通方式，而另一個處于受控

6、鎖存方式。 單緩沖方式連接 如圖9.3所示。 為使DAC寄存器處于直通方式，應(yīng)使WR2 =0和XFER=0。為此可把這兩個信號固定接地，或如電路中把WR2與WR1相連，把XFER與CS相連。 為使輸入寄存器處于受控鎖存方式，應(yīng)把WR1接80C51的WR，ILE接高電平。此外還應(yīng)把CS接高位地址線或地址譯碼輸出，以便于對輸入寄存器進(jìn)行選擇。 圖9.3 DAC0832單緩沖方式接口 WR74LS373GDAC0832DI7 0CSXFER1WR2WRVccILEVrefRfbIout1Iout2AGNDDGND-+5VP2.7ALEP080C51Vout2單緩沖方式應(yīng)用舉例【例9.1】鋸齒波電壓發(fā)

7、生器在一些控制應(yīng)用中，需要有一個線性增長的電壓（鋸齒波）來控制檢測過程、移動記錄筆或移動電子束等。對此可通過在DAC0832的輸出端接運算放大器，由運算放大器產(chǎn)生鋸齒波來實現(xiàn)，其電路連接圖如圖9.4所示。 圖9.4 用DAC0832產(chǎn)生鋸齒波電路 CSDIODI71WR地址譯碼輸出P0.7 P0.0WRILE VCCVrefRfbIout1Iout22WRXFER-+-+10V-10V10k10k+5V1/2LM324DAC0832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7FFFH，產(chǎn)生鋸齒波的程序清單如下： MOV A， #00H ；

8、取下限值 MOV DPTR，#7FFFH；指向0832口地址MM： MOVX DPTR，A；輸出 INC A；延時 NOP NOP NOP SJMP MM；反復(fù)執(zhí)行上述程序就可得到如圖9.5所示的鋸齒波。 圖9.5 D/A 轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的鋸齒波幾點說明： (1)程序每循環(huán)一次，A加1，因此實際上鋸齒波的上升邊是由256個小階梯構(gòu)成的，但由于階梯很小，所以宏觀上看就如圖中所畫的先行增長鋸齒波。 FFHV00HTt（2）可通過循環(huán)程序段的機(jī)器周期數(shù)，計算出鋸齒波的周期。并可根據(jù)需要，通過延時的方法來改變波形周期。若要改變鋸齒波的頻率，可在AJMP MM指令前加入延遲程序即可。延時較短時可用NOP指令實

9、現(xiàn)（本程序就是如此），需要延時較長時，可以使用一個延長子程序。延遲時間不同，波形周期不同，鋸齒波的斜率就不同。（3）通過A加1，可得到正向的鋸齒波，反之A減1可得到負(fù)向的鋸齒波。（4） 程序中A的變化范圍是0255，因此得到的鋸齒波是滿幅度的。如要求得到非滿幅鋸齒波，可通過計算求的數(shù)字量的處置和終值，然后在程序中通過置初值和終值的方法實現(xiàn)。 【例9.2】 矩形波電壓發(fā)生器采用單緩沖方式，口地址設(shè)為0FEFFH.參考程序如下： ORG 1100HSTART: MOV DPTR , #0FEFFH ；送DAC0832口地址LOOP: MOV A , #dataH ；送高電平數(shù)據(jù) MOVX DPTR

10、 , A LCALL DELAYH ；調(diào)用延時子程序 MOV A , #dataL ；送低電平數(shù)據(jù) MOVX DPTR , A LCALL DELAYL ；調(diào)用延時子程序 SJMP LCALL 執(zhí)行上述程序就可得到如圖10.5所示的矩形波。 圖9.5 D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的矩形波 V#dateH#dateLT/2T/2幾點說明：（1）以上程序產(chǎn)生的是矩形波，其低點平的寬度由延時子程序DELAYL所延時的時間來決定，高電平的寬度則由DELAYH所延時的時間決定。（2） 改變延時子程序DELAYL和的DELAYH延時時間，就可改變矩形波上下沿的寬度。若DELAYL=DELAYH（兩者延時一樣），則輸出的

11、是方波。（3） 改變上限值或下限值便可改變矩形波的幅值；單極性輸出時為0-5V或0+5V；雙極性輸出時為-5V+5V。 【例9.3】三角波電壓發(fā)生器利用DAC0832產(chǎn)生三角波的參考程序如下： MOV A , #00H ；取下限值 MOVX DPTR , #FEFFH ；指向0832口地址 SS1： MOVX DPTR , A ；輸出 NOP ；延時 NOP NOPSS2: INC A ；轉(zhuǎn)換值增量 JNZ SS1 ；未到峰值，則繼續(xù)SS3: DEC A ；已到峰值，則取后沿 MOVX DPTR , A ；輸出 NOP ；延時 NOP NOP JNZ SS3 ；未到谷值，則繼續(xù) SJMP SS

12、2 ；已到谷值，則反復(fù) 9.1.4 雙緩沖方式的接口與應(yīng)用 在多路D/A轉(zhuǎn)換的情況下，若要求同步轉(zhuǎn)換輸出，必須采用雙緩沖方式。DAC0832采用雙緩沖方式時，數(shù)字量的輸入鎖存和D/A轉(zhuǎn)換輸出是分兩步進(jìn)行的。 第一， CPU分時向各路D/A轉(zhuǎn)換器輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量并鎖存在各自的輸入寄存器中。 第二，CPU對所有的D/A轉(zhuǎn)換器發(fā)出控制信號，使各路輸入寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)入DAC寄存器，實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。圖9.6為兩片DAC0832與8031的雙緩沖方式連接電路，能實現(xiàn)兩路同步輸出。 圖9.6 8031與DAC0832雙緩沖方式接口電路 CSXFERRfbIout1Iout21WR2WRWRDAC083

13、2DAC0832RfbIout1Iout2CSXFERDI7DI01WR2WRDI7DI0-+-+VxVyP0.7 P0.080C51P2.5P2.6P2.7實現(xiàn)兩路同步輸出的程序如下： MOV DPTR，#0DFFFH；送0832（1）輸入鎖存器地址 MOV A，#data1 ；data1送0832（1）輸入鎖存器 MOVX DPTR，A； MOV DPTR，#0BFFFH；送0832（2）輸入鎖存器地址 MOV A，#data2 ；data2送0832（2）輸入鎖存器 MOVX DPTR，A； MOV DPTR，#7FFFH ；送兩路DAC寄存器地址 MOVX DPTR，A ；兩路數(shù)據(jù)同步

14、轉(zhuǎn)換輸出 9.2 MCS-519.2 MCS-51單片機(jī)與單片機(jī)與A/DA/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器的接口和應(yīng)用接口和應(yīng)用9.2.1 典型A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809 8路模擬信號的分時采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時間為100s左右。1.ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖9-7所示。 圖9.7 ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 圖9.8 ADC0809引腳圖 8位A/D轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出鎖存緩沖器地址鎖存與譯碼8位模擬開關(guān)Vref(+)12Vref(-)16ADC08097EOCMsbD7D01920211881517141113VccG

15、NDOE910CLKSTART6ALE22ADDC23ADDB24ADDA25IN754321282726IN012345678910111213141516171819202122232425262728ADC0809IN3IN4IN5IN6IN7STARTEOCD3OECLOCKVccVref(+)GNDD1IN2IN1IN0ADDAADDBADDCALED7D6D5D4D0D2Vref(-)圖中多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用一個A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對A、B、C 3個地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選

16、擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。表9-1為通道選擇表，圖9.9 ADC0809的工作時序圖 表9-1 通道選擇表 C B A0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1被選擇的通道IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7圖9.9 ADC0809的工作時序圖 ALE地址AD模擬量輸入INSTARTEOCOED0 D7數(shù)字量輸出data2信號引腳 ADC0809芯片為28引腳為雙列直插式封裝，其引腳排列見圖9.8。 對ADC0809主要信號引腳的功能說明如下： IN7IN0模擬量輸入通道 A、B、C地址線。 通

17、道端口選擇線，A為低地址，C為 高地址，引腳圖中為ADDA，ADDB和ADDC。其地址狀態(tài)與通道對應(yīng)關(guān)系見表9-1。 ALE地址鎖存允許信號。對應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 START轉(zhuǎn)換啟動信號。START上升沿時，復(fù)位ADC0809；START下降沿時啟動芯片，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。本信號有時簡寫為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 OE輸出允許信號。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)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。

18、 CLK 時鐘信號。ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。通常使用頻率為500KHz的時鐘信號。 EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。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)信號即可作為查詢的狀態(tài) 標(biāo)志，又可作為中斷請求信號使用。 Vcc +5V電源。 Vref參參考電壓，用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V)。9.2.2 MCS-51單片機(jī)與ADC0809的接口 ADC0809與MCS-51單片機(jī)的連接如圖9.10所示。電路連接主要涉及兩個問題。一是8路模擬信號通道的選

19、擇，二是A/D轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。1. 8路模擬通道選擇 圖9.10 ADC0809與MCS-51的連接 A0 A7+5VGNDIN0IN7ABCVR(+)VR(-)CLKD0D7EOCSTALEOEADC080974LS373ALEP2.01IN TW RR DP080C512+-A0A1A2如圖9.11所示模擬通道選擇信號A、B、C分別接最低三位地址A0、A1、A2即（P0.0、P0.1、P0.2），而地址鎖存允許信號ALE由P2.0控制，則8路模擬通道的地址為0FEF8H0FEFFH.此外，通道地址選擇以WR作寫選通信號，這一部分電路連接如圖9.12所示。 圖9.11 ADC080

20、9的部分信號連接 圖9.12 信號的時間配合P2.0WRA0A1A3ALESTARTABCWRALESTART寄存器清“0”地址鎖存A/D啟動 從圖中可以看到，把ALE信號與START信號接在一起了，這樣連接使得在信號的前沿寫入（鎖存）通道地址，緊接著在其后沿就啟動轉(zhuǎn)換。圖9.19是有關(guān)信號的時間配合示意圖。 啟動A/D轉(zhuǎn)換只需要一條MOVX指令。在此之前，要將P2.0清零并將最低三位與所選擇的通道好像對應(yīng)的口地址送入數(shù)據(jù)指針DPTR中。例如要選擇IN0通道時，可采用如下兩條指令，即可啟動A/D轉(zhuǎn)換： MOV DPTR , #FE00H ；送入0809的口地址 MOVX DPTR , A ；啟

21、動A/D轉(zhuǎn)換（IN0） 注意：此處的A與A/D轉(zhuǎn)換無關(guān)，可為任意值。 2.轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。（1）定時傳送方式 對于一種A/D轉(zhuǎn)換其來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128s，相當(dāng)于6MHz的MCS-51單片機(jī)共64個機(jī)器周期。可據(jù)此設(shè)計一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（2 2）查詢方式）查詢方式 A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測試EOC的狀態(tài)，即可卻只轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （3）中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述那種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以RD信號有效時，OE信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。 不管使用上述那種方式，只要一旦確認(rèn)轉(zhuǎn)換結(jié)束，便可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。所用的指令為MOVX 讀指令，仍以圖9-17所示為例，則有 MOV DPTR , #FE00H MOVX A , DPTR 該指令在