微處理器C51-8AD及DA工作原理及應(yīng)用

1、D/A & A/D轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)接口轉(zhuǎn)換器及其與單片機(jī)接口l ADC轉(zhuǎn)換原理及主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換原理及主要技術(shù)指標(biāo)l ADC芯片芯片l DAC轉(zhuǎn)換原理及主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換原理及主要技術(shù)指標(biāo)l DAC芯片芯片l 內(nèi)含內(nèi)含ADC的的8051芯片芯片l 溫度傳感器溫度傳感器l 實(shí)例實(shí)例 模擬信號(hào)是一種連續(xù)的信號(hào)，自然界中的種種現(xiàn)象（如溫度、濕度、光模擬信號(hào)是一種連續(xù)的信號(hào)，自然界中的種種現(xiàn)象（如溫度、濕度、光線、高度等）都屬于這類信號(hào)。線、高度等）都屬于這類信號(hào)。 數(shù)字信號(hào)則是一種數(shù)字信號(hào)則是一種0和和1組成的非連續(xù)的信號(hào)，通常有組成的非連續(xù)的信號(hào)，通常有TTL與與CMOS兩種兩種電平。電平

2、。 人類直接感受的是模擬信號(hào)，但模擬信號(hào)不易存儲(chǔ)、處理與傳輸，且容人類直接感受的是模擬信號(hào)，但模擬信號(hào)不易存儲(chǔ)、處理與傳輸，且容易失真；而數(shù)字信號(hào)比較容易存儲(chǔ)與處理，傳輸中葉不易失真，成為目前信易失真；而數(shù)字信號(hào)比較容易存儲(chǔ)與處理，傳輸中葉不易失真，成為目前信號(hào)處理的主流。號(hào)處理的主流。 因此，以傳感器測(cè)得的模擬信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（因此，以傳感器測(cè)得的模擬信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）將它轉(zhuǎn)換成數(shù)）將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，這樣可進(jìn)行較高效率的處理、存儲(chǔ)或傳輸。當(dāng)處理完成后，再經(jīng)數(shù)字信號(hào)，這樣可進(jìn)行較高效率的處理、存儲(chǔ)或傳輸。當(dāng)處理完成后，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器（模轉(zhuǎn)換器（DAC）將它轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)控

3、制器件（如電熱器、電磁）將它轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)控制器件（如電熱器、電磁閥和電機(jī)等）閥和電機(jī)等） ADC轉(zhuǎn)換器的原理及主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的原理及主要技術(shù)指標(biāo)1.并行式并行式ADC的轉(zhuǎn)換原理的轉(zhuǎn)換原理 這種模這種模/數(shù)轉(zhuǎn)換器是以多個(gè)比較器并數(shù)轉(zhuǎn)換器是以多個(gè)比較器并行處理，又稱比較器型模行處理，又稱比較器型模/數(shù)轉(zhuǎn)換。數(shù)轉(zhuǎn)換。 這種模這種模/數(shù)轉(zhuǎn)換以數(shù)個(gè)比較器同時(shí)檢數(shù)轉(zhuǎn)換以數(shù)個(gè)比較器同時(shí)檢測(cè)輸入的模擬信號(hào)，然后予以編碼產(chǎn)生測(cè)輸入的模擬信號(hào)，然后予以編碼產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)。如圖所示。數(shù)字信號(hào)。如圖所示。其特性：其特性：l 轉(zhuǎn)換速度快。轉(zhuǎn)換速度快。l 需要的電路復(fù)雜，需要的電路復(fù)雜，n位并行模位并行模/數(shù)

4、轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換需要換需要2n個(gè)精密電阻，個(gè)精密電阻，2n-1個(gè)比較器以個(gè)比較器以及及n位優(yōu)先編碼器。位優(yōu)先編碼器。2.逐次逼近式逐次逼近式ADC的轉(zhuǎn)換原理的轉(zhuǎn)換原理 successive approximation ADC的轉(zhuǎn)換電路如圖。的轉(zhuǎn)換電路如圖。 首先首先N位寄存器最高位置位寄存器最高位置1，經(jīng)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器輸出轉(zhuǎn)換器輸出VN，與輸入電壓，與輸入電壓Vin比比較，如果較，如果VN Vin，則高位置，則高位置1不變，否則高位復(fù)不變，否則高位復(fù)0；繼續(xù)，直到；繼續(xù)，直到N位寄位寄存器的每一位確定為止。其特性：轉(zhuǎn)換速度慢。存器的每一位確定為止。其特性：轉(zhuǎn)換速度慢。3.雙積分式雙積分式ADC的轉(zhuǎn)換

5、原理的轉(zhuǎn)換原理 它采用定電流積分器，先用輸入的模擬信號(hào)來充電，然后用固定的它采用定電流積分器，先用輸入的模擬信號(hào)來充電，然后用固定的參考電壓放電，放電期間用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，放電完畢，計(jì)數(shù)停止，計(jì)數(shù)參考電壓放電，放電期間用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，放電完畢，計(jì)數(shù)停止，計(jì)數(shù)結(jié)果就是所要輸出的數(shù)字信號(hào)。其特點(diǎn)：結(jié)果就是所要輸出的數(shù)字信號(hào)。其特點(diǎn)：l 轉(zhuǎn)換速度慢。轉(zhuǎn)換速度慢。l 精度高，穩(wěn)定性好。精度高，穩(wěn)定性好。l 抗噪聲好。抗噪聲好。4.A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)a.分辨率分辨率 ADC的分辨率的分辨率是指使輸出數(shù)字量變化一個(gè)相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電是指使輸出數(shù)字量變化一個(gè)相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓

6、的變化量。常用二進(jìn)制的位數(shù)表示。例如壓的變化量。常用二進(jìn)制的位數(shù)表示。例如12位位ADC的分辨率就是的分辨率就是12位，位，或者說分辨率為滿刻度或者說分辨率為滿刻度FS的的1/ 。一個(gè)。一個(gè)10V滿刻度的滿刻度的12位位ADC能分辨能分辨輸入電壓變化最小值是輸入電壓變化最小值是10V1/ =2.4mV。b.量化誤差量化誤差 ADC把模擬量變?yōu)閿?shù)字量，用數(shù)字量近似表示模擬量，這個(gè)過程稱為量把模擬量變?yōu)閿?shù)字量，用數(shù)字量近似表示模擬量，這個(gè)過程稱為量化?；?。量化誤差是量化誤差是ADC的有限位數(shù)對(duì)模擬量進(jìn)行量化而引起的誤差的有限位數(shù)對(duì)模擬量進(jìn)行量化而引起的誤差。實(shí)際上，。實(shí)際上，要準(zhǔn)確表示模擬量，要準(zhǔn)

7、確表示模擬量，ADC的位數(shù)需很大甚至無窮大。一個(gè)分辨率有限的的位數(shù)需很大甚至無窮大。一個(gè)分辨率有限的ADC的階梯狀轉(zhuǎn)換特性曲線與具有無限分辨率的的階梯狀轉(zhuǎn)換特性曲線與具有無限分辨率的ADC轉(zhuǎn)換特性曲線（直轉(zhuǎn)換特性曲線（直線）之間的最大偏差即是量化誤差。線）之間的最大偏差即是量化誤差。 c.偏移誤差偏移誤差 偏移誤差偏移誤差是指輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出信號(hào)不為零的值，所以有時(shí)又稱是指輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出信號(hào)不為零的值，所以有時(shí)又稱為零值誤差。假定為零值誤差。假定ADC沒有非線性誤差，則其轉(zhuǎn)換特性曲線各階梯中點(diǎn)沒有非線性誤差，則其轉(zhuǎn)換特性曲線各階梯中點(diǎn)的連線必定是直線，這條直線與橫軸相交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸入

8、電壓值就是偏的連線必定是直線，這條直線與橫軸相交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值就是偏移誤差。移誤差。d.滿刻度誤差滿刻度誤差 滿刻度誤差滿刻度誤差又稱為增益誤差。又稱為增益誤差。ADC的滿刻度誤差是指滿刻度輸出數(shù)碼的滿刻度誤差是指滿刻度輸出數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的實(shí)際輸入電壓與理想輸入電壓之差。所對(duì)應(yīng)的實(shí)際輸入電壓與理想輸入電壓之差。e.線性度線性度 線性度線性度有時(shí)又稱為非線性度，它是指轉(zhuǎn)換器實(shí)際的轉(zhuǎn)換特性與理想直有時(shí)又稱為非線性度，它是指轉(zhuǎn)換器實(shí)際的轉(zhuǎn)換特性與理想直線的最大偏差。線的最大偏差。f.絕對(duì)精度絕對(duì)精度 在一個(gè)轉(zhuǎn)換器中，任何數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的實(shí)際模擬量輸入與理論模擬輸入在一個(gè)轉(zhuǎn)換器中，任何數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的實(shí)際模

9、擬量輸入與理論模擬輸入之差的最大值，稱為之差的最大值，稱為絕對(duì)精度絕對(duì)精度。對(duì)于。對(duì)于ADC而言，可以在每一個(gè)階梯的水平而言，可以在每一個(gè)階梯的水平中點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，它包括了所有的誤差。中點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，它包括了所有的誤差。g.轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率 ADC的的轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率是能夠重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度，即每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)。是能夠重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度，即每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)。而完成一次而完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間（包括穩(wěn)定時(shí)間），則是轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)。轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間（包括穩(wěn)定時(shí)間），則是轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)。ADC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 模模/數(shù)轉(zhuǎn)換器種類很多，而數(shù)轉(zhuǎn)換器種類很多，而ADC080X系列是教學(xué)中最常用的，特別是系

10、列是教學(xué)中最常用的，特別是ADC0804與與8X51完全兼容。完全兼容。 1.ADC0804特性：特性：l CMOS的逐步逼近式的逐步逼近式AD轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。l 具有具有8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間位，轉(zhuǎn)換時(shí)間100微秒。微秒。l 采用差動(dòng)式模擬電壓輸入、三態(tài)式數(shù)字輸出。采用差動(dòng)式模擬電壓輸入、三態(tài)式數(shù)字輸出。l 模擬輸入電壓范圍模擬輸入電壓范圍0-5V。 2.引腳：引腳：/CS：片選，接低電平時(shí)芯片選中；否則輸出數(shù)：片選，接低電平時(shí)芯片選中；否則輸出數(shù)據(jù)據(jù)DB0-BD7呈高阻。呈高阻。/RD：數(shù)據(jù)讀?。簲?shù)據(jù)讀取/WR：開始轉(zhuǎn)換：開始轉(zhuǎn)換/INTR：完成轉(zhuǎn)換：完成轉(zhuǎn)換CLK IN:時(shí)鐘脈沖輸入，接時(shí)鐘脈沖

11、輸入，接100-1460KHz時(shí)鐘脈沖。結(jié)合時(shí)鐘脈沖。結(jié)合CLK R引腳，外接引腳，外接外加的電阻和電容，由內(nèi)部電路自動(dòng)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，其頻率為：外加的電阻和電容，由內(nèi)部電路自動(dòng)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，其頻率為： f=1/(1.1RC)CLK R:時(shí)鐘脈沖輸出，可接電阻以產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。時(shí)鐘脈沖輸出，可接電阻以產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。Vref/2：參考電壓輸入，其電壓值為最大輸入模擬電壓值得一半。：參考電壓輸入，其電壓值為最大輸入模擬電壓值得一半。Vin+：模擬電壓輸入的正端。：模擬電壓輸入的正端。Vin-：模擬電壓輸入的負(fù)端。：模擬電壓輸入的負(fù)端。VCC：電源正。：電源正。DGND：數(shù)字信號(hào)地。：數(shù)字信號(hào)地。AGN

12、D：模擬信號(hào)地。：模擬信號(hào)地。DB0-DB7：數(shù)字輸出引腳，三態(tài)輸出。：數(shù)字輸出引腳，三態(tài)輸出。3.電壓校準(zhǔn)電壓校準(zhǔn) ADC0804的模擬電壓輸入至的模擬電壓輸入至Vin+和和Vin-，若要調(diào)整輸入電壓的輸入水平，可利用一個(gè)若要調(diào)整輸入電壓的輸入水平，可利用一個(gè)運(yùn)放進(jìn)行電壓水平調(diào)整，如圖。運(yùn)放進(jìn)行電壓水平調(diào)整，如圖。4.操作方式操作方式 a.連續(xù)轉(zhuǎn)換連續(xù)轉(zhuǎn)換 如圖所示，如圖所示，/CS與與/RD引腳連接到地，引腳連接到地，/INTR與與/WR連接，這樣，微處理器就連接，這樣，微處理器就可以隨時(shí)讀取這個(gè)數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)?？梢噪S時(shí)讀取這個(gè)數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)。b.交互式控制交互式控制 如圖如圖,/CS

13、接地，接地，/WR和和/RD接接微處理器的輸出，此信號(hào)為微處理器的輸出，此信號(hào)為START或或SOC（start of convert），微處理器通過輸出），微處理器通過輸出口向此輸出一個(gè)低電平，口向此輸出一個(gè)低電平，ADC0804即可進(jìn)行模即可進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。數(shù)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后，則由轉(zhuǎn)換完成后，則由/INTR輸出一輸出一個(gè)低電平脈沖，此信號(hào)稱為個(gè)低電平脈沖，此信號(hào)稱為IRQ，微處理器可以通過查詢此信號(hào)或微處理器可以通過查詢此信號(hào)或由此信號(hào)引起中斷進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)由此信號(hào)引起中斷進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀取。讀取。ADC0804的操作時(shí)序如的操作時(shí)序如圖所示。圖所示。 當(dāng)當(dāng)ADC0804的的/CS與與/WR為

14、低電平時(shí)，為低電平時(shí)，ADC0804內(nèi)部開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換內(nèi)部開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換期間，期間，/INTR為高電平。當(dāng)為高電平。當(dāng)0804內(nèi)部轉(zhuǎn)換完畢，內(nèi)部轉(zhuǎn)換完畢，/INTR變成低電平，這時(shí)變成低電平，這時(shí)若若/RD為低電平，則轉(zhuǎn)換結(jié)果將隨為低電平，則轉(zhuǎn)換結(jié)果將隨/INTR轉(zhuǎn)為高電平時(shí)放至數(shù)據(jù)總線轉(zhuǎn)為高電平時(shí)放至數(shù)據(jù)總線（DB0-DB7），以供微處理器讀取。），以供微處理器讀取。5.8051與與ADC0804的連接的連接 若若ADC0804采用連續(xù)轉(zhuǎn)換方式，直接將采用連續(xù)轉(zhuǎn)換方式，直接將DB0-DB7連接連接8051的任意一個(gè)的任意一個(gè)P口即可?？诩纯?。 若采用交互式控制，除了數(shù)據(jù)線，需將其若采用交互式

15、控制，除了數(shù)據(jù)線，需將其START及及IRQ連接連接8051P口中口中的任一位。的任一位。 如果將如果將0804作為作為8051的外部存儲(chǔ)器，則需將的外部存儲(chǔ)器，則需將0804的的/WR、/RD、/INTR信號(hào)分別和信號(hào)分別和8051的的/WR、/RD和和INTx相連，而相連，而DB0-DB7與與P0口相連?？谙噙B。 要進(jìn)行要進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換操作時(shí)，若使用匯編語(yǔ)言，可通過專用的外部存儲(chǔ)器存轉(zhuǎn)換操作時(shí)，若使用匯編語(yǔ)言，可通過專用的外部存儲(chǔ)器存取指令：取指令： MOVX DPTR,A和和 MOVX A,DPTR 若使用若使用C51程序，則需將某個(gè)變量聲明為程序，則需將某個(gè)變量聲明為xdata存儲(chǔ)器形式

16、，采用如下存儲(chǔ)器形式，采用如下的程序代碼：的程序代碼： unsigned char xdata adc; adc=0 xff;/start adc result=adc;/read adc dataDAC轉(zhuǎn)換原理及主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換原理及主要技術(shù)指標(biāo) 1 1、D/AD/A轉(zhuǎn)換器的基本原理及分類轉(zhuǎn)換器的基本原理及分類 基本上基本上DACDAC轉(zhuǎn)換器是由電阻網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的，常見的是加轉(zhuǎn)換器是由電阻網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的，常見的是加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)及權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)及R-2RR-2R電阻網(wǎng)絡(luò)兩種。電阻網(wǎng)絡(luò)兩種。a.a.型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 V VO O=(D0=(D0I0+D1I0+D1I1+D2I1

17、+D2I2+D3I2+D3I3+D4I3+D4I4+I4+D7+D7I7) I7) R Rfbfb =(D0 =(D0I I1/21/28 8+ +D7+D7I I1/21/21)1) =V =VREFREF/R/R2 2-8-8R RfbfbD=VD=VREFREF/256/256D (D (當(dāng)當(dāng)R Rfbfb=R)=R) 當(dāng)有當(dāng)有n n位電阻網(wǎng)絡(luò)時(shí)，位電阻網(wǎng)絡(luò)時(shí)，VO=VVO=VREFREF/2/2n nD D 輸出電壓輸出電壓 的大小與數(shù)字量具有對(duì)應(yīng)的關(guān)系的大小與數(shù)字量具有對(duì)應(yīng)的關(guān)系。 特點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電阻只有兩種，容易實(shí)現(xiàn)。特點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電阻只有兩種，容易實(shí)現(xiàn)。b.加權(quán)電阻網(wǎng)

18、絡(luò)加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) 如圖如圖 V VO O=-IR=-IR =-1/8 =-1/8 (2(23 3V V1 1+2+22 2V V2 2+2+21 1V V3 3+2+20 0V V4 4) ) 其中其中V1V1、V2V2、V3V3和和V4V4分別為數(shù)字分別為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字位的電壓。數(shù)據(jù)的數(shù)字位的電壓。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：l 電路簡(jiǎn)單，但制作不容易，電阻電路簡(jiǎn)單，但制作不容易，電阻種類多，差異大。種類多，差異大。l 容易造成誤差。容易造成誤差。2 2、D/AD/A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)2na.a.分辨率分辨率分辨率分辨率是指輸入數(shù)字量的最低有效位（是指輸入數(shù)字量的最低有效位（LSBLS

19、B）發(fā)生變化時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸）發(fā)生變化時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸出模擬量（電壓或電流）的變化量。它反映了輸出模擬量的最小變化出模擬量（電壓或電流）的變化量。它反映了輸出模擬量的最小變化值。分辨率與輸入數(shù)字量的位數(shù)有確定的關(guān)系，可以表示成值。分辨率與輸入數(shù)字量的位數(shù)有確定的關(guān)系，可以表示成FS/ FS/ 。FSFS表示滿量程輸入值，表示滿量程輸入值，n n為二進(jìn)制位數(shù)。對(duì)于為二進(jìn)制位數(shù)。對(duì)于5V5V的滿量程，采用位的的滿量程，采用位的DACDAC時(shí)，分辨率為時(shí)，分辨率為5V/2565V/25619.5mV19.5mV；當(dāng)采用；當(dāng)采用1212位的位的DACDAC時(shí)，分辨率則為時(shí)，分辨率則為5V/40965V/4

20、0961.22mV1.22mV。顯然，位數(shù)越多分辨率就越高。顯然，位數(shù)越多分辨率就越高。b.b.線性度線性度線性度（也稱非線性誤差）線性度（也稱非線性誤差）是實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想直線特性之是實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想直線特性之間的最大偏差。常以相對(duì)于滿量程的百分?jǐn)?shù)表示。如間的最大偏差。常以相對(duì)于滿量程的百分?jǐn)?shù)表示。如是指實(shí)是指實(shí)際輸出值與理論值之差在滿刻度的際輸出值與理論值之差在滿刻度的以內(nèi)。以內(nèi)。c.絕對(duì)精度和相對(duì)精度絕對(duì)精度和相對(duì)精度絕對(duì)精度（簡(jiǎn)稱精度）絕對(duì)精度（簡(jiǎn)稱精度）是指在整個(gè)刻度范圍內(nèi)，任一輸入數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的是指在整個(gè)刻度范圍內(nèi)，任一輸入數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的模擬量實(shí)際輸出值與理論值之間的最大誤

21、差。絕對(duì)精度是由模擬量實(shí)際輸出值與理論值之間的最大誤差。絕對(duì)精度是由DAC的增益的增益誤差（當(dāng)輸入數(shù)碼為全誤差（當(dāng)輸入數(shù)碼為全1時(shí)，實(shí)際輸出值與理想輸出值之差）、零點(diǎn)誤差時(shí)，實(shí)際輸出值與理想輸出值之差）、零點(diǎn)誤差（數(shù)碼輸入為全時(shí)，（數(shù)碼輸入為全時(shí)，DAC的非零輸出值）、非線性誤差和噪聲等引起的非零輸出值）、非線性誤差和噪聲等引起的。絕對(duì)精度（即最大誤差）應(yīng)小于的。絕對(duì)精度（即最大誤差）應(yīng)小于1個(gè)個(gè)LSB。相對(duì)精度相對(duì)精度與絕對(duì)精度表示同一含義，用最大誤差相對(duì)于滿刻度的百分比表與絕對(duì)精度表示同一含義，用最大誤差相對(duì)于滿刻度的百分比表示。示。d.建立時(shí)間建立時(shí)間建立時(shí)間建立時(shí)間是指輸入的數(shù)字量發(fā)生

22、滿刻度變化時(shí)，輸出模擬信號(hào)達(dá)到滿刻是指輸入的數(shù)字量發(fā)生滿刻度變化時(shí)，輸出模擬信號(hào)達(dá)到滿刻度值的度值的1/2LSB所需的時(shí)間。是描述所需的時(shí)間。是描述D/A轉(zhuǎn)換速率的一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。轉(zhuǎn)換速率的一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。電流輸出型電流輸出型DAC的建立時(shí)間短的建立時(shí)間短。電壓輸出型電壓輸出型DAC的建立時(shí)間主要決定的建立時(shí)間主要決定于運(yùn)算放大器的響應(yīng)時(shí)間于運(yùn)算放大器的響應(yīng)時(shí)間。根據(jù)建立時(shí)間的長(zhǎng)短，可以將。根據(jù)建立時(shí)間的長(zhǎng)短，可以將DAC分成超高分成超高速（速（1S)、高速（、高速（101S）、中速（）、中速（10010S）、低速）、低速（100S）幾檔。）幾檔。 應(yīng)當(dāng)注意，精度和分辨率具有一定的聯(lián)系，但概念不同

23、。應(yīng)當(dāng)注意，精度和分辨率具有一定的聯(lián)系，但概念不同。DAC的位的位數(shù)多時(shí)，分辨率會(huì)提高，對(duì)應(yīng)于影響精度的量化誤差會(huì)減小。但其它數(shù)多時(shí)，分辨率會(huì)提高，對(duì)應(yīng)于影響精度的量化誤差會(huì)減小。但其它誤差（如溫度漂移、線性不良等）的影響仍會(huì)使誤差（如溫度漂移、線性不良等）的影響仍會(huì)使DAC的精度變差。的精度變差。DAC芯片芯片 這里以這里以DAC-08系列和系列和DAC0832為例。為例。DAC-08系列系列1、特性、特性l 電流型電流型R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)的電阻網(wǎng)絡(luò)的DA轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。l 8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間位，轉(zhuǎn)換時(shí)間300ns。l 電源可采用電源可采用15V雙電源或雙電源或+5V到到+15V。2、引腳、引腳V

24、LC：臨界電壓控制輸入引腳，其功能是設(shè)置數(shù)字信號(hào)電平，接地即可。：臨界電壓控制輸入引腳，其功能是設(shè)置數(shù)字信號(hào)電平，接地即可。/IOUT：互補(bǔ)模擬電流輸出引腳，：互補(bǔ)模擬電流輸出引腳，/IOUT=IFS-IOUT，其中的，其中的IOUT為模擬輸出電為模擬輸出電流，流，IFS為滿刻度電流（約為滿刻度電流（約0.2-4mA） IFS=VREF/RREF255/256VEE：負(fù)電源引腳，其電壓范圍：負(fù)電源引腳，其電壓范圍-4.5到到-18VIOUT：模擬電流輸出引腳：模擬電流輸出引腳 IOUT=(2n-1Dn-1+20D0)/2nIREF ; IREF=VREF/RREFA1-A8：數(shù)字輸入，：數(shù)字輸

25、入，A1為最高位為最高位MSB，A8為最低位為最低位LSBVcc：電源：電源+ VREF+：正參考電壓：正參考電壓 VREF-：負(fù)參考電壓：負(fù)參考電壓COPM：補(bǔ)償引腳，外接補(bǔ)償電容，避免高頻振蕩。：補(bǔ)償引腳，外接補(bǔ)償電容，避免高頻振蕩。3、操作方式、操作方式 如圖為如圖為DAC-08的基本電路，的基本電路， 若若VREF=5V，IREF=5KRO=5K，則，則 VO=D/2565V 如果輸出直接接電阻，由于如果輸出直接接電阻，由于輸出阻抗高，容易造成負(fù)載效輸出阻抗高，容易造成負(fù)載效應(yīng)，其輸出端一般接運(yùn)放。應(yīng)，其輸出端一般接運(yùn)放。 第一個(gè)電路中，其轉(zhuǎn)換結(jié)果第一個(gè)電路中，其轉(zhuǎn)換結(jié)果沒有沒有/VO

26、，若要有，若要有VO和和/VO對(duì)對(duì)稱性輸出，則采用第二個(gè)電路。稱性輸出，則采用第二個(gè)電路。 4、8051與與DAC-08的連接的連接 如圖為如圖為DAC-08與與8051的簡(jiǎn)單連接。的簡(jiǎn)單連接。DAC0832DAC0832芯片芯片 DAC0832 DAC0832是使用非常普遍的位是使用非常普遍的位D/AD/A轉(zhuǎn)換器，由于其片內(nèi)有輸入數(shù)轉(zhuǎn)換器，由于其片內(nèi)有輸入數(shù)據(jù)寄存器，故可以直接與單片機(jī)接口。據(jù)寄存器，故可以直接與單片機(jī)接口。DAC0832DAC0832以電流形式輸出，當(dāng)以電流形式輸出，當(dāng)需要轉(zhuǎn)換為電壓輸出時(shí)，可外接運(yùn)算放大器。屬于該系列的芯片還有需要轉(zhuǎn)換為電壓輸出時(shí)，可外接運(yùn)算放大器。屬于該

27、系列的芯片還有DAC0830DAC0830、DAC0831DAC0831，它們可以相互代換。，它們可以相互代換。DAC0832DAC0832主要特性主要特性：分辨率位；分辨率位；電流建立時(shí)間電流建立時(shí)間SS；數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通方式；數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通方式；輸出電流線性度可在滿量程下調(diào)節(jié)；輸出電流線性度可在滿量程下調(diào)節(jié)；邏輯電平輸入與邏輯電平輸入與TTLTTL電平兼容；電平兼容；單一電源供電（單一電源供電（5V5V15V15V）；）；低功耗，低功耗，20m20m。 1、DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳2、DAC0832與與80C51單片機(jī)的接口單片機(jī)的接

28、口a.單緩沖工作方式單緩沖工作方式 此方式適用于只有一路模擬量輸出，或有幾路模擬量輸出但并不要適用于只有一路模擬量輸出，或有幾路模擬量輸出但并不要求同步的系統(tǒng)求同步的系統(tǒng)。 雙極性模擬輸出電壓雙極性模擬輸出電壓 ： 雙極性輸出時(shí)的分辨率比單極性輸出時(shí)降低雙極性輸出時(shí)的分辨率比單極性輸出時(shí)降低1/2，這是由于對(duì)雙，這是由于對(duì)雙極性輸出而言，最高位作為符號(hào)位，只有極性輸出而言，最高位作為符號(hào)位，只有7位數(shù)值位。位數(shù)值位。b.雙緩沖工作方式雙緩沖工作方式 多路多路D/A轉(zhuǎn)換輸出，如果要求同步進(jìn)行，就應(yīng)該采用雙緩沖器同步轉(zhuǎn)換輸出，如果要求同步進(jìn)行，就應(yīng)該采用雙緩沖器同步方式方式 。c.直通工作方式直通

29、工作方式 當(dāng)當(dāng)DAC0832芯片的片選信號(hào)、寫信號(hào)、及傳送控制信號(hào)的引腳芯片的片選信號(hào)、寫信號(hào)、及傳送控制信號(hào)的引腳全部接地，允許輸入鎖存信號(hào)全部接地，允許輸入鎖存信號(hào)ILE引腳接引腳接5V時(shí)，時(shí)，DAC0832芯片就芯片就處于直通工作方式，數(shù)字量一旦輸入，就直接進(jìn)入處于直通工作方式，數(shù)字量一旦輸入，就直接進(jìn)入DAC寄存器，進(jìn)寄存器，進(jìn)行行D/A轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。http:/www.A 大部分大部分51單片機(jī)廠商都提供內(nèi)部單片機(jī)廠商都提供內(nèi)部ADC的的51單片機(jī)，以單片機(jī)，以ATMEL公公司為例，司為例，AT89C5115、AT89C51AC2及及AT89C51AC3等，而這些等，而這些單片機(jī)除內(nèi)部

30、單片機(jī)除內(nèi)部10位位ADC外，其內(nèi)部資源也比標(biāo)準(zhǔn)的外，其內(nèi)部資源也比標(biāo)準(zhǔn)的89C51強(qiáng)大很多。強(qiáng)大很多。1、AT89C5115l RAM:256B RAM、256B XRAMl ROM:16KB Flash ROMl 14個(gè)中斷源，個(gè)中斷源，3個(gè)個(gè)16位定時(shí)器位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器，1個(gè)全雙工個(gè)全雙工UARTl 最高工作頻率最高工作頻率40MHzl I/O口：口：16或或20根數(shù)字根數(shù)字I/Ol 雙通道雙通道16位位PCA，可作為，可作為8位位PWMl 兩兩組數(shù)據(jù)指針寄存器，組數(shù)據(jù)指針寄存器，21位位WDT，10位位ADCl 提供提供Power-Down及及Idle等兩種節(jié)電方式等兩種節(jié)電方

31、式l 電源：電源：3-5.5V2、AT89C51AC2l RAM:256B RAM、1KB XRAMl ROM:32KB Flash ROMl 14個(gè)中斷源，個(gè)中斷源，3個(gè)個(gè)16位定時(shí)器位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器，1個(gè)全雙工個(gè)全雙工UARTl 最高工作頻率最高工作頻率40MHzl I/O口：口：34根數(shù)字根數(shù)字I/Ol 雙通道雙通道16位位PCA，可作為，可作為8位位PWMl 兩兩組數(shù)據(jù)指針寄存器，組數(shù)據(jù)指針寄存器，21位位WDT，10位位ADCl 芯片內(nèi)置仿真器邏輯即芯片內(nèi)置仿真器邏輯即On-chip Emulator Logicl 提供提供Power-Down及及Idle等兩種節(jié)電方式等兩種

32、節(jié)電方式l 電源：電源：3-5.5V3、AT89C51AC3l RAM:256B RAM、2KB ERAMl ROM:32KB Flash ROMl 14個(gè)中斷源，個(gè)中斷源，3個(gè)個(gè)16位定時(shí)器位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器，1個(gè)全雙工個(gè)全雙工UARTl 最高工作頻率最高工作頻率60MHzl I/O口：口：36根數(shù)字根數(shù)字I/Ol 雙通道雙通道16位位PCA，可作為，可作為8位位PWMl 兩兩組數(shù)據(jù)指針寄存器，組數(shù)據(jù)指針寄存器，21位位WDT，10位位ADCl 具有具有SPI接口，芯片內(nèi)置仿真器邏輯接口，芯片內(nèi)置仿真器邏輯l 提供提供Power-Down及及Idle等兩種節(jié)電方式等兩種節(jié)電方式l 電源：電源：3-5.5V 美國(guó)美國(guó)Analog Device公司的公司的AD590是體積小、使用方便的溫度傳是體積小、使用方便的溫度傳感器，如圖。其特性如下：感器，如圖。其特性如下：l 其輸出電流與開氏溫度成其輸出電流與開氏溫度成 正比，正比，K=0時(shí)為時(shí)為0A，1A/Kl 有效測(cè)溫范圍有效測(cè)溫范圍-55-150l 電源范圍電源范圍4V到到30V 應(yīng)用方法如圖，傳感器串應(yīng)用方法如圖，傳感器串接一個(gè)接一個(gè)10K電阻，產(chǎn)生電壓電阻，產(chǎn)生電壓在在0時(shí)時(shí)