第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口

第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口9.1概述圖9-1單片機(jī)和被控實(shí)體間的接口示意圖返回本章首頁第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口9.2D/A轉(zhuǎn)換器及其接口 9.2.1D/A轉(zhuǎn)換器 9.2.2MCS-51和D/A的接口返回本章首頁第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口9.2.1D/A轉(zhuǎn)換器 圖9-2最簡單D/A轉(zhuǎn)換器框圖第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口關(guān)系式：Vout=B×VR式中，VR為常量，由參考電壓VREF決定；B為數(shù)字量，常為一個(gè)二進(jìn)制數(shù)。數(shù)字量B的位數(shù)通常為8位和12位等，由D/A轉(zhuǎn)換器芯片型號決定。B為n位時(shí)的通式為：

B=bn-1bn-2…b1b0=bn-1×2n-1+bn-2×2n-2+…+b1×21+b0×20式中，bn-1為B的最高位；b0為最低位。第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口1．D/A轉(zhuǎn)換器的原理D/A轉(zhuǎn)換器的原理：把輸入數(shù)字量中每位都按其權(quán)值分別轉(zhuǎn)換成模擬量，并通過運(yùn)算放大器求和相加（如圖9-3所示）。根據(jù)克希荷夫定律，如下關(guān)系成立：I3==23·I2==22·I1==21·I0==20·第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口圖9-3T型電阻網(wǎng)絡(luò)型D/A轉(zhuǎn)換器第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口2．D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)l分辨率（Resolution）辨率是指D/A轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸出模擬增量，取決于輸入數(shù)字量的二進(jìn)制位數(shù)。l轉(zhuǎn)換精度（ConversionAccuracy）指滿量程時(shí)DAC的實(shí)際模擬輸出值和理論值的接近程度。l偏移量誤差（OffsetError）偏移量誤差是指輸入數(shù)字量為零時(shí)，輸出模擬量對零的偏移值。l線性度（Linearity）線性度是指DAC的實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線和理想直線之間的最大偏移差。第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口3．DAC0832lDAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)DAC0832內(nèi)部由三部分電路組成（如圖9-4所示）?！?位輸入寄存器”、“8位DAC寄存器”、“8位D/A轉(zhuǎn)換電路”由8位T型電阻網(wǎng)絡(luò)和電子開關(guān)組成，l引腳功能DAC0832共有20條引腳，雙列直插式封裝。引腳連接和命名如圖9-5所示。（1）數(shù)字量輸入線DI7～DI0（8條）；（2）控制線（5條）；（3）輸出線（3條）；（4）電源線（4條）。第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口圖9-4DAC0832原理框圖第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口圖9-5雙極性DAC的接法返回本節(jié)第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口9.2.2MCS-51和D/A的接口 1．DAC的應(yīng)用l

DAC用作單極性電壓輸出l

DAC用作雙極性電壓輸出（表9-1、圖9-6所示）l

DAC用作控制放大器（如圖9-7所示）第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口輸入數(shù)字量Bb7b6b5b4b3b2b1b0Vout（理想值）+VREF時(shí)-VREF時(shí)11111111|VREF|-LSB-|VREF|+LSB┆┆┆11000000|VREF|/2-|VREF|/2┆┆┆1000000000┆┆┆01111111-LSBLSB┆┆┆00111111-|VREF|/2-LSB|VREF|/2+LSB┆┆┆00000000-|VREF||VREF|表9-1雙極性輸出電壓與輸入數(shù)字量的關(guān)系第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口圖9-6雙極性DAC的另一種接法第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口圖9-7控制放大器用DAC0832第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口2．MCS-51與8位DAC的接口MCS-51和DAC0832接口時(shí)，有三種連接方式：直通方式、單緩沖方式如圖9-8~9-9所示和雙緩沖方式如圖9-10所示。第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口圖9-8單緩沖方式下的DAC0832第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口圖9-9例所產(chǎn)生的波形第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口圖9-108031和兩片DAC0832的接口（雙緩沖方式）第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口3．MCS-51與12位DAC的接口l

DAC1208的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理（如圖9-11所示）l

MCS-51和DAC1208的連接（圖9-12示）第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口圖9-11DAC1208內(nèi)部框圖第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口圖9-128031和DAC1208返回本節(jié)第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口9.3A/D轉(zhuǎn)換器及其接口 9.3.1A/D接口設(shè)計(jì)要點(diǎn) 9.3.2雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器工作原理9.3.3逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器接口返回本章首頁第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口對于一個(gè)模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號所要求的基本部件有：?

模擬多路轉(zhuǎn)換器與信號調(diào)節(jié)電路。?

采樣/保持電路。?

A/D轉(zhuǎn)換器。?

通道控制電路。第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口9.3.1A/D接口設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1．選擇合適的系統(tǒng)采樣速度2．減小A/D轉(zhuǎn)換的孔徑誤差3．合理選用A/D轉(zhuǎn)換器返回本節(jié)第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口9.3.2雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器工作原理 1．雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器工作原理雙積分型A/D轉(zhuǎn)換是一種間接A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)。首先將模擬電壓轉(zhuǎn)換成積分時(shí)間，然后用數(shù)字脈沖計(jì)時(shí)方法轉(zhuǎn)換成計(jì)數(shù)脈沖數(shù)，最后將此代表模擬輸入電壓大小的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制或BCD碼輸出。因此，雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間較長，一般要大于40～50ms。圖9-13給出了微機(jī)控制的雙積分電路原理圖。其工作原理可由圖9-14所示的工作波型圖予以說明。第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口圖9-13雙積分ADC電路原理圖第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口圖9-14各點(diǎn)輸出波形第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口2．MC14433與MCS-51單片機(jī)的接口圖9-15MC14433與8031直接連接的接口方法第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口3．7109與MCS-51單片機(jī)接口圖9-16ICL7109與8031的接口電路圖第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口圖9-17ICL7109工作時(shí)序圖返回本節(jié)第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口9.3.3逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器接口 1．逐次逼近型ADC基本原理圖9-18逐次逼近ADC原理電路框圖第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口圖9-19四位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換時(shí)序第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口2．ADC0808/0809與MCS-51單片機(jī)的接口圖9-200808/0809與8031接口電路第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口圖9-210808/0809工作時(shí)序圖第9章MCS-51與DA及AD轉(zhuǎn)換器接口3．AD574A與MCS-51單片機(jī)接口圖9-22AD574A與