電子課件-ADC和DAC的應(yīng)用

1、任務(wù)任務(wù)11ADCADC：模數(shù)轉(zhuǎn)換器：模數(shù)轉(zhuǎn)換器DACDAC：數(shù)模轉(zhuǎn)換器：數(shù)模轉(zhuǎn)換器1 1、設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)電壓表，能顯示一個(gè)電壓表，能顯示DC0-DC0-5V5V的輸入電壓，精確到的輸入電壓，精確到0.01V0.01V。任務(wù)目標(biāo)單片機(jī)單片機(jī)ADC05V電壓電壓3位位LED顯示顯示1.1.ADAD轉(zhuǎn)換器的工作原理轉(zhuǎn)換器的工作原理。2.2.ADC0809ADC0809的使用。的使用。3.3.AT89S51AT89S51的的并行總線器件的連接。并行總線器件的連接。4.4.C51C51編程知識(shí)和編程知識(shí)和KEIlKEIl開發(fā)環(huán)境的使用。開發(fā)環(huán)境的使用。5.5.ProteusProteus仿真軟件的使用。

2、仿真軟件的使用。相關(guān)知識(shí)A/D A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC模擬信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)0V00.1V50.5V251.0V505.0V250A/D A/D 轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口 pA/D轉(zhuǎn)換器按轉(zhuǎn)換原理可分為四種：p計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換器p雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器p逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器p并行式A/D轉(zhuǎn)換器。p目前最常用的A/D轉(zhuǎn)換器:p雙積分式：轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾性能好，價(jià)格便宜，但轉(zhuǎn)換速度較慢p逐次逼近式：速度較快、精度較高的轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時(shí)間大約在幾微秒到幾百微秒之間。ADAD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路理解定義和內(nèi)容1 分辨率：對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字輸出的模擬輸入電壓有一定的幅度范圍，若超過這個(gè)幅度范圍，數(shù)字輸

3、出就會(huì)發(fā)生變化，這樣能分別的電壓范圍叫做分辨率。通常用LSB（Least Significant Bit)表示。ADAD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路理解定義和內(nèi)容2 量化和量化誤差：將幅度連續(xù)取值的模擬信號(hào)變?yōu)橹荒苋∮邢迋€(gè)某一最小當(dāng)量的整數(shù)倍數(shù)值的過程稱為量化。 通過量化將連續(xù)量轉(zhuǎn)換成離散量，必然存在類似于四舍五入產(chǎn)生的誤差，最大誤差可達(dá)到1LSB的1/2。此誤差叫做量化誤差。ADAD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路理解定義和內(nèi)容2 量化和量化誤差： a) f(t) t F8 F6 F5 F4 F3 F2 F1 0 1 2 3 4 5 6 7 F7 O b) f1(t) t 0 1 2 3 4 5 6 7 011 101

4、 111 111 110 100 011 101 對(duì)應(yīng)編碼 1F2F3F4F5F6F7F8FADAD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路理解定義和內(nèi)容3 精度：理想的ADC是指不含量化誤差以外的誤差，但實(shí)際上由于使用的元件和噪聲等產(chǎn)生各種誤差。精度是表示所含誤差的比例，用刻度的百分比或PPM表示。精度分為絕對(duì)精度和相對(duì)精度。AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理1 雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器 # -1 +1 電 子開關(guān) 計(jì)數(shù)器 控制邏輯 數(shù)據(jù)輸出 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘 R C Ui UR -UR UC - + + N b) UC Ui1 Ui2 T1 t O 2T 2TAD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理2 逐次逼進(jìn)式A/D轉(zhuǎn)換

5、器 比較器 D/A 轉(zhuǎn)換器 逐次逼近 寄 存 器 邏輯控制 電 路 輸出緩沖器 輸出允許 轉(zhuǎn)換結(jié)束 啟動(dòng) 時(shí)鐘 Ui US Dn-1 D0 AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理3 并行比較式A/D轉(zhuǎn)換器 -1 +1 # N1 -1 +1 # -1 +1 # N2 N3 1 & 1 Ui d1 d0 3UR/4 UR/2 UR/4 A/D A/D 轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口 ST CLKEOCD0D7IN0IN7ABCALE八位轉(zhuǎn)換器A/D三態(tài)輸出鎖存器VCCGNDOEVR(+)VR(-)38地址鎖存與譯碼八路模擬量開關(guān).A/D A/D 轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口 ST CLKEOCD0D7IN0

6、IN7ABCALE八位轉(zhuǎn)換器A/D三態(tài)輸出鎖存器VCCGNDOEVR(+)VR(-)38地址鎖存與譯碼八路模擬量開關(guān).通道選擇表地址碼選擇的通道C B A0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7A/D A/D 轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口 ST CLKEOCD0D7IN0IN7ABCALE八位轉(zhuǎn)換器A/D三態(tài)輸出鎖存器VCCGNDOEVR(+)VR(-)38地址鎖存與譯碼八路模擬量開關(guān).CLK：時(shí)鐘信號(hào)，可由單片機(jī)ALE信號(hào)分頻得到。A/D A/D 轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口 ST CLKEOCD0D7IN0IN7ABC

7、ALE八位轉(zhuǎn)換器A/D三態(tài)輸出鎖存器VCCGNDOEVR(+)VR(-)38地址鎖存與譯碼八路模擬量開關(guān).ADC0809 引腳圖A/D A/D 轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口 ADC0809 引腳圖（1）IN7IN0：8個(gè)模擬量輸入通道。（2）ADDA、ADDB、ADDC：地址線。（3）ALE：地址鎖存允許信號(hào)。對(duì)應(yīng)ALE上升沿，ADDA、ADDB和ADDC地址狀態(tài)送入地址鎖存器中，經(jīng)譯碼后輸出選擇模擬信號(hào)輸入通道。（4）START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。對(duì)應(yīng)START上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清0；對(duì)應(yīng)START下跳沿，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。（5）D7D0：數(shù)據(jù)輸出線，為

8、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。A/D A/D 轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口 ADC0809 引腳圖（6）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)。當(dāng)OE=0時(shí)，輸出數(shù)據(jù)線呈高電阻；當(dāng)OE=1時(shí)，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。（7）CLK：時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使用頻率為500kHz的時(shí)鐘信號(hào)（8）EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)。啟動(dòng)轉(zhuǎn)換后，系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)置EOC=0，轉(zhuǎn)換完成后，EOC=1。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)使用。（9）Vref：參考電源。參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行

9、比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)，其典型值為+5V（Vref (+) =+5V，Vref(-) =0V）。A/D A/D 轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展三總線A/D A/D 轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展三總線 地址鎖存器74LS373是帶三態(tài)緩沖輸出的8D鎖存器。由于單片機(jī)的數(shù)據(jù)線與地址線的低8位共用P0口，因此必須用地址鎖存器將地址信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)區(qū)分開。74LS373的鎖存控制端G直接與單片機(jī)的鎖存控制信號(hào)ALE相連，在ALE的下降沿鎖存低8位地址。高8位地址由P2口直接提供。 系統(tǒng)擴(kuò)展中常用的控制線有以下三條： ：控制程序存儲(chǔ)器的讀操作，在執(zhí)行指令的取指階段和從程序存儲(chǔ)器中取數(shù)據(jù)時(shí)有

10、效。 ：控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀操作，從外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或I/O端口中讀取數(shù)據(jù)時(shí)有效。 ：控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫操作，向外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或I/O端口中寫數(shù)據(jù)時(shí)有效。PSENRDWRA/D A/D 轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口 ADC0809與51單片機(jī)的連接A/D A/D 轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口 ADC0809的通道地址表. . . . . . . . . . . . . . . .單片機(jī)P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00809STCBAIN000

11、00IN10001IN70111電路圖：電路圖：P176P176圖圖6.66.6A/D A/D 轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口 單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換器接口程序設(shè)計(jì)，主要有以下四個(gè)步驟：p 啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，START引腳得到下降沿。p 查詢EOC引腳狀態(tài)，EOC引腳由0變1，表示A/D轉(zhuǎn)換過程結(jié)束。p 允許讀數(shù)，將OE引腳設(shè)置為1狀態(tài)。p 讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。. . . . . . . . . . . . . . . .#include/該頭文件中定義XBYTE關(guān)鍵字#include#define uchar unsigned char#define IN0 XBYTE0 xfef8/設(shè)置AD0809的通道

12、0地址sbit ad_busy=P33;/定義EOC狀態(tài)void ad0809(uchar idata *x)uchar i;uchar xdata *ad_adr;/定義指向外部RAM的指針ad_adr=&IN0; /通道0的地址送ad_adrfor(i=0;i8;i+)/處理8通道*ad_adr=0; /寫外部I/O地址操作，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，寫的內(nèi)容不重要，只需寫操作i=i;/延時(shí)等待EOC變低i=i;while(ad_busy=0)；/查詢等待轉(zhuǎn)換結(jié)束xi=*ad_adr;/讀操作，輸出允許信號(hào)有效，存轉(zhuǎn)換結(jié)果ad_adr+;/地址增1，指向下一通道void main(void)sta

13、tic uchar idata ad10; /static是靜態(tài)變量的類型說(shuō)明符ad0809(ad);/采樣AD0809通道的值電路圖：電路圖：P169P169圖圖6.16.1三位數(shù)碼管顯示三位數(shù)碼管顯示源程序源程序源程序源程序Main.c#include #include #include display.h/定義ADC0809通道IN0的地址指針#define ADCIN0 (unsigned char volatile xdata *) 0 x78ff)#defineADCEOC P3_2/反向后的轉(zhuǎn)換結(jié)束指示信號(hào) ，=0表示轉(zhuǎn)換結(jié)束/定義顯示緩沖區(qū)unsigned char data

14、dispBuf3;/主函數(shù)void main(void)unsigned char adcVal;/AD轉(zhuǎn)化結(jié)果的變量unsigned int v;while(1)/AD轉(zhuǎn)換*ADCIN0=0;/輸出任意一個(gè)數(shù)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換,或使用ADCIN00=0; _nop_();/短延時(shí)，等待EOC信號(hào)變化_nop_();while(ADCEOC=1);/等待EOC信號(hào)變0，轉(zhuǎn)換結(jié)束adcVal=*ADCIN0; /讀ADC結(jié)果，或使用adcVal=ADCIN00;/顯示電壓值v=adcVal*2;/5V對(duì)于最大輸入值255，約是*2的關(guān)系/v=adcVal;dispBuf0=v%10;dispBuf1=v

15、%100/10;dispBuf2=v%1000/100;disp(dispBuf,3);display.h#ifndef _DISPLAY_H_#define _DISPLAY_H_#define SDAT P3_0/定義串行數(shù)據(jù)輸入端#define SHCP P3_1/定義時(shí)鐘端#define STCP P3_3/定義控制端/-/靜態(tài)顯示函數(shù)，模擬串口+74LS595/參數(shù)：*dispBuf顯示緩沖區(qū)/ n顯示位數(shù)extern void disp(unsigned char data *dispBuf,unsigned char n);#endifdisplay.c/靜態(tài)顯示#include #include #include display.h/定義定形碼表,共陽(yáng)極unsigned char code dispTab=/0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90,0 xbf,0 xff;void sendData(unsigned cha