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1、第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口概述一、D/A轉(zhuǎn)換器二、MCS-51和DAC0832的接口三、A/D轉(zhuǎn)換器四、MCS-51和ADC0809的接口第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口D/A轉(zhuǎn)換器(Digital to Analog Converter)A/D轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter)第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口A/D轉(zhuǎn)換器主要用于數(shù)據(jù)采集D/A轉(zhuǎn)換器主要用于實(shí)施控制第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-
2、51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口D/A轉(zhuǎn)換器接收來自MCS-51的數(shù)字量,并轉(zhuǎn)換成模擬量用于推動執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作,以控制被控實(shí)體的工作過程。2noutRVB VVout:輸出模擬量 VR:參考電壓 Vref ,常量B:數(shù)字量 n:D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(一)D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)性能指標(biāo)性能指標(biāo)是選型依據(jù)、衡量芯片質(zhì)量的重要參數(shù)
3、。1、分辨率(Resolution)2、轉(zhuǎn)換精度(Conversion Accuracy)3、偏移量誤差(Offset Error)4、線性度(Linearity)第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(一)D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)1、分辨率(Resolution)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)。 1)若數(shù)字量的位數(shù)為n,則分辨率為Vref2n。 2)數(shù)字量位數(shù)越多,分辨率就越高。3)應(yīng)用時(shí),應(yīng)根據(jù)分辨率的需要選定轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接
4、口(一)D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)2、轉(zhuǎn)換精度( Conversion Accuracy )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。 如:滿量程時(shí)理論輸出值為10V,實(shí)際輸出值是在9.99V10.01V之間,其轉(zhuǎn)換精度為+10mV。第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(一)D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)3、偏移量誤差(Offset Error)指輸入數(shù)字量為零時(shí),輸出模擬量對零的偏移值。這種誤差通常可以借助電位計(jì)對DAC的參考電壓或者反饋電路進(jìn)行調(diào)節(jié)而消除。4、線性度(Linearity)指DAC的實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線和理想直線之間的最大偏差。第七
5、節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(二)DAC0832芯片介紹 D/A轉(zhuǎn)換器的主要部件是電阻開關(guān)網(wǎng)絡(luò)電阻開關(guān)網(wǎng)絡(luò),其主要網(wǎng)絡(luò)形式有權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)和R2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò),其工作原理這里不作介紹。 集成D/A芯片類型很多,按字長分有8位、10位、12位等;當(dāng)前常見的D/A芯片主要包括美國國家半導(dǎo)體公司的DAC系列,如DAC0832等;美國模擬器件公司的AD系列,如AD558等。第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(二)DAC0832芯片介紹1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)8位位DACDAC寄存器寄存器輸入輸入寄存器寄存器-+I
6、OUT2IOUT1RfbVODI07VrefILECS與與與與與與WR1WR2XFERLE1LE2AGNDVCCDGND第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(二)DAC0832芯片介紹2、引腳功能CSWR1AGNDDI3DI2DI2DI0VREF RFB DGNDVCCILEWR2XFERDI4DI5DI6DI7IOUT1IOUT21234567891020191817161514131211DAC0832有20引腳,采用雙列直插式(DIP)封裝,如圖所示。/CS:片選信號/WR1:寫信號線1/WR2:寫信號線2/XFER:數(shù)據(jù)傳送控制信號輸入
7、線,低電平有效ILE:數(shù)據(jù)允許控制輸入線,高電平有效DI0DI7(DI0為最低位):8位數(shù)字量輸入端第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(二)DAC0832芯片介紹2、引腳功能CSWR1AGNDDI3DI2DI2DI0VREF RFB DGNDVCCILEWR2XFERDI4DI5DI6DI7IOUT1IOUT21234567891020191817161514131211DAC0832有20引腳,采用雙列直插式(DIP)封裝,如圖所示。AGND:模擬地DGND:數(shù)字地IOUT1:模擬電流輸出線1IOUT2:模擬電流輸出線2Rfb:片內(nèi)反饋電阻
8、引出線,反饋電阻制作在芯片內(nèi)部VREF:基準(zhǔn)電壓輸入線。電壓范圍為10V10V。VCC:工作電源輸入端,可接5V15V電源。第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(二)DAC0832芯片介紹DAC0832的主要技術(shù)指標(biāo)輸入:8位數(shù)字量。內(nèi)有鎖存器,數(shù)字量輸入端可直接與CPU的數(shù)據(jù)總線相連。輸入方式:雙緩沖、單緩沖和直通輸入三種方式。輸入邏輯:與TTL兼容。輸出:模擬量電流IOUT1和IOUT2。電流建立時(shí)間:1 s。第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(二)DAC0832芯片介紹DAC0832的主
9、要技術(shù)指標(biāo)線性誤差:0.2%FSR(Full Scale Range),即該芯片的線性誤差為滿量程的0.2%。非線性誤差:0.4%FSR。功耗:20 mW。工作電壓:單一+5+15 V電源。參考電壓:10+10 V。 第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(二)DAC0832芯片介紹 DAC1210是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的12位D/A轉(zhuǎn)換器芯片,是智能化儀表中常用的一種高性能的D/A轉(zhuǎn)換器。DAC1210是24引腳的雙列直插式芯片,其邏輯結(jié)構(gòu)與DAC0832類似,所不同的是DAC1210具有12位的數(shù)據(jù)輸入端,且其12位數(shù)據(jù)輸入寄存器由一個(gè)8位
10、的輸入寄存器和一個(gè)4位的輸入寄存器組成。第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(二)DAC0832芯片介紹212314RFB1013112412VREFIOUT2IOUT1RFBVCCDGND3AGND8位輸入寄存器12位DAC寄存器12位D/A轉(zhuǎn)換器&1222(15 20)(6 9)位輸入寄存器& LE1 LE2 LE1 CS WR1 WR2& XFER B/B21(4 5)DAC1210結(jié)構(gòu)圖第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(一)三種連接方式(芯片的控制方式)對應(yīng)D
11、AC0832中“輸入寄存器”、“DAC寄存器”的不同受控方式,連接方式可分為:1、直通方式2、單緩沖方式3、雙緩沖方式第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(一)三種連接方式(芯片的控制方式)8位位DACDAC寄存器寄存器輸入輸入寄存器寄存器-+IOUT2IOUT1RfbVODI07VrefILECS與與與與與與WR1WR2XFERLE1LE2AGNDVCCDGND第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(一)三種連接方式(芯片的控制方式)8位位DACDAC寄存器寄存器輸入輸入寄存器寄存器-+IOUT
12、2IOUT1RfbVODI07VrefLE1LE2AGNDVCCDGND第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(一)三種連接方式(芯片的控制方式)8位位DACDAC寄存器寄存器輸入輸入寄存器寄存器-+IOUT2IOUT1RfbVODI07VrefLE1LE2AGNDVCCDGND與與WR2XFER第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(一)三種連接方式(芯片的控制方式)8位位DACDAC寄存器寄存器輸入輸入寄存器寄存器-+IOUT2IOUT1RfbVODI07VrefLE2AGNDVCCDGNDIL
13、ECS與與與與WR1LE1第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(一)三種連接方式(芯片的控制方式)8位位DACDAC寄存器寄存器輸入輸入寄存器寄存器-+IOUT2IOUT1RfbVODI07VrefILECS與與與與與與WR1WR2XFERLE1LE2AGNDVCCDGND第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(二)MCS51和DAC0832的 方式接線單緩沖單緩沖第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口(二)MCS51和DAC0832的 方式接線單緩
14、沖單緩沖單單片片機(jī)機(jī)和和存存儲儲器器的的連連接接圖圖第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口單緩沖單緩沖例3.18 DAC0832用作波形發(fā)生器,試根據(jù)圖3-37接線,分別寫出產(chǎn)生鋸齒波、三角波和方波的程序。(二)MCS51和DAC0832的 方式接線第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口單緩沖單緩沖(二)MCS51和DAC0832的 方式接線例3.18 鋸齒波程序 ORG 1000H START:MOV R0, #0FEH ;設(shè)置地址MOVX R0,A ;輸出零電平INC A SJMP STARTE
15、ND第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口單緩沖單緩沖(二)MCS51和DAC0832的 方式接線例3.18 三角波程序 ORG 1080H START:CLR AMOV R0, #0FEH DOWN:MOVX R0,AINC A JNZ DOWNMOV A, #0FEHUP: MOVX R0,ADEC AJNZ UPSJMP DOWNEND第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口單緩沖單緩沖(二)MCS51和DAC0832的 方式接線例3.18 方波程序 ORG 1100HSTART:MOV R0,
16、#0FEHLOOP :MOV A, #33H MOVX R0,A ACALL DELAY MOV A, #0FEH MOVX R0,A ACALL DELAY SJMP LOOPDELAY: END.第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口單緩沖單緩沖(二)MCS51和DAC0832的 方式接線課堂演示電路程序聯(lián)調(diào)第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口單緩沖單緩沖(二)MCS51和DAC0832的 方式接線關(guān)于課堂演示的幾個(gè)問題: 1、波形的周期為多少?(以方波為例) 2、可否取消鎖存器和譯碼器?若取
17、消,硬件與軟件應(yīng)如何調(diào)整?第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口雙緩沖雙緩沖(三)MCS51和DAC0832的 方式接線當(dāng)要求多個(gè)D/A芯片輸出的模擬量同步時(shí),就必須使用雙緩沖工作方式。第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口雙緩沖雙緩沖(三)MCS51和DAC0832的 方式接線當(dāng)要求多個(gè)D/A芯片輸出的模擬量同步同步時(shí),就必須使用雙緩沖工作方式。例3.19 設(shè)8031內(nèi)部RAM中有兩個(gè)長度為30的數(shù)據(jù)塊,其始址分別為DA1和DA2,請根據(jù)圖7-5,編出能把DA1和DA2中數(shù)據(jù)分別從1#和2#DAC
18、0832輸出的程序。第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口雙緩沖雙緩沖(三)MCS51和DAC0832的 方式接線解:1、根據(jù)接線圖,DAC0832的各端口地址為:FDH 1#DAC0832數(shù)字量輸入控制口FEH 2#DAC0832數(shù)字量輸入控制口FFH1#和2#DAC0832啟動D/A口 2、為循環(huán)讀取數(shù)據(jù)塊,使0#工作寄存器區(qū)的R1指向DA1; 1#工作寄存器區(qū)的R1指向DA2;0#和1#工作寄存器區(qū)的R0指向DAC端口地址; 0#工作寄存器區(qū)的R2作為數(shù)據(jù)塊長度指針。第七節(jié)第七節(jié) MCS-51MCS-51與與 A/D A/D和和D/AD/A的接口的接口雙緩沖雙緩沖(三)MCS51和DAC0832的 方式接線ORG 1200HDA1: DATA 20HDA2: DATA 40HDIOUT:MOV R1,#DA1MOV
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