單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) 課件 項(xiàng)目9、10 煙霧報(bào)警器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

項(xiàng)目9煙霧報(bào)警器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)素質(zhì)目標(biāo)1.通過A/D轉(zhuǎn)換特性引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)正確的人生觀、價(jià)值觀及科技價(jià)值觀。2.通過項(xiàng)目拓展應(yīng)用提高學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)與具體工程實(shí)踐相結(jié)合的能力，培養(yǎng)勇于開拓的創(chuàng)新精神。3.通過項(xiàng)目實(shí)踐培養(yǎng)崇尚勞動(dòng)、熱愛勞動(dòng)、精益求精、勇于奉獻(xiàn)、不怕困難的工匠精神和勞模精神。知識(shí)目標(biāo)1.能概述煙霧報(bào)警器的實(shí)現(xiàn)原理。2.能說明A/D轉(zhuǎn)換原理和作用。3.能應(yīng)用STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換寄存器。4.能進(jìn)行STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換計(jì)算。能力目標(biāo)1.能夠根據(jù)煙霧報(bào)警器設(shè)計(jì)要求，選擇參數(shù)、性能合理的電子元器件，使用Proteus進(jìn)行硬件電路仿真設(shè)計(jì)。2.能夠使用按項(xiàng)目需求選擇合適的A/D轉(zhuǎn)換參數(shù)采集I/O口電壓信號(hào)。3.能夠?qū)TC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓值。設(shè)計(jì)要求：

使用MQ-2離子式煙霧傳感器模塊，設(shè)計(jì)一款簡單的煙霧報(bào)警器，該報(bào)警器主要功能如下：1.具有煙霧濃度檢測功能；2.當(dāng)煙霧濃度超標(biāo)時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警；3.聲光報(bào)警信號(hào)延遲關(guān)閉，并且可以手動(dòng)按下消音鍵關(guān)閉聲光報(bào)警動(dòng)作；4.煙霧報(bào)警器電池電壓過低時(shí)，發(fā)出報(bào)警提示。煙霧報(bào)警器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)煙霧報(bào)警器是一種最常見的消防預(yù)警裝置，能夠在火災(zāi)發(fā)生的初期階段準(zhǔn)確感應(yīng)到起火所產(chǎn)生的煙霧，迅速向人們進(jìn)行預(yù)警，及時(shí)阻止火勢(shì)蔓延。常見的煙霧報(bào)警器外形如下圖9-2所示：按照煙霧報(bào)警器所使用的煙霧傳感器類型不同，一般來說可以將其分為離子式煙霧報(bào)警器和光電式煙霧報(bào)警器兩種，這兩種煙霧傳感器都是通過檢測煙霧濃度，從而實(shí)現(xiàn)火災(zāi)預(yù)警的功能，它們各自有不同的使用場景。什么是A/D轉(zhuǎn)換？

其中，模擬信號(hào)最大的特點(diǎn)是時(shí)間域上具有連續(xù)性；數(shù)字信號(hào)則相反，其在時(shí)間域上是離散的信號(hào)。自然界中絕大多數(shù)信號(hào)都以模擬信號(hào)的方式存在，而單片機(jī)中卻只能存儲(chǔ)和處理離散信號(hào)，如何實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換就成為了亟待解決的問題。為了解決這個(gè)問題，A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中，A是指模擬信號(hào)（Analog），D指數(shù)字信號(hào)（Digital），A/D轉(zhuǎn)換的作用就是將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)。MQ-2煙霧傳感器

MQ-2型煙霧傳感器使用二氧化錫半導(dǎo)體氣敏材料，屬于表面離子式N型半導(dǎo)體，如下圖9-4所示。在200~3000攝氏度時(shí)，二氧化錫表面吸附空氣中的氧，形成氧的負(fù)離子吸附，使半導(dǎo)體中的電子密度減少，從面使其電阻值增加。當(dāng)傳感器與煙霧接觸時(shí)，晶粒間界處的勢(shì)壘感應(yīng)到煙霧濃度的變化，就會(huì)引起表面導(dǎo)電率的變化。利用這一點(diǎn)就可以獲得煙霧存在的信息，煙霧濃度越大導(dǎo)電率越大，輸出電阻越低，則輸出的模擬信號(hào)就越大。MQ-2煙霧傳感器模塊具有雙路信號(hào)輸出的功能，分別是DOUT（模擬輸出）和AOUT（數(shù)字輸出）MQ-2煙霧傳感的兩種輸出方式使用數(shù)字信號(hào)輸出方案時(shí)，傳感器與電壓比較器電路相連，MQ-2煙霧濃度傳感器輸出隨煙霧濃度變化的直流信號(hào)，該信號(hào)被傳遞到電壓比較器U1A的2號(hào)引腳；同時(shí)，電壓比較器U1A的3號(hào)引腳與可調(diào)變阻器Rp相連，產(chǎn)生比較器的門限電壓。使用模擬信號(hào)輸出方案時(shí)，MQ-2煙霧濃度傳感器輸出隨煙霧濃度變化的電壓信號(hào)到模塊AOUT（模擬輸出）引腳，信號(hào)電壓范圍為0~5V，濃度越高電壓越高。MQ-2煙霧傳感的穩(wěn)態(tài)誤差MQ-2靈敏度特性曲線MQ-2溫濕度特性曲線MQ-2煙霧傳感器作為一種測量器件，不同個(gè)體之間存在合理的穩(wěn)態(tài)誤差，即不同MQ-2傳感器在相同測量環(huán)境下輸出電壓存在合理的差異；且從MQ-2傳感器靈敏度特性曲線可知，MQ-2傳感器在不同溫濕度情況下，靈敏度也存在差異。所以，在煙霧報(bào)警器一般都具有環(huán)境校準(zhǔn)功能，在本項(xiàng)目中采用設(shè)計(jì)校準(zhǔn)按鍵的方式，在煙霧報(bào)警器安裝到位后，按下校準(zhǔn)按鍵對(duì)當(dāng)前環(huán)境進(jìn)行校準(zhǔn)。STC89C5A60S2單片機(jī)ADC接口

STC12C5A60S2單片機(jī)作為新一代C51單片機(jī)，其內(nèi)部集成了8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器，位于單片機(jī)P1端口（P1.0~P1.7），可用于溫度檢測、電池、電壓檢測、頻譜檢測等功能設(shè)計(jì)，其速度可達(dá)25萬次/秒STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)STC89C5A60S2單片機(jī)ADC轉(zhuǎn)換寄存器一、P1口模擬功能控制寄存器-P1ASF（地址9DH）STC12C5A60S2系列單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換通道與P1口（P1.0~P1.7）復(fù)用，上電復(fù)位后P1口為弱上拉型I/O口，用戶可以通過P1ASF寄存器將8路中的任何一路I/O口設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換功能。P1ASF寄存器對(duì)應(yīng)位置置1時(shí)有效，即當(dāng)P1口中的相應(yīng)位作為A/D轉(zhuǎn)換使用時(shí)，要將P1ASF中的相應(yīng)位置置1。程序示例：配置P1.0和P1.1引腳使能A/D轉(zhuǎn)換功能，此時(shí)P1ASF寄存器第0和1位設(shè)置為1，其他位設(shè)置為0，即P1ASF=(00000011)2，轉(zhuǎn)換16進(jìn)制為0x02。P1ASF=0x02;

//P1.0和P1.1引腳啟用A/D轉(zhuǎn)換功能STC89C5A60S2單片機(jī)ADC轉(zhuǎn)換寄存器二、A/D控制寄存器-ADC_CONTR（地址BCH）ADC_CONTR是STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換中最重要的寄存器，它同時(shí)包含了A/D轉(zhuǎn)換器電源開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器速度控制、A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)束標(biāo)志位、A/D轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)控制和模擬輸入通道選擇功能。ADC_POWER-ADC電源控制位ADC電源控制位。置0時(shí)，表示關(guān)閉A/D轉(zhuǎn)換器電源；置1時(shí)，表示打開A/D轉(zhuǎn)換器電源。STC89C5A60S2單片機(jī)ADC轉(zhuǎn)換寄存器二、A/D控制寄存器-ADC_CONTR（地址BCH）SPEED1和SPEED0-轉(zhuǎn)換速度控制位

A/D轉(zhuǎn)換速度控制位，其取值如下表9-10所示。STC89C5A60S2單片機(jī)ADC轉(zhuǎn)換寄存器二、A/D控制寄存器-ADC_CONTR（地址BCH）ADC_FLAG-轉(zhuǎn)換器結(jié)束標(biāo)志位

A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)束標(biāo)志位。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成后，該標(biāo)志位由硬件自動(dòng)置位為1，在進(jìn)行第二次A/D轉(zhuǎn)換前，需要軟件配置Flag值為0，實(shí)現(xiàn)復(fù)位。ADC_START-轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制位

A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制位。當(dāng)該標(biāo)志位置1時(shí)，表示開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后該標(biāo)志位變?yōu)?。STC89C5A60S2單片機(jī)ADC轉(zhuǎn)換寄存器二、A/D控制寄存器-ADC_CONTR（地址BCH）CHS2/CHS1/CHS0-輸入通道選擇標(biāo)志位

模擬輸入通道選擇標(biāo)志位，其取值如下表9-11所示。STC89C5A60S2單片機(jī)ADC轉(zhuǎn)換寄存器程序示例：配置打開A/D轉(zhuǎn)換器電源，以540個(gè)時(shí)鐘周期為速率開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并選擇P1.1引腳作為A/D轉(zhuǎn)換輸入通道。

此時(shí)，ADC_POWER標(biāo)志位值為1，SPEED轉(zhuǎn)換速度組合值為00，ADC_START標(biāo)志位值為1，CHS通道組合值為001，即ADC_CONTR=(10001001)2，轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制為0x89。ADC_CONTR=0x89;//打開A/D轉(zhuǎn)換電源，從P1.1引腳啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換二、A/D控制寄存器-ADC_CONTR（地址BCH）STC89C5A60S2單片機(jī)ADC轉(zhuǎn)換寄存器三、A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果相關(guān)寄存器輔助寄存器1-AUXR1（地址A2H）該寄存器是STC12C5A60S2單片機(jī)的輔助寄存器1，用于控制定時(shí)器時(shí)鐘選擇、SPI中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置、A/D輸出結(jié)果格式等功能，其為8位寄存器。注：本項(xiàng)目中僅關(guān)注其用于控制A/D輸出結(jié)果格式的標(biāo)志位ADRJ。當(dāng)ADRJ=0時(shí)，10位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的高8位存放在ADC_RES中，低2位存放在ADC_RESL的低2位中；當(dāng)ADRJ=1時(shí)，10位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的高2位存放在ADC_RES的低2位中，低8位存放在ADC_RESL中。STC89C5A60S2單片機(jī)ADC轉(zhuǎn)換寄存器三、A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果相關(guān)寄存器A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲(chǔ)寄存器-ADC_RES、ADC_RESL（地址BDH、BEH）這兩個(gè)寄存器用于存儲(chǔ)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，存儲(chǔ)格式由輔助寄存器AUXR1的ADRJ標(biāo)志位控制。當(dāng)ADRJ=0時(shí)，其格式如下表9-13。當(dāng)ADRJ=1時(shí)，其格式如下表9-14。STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果換算在STC12C5A60S2單片機(jī)中，ADC_RES寄存器和ADC_RESL寄存器中存儲(chǔ)的A/D轉(zhuǎn)換值并不是真正的端口電壓值，而是A/D采樣后得到的采樣值，需要對(duì)采樣值進(jìn)行換算，得到實(shí)際的端口電壓值。1.當(dāng)ADRJ=0時(shí)，10位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的高8位存放在ADC_RES中，低2位存放在ADC_RESL的低2位中。如果需要取完整10位結(jié)果，按如下公式進(jìn)行計(jì)算：如果只需要取8位結(jié)果，按如下公式進(jìn)行計(jì)算：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果計(jì)算方法與A/D采樣精度和AUXR1寄存器的ADRJ標(biāo)志位直接相關(guān)。STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果換算在STC12C5A60S2單片機(jī)中，ADC_RES寄存器和ADC_RESL寄存器中存儲(chǔ)的A/D轉(zhuǎn)換值并不是真正的端口電壓值，而是A/D采樣后得到的采樣值，需要對(duì)采樣值進(jìn)行換算，得到實(shí)際的端口電壓值。2.當(dāng)ADRJ=1時(shí)，10位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的高2位存放在ADC_RES的低2位中，低8位存放在ADC_RESL中。如果需要取完整10位結(jié)果，按如下公式進(jìn)行計(jì)算：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果計(jì)算方法與A/D采樣精度和AUXR1寄存器的ADRJ標(biāo)志位直接相關(guān)。STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換使用流程A/D轉(zhuǎn)換器作為STC12C5A60S2單片機(jī)基本外設(shè)之一，在使用上與其他外設(shè)相同，需要先進(jìn)行初始化配置，再按照一定的流程配置和使用。STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換示例程序voidADC_Init(void){P1ASF=0x01;//設(shè)置P1.0引腳啟用A/D轉(zhuǎn)換功能AUXR1=0x00;//設(shè)置ADRJ標(biāo)志位為1

ADC_RES=0;//清除ADC_RES寄存器中的數(shù)據(jù)

ADC_RESL=0;//清除ADC_RESL寄存器中的數(shù)據(jù)

ADC_CONTR=ADC_POWER|ADC_SPEEDLL;//配置開啟ADC電源和轉(zhuǎn)換周期

delay(3);}/********A/D轉(zhuǎn)換初始化函數(shù)*********/STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換示例程序unsignedintGetADCResult(unsignedcharchannel){

//在指定channel通道開始A/D轉(zhuǎn)換

ADC_CONTR=ADC_POWER|ADC_SPEEDLL|channel|ADC_START;

_nop_();

//等待4個(gè)CPU周期

_nop_();

_nop_();

_nop_();

while(!(ADC_CONTR&ADC_FLAG));//等待A/D轉(zhuǎn)換完成

ADC_CONTR&=~ADC_FLAG;

//一次A/D轉(zhuǎn)換完成，將ADC_FLAG標(biāo)志位置0

returnADC_RES*4+ADC_RESL;

//返回10位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果（高8位+低2位）}/********獲取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果函數(shù)*********/STC12C5A60S2單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換示例程序floatCalculateADCValue(unsignedcharchannel){

floatADC_Value;

unsignedinti;

for(i=0;i<10;i++)//獲取10次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，求平均值，提高采樣精度

{

ADC_Value+=GetADCResult(channel);//獲取對(duì)應(yīng)通道的A/D轉(zhuǎn)換值并累加

}

ADC_Value/=10;

//計(jì)算A/D轉(zhuǎn)換平均值

ADC_Value=(ADC_Value*5)/1024;//按照公式換算10位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果對(duì)應(yīng)的電壓值

returnADC_Value;}/********A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果換算函數(shù)*********/（1）MQ-2接口仿真電路設(shè)計(jì)

MQ-2煙霧傳感器模塊直接將隨煙霧濃度變化的電壓值輸出至模塊AOUT（模擬輸出）引腳，并且在Proteus仿真工具中MQ-2煙霧傳感器沒有對(duì)應(yīng)的硬件實(shí)體，所以在仿真中，往往使用滑動(dòng)變阻器代替MQ-2煙霧傳感器，當(dāng)滑動(dòng)變阻器值發(fā)生變化時(shí)，變阻器電路輸出電壓值發(fā)生變化。煙霧報(bào)警器仿真電路設(shè)計(jì)圖9-10MQ-2傳感器接口電路設(shè)計(jì)（2）煙霧報(bào)警器系統(tǒng)仿真電路設(shè)計(jì)

煙霧報(bào)警器仿真電路設(shè)計(jì)MQ-2煙霧報(bào)警器硬件結(jié)構(gòu)框圖煙霧報(bào)警器硬件電路參考布局MQ-2煙霧傳感器電路蜂鳴器電路LED報(bào)警燈電路按鍵電路電源接口信號(hào)線接口圖9-13煙霧報(bào)警器功能電路板參考布局圖程序流程圖參考一、拓展應(yīng)用1：8位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果換算任務(wù)要求：若A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果取8位長度數(shù)據(jù)，并使用P2.0引腳作為模擬輸入通道，請(qǐng)嘗試修改程序并進(jìn)行煙霧報(bào)警功能調(diào)試。二、拓展應(yīng)用2：煙霧報(bào)警器電池電壓監(jiān)控背景描述：在實(shí)際煙霧報(bào)警器產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，為了保證煙霧報(bào)警器工作可靠性，往往會(huì)對(duì)煙霧報(bào)警器電池電壓進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)電池電壓低于煙霧報(bào)警器穩(wěn)定工作的最低門限電壓時(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警音，提示用戶更換煙霧報(bào)警器電池。任務(wù)要求：在煙霧報(bào)警器硬件實(shí)物上進(jìn)行修改，任選STC12C5A60S2單片機(jī)其他未使用的A/D轉(zhuǎn)換接口檢測輸入電源電壓，當(dāng)電壓低于2.9V時(shí)，控制蜂鳴器發(fā)出與煙霧報(bào)警音不同的提示音。謝謝！項(xiàng)目9信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)素質(zhì)目標(biāo)1.通過轉(zhuǎn)換芯片的調(diào)查選型培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保和節(jié)約意識(shí)。2.通過項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施及過程培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和探究精神。知識(shí)目標(biāo)1.能闡述信號(hào)發(fā)生器實(shí)現(xiàn)原理。2.能說明D/A轉(zhuǎn)換原理和作用。3.能使用DAC0832芯片完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。能力目標(biāo)1.熟練運(yùn)用DAC0832芯片實(shí)現(xiàn)DA轉(zhuǎn)換。2.熟練地編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的模擬化。根據(jù)任務(wù)要求選擇適合的芯片及工作方式。設(shè)計(jì)要求：

使用DAC0832芯片，設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該信號(hào)發(fā)生器主要功能如下：

1.能通過STC12C5A60S2單片機(jī)控制DAC0832芯片輸出不同波形的模擬信號(hào)；

2.能通過波形切換按鍵切換輸出不同的模擬信號(hào)波形；

3.能通過頻率設(shè)置按鍵調(diào)節(jié)輸出模擬信號(hào)的頻率。信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)生器一般是指能夠通過自身電路和程序自動(dòng)產(chǎn)生鋸齒波、三角波、方波、正弦波等模擬量電壓信號(hào)波形的電路。常見的煙霧報(bào)警器外形如下圖所示：信號(hào)發(fā)生器可以由硬件電路制作而成，但純硬件電路設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器難度較大，且電路相對(duì)復(fù)雜；在實(shí)際應(yīng)用中，往往也可以使用D/A轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計(jì)制作，使用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換器芯片制作信號(hào)發(fā)生器往往更為簡潔。本項(xiàng)目中我們將使用典型D/A轉(zhuǎn)換器——DAC0832芯片，搭配STC12C5A60S2單片機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)生器的功能。D/A轉(zhuǎn)換的概念和典型D/A轉(zhuǎn)換器

與前項(xiàng)目所學(xué)習(xí)的A/D轉(zhuǎn)換相反，D/A轉(zhuǎn)換是指模/數(shù)轉(zhuǎn)換；實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換功能的器件被稱為D/A轉(zhuǎn)換器，是一種把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的器件。D/A轉(zhuǎn)換器被廣泛用于計(jì)算機(jī)函數(shù)發(fā)生器、計(jì)算機(jī)圖形顯示以及與A/D轉(zhuǎn)換器相配合的控制系統(tǒng)等應(yīng)用中。典型D/A轉(zhuǎn)換器——DAC0832

本項(xiàng)目中將使用到典型D/A轉(zhuǎn)換器——DAC0832，該D/A轉(zhuǎn)換器是8位D/A轉(zhuǎn)換器，它的D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。DAC0832的應(yīng)用范圍非常廣泛。DAC0832的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)一、DAC0832的硬件結(jié)構(gòu)DAC0832硬件結(jié)構(gòu)示意圖DAC0832由兩個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器、一個(gè)8位D/A轉(zhuǎn)換器和相關(guān)控制電路組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖10-4所示：DAC0832芯片內(nèi)部集成兩級(jí)輸入寄存器，使得DAC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適用于各種不同的電路需要。DAC0832的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)一、DAC0832的硬件結(jié)構(gòu)

DAC0832芯片是采用CMOS工藝制成的單片直流輸出型8位D/A轉(zhuǎn)換器，采用20引腳雙列直插封裝，DAC0832的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)一、DAC0832的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

DAC0832是一種典型的T型電阻網(wǎng)絡(luò)電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部功能原理如下圖由上圖可以，DAC0832的輸出Vo，由其內(nèi)部各級(jí)T型電阻網(wǎng)絡(luò)的電阻決定，計(jì)算公式如下：DAC0832輸出的模擬量VO與輸入的數(shù)字量B之間成正比關(guān)系，輸入信號(hào)強(qiáng)度越強(qiáng)，輸出信號(hào)強(qiáng)度越強(qiáng)。基于DAC0832的信號(hào)發(fā)生器原理一、DAC0832芯片的工作方式——單緩沖方式此種方式適用于只有一路模擬量輸出或幾路模擬量異步輸出的情形。單緩沖方式DAC0832與單片機(jī)連接示意圖具體地說，就是使

和都為低電平，DAC寄存器的鎖存選通端得不到有效電平而直通；此外，使輸入寄存器的控制信號(hào)處于高電平、處于低電平。這樣，當(dāng)端收到一個(gè)負(fù)脈沖時(shí)，就可以完成1次轉(zhuǎn)換。

使得兩個(gè)鎖存器之一的輸入寄存器處于導(dǎo)通狀態(tài)，或者兩個(gè)寄存器同時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)，DAC0832就工作于單緩沖方式?；贒AC0832的信號(hào)發(fā)生器原理一、DAC0832芯片的工作方式——雙緩沖方式此種方式適用于多個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器同步輸出的情況。雙緩沖方式DAC0832與單片機(jī)連接示意圖具體地說，此時(shí)DAC0832的操作分為兩步：首先，使輸入寄存器處于導(dǎo)通狀態(tài)，接收輸入數(shù)據(jù)；其次，使DAC寄存器導(dǎo)通，DAC寄存器從輸入寄存器的輸出端接收數(shù)據(jù)。注：在第二步中，輸入寄存器鎖存，只有DAC寄存器導(dǎo)通，此時(shí)在DAC0832數(shù)據(jù)輸入端寫入數(shù)據(jù)無意義。基于DAC0832的信號(hào)發(fā)生器原理一、DAC0832芯片的工作方式——直通方式數(shù)據(jù)不經(jīng)過兩級(jí)鎖存器鎖存，當(dāng)8位數(shù)字量抵達(dá)時(shí)輸入引腳時(shí)，立即進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，輸出轉(zhuǎn)換的模擬量。注：直通方式下

、

、

和

均為低電平，

為高電平。此方式適用于連續(xù)反饋控制線路。二、D/A轉(zhuǎn)換器輸出波形信號(hào)原理

根據(jù)需求分析任務(wù)中知識(shí)點(diǎn)3內(nèi)容可知，D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量與輸入的數(shù)字量之間成正比關(guān)系，利用這一特點(diǎn)，通過程序控制STC12C5A60S2單片機(jī)向D/A轉(zhuǎn)換芯片輸出隨時(shí)間呈一定規(guī)律變化的數(shù)字量，D/A轉(zhuǎn)換芯片就可以輸出隨時(shí)間按一定規(guī)律變化的波形，如方波信號(hào)、三角波信號(hào)、鋸齒波信號(hào)、正弦波信號(hào)等。DAC0832的外接電路一、DAC0832的輸入電路1.D/A轉(zhuǎn)換器有無輸入鎖存器

當(dāng)D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部沒有輸入鎖存器時(shí)，必須在單片機(jī)與D/A轉(zhuǎn)換器之間擴(kuò)展鎖存器或連接單片機(jī)I/O接口。而DAC0832內(nèi)部具有兩個(gè)8位鎖存器，這種情況下只需要將單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線與DAC0832的數(shù)據(jù)輸入端一一對(duì)應(yīng)連接即可。2.D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換位數(shù)

當(dāng)高于8位的D/A轉(zhuǎn)換器與僅8位數(shù)據(jù)輸入端的STC12C5A60S2單片機(jī)接口相連時(shí)，STC12C5A60S2單片機(jī)的數(shù)據(jù)必須分時(shí)連接，還必須考慮數(shù)據(jù)分時(shí)輸出的格式和輸出電壓的“毛刺”問題。而DAC0832芯片是8位D/A轉(zhuǎn)換器，其數(shù)據(jù)寬度與STC12C5A60S2單片機(jī)接口寬度一致，此種情況下，無需考慮數(shù)據(jù)分時(shí)連接的問題。DAC0832輸入電路示意圖DAC0832的外接電路二、DAC0832的輸出電路

DAC0832即為電流輸出型的8位D/A轉(zhuǎn)換器，而信號(hào)波形需要展示出不同信號(hào)的電壓幅值變化，所以要將DAC0832輸出的模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，則DAC0832在本項(xiàng)目中需要外接高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器。需要注意的是，運(yùn)放的反饋電阻可以通過RFB端引用片內(nèi)固有電阻，也可以外接反饋電阻。2.D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換位數(shù)。DAC0832輸出電路示意圖D/A轉(zhuǎn)換器模擬量波形生成方法鋸齒波信號(hào)生成分析

由DAC0832芯片的硬件結(jié)構(gòu)可知，DAC0832是8位D/A轉(zhuǎn)換器，其輸出模擬量信號(hào)強(qiáng)度與輸入數(shù)字量信號(hào)強(qiáng)度成正比，利用這一特點(diǎn)，就可以使用STC12C5A60S2單片機(jī)控制DAC0832芯片輸出特定波形的模擬量信號(hào)，下面以鋸齒波信號(hào)為例進(jìn)行分析：

顯然，鋸齒波信號(hào)就是電壓從最小值開始逐漸上升到最大值，再回落到最小值逐步上升到最大值，如此往復(fù)的周期信號(hào)。即需要使用單片機(jī)控制DAC0832輸出從最小值逐步上升到最大值，再回落到最小值逐步上升到最大值的模擬