項目六ADDA轉(zhuǎn)換器接口

項目六、A/DD/A轉(zhuǎn)換器接口

1精選ppt課件項目六、A/DD/A轉(zhuǎn)換器接口任務(wù).1數(shù)字電壓表系統(tǒng)設(shè)計1、能將A/D轉(zhuǎn)換器AD0808（AD0809）和單片機(jī)進(jìn)行硬件連接2、能進(jìn)行單片機(jī)對A/D轉(zhuǎn)換器AD0808（AD0809）進(jìn)行讀寫，進(jìn)行模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的采集。學(xué)習(xí)內(nèi)容1、常用A/D轉(zhuǎn)換器類型和選擇依據(jù)2、常用A/D轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)的連接方式2精選ppt課件一、任務(wù)要求利用單片機(jī)AT89C51與AD0808設(shè)計一個數(shù)字電壓表，能夠測量0～5V之間電壓值，利用單片機(jī)動態(tài)顯示方法顯示模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，用4位共陽數(shù)碼管顯示。二、任務(wù)分析用電位器的兩端分別接0V和5V，滑動點(diǎn)輸出模擬電壓接AD0808的輸入端，考慮到AD0808轉(zhuǎn)換的結(jié)果為16進(jìn)制，為顯示直觀，必須將轉(zhuǎn)換的16進(jìn)制結(jié)果轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制（BCD碼）進(jìn)行顯示。3精選ppt課件三、學(xué)習(xí)知識（一）數(shù)碼管動態(tài)顯示在如圖6-1所示中，其中P2.0、P2.1、P2.2、P2.3分別是數(shù)碼管的位選信號，P0口為段碼信號，動態(tài)數(shù)碼顯示的工作過程:將最高位數(shù)碼管片選P2.0設(shè)為0，其余為1，其中“0”為片選選中狀態(tài)，“1”為片選未選中狀態(tài)，由P0口輸出最高位的段碼，顯示最高位相應(yīng)的數(shù)碼值，然后將次高位數(shù)碼管片選P2.1設(shè)為0，其余為1，由P0口輸出次高位的段碼，顯示次高位相應(yīng)的數(shù)碼值，依次由高位進(jìn)行到最低位，然后再循環(huán)從最高位顯示到最低位，4精選ppt課件由于從高位到低位顯示的時間非常短，人的眼睛分辨不出四個數(shù)碼管顯示的時間差距，感覺四個數(shù)碼管是同時顯示的，起到數(shù)碼管動態(tài)顯示的效果。5精選ppt課件（二）A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理1、認(rèn)識并正確選用A/D轉(zhuǎn)換器模擬電信號模擬非電信號傳感器A/D轉(zhuǎn)換器8031開關(guān)量輸出D/A轉(zhuǎn)換器模擬量輸出圖6-2具有模擬量輸入輸出的MCS-51系統(tǒng)

6精選ppt課件（1）A/D轉(zhuǎn)換器類型

1）雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的主要優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾性能好，價格便宜。其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度較慢，因此，這種轉(zhuǎn)換器主要用于速度要求不高的場合。2）逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器另一種常用的A/D轉(zhuǎn)換器是逐次逼近式的，逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器是一種速度較快，精度較高的轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時間大約在幾μs到幾百μs之間。

7精選ppt課件（2）A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)及選用時的主要依據(jù)1）A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)①分辨率分辨率是指數(shù)字量變化一個最小值時模擬信號的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。分辨率越高，轉(zhuǎn)換時對輸入模擬信號變化的反應(yīng)就越靈敏。②精度精度是指轉(zhuǎn)換后所得結(jié)果相對于實(shí)際值的準(zhǔn)確度，與溫度漂移、元件線性度等有關(guān)。精度分為絕對精度和相對精度兩種。8精選ppt課件③轉(zhuǎn)換時間與轉(zhuǎn)換速率。A/D轉(zhuǎn)換時間是指完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需要的時間，即從啟動A/D轉(zhuǎn)換器開始到獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)所需的總時間。積分型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間是毫秒級，屬低速A/D；逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器是微妙級，屬中速A/D。采樣時間是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。轉(zhuǎn)換速率是轉(zhuǎn)換時間的倒數(shù)。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。9精選ppt課件④量程即所能轉(zhuǎn)換的電壓范圍，如10V、5V。⑤輸出邏輯電平大多數(shù)為與TTL電平配合。在使用中應(yīng)注意是否用三態(tài)邏輯輸出，是否要對數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存等。

⑥基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓的精度將對整個系統(tǒng)的精度產(chǎn)生影響。A/D轉(zhuǎn)換器分為內(nèi)部和外部基準(zhǔn)電源，故選芯片時應(yīng)考慮是否要外加精密參考電源等。

10精選ppt課件2）A/D轉(zhuǎn)換器的選用主要依據(jù)①A/D轉(zhuǎn)換器用于什么系統(tǒng)、輸出的數(shù)據(jù)位數(shù)、系統(tǒng)的精度、線性度。②輸入的模擬信號類型，包括模擬輸入信號的范圍、極性（單、雙極性）、信號的驅(qū)動能力、信號的變化快慢。③后續(xù)電路對A/D輸出數(shù)字邏輯電平的要求、輸出方式（并行、串行）、是否鎖存等。④系統(tǒng)工作在動態(tài)條件還是靜態(tài)條件、帶寬要求、轉(zhuǎn)換時間、采樣速度等。⑤基準(zhǔn)電壓源的選擇?；鶞?zhǔn)電壓源的幅度、極性及穩(wěn)定性，電壓是固定還是可調(diào)、電壓由外部還是A/D轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)部提供等。⑥成本及芯片來源等。

11精選ppt課件2、MCS-51單片機(jī)與ADC0809接口設(shè)計（1）典型A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)

多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用一個A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對A、B、C三個地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，如表6-1所示。12精選ppt課件表6-1通道選擇表CBA選擇的輸入通道000IN0100IN1001IN2101IN3010IN4110IN5011IN6111IN713精選ppt課件（2）信號引腳ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝，其引腳排列見圖6-4。

圖6-4ADC0809引腳圖

14精選ppt課件對ADC0809主要信號引腳的功能說明如下：①IN7～I(xiàn)N0：模擬量輸入通道。ADC0809對輸入模擬量的要求主要有：信號單極性，電壓范圍0～5V，若信號過小還需進(jìn)行放大。另外，在A/D轉(zhuǎn)換過程中，模擬量輸入的值不應(yīng)變化太快，因此，對變化速度快的模擬量，在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。②A、B、C：地址線。A為低位地址，C為高位地址，用于對模擬通道進(jìn)行選擇。圖6-4中為ADDA、ADDB和ADDC，其地址狀態(tài)與通道相對應(yīng)的關(guān)系見表6-1。③ALE：地址鎖存允許信號。在對應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。15精選ppt課件④START：轉(zhuǎn)換啟動信號。START上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清0；START下跳沿時，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。⑤D7～D0：數(shù)據(jù)輸出線。其為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。⑥OE：輸出允許信號。其用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高電阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。⑦CLK：時鐘信號。ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。通常使用頻率為500kHz的時鐘信號。16精選ppt課件⑧EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號。EOC=0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。該狀態(tài)信號既可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可以作為中斷請求信號使用。⑨VCC：+5V電源。⑩Vref：參考電源。參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5V（Vref(+)=+5V，Vref(-)=0V）

17精選ppt課件（3）MCS-51單片機(jī)與ADC0809接口電路連接主要涉及兩個問題，一是8路模擬信號通道選擇，二是A/D轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。圖6-5

ADC0809與8031單片機(jī)的連接

18精選ppt課件1）8路模擬通道選擇圖6-5中使用的是線選法，口地址由P2.0確定，同時和寫信號相或取反后作為開始轉(zhuǎn)換的選通信號。因此，該ADC0809的通道地址確定如下：8031A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00809×××××××ST×××××CBA

×××××××0×××××000

…

…

×××××××0×××××11119精選ppt課件若無關(guān)位都取0，則8路通道IN0～I(xiàn)N7的地址分別為0000H～0007H。當(dāng)然，口地址也可以由單片機(jī)其它片選不用的口線，或者由幾根口線經(jīng)過譯碼后來提供，這樣，8路通道的地址也就有所不同。

2）轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送

①定時傳送方式ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128μs，設(shè)計一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用這個延時子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。20精選ppt課件②查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片有表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0809的EOC端。因此，可以用查詢方式，軟件測試EOC的狀態(tài)，即可確知轉(zhuǎn)換是否完成，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。EOC的狀態(tài)是高電平表明轉(zhuǎn)換是完成。③中斷方式把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。21精選ppt課件MOVDPTR，#0000H；選中通道0MOVXA，@DPTR；信號有效，輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)到A累加器22精選ppt課件四、任務(wù)實(shí)施1、

硬件設(shè)計數(shù)字電壓表硬件設(shè)計如圖6-6所示。U1為單片機(jī)AT89C51,U3為A/D轉(zhuǎn)換器AD0808，采用的是共陽極數(shù)碼管顯示，四個數(shù)碼管的片選為P2.0、P2.1、P2.2、P2.3，低電平為選中，段碼從P0口輸出。23精選ppt課件圖6-6數(shù)字電壓表硬件電路

24精選ppt課件2、軟件設(shè)計數(shù)字電壓表程序設(shè)計如下：

LED_0EQU30H

LED_1EQU31H

LED_2EQU32H；存放段碼

ADCEQU35H

CLOCKBITP2.4；定義ADC0808時鐘位

STBITP2.5

EOCBITP2.6

OEBITP2.7

ORG00H

SJMPSTART

ORG0BH

LJMPINT_T0

25精選ppt課件START:MOVLED_0,#00H

MOVLED_1,#00H

MOVLED_2,#00H

MOVDPTR,#TABLE；段碼表首地址

MOVTMOD,#02H

MOVTH0,#245

MOVTL0,#00H

MOVIE,#82H

SETBTR0

WAIT:CLRST

SETBST

CLRST；啟動AD轉(zhuǎn)換26精選ppt課件

SETBOE

MOVADC,P1；讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果

CLROE

MOVA,ADC

MOVB,#100；AD轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換成BCD碼

DIVAB

MOVLED_2,A

MOVA,B

MOVB,#10

DIVAB

MOVLED_1,A

MOVLED_0,B

27精選ppt課件

LCALLDISP

SJMPWAIT

INT_T0:CPLCLOCK；提供ADC0808時鐘信號

RETI

DISP:MOVA,LED_0；顯示子程序

MOVCA,@A+DPTR

CLRP2.3

MOVP0,A

LCALLDELAY

SETBP2.3

MOVA,LED_1

MOVCA,@A+DPTR

CLRP2.2

MOVP0,A

28精選ppt課件

LCALLDELAY

SETBP2.2

MOVA,LED_2

MOVCA,@A+DPTR

CLRP2.1

MOVP0,A

LCALLDELAY

SETBP2.1

RET

DELAY:MOVR6,#10；延時5毫秒D1:MOVR7,#250

DJNZR7,$

DJNZR6,D1

RET

29精選ppt課件TAB:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H

DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH

END

30精選ppt課件3、仿真調(diào)試圖6-7數(shù)字電壓表仿真調(diào)試結(jié)果

31精選ppt課件五、總結(jié)與提高1、選擇A/D轉(zhuǎn)換器時應(yīng)主要考慮的問題：精度、轉(zhuǎn)換速度。為了達(dá)到一定的精度，對電源的精度也有要求，因?yàn)殡娫吹木戎苯佑绊慉/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度。2、幾種常見的A/D轉(zhuǎn)換器性能比較：并行A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快、價格較昂貴，主要用于要求高速度的場合；逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器是一種在速度、精度和價格上都處于適中位置的最常用的A/D轉(zhuǎn)換器；雙積分A/D轉(zhuǎn)換器具有精度高、抗干擾性能好、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度慢。所以，選擇A/D轉(zhuǎn)換器時要綜合考慮上面兩方面的問題。

32精選ppt課件項目六、A/DD/A轉(zhuǎn)換器接口任務(wù)2.鋸齒波發(fā)生器電路設(shè)計

能力目標(biāo)1、能用AT89C51單片機(jī)和DAC0832進(jìn)行硬件連接2、能利用AT89C51單片機(jī)通過D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832進(jìn)行數(shù)字到模擬信號轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)內(nèi)容一、任務(wù)要求利用AT89C51單片機(jī)和DAC0832制作一個波形發(fā)生器。要求DAC完成鋸齒波的電路波形輸出設(shè)計。33精選ppt課件二、任務(wù)分析當(dāng)給DAC0832一個從00H至FFH連續(xù)變化的數(shù)字輸入時，DAC0832輸出相應(yīng)的從0～5V模擬電壓,可以通過示波器觀察到DAC0832輸出的這種鋸齒波變化的波形，改變DAC0832輸入端變化的速度，可以看到輸出端的鋸齒波的頻率在發(fā)生變化，由此可以利用單片機(jī)控制DAC0832的輸入來使之輸出端產(chǎn)生鋸齒波。34精選ppt課件三、學(xué)習(xí)知識（一）認(rèn)識并正確選用D/A轉(zhuǎn)換器1、D/A轉(zhuǎn)換器性能指標(biāo)（1）分辯率分辨率是D/A轉(zhuǎn)換器對輸入量變化敏感程度的描述，與輸入數(shù)字量的位數(shù)有關(guān)。如果數(shù)字量的位數(shù)為n，則D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為2-n。（2）建立時間建立時間是描述D/A轉(zhuǎn)換速度快慢的一個參數(shù)，指從輸入數(shù)字量變化到輸出達(dá)到終值誤差±（1/2）LSB（最低有效位）時所需的時間。35精選ppt課件（3）接口形式D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口方便與否，主要決定于轉(zhuǎn)換器本身是否帶數(shù)據(jù)鎖存器。有兩類D/A轉(zhuǎn)換器，一類是不帶鎖存器的，另一類是帶鎖存器的。對于不帶鎖存器的D/A轉(zhuǎn)換器，為了保存來自單片機(jī)的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，接口時要另加鎖存器，因此這類轉(zhuǎn)換器必須在口線上；而帶鎖存器的D/A轉(zhuǎn)換器，可以把它看作是一個輸出口，因此可直接在數(shù)據(jù)總線上，而不需另加鎖存器。36精選ppt課件2、典型D/A轉(zhuǎn)換器芯片DAC0832

圖6-8DAC0832引腳圖

圖6-9DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖37精選ppt課件?DI7～DI0：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入。?ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許信號（輸入），高電平有效。?：片選信號（輸入），低電平有效。：第1寫信號（輸入），低電平有效。上述兩個信號控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式，當(dāng)ILE=1和=0時，為輸入寄存器直通方式；當(dāng)ILE=1和=1時，為輸入寄存器鎖存方式。?：第2寫信號（輸入），低電平有效。?：數(shù)據(jù)傳送控制信號（輸入），低電平有效。38精選ppt課件?Iout1：電流輸出1。?Iout2：電流輸出2。DAC轉(zhuǎn)換器的特性之一是：Iout1+Iout2=常數(shù)。?Rfb：反饋電阻端。DAC0832是電流輸出，為了取得電壓輸出，需在電壓輸出端接運(yùn)算放大器，Rfb即為運(yùn)算放大器的反饋電阻端。運(yùn)算放大器的接法如圖6-10所示。?Vref：基準(zhǔn)電壓，其電壓可正可負(fù)，范圍是-10V～+10V。?AGND：模擬地。?DGND：數(shù)字地。39精選ppt課件（二）DAC0832單緩方式的接口與應(yīng)用1、單緩沖方式連接所謂單緩沖方式就是使DAC0832的兩個輸入寄存器中有一個處于直通方式，而另一個處于受控的鎖存方式，或者說兩個輸入寄存器同時受控的方式。圖6-11DAC0832單緩沖方式接口40精選ppt課件2、單緩沖方式應(yīng)用舉例——產(chǎn)生鋸齒波圖6-12用DAC產(chǎn)生鋸齒波

41精選ppt課件在許多控制應(yīng)用中，要求有一個線性增長的電壓（鋸齒來控制檢測過程，移動記錄筆或移動電子束等）。對此可通過在DAC0832的輸出端接運(yùn)算放大器，由運(yùn)算放大器產(chǎn)生鋸齒波來實(shí)現(xiàn)，電路連接如圖6-12所示。圖中的DAC8032工作于單緩沖方式，其中輸入寄存器受控，而DAC寄存器直通。假定輸入寄存器地址為7FFFH，產(chǎn)生鋸齒波的源程序清單如下：42精選ppt課件

ORG0200H

DASAW：MOVDPTR，#7FFFH；輸入寄存器地址，假定P2.7接片選信號

MOVA，#00H；轉(zhuǎn)換初值WW:MOVX@DPTR，A；D/A轉(zhuǎn)換

INCA

NOP

NOP

NOP

AJMPWW

43精選ppt課件執(zhí)行上述程序，在運(yùn)算放大器的輸出端就能得到如圖6-13所示的鋸齒波。對鋸齒波的產(chǎn)生作如下幾點(diǎn)說明：①程序每循環(huán)一次，A加1，因此實(shí)際上鋸齒波的上升邊是由256個小階梯構(gòu)成的，但由于階梯很小，所以宏觀上看就是如圖6-13中所表示的線性增長鋸齒波。②可通過循環(huán)程序段的機(jī)器周期數(shù)計算出鋸齒波的周期，并可根據(jù)需要，通過延時的辦法來改變波形周期。當(dāng)延遲時間較短時，可用NOP指令來實(shí)現(xiàn)（本程序就是如此）；鋸齒波的斜率就不同。當(dāng)需要延遲時間較長時，可以使用一個延時子程序。延遲時間不同，波形周期不同，

44精選ppt課件圖6-13D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的鋸齒波

③通過A加1，可得到正向的鋸齒波；如要得到負(fù)向的鋸齒波，改為減1指令即可實(shí)現(xiàn)。④程序中A的變化范圍是0～255，因此得到的鋸齒波是滿幅度的。如要求得到非滿幅鋸齒波，可通過計算求得數(shù)字量的初值和終值，然后在程序中通過置初值判終值的辦法即可實(shí)現(xiàn)。用同樣的方法也可以產(chǎn)生三角波、矩形波、梯形波，請讀者自行編寫程序。

45精選ppt課件（三）DAC0832雙緩沖方式的接口與應(yīng)用1、雙緩沖方式連接所謂雙緩沖方式，就是把DAC0832的兩個鎖存器都接成受控鎖存方式。

圖6-14DAC0832的雙緩沖方式連接46精選ppt課件2、雙緩沖方式應(yīng)用舉例雙緩沖方式用于多路D/A轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)多路模擬信號同步輸出的目的。例如使用單片機(jī)控制X-Y繪圖儀。對X-Y繪圖儀的控制有兩點(diǎn)基本要求：一是需要兩路D/A轉(zhuǎn)換器分別給X通道和Y通道提供模擬信號，二是兩路模擬量要同步輸出。兩路模擬量輸出是為了使繪圖筆能沿X-Y軸作平面運(yùn)動。47精選ppt課件圖6-16控制X-Y繪圖儀的雙片DAC0832接口

48精選ppt課件假定X方向DAC0832輸入寄存器地址為F0H，Y方向DAC0832輸入寄存器地址為F1H，兩個DAC寄存器公用地址為F2H；X坐標(biāo)數(shù)據(jù)存于DATA單元中，Y坐標(biāo)數(shù)據(jù)存于DATA+1單元中，則繪圖儀的驅(qū)動程序?yàn)椋?/p>

MOVR1，#DATAX坐標(biāo)數(shù)據(jù)單元地址

MOVR0，#0F0HX向輸入寄存器地址

MOVA，@R1X坐標(biāo)數(shù)據(jù)送A

MOVX@R0，AX坐標(biāo)數(shù)據(jù)送輸入寄存器

INCR1指向Y坐標(biāo)數(shù)據(jù)單元地址

INCR0指向Y向輸入寄存器地址

MOVA，@R1Y坐標(biāo)數(shù)據(jù)送A

MOVX@R0，AY坐標(biāo)數(shù)據(jù)送輸入寄存器

INCR0指向兩個DAC寄存器地址

MOVX@R0，AX、Y