1、第9章 80C51單片機的模擬量接口v2022-5-142022-5-14v1D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器及其與單片機的接口及其與單片機的接口 9.1/ /轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器及其與單片機的接口及其與單片機的接口 9.29.1 D/A轉(zhuǎn)換器及其與單片機的接口 v2022-5-142022-5-14v29.1.1 D/A轉(zhuǎn)換器的原理及主要技術(shù)指標一、D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理及分類型電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器 ：9.1 D/A轉(zhuǎn)換器及其與單片機的接口 輸出電壓 的大小與數(shù)字量具有對應的關(guān)系。 v2022-5-142022-5-14v4二、二、D/AD/A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標轉(zhuǎn)換器的主要性能指標2n1 1、分辨率、分辨

2、率分辨率分辨率是指輸入數(shù)字量的最低有效位（是指輸入數(shù)字量的最低有效位（LSBLSB）發(fā)生變化時，）發(fā)生變化時，所對應的輸出模擬量（常為電壓）的變化量。它反映了輸所對應的輸出模擬量（常為電壓）的變化量。它反映了輸出模擬量的最小變化值。出模擬量的最小變化值。分辨率與輸入數(shù)字量的位數(shù)有確定的關(guān)系，可以表示成分辨率與輸入數(shù)字量的位數(shù)有確定的關(guān)系，可以表示成FS FS / / 。FSFS表示滿量程輸入值，表示滿量程輸入值，n n為二進制位數(shù)。對于為二進制位數(shù)。對于5V5V的滿量程，采用位的的滿量程，采用位的DACDAC時，分辨率為時，分辨率為5V/2565V/25619.5mV19.5mV；當采用當采用

3、1212位的位的DACDAC時，分辨率則為時，分辨率則為5V/40965V/40961.22mV1.22mV。顯然，。顯然，位數(shù)越多分辨率就越高。位數(shù)越多分辨率就越高。2 2、線性度、線性度線性度（也稱非線性誤差）線性度（也稱非線性誤差）是實際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想是實際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想直線特性之間的最大偏差。常以相對于滿量程的百分數(shù)直線特性之間的最大偏差。常以相對于滿量程的百分數(shù)表示。如表示。如是指實際輸出值與理論值之差在滿刻度是指實際輸出值與理論值之差在滿刻度的的以內(nèi)。以內(nèi)。v2022-5-142022-5-143 3、絕對精度和相對精度、絕對精度和相對精度v絕對精度（簡稱精度）絕對精度（簡

4、稱精度）是指在整個刻度范圍內(nèi)，是指在整個刻度范圍內(nèi)，任一輸入數(shù)碼所對應的模擬量實際輸出值與理論值任一輸入數(shù)碼所對應的模擬量實際輸出值與理論值之間的最大誤差。絕對精度是由之間的最大誤差。絕對精度是由DACDAC的增益誤差（當?shù)脑鲆嬲`差（當輸入數(shù)碼為全輸入數(shù)碼為全1 1時，實際輸出值與理想輸出值之差）、時，實際輸出值與理想輸出值之差）、零點誤差（數(shù)碼輸入為全時，零點誤差（數(shù)碼輸入為全時，DACDAC的非零輸出值）、的非零輸出值）、非線性誤差和噪聲等引起的。絕對精度（即最大誤非線性誤差和噪聲等引起的。絕對精度（即最大誤差）應小于差）應小于1 1個個LSBLSB。v相對精度相對精度與絕對精度表示同一含

5、義，用最大誤差相與絕對精度表示同一含義，用最大誤差相對于滿刻度的百分比表示。對于滿刻度的百分比表示。v2022-5-142022-5-14v64 4、建立時間、建立時間建立時間建立時間是指輸入的數(shù)字量發(fā)生滿刻度變化時，輸是指輸入的數(shù)字量發(fā)生滿刻度變化時，輸出模擬信號達到滿刻度值的出模擬信號達到滿刻度值的1/2LSB1/2LSB所需的時間。是所需的時間。是描述描述D/AD/A轉(zhuǎn)換速率的一個動態(tài)指標。轉(zhuǎn)換速率的一個動態(tài)指標。電流輸出型電流輸出型DACDAC的建立時間短的建立時間短。電壓輸出型電壓輸出型DACDAC的建立的建立時間主要決定于運算放大器的響應時間時間主要決定于運算放大器的響應時間。根據(jù)

6、建立時。根據(jù)建立時間的長短，可以將間的長短，可以將DACDAC分成超高速（分成超高速（1S)1S)、高速、高速（10101S1S）、中速（）、中速（10010010S10S）、低速）、低速（100S100S）幾檔。）幾檔。 應當注意，精度和分辨率具有一定的聯(lián)系，但應當注意，精度和分辨率具有一定的聯(lián)系，但概念不同。概念不同。DACDAC的位數(shù)多時，分辨率會提高，對應的位數(shù)多時，分辨率會提高，對應于影響精度的量化誤差會減小。但其它誤差（如溫于影響精度的量化誤差會減小。但其它誤差（如溫度漂移、線性不良等）的影響仍會使度漂移、線性不良等）的影響仍會使DACDAC的精度變的精度變差。差。9.1 D/A轉(zhuǎn)

7、換器及其與單片機的接口 DAC0832主要特性 v2022-5-142022-5-14v79.1.1 DAC08329.1.1 DAC0832芯片主要特性與結(jié)構(gòu)芯片主要特性與結(jié)構(gòu) 分辨率位；分辨率位；電流建立時間電流建立時間SS；數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通方式；數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通方式；輸出電流線性度可在滿量程下調(diào)節(jié)；輸出電流線性度可在滿量程下調(diào)節(jié)；輸入邏輯電平與輸入邏輯電平與TTLTTL兼容；兼容；單電源供電（單電源供電（5V5V15V15V）；）；低功耗，低功耗，20m20m。 DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳 v2022-5-142022-5-14v8 單緩沖方式v2

8、022-5-142022-5-14v9MOV DPTR,#7FFFHMOV DPTR,#7FFFHMOV A,#dataMOV A,#dataMOVX DPTR,AMOVX DPTR,A9.1.2 DAC08329.1.2 DAC0832與單片機的接口與單片機的接口 雙緩沖方式v2022-5-142022-5-14v10MOV DPTR,#0DFFFHMOV DPTR,#0DFFFHMOV A,#data1MOV A,#data1MOVX DPTR,AMOVX DPTR,AMOV DPTR,#0BFFFHMOV DPTR,#0BFFFHMOV A,#data2MOV A,#data2MOVX

9、DPTR,AMOVX DPTR,AMOV DPTR,#7FFFHMOV DPTR,#7FFFHMOVX DPTR,AMOVX DPTR,A 直通方式v2022-5-142022-5-14v11I ILELE接接5V5V，CSCS、WR1WR1、WR2WR2、XFERXFER均接地。均接地。 【例例9-19-1】如圖所示。試編寫程序段，實現(xiàn)產(chǎn)生三角波。已如圖所示。試編寫程序段，實現(xiàn)產(chǎn)生三角波。已知三角波的最低值和最高值分別為知三角波的最低值和最高值分別為WLWL和和WHWH。 MOV MOV DPTR,#7FFFHDPTR,#7FFFH MOV R7,#WL MOV R7,#WLUP: INC

10、R7UP: INC R7 MOV A,R7 MOV A,R7 MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A CJNE R7,#WH CJNE R7,#WH，UPUPDOWN:DEC R7DOWN:DEC R7 MOV A,R7 MOV A,R7 MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A CJNE R7,#WL CJNE R7,#WL，DOWNDOWN JMP UP JMP UP v2022-5-142022-5-14v12v12129 9.2.1 .2.1 轉(zhuǎn)換器的原理及主要技術(shù)指標轉(zhuǎn)換器的原理及主要技術(shù)指標一、逐次逼近式一、逐次逼近式ADCADC的轉(zhuǎn)換原理的轉(zhuǎn)換原理特點特點: :轉(zhuǎn)換

11、速度較高，功率較低轉(zhuǎn)換速度較高，功率較低9.2 /轉(zhuǎn)換器及其與單片機的接口轉(zhuǎn)換器及其與單片機的接口 v2022-5-142022-5-14v13v13139 9.2.1 .2.1 轉(zhuǎn)換器的原理及主要技術(shù)指標轉(zhuǎn)換器的原理及主要技術(shù)指標一、逐次逼近式一、逐次逼近式ADCADC的轉(zhuǎn)換原理的轉(zhuǎn)換原理特點特點: :轉(zhuǎn)換速度較高，功率較低轉(zhuǎn)換速度較高，功率較低9.2 /轉(zhuǎn)換器及其與單片機的接口轉(zhuǎn)換器及其與單片機的接口 v2022-5-142022-5-14v149.2 /轉(zhuǎn)換器及其與單片機的接口轉(zhuǎn)換器及其與單片機的接口 9.2.1 ADC08099.2.1 ADC0809芯片及其與單片機的接口芯片及其與單

12、片機的接口 ADC0809A/DADC0809A/D轉(zhuǎn)換器主要性能轉(zhuǎn)換器主要性能 分辨率為位；分辨率為位； 精度：精度：ADC0809ADC0809小于小于1LSB1LSB； 單單+5V+5V供電，模擬輸入電壓范圍為供電，模擬輸入電壓范圍為0 05V5V； 具有鎖存控制的路輸入模擬開關(guān)；具有鎖存控制的路輸入模擬開關(guān)； 可鎖存三態(tài)輸出，輸出與可鎖存三態(tài)輸出，輸出與TTLTTL電平兼容；電平兼容； 功耗為功耗為15mW15mW； 不必進行零點和滿度調(diào)整；不必進行零點和滿度調(diào)整； 轉(zhuǎn)換時間約為轉(zhuǎn)換時間約為100100S S（時鐘頻率（時鐘頻率640KHz640KHz時）。時）。v2022-5-142

13、022-5-14v15 ADC0809ADC0809的結(jié)構(gòu)與引腳的結(jié)構(gòu)與引腳 START: START:啟動轉(zhuǎn)換信號啟動轉(zhuǎn)換信號 EOC:EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束信號轉(zhuǎn)換結(jié)束信號 ALE:ALE:地址鎖存允許地址鎖存允許v2022-5-142022-5-14v16 ADC0809ADC0809與單片機接口與單片機接口 查詢方式查詢方式 中斷方式中斷方式 （程序略）（程序略）v2022-5-142022-5-14v17主要性能主要性能9.2.2 AD574A9.2.2 AD574A芯片及其與單片機的接口芯片及其與單片機的接口 可工作于可工作于1212位，也可工作于位，也可工作于8 8位位 ； 可可121

14、2位一次讀出或位位兩次讀出位一次讀出或位位兩次讀出 ； 三態(tài)輸出緩沖器，三態(tài)輸出緩沖器，TTLTTL電平電平 ； 最大轉(zhuǎn)換時間為最大轉(zhuǎn)換時間為2525S S； 輸入信號可是單極性，也可是雙極性輸入信號可是單極性，也可是雙極性 單極性輸入時輸出原碼。雙極性輸入時輸出偏移碼；單極性輸入時輸出原碼。雙極性輸入時輸出偏移碼； 典型功耗為典型功耗為390mW390mW； 非線性誤差：非線性誤差：AD574AKAD574AK為為1/2LSB1/2LSB。 1212位，轉(zhuǎn)換時間位，轉(zhuǎn)換時間2525S S，轉(zhuǎn)換精度，轉(zhuǎn)換精度0.050.05。 v2022-5-142022-5-14v18引腳定義引腳定義 12

15、/812/8：數(shù)據(jù)模式選擇：數(shù)據(jù)模式選擇 A0A0：字節(jié)選擇控制：字節(jié)選擇控制 R/CR/C：讀：讀/ /轉(zhuǎn)換選擇轉(zhuǎn)換選擇 CECE：芯片啟動：芯片啟動 STSSTS：狀態(tài)信號：狀態(tài)信號 REFINREFIN：基準電壓輸入：基準電壓輸入 BIP OFFBIP OFF：雙極性補償：雙極性補償 v2022-5-142022-5-14v19單極性輸入接法單極性輸入接法 數(shù)字量輸出：數(shù)字量輸出：D=4096 VD=4096 VININ/V/VFSFS 從從10V10VININ輸入時：輸入時：1LSB=10/4096=241LSB=10/4096=24（mV) mV) 從從20V20VININ輸入時：輸

16、入時：1LSB=20/4096=491LSB=20/4096=49（mV) mV) v2022-5-142022-5-14v20雙極性接法雙極性接法 數(shù)字量輸出：數(shù)字量輸出：D D20482048（1+2V1+2VININ/V/VFSFS） D D是是1212位偏移二進制碼。位偏移二進制碼。把把D D的最高位求反便得的最高位求反便得到補碼到補碼 v2022-5-142022-5-14v21 AD574A AD574A與單片機的接口與單片機的接口 （程序略）（程序略）v2022-5-142022-5-14v229.2.3 9.2.3 串行串行A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器TLC0831TLC0831及其與單片機的接口及其與單片機的接口串行輸出串行輸出A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器TLC0831TLC0831主要性能主要性能 分辨率為位；分辨率為位； 單通道輸入，串行輸出；單通道輸入，串行輸出； +5V +5V供電時輸入電壓范圍為供電時輸入電壓范圍為0 05V5V； 輸出電平與輸出電平與TTLTTL電平兼容；電平兼容； 轉(zhuǎn)換速度：轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換速度：轉(zhuǎn)換時間32S32S（頻率（頻率250KHz250KHz時）。時）。v2022-5-142022-5-14v23TLC0831TL