第七章 单片机的典型外围--ADC电路

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 单片机的典型外围接口技术,7,.3.1,D/A,转换器及其接口电路的一般特点,7,.3.2,D/A,转换器的接口电路,7,.4.1,ADC,电路,7,.3.2,A/D,转换器的接口电路,概述,单片机和被控实体间的接口示意图,性能指标,l,分辨率（,Resolution,）,是指转换器对输出的数字量与输入的模拟量或者输入的数字量与输出的模拟量的分辨能力，通常用二进制位数来表示。如获,1/2,n,l,转换时间指转换器完成一次模拟量与数字量转换所花的时间,。这个时间影响系统的速度,L,量化误差指实际输出与理论值之间的误差,D/A,转换的一般工作原理,:,常用,电阻分压,/,分流,来实现,D/A,转换。,D/A,转换器将数字信息转换成与数值成正比的电压,/,电流。,有权电阻解码网络,与,T,型解码网络,两种构建方法,又以,T,型解码网络,最为常用。,权电阻解码网络,简单,。但随着,D/A,转换的位数增加，权电阻值跨度增大，在集成电路中,难于实现,。,T,型解码网络,电阻,数量大,一倍。但电阻值归一化程度高,容易集成，,精度高,。应用最为普遍。,权电阻解码网络,+,I,Iout,R0,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,若：,R0=,R,R1=,R,/2,R2=,R,/4,R3=,R,/8,R7=,R,/128,从而,:I0=,Vref,/,R,I1=2,Vref,/,R,I2=4,Vref,/,R,I3=8,Vref,/,R,I7=128Vref/,R,开关控制电路,开关控制电路的作用：,将,“,0,”,值,对应的开关打到,地,，,将,“,1,”,值,对应的开关接通,Vref,加法器电路,简单,权电阻值跨度大，在集成电路中难于实现,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,Vref,+,Iout,2R,2R,2R,2R,2R,2R,2R,2R,每个,2R,支路的电流均为上一支路的,1/2,：,I7=(Vref/2R),I6=(Vref/2R)/2,I5=(Vref/2R)/4,I0=(Vref/2R)/128,开关控制电路,开关控制电路,:,“,0,”,值,将开关打到,地,；,“,1,”,值,将开关接通,Vref,加法器电路,T,型解码网络,2R,R,R,R,R,R,R,R,深度负反馈条件下,运放的,“,虚短特性,”,:,Vd,0,(,因开环增益极大,输入端之间压差极小,),Ii,0,(,因输入阻抗极大,输入电流极小,),从而,:,由节点,向下看,去阻值均为,2R,由节点,向下向右看,去阻值均为,R,Vref,“1”,“0”,I7,I6,I5,I4,I3,I2,I0,I1,电阻数量增大一倍,但阻值归一，集成容易，精度高,D7,D0,7,.3.1,D/A,转换器及其接口电路的一般特点,将数字信号,模拟信号,运算放大器组成的电流电压转换器,将电流转化成电压输出,数据线接法与内部是否有锁存器而不同,内部无锁存器的,D/A,转换器,目的：数据保持，使,D/A,转换输出稳定,12,位数模转换芯片,AD7542,7.3.2D/A,转换器的接口电路,1,通过,P1,、,P3,等,I/O,口的接口,12,位数,/,模转换器,_AD7542,AD7542,是双缓冲并行送数的,12,位,CMOS,乘法式数,/,模转换器，其功能框图示于图,7-18,。它由三个,4,位数据寄存器、一个,12,位,DAC,寄存器、地址译码逻辑和,12,位,DAC,所组成。,12,位数模转换芯片,AD7542,图,7-18 AD7542,的功能框图,12,位数模转换芯片,AD7542,A0,、,A1,提供各寄存器的地址。,CLR,为清零端，当其低电平有效时，使所有的寄存器都复位为,0,。,CS,为片选端，输入，低电平有效。,WR,为写信号，输入，低电平有效。,各信号的功能见表,7_2,。,AD7542,数,/,模转换器信号的功能,AD7542,控制输入,AD7542,操作,A1,A0,CS,WR,CLR,0,寄存器复位为,0,1,1,无操作不选该器件,0,0,0,1,由数据线,D3D0,加载,L,段数据寄存器,0,1,0,1,由数据线,D3D0,加载,M,段,1,0,0,1,由数据线,D3D0,加载,M,段数据寄存器,1,1,0,1,由,LMH,数据寄存器加载,DAC,数据寄存器,注：,表中,1,为高电平，,0,为低电平，,为任意电平，表示由低电平转向高电平。,12,位数模转换芯片,AD7542,(2)AD7542,与,80C51,的接口,AD7542,与,80C51,的接口电路非常简单，见图,7-19,。用,P1,口的,P1.3P1.0,与数据线,D3D0,相连，,P1.5,、,P1.4,与,A1,、,A0,相连，,P1.6,用做片选,CS,，,P3.0,用做,WR,信号。,图,719 AD7542,与,80C51,的接口电路,第七章单片机的典型外围接口技术,编程举例：,数据存放在片内,RAM,的,20H21H,单元中,寄存器地址存放在,R2,中,子程序,ADDRS,将,R2,中的寄存器地址形成有效的地址向器件加载,子程序,DATA,用于将数据加载到指定的寄存器。,ORG 100H,DACLOAD,：,CLR P1.6,MOV R2,，,#0,MOV R0,，,#21H,LCALL ADDRS,MOV A,，,R0,LCALL DATA,INC R2,LCALL ADDRS,MOV A,，,R0,SWAP A,LCALL DATA,INC R2,ORG 200H,ADDRS,：,CLR P1.5,CLR P1.4,MOV A,，,R2,SWAP A,ORL P1,，,A,RET,DATA,：,ANL A,，,#0FH,ORL P1,，,A,CLR P3.0,SETB P3.0,RET,LCALL ADDRS,DEC R0,MOV A,，,R0,LCALL DATA,INC R2,LCALL ADDRS,CLR P3.0,SETB P3.0,SETB P1.6,RET,8,位,CMOS,数模转换芯片,DAC 0832,CS,VCC,WR1,ILE,AGND,WR2,D3,XFER,D2 D4,D1 D5,D0,D6,Vref,D7,Rfb,Iout2,DGND,Iout1,DAC0832,20 PIN DIP,封装,8,位,D/A,，,分辨率,=Vref/256,CMOS,低功耗器件，,+5,+15V,单电源供电,电流输出型器件,(,需外接运放,),具有双缓冲控制输出,采用,T,型电阻解码网络结构,参考电压源，,-10,+10V,DAC 0832,引脚定义,CS,VCC,WR1,ILE,AGND,WR2,D3,XFER,D2 D4,D1 D5,D0,D6,Vref,D7,Rfb,Iout2,DGND,Iout1,DAC0832,20 PIN DIP,封装,D0,D7,：,8,位数字量输入端,/CS,：,片选端，低有效,ILE,：,数据锁存允许,高有效,/WR1,：,锁存输入数据写控制信号,/WR2,：,锁存输入寄存器输出数据的写信号,/XFER,：,数据传送控制信号,Iout1,：,电流输出端,1,Iout2,：,电流输出端,2,Rfb,：,内置反馈电阻端,Vref,:,参考电压源,-10+10V,DGND,：,数字量地,AGND,：,模拟量地,Vcc,:+5,+15V,单电源供电端,DAC0832,内部结构框图,&,1,1,1,1,0,0,0,0,1,1,LE2,ILE,CS,WR1,WR2,XFER,D7,D0,LE1,输入寄存器,寄存器,DAC,转换器,D/A,Vref,Iout2,Iout1,Rfb,LE=1,，,Q,跟随,D,LE=0,，,Q,锁存,D,D0,D7,：,8,位数字量输入端,/CS,：,片选端，低有效,ILE,：,数据锁存允许,高有效,/WR1,：,锁存输入数据,写控制信号,/WR2,：,锁存输入寄存器输出数据的,写信号,/XFER,：,数据传送控制信号,Iout1,：,电流输出端,1,（输入数据,为全,1,时，电源最大）,Iout2,：,电流输出端,2,Rfb,：,内置反馈电阻端,Vref,:,参考电压源,-10,+10V,DGND,：,数字量地,AGND,：,模拟量地,Vcc,:+5,+15V,单电源供电端,DAC0832,常见的几种用法,&,1,1,1,1,0,0,0,0,1,1,LE2,ILE,CE,WR1,WR2,XFER,D7,D0,LE1,输入寄存器,寄存器,DAC,转换器,D/A,Vref,Iout2,Iout1,Rfb,LE=1,，,Q,跟随,D,LE=0,，,Q,锁存,D,DAC,寄存器直通方式,输入寄存器直通方式,两个寄存器同时选通及锁存方式,1,&,或非门,非与门,输入任一为,“,1,”,输出皆为,“,0,”,输入全为,“,0,”,，输出才为,“,1,”,输入全为,“,0,”,，输出才为,“,1,”,输入任一为,“,1,”,输出皆为,“,0,”,单缓冲方式,89C51,单片机,DAC 0832,P0.0,P0.7,P2.0,8位,DI0,DI7,EA,WR,XFER,CS,+5V,6MHz,30Px2,由于内部有输入寄存器和,DAC,寄存器，所以不需外加其它电路便可以与微型计算机的数据总线直接参与相连,WR1,WR2,+5V,Vcc,Vref,ILE,+,uA741,-12V,+12V,GND,AGND,DGND,Iout1,Iout2,Rfb,接示波器,1,、直通方式：,/CS,、,/XFER,、,/WR1,、,/WR2,接地，,ILE,接高电平,2,、单缓冲方式：一个寄存器工作直通方式，或是两个寄存器同时选通及锁存方式,DAC0832,的编程应用举例,例,1,产生矩形波,例,2,产生锯齿波,LL:,MOV A,，,#00H ;,低电平,MOV DPTR,#0FEFFH,MOVX DPTR,A;,送,转换,LCALL DMS1 ;,低宽度,MOV A,，,#0FFH;,高电平,MOVX DPTR,A;,送转换,LCALL DMS2 ;,高宽度,SJMP LL,MOV A,，,#00H ;,起始值,MOV DPTR,#0FEFFH,MM,：,MOVX DPTR,A;,送转换,INC A,NOP,NOP,NOP ;,决定坡度,SJMP MM,DAC0832,编程应用举例：,例,3,产生三角波,MOV A,，,#00H,MOV DPTR,#0FEFFH,SS1:MOVX DPTR,A;,送转换,NOP,NOP,NOP,SS2:,INC A ;,等速上升,JNZ SS1,SS3:,DEC A,MOVX DPTR,，,A,NOP,NOP,NOP ;,等速下降,JNZ SS3,SJMP SS2,同样的编程思路，若要产生,如下的梯形波也很容易：,三角波,梯形波,DAC0832,的编程应用举例,SE13:MOV SP,#60H,MOV 7EH,#00H,MOV 7DH,#08H,MOV 7CH,#03H,MOV 7BH,#02H,REPT,:MOV R6,#00H,JIA1,:MOV DPTR,#,0FFE0H,MOV A,R6,MOVX DPTR,A;,送,D/A,转换,MOV R0,#79H;,显缓最低位,LCALL PTDS,;,拆字,MOV R2,#10H,XS1:LCALL DIS ;,显示,DJNZ R2,XS1,INC R6 ;,加,1,显示缓冲 区初值,PTDS,单字节拆字子程序：,功能：,将,A,中的单字节,16,进制数拆开：,出口：,低,4,位,放进,R0,间接寻址指向的单元,（,79H,）,高,4,位,放进,R0,1,后指向的单元,（,7AH,）,DAC0832,的编程应用举例,SE13:MOV SP,#60H,MOV 7EH,#00H,MOV 7DH,#08H,MOV 7CH,#03H,MOV 7