《单片机原理及应用》课程教学资源（PPT教学课件）第11章 MCS-51与D/A转换器、A/D转换器的接口

第11MC51与D/A转换器 AD转换器的接口

第11章 MCS-51与D/A转换器、 A/D转换器的接口

非电物理量(温度、压力、流量、速度等),须 经传感器转换成模拟电信号(电压或电流),必须转 换成数字量,才能在单片机中处理。 数字量,也常常需要转换为模拟信号。 A/D转换器(AD0):模拟量→数字量的器件, D∧A转换器(DAc):数字量→模拟量的器件。 只需合理选用商品化的大规模AD、DAC芯片,了 解引脚及功能以及与单片机的接口设计。 11.1MCS-51与DAC的接口 11.1.1D/A转换暴概述

非电物理量（温度、压力、流量、速度等），须 经传感器转换成模拟电信号（电压或电流），必须转 换成数字量，才能在单片机中处理。 A/D转换器（ADC）：模拟量→数字量的器件， D/A转换器（DAC）：数字量→模拟量的器件。 数字量，也常常需要转换为模拟信号。 只需合理选用商品化的大规模ADC、DAC芯片，了 解引脚及功能以及与单片机的接口设计。 11.1 MCS-51与DAC的接口 11.1.1 D/A转换器概述

1.概述 输入:数字量,输出:模拟量 转换过程:送到DAc的各位二进制数按其权的大小 转换为相应的模拟分量,再把各模拟分量叠加,其和 就是D/A转换的结果。 使用D/A转换器时,要注意区分: *D/A转换器的输出形式; *内部是否带有锁存器。 (1)输出形式 两种输出形式:电压输出形式与电流输出形式。 电流输出的D/A转换器,如需模拟电压输出,可在其 输出端加一个|-V转换电路

1. 概述 输入：数字量，输出：模拟量。 转换过程：送到DAC的各位二进制数按其权的大小 转换为相应的模拟分量，再把各模拟分量叠加，其和 就是D/A转换的结果。 使用D/A转换器时，要注意区分: * D/A转换器的输出形式; * 内部是否带有锁存器。 (1) 输出形式 两种输出形式:电压输出形式与电流输出形式。 电流输出的D/A转换器，如需模拟电压输出，可在其 输出端加一个I-V转换电路

(2)D/A转换器内部是否带有锁存器 D/A转换需要一定时间,这段时间内输入端的数字 量应稳定,为此应在数字量输入端的前设置锁存器, 以提供数据锁存功能。根据芯片内是否带有锁存器, 可分为内部无锁存器的和内部有锁存器的两类 内部无锁存器的D/A转换器 可与P1、P2口直接相接(因P1口和P2口的输出有锁存 功能) 。但与P0口相接,需增加锁存器。 *内部带有锁存器的D/A转换器 内部不但有锁存器,还包括地址译码电路,有的还 有双重或多重的数据缓冲电路,可与MS-51的P0囗直 接相接

（2）D/A转换器内部是否带有锁存器 D/A转换需要一定时间，这段时间内输入端的数字 量应稳定，为此应在数字量输入端的前设置锁存器， 以提供数据锁存功能。根据芯片内是否带有锁存器， 可分为内部无锁存器的和内部有锁存器的两类。 * 内部无锁存器的D/A转换器 可与P1、P2口直接相接（因P1口和P2口的输出有锁存 功能） 。但与P0口相接，需增加锁存器。 * 内部带有锁存器的D/A转换器 内部不但有锁存器，还包括地址译码电路，有的还 有双重或多重的数据缓冲电路，可与MCS-51的P0口直 接相接

2主要技术指标 (1)分辨率 输入给DAc的单位数字量变化引起的模拟量输出的 变化,通常定义为输出满刻度值与2之比。显然,二 进制位数越多,分辨率越高。 例如,若满量程为10V,根据定义则分辨率为 10V/2n。设8位D/A转换,即n=8,分辨率为10V/2n =391mV,该值占满量程的0.391%,用符号1LSB表示。 同理:10位D/A:1LSB=9.77mV=0.1%满量程 12位D/A:1LSB=2.44mV=0.024%满量程 根据对DAC分辨率的需要,来选定DAc的位数

2.主要技术指标 (1)分辨率 输入给DAC的单位数字量变化引起的模拟量输出的 变化，通常定义为输出满刻度值与2 n之比。显然，二 进制位数越多，分辨率越高。 例如，若满量程为10V，根据定义则分辨率为 10V/2n 。设8位D/A转换，即n=8，分辨率为10V/2n =39.1mV，该值占满量程的0.391%，用符号1LSB表示。 同理：10位 D/A：1 LSB=9.77mV=0.1% 满量程 12位 D/A：1 LSB=2.44mV=0.024% 满量程 根据对DAC分辨率的需要,来选定DAC的位数

(2)建立时间 描述DAC转换快慢的参数,表明转换速度。 定义:为从输入数字量到输出达到终值误差(1/2)LSB (最低有效位)时所需的时间。电流输出时间较短,电 压输出的,加上完成↓-V转换的时间,因此建立时间 要长一些。快速DAC可达1μs以下 (3)精度 理想情况,精度与分辨率基本一致,位数越多 精度越高。但由于电源电压、参考电压、电阻等各种 因素存在着误差。严格讲精度与分辨率并不完全一致。 位数相同,分辨率则相同,但相同位数的不同转 换器精度会有所不同。例如,某型号的8位DAC精度为 0.19%,另一型号的8位DA0精度为0.05%

(2)建立时间 描述DAC转换快慢的参数,表明转换速度。 定义：为从输入数字量到输出达到终值误差(1/2)LSB (最低有效位)时所需的时间。电流输出时间较短，电 压输出的，加上完成I-V转换的时间，因此建立时间 要长一些。快速DAC可达1s以下。 (3）精度 理想情况，精度与分辨率基本一致，位数越多 精度越高。但由于电源电压、参考电压、电阻等各种 因素存在着误差。严格讲精度与分辨率并不完全一致。 位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转 换器精度会有所不同。例如，某型号的8位DAC精度为 0.19%，另一型号的8位DAC精度为0.05%

11.1.2MCS51与8位DAC0832的接口 1.DAc0832芯片介绍 (1)DAC0832的特性 美国国家半导体公司产品,具有两个输入数据寄存 器的8位DAG,能直接与McS-51单片机相连。主要特性如 下 *分辨率为8位; *电流输出,稳定时间为1us; *可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入; *单一电源供电(+5~+15V)

11.1.2 MCS-51与8位DAC0832的接口 1. DAC0832芯片介绍 (1)DAC0832的特性 美国国家半导体公司产品，具有两个输入数据寄存 器的8位DAC,能直接与MCS-51单片机相连。主要特性如 下： * 分辨率为8位； * 电流输出，稳定时间为1s； * 可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入； * 单一电源供电（+5～+15V）；

(2)DAc0832的引脚及逻辑结构 引脚: CS 20uVcc WR1[口2 19□ AGND□3 18□WR2 DI3 d4 DAC 17B XFER 0832 DI2口5 16□DI4 DI口6 15□D5 (LSB)D10口7 14□D6 REF 13□D7(MSB) R fb 12 OUT2 DGND□10 OUT1 11-1

（2）DAC0832的引脚及逻辑结构 引脚：

DAc0832的逻辑结构如下: DId D/6。14 DI50 DI4O 168位输入 8位DAC 8位D/A D/304 寄存器 寄存器 转换电路 12 OUT2 OUTI D120 DINo DIOo ILEo19 pLEi LE2 &M1 OAGND CSO &|M2 20 RIO WRol8 &|M3 ° O DGND 17 XFER DACO832

DAC0832的逻辑结构如下：

引脚功能: D|0~D17:8位数字信号输入端 GS*:片选端。 LEε数据锁存允许控制端,高电平有效。 凞R1*:输入寄存器写选通控制端。当cS*=0、ILE=1、 R1*=0时,数据信号被锁存在输入寄存器中。 XFER*:数据传送控制。 R2*:DAC寄存器写选通控制端。当XFER*=0,WR2*=0 时,输入寄存器状态传入DAc寄存器中 大,输入数字量全为“0”时,10最。10UT1最 0UT:电流输出1端,输入数字量全“1”时

引脚功能： DI0～DI7：8位数字信号输入端 CS* ： 片选端。 ILE： 数据锁存允许控制端，高电平有效。 WR1* ：输入寄存器写选通控制端。当CS*=0、ILE=1、 WR1*=0时，数据信号被锁存在输入寄存器中。 XFER* ：数据传送控制。 WR2* ：DAC寄存器写选通控制端。当XFER*=0，WR2* =0 时，输入寄存器状态传入DAC寄存器中。 IOUT1：电流输出1端，输入数字量全“1”时，IOUT1最 大， 输入数字量全为“0”时，IOUT1最小