单片机扩展--AD DA

8.4、D/A和A/D转换器的扩展单片机A/DD/A模拟信号模拟信号8.4.1、D/A转换器——原理1、权电阻D/A转换器权电阻D/A转换器原理图2、R-2RT型电阻网络D/A转换器T型电阻网络D/A转换器原理图D/A转换器的原理：把输入数字量中每位都按其权值分别转换成模拟量，并通过运算放大器求和相加（如上图所示）。|Vout|=B×|VR|关系式中，VR为常量，由参考电压VREF决定；B为数字量。数字量B的位数通常为8位、10位或12位等，其位数由D/A转换器芯片决定。|VR|＝I0×Rf＝（|VREF|×1/24）Rf/R|VOUT|=B×|VREF|×1/24（设Rf/R＝1）数字量模拟量00000×Vref00011/16×Vref00102/16×Vref00113/16×Vref01004/16×Vref01015/16×Vref01106/16×Vref01117/16×Vref10008/16×Vref10019/16×Vref101010/16×Vref101111/16×Vref110012/16×Vref110113/16×Vref111014/16×Vref111115/16×Vref8.4.1、D/A转换器——主要性能指标(1)转换速度：从输入二进制数到转换成模拟量电压输出所需时间。(2)转换精度：取决于输入D/A转换器的二进制位数。例：8位D/A的相对误差为1/256。(3)分辨率：指满量程信号能分成的步数和阶梯的尺寸。例：8位的D/A，其分辨率为满刻度的1/28n位的D/A，其分辨率为满刻度的1/2n(4)线性度：理想的输入/输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分数(5)输出极性及范围:输出范围与参考电压、转换电路有关；输出极性有单极性和双极性两种20mV阶数Vref=5V2554.98(0,0)阶数Vref=5V(0,0)DAC0832原理框图数据总线，接收待转换的数字量ILE,CE,WR1控制输入寄存器的打开WR2,XFER控制DAC寄存器的写入芯片工作电源参考电压输入A量输出8.4.1、D/A转换器——DAC0832:书P227DAC的应用DAC用作电压输出：单极性、双极性单极性电压输出DAC0832连接图VOUT=－Number×（VREF×1/28）（因为Rf/R＝1）若Vref＝5V，则Vout的输出范围:(–4.98V~0V)MCS-51与8位DAC的接口MCS-51和DAC0832接口时，有两种连接方式：单缓冲直通方式如图(书P228所示)双缓冲方式8031单片机与0832的硬件接口例：书P228例1：产生矩形波的程序START:MOVDPTR,#7FFFH；选中DAC0832STEP:MOVA,#dataH；置输出矩形波上限MOVX@DPTR,A；D/A转换ACALLDELAY；调输出高电平延时程序MOVA,#dataL；置输出矩形波下限MOVX@DPTR,A；D/A转换ACALLDELAY；调输出低电平延时程序SJMPSTEP；重复执行…DELAY:…;延时子程序dataH*Vref/256dataL*Vref/256例2：产生锯齿波的程序START:MOVDPTR,#7FFFH；选中DAC0832STEP1:MOVA,#00H；置初值STEP2:MOVX@DPTR,A；D/A转换INCA；A中内容＋1ACALLDELAY;延时子程序,延时200usCJNEA,#data,STEP2；不等于设置值#data时转移AJMPSTEP1；重复执行…….DELAY:…;延时子程序,延时200us注：程序中＃data为用户设置的锯齿波波峰值data*Vref/256200us例3：产生三角波的程序START:MOVDPTR,#7FFFH；选中DAC0832STEP1:MOVA,#00H；置初值STEP2:MOVX@DPTR,A；D/A转换INCA；A中内容＋1ACALLDELAY;延时子程序,延时200usCJNEA,#data,STEP2；不等于设置值#data时转移STEP3:DECA；等于设置值，A内容减1MOVX@DPTR,A；D/A转换ACALLDELAY;延时子程序,延时200usCJNEA,#01H,STEP3；不等于设置值#01H时转移AJMPSTEP1；重复执行DELAY:…;延时子程序,延时200us注：程序中＃data为用户设置的三角波波峰值data*Vref/256200us8051和两片DAC0832的接口（双缓冲方式）D/A实验内容输出示波器显示锯齿波输出示波器显示三角波输出示波器显示梯形波（梯高相等、三等分）8.4.2、A/D转换器——原理1、逐次逼近式A/D转换器逐次逼近式A/D转换器原理图Uref=5VD7D6D5D4D3D2D1D0Ui100000002.5010000001.25001000000.625000100000.312000010000.156000001000.078000000100.039000000010.0208.4.2、A/D转换器——原理1、逐次逼近式A/D转换器逐次逼近式A/D转换器原理图Uin=3VD7D6D5D4D3D2D1D0Ui100000002.53,取110000002.5+1.253,不取10000000101000002.5+0.6253,不取10000000100100002.5+0.3123,取100110002.812+0.1563,取100111002.968+0.0783,不取10011000100110102.968+0.0393,不取10011000100110012.968+0.0203,取2、双积分式A/D转换器----工作原理双积分型A/D转换是一种间接A/D转换技术。首先将模拟电压转换成积分时间，然后用数字脉冲计时方法将积分时间转换成计数脉冲数，最后将该代表模拟输入电压大小的计数脉冲数转换成二进制或BCD码输出。因此，双积分型A/D转换器转换时间较长，一般要大于40～50ms。模拟电压积分时间放电时间脉冲数2、双积分式A/D转换器双积分式A/D转换器原理图VR与VI为反向电压8.4.2、A/D转换器——主要性能指标1、分辨率：表示输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量，以输出的二进制位数表示。例：12位的A/D转换器:1/212×100％＝1/4096×100％＝0.0244％;一个满刻度为10V的12位A/D转换器能够分辨输入电压变化的最小值为2.4mv。2、量化误差:数字量反应的模拟量和实际模拟量的理论误差。3、转换量程：A/D转换的模拟量的量程，其取决于参考电压的大小和方向。4、转换速率:能够重复进行数据转换的速度，即每秒转换的次数8.4.2、A/D转换器——ADC0809ADC0809的内部结构图ADC0809的引脚图及引脚功能：书P235ADC0809的主要特性：P2368031单片机与ADC0809接口启动ADC0809的工作过程为：先送通道号地址到ADDA—ADDC，由ALE信号锁存通道号地址，后让starts有效启动A/D转换，即执行一条MOVX＠DPTR,A指令产生WR信号。使ALE、START有效，锁存通道号并启动A/D转换。A/D转换完后，EOC端发出一正脉冲，接着执行MOVXA,＠DPTR产生RD信号，使OE端有效，打开锁存器三态门，8位数据就读入到CPU中。例1：利用中断方式，分别对8路模拟信号轮流采集一次，转换结果依次存放在首地址为30H的片外数据RAM中。例2：利用查询方式对8路模拟信号进行采集，转换结果存放在首址为30H的片外数据RAM中。