页数：20页文件大小：339.0 KB来源： 单片机原理及应用ppt课件
本课件讲解模拟量与数字量之间的转换接口：先列出分辨率、量化误差、转换时间与线性度等性能指标，再介绍ADC0809的通道选择与三种数据传送方式，随后说明DAC0832的两级缓存结构、三种工作方式及锯齿波、方波、三角波程序。
项目8「A/D与D/A转换电路」讲解A/D与D/A转换器的主要性能指标、ADC0809与DAC0832的内部结构和引脚功能，以及二者与8051单片机的接口方法和应用程序。
8.1 A/D转换器及其应用：用于A/D转换的芯片种类很多，按工作原理分为计数比较型、逐次逼近比较型、双积分型等，不同芯片在速度、精度和价格上均有差别，分辨率也有8位、10位、12位及16位等。
8.1.1 A/D转换器主要性能指标 1.分辨率：分辨率是指数字量变化一个最小值时模拟信号的变化量，分辨率越高，转换时对输入模拟信号的反应就越灵敏，通常以数字信号的位数来表示。
显然位数越多，分辨率越高。
说明：源文本中两个算式写作「5/28」「5/212」，指数上标缺失，此处按2的8次方与2的12次方修正。
2.量化误差：ADC把模拟量转换成数字量、用数字量近似表示模拟量的过程称为量化；量化误差是ADC的有限位数对模拟量进行量化而引起的误差，分辨率高的A/D转换器具有较小的量化误差。
8.1.2 ADC0809的内部结构及管脚功能：ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道、8位逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接连接。由于它的性能一般能满足用户要求且价格低廉，因此是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。
1.内部结构：ADC0809是采用逐次逼近法的8位A/D转换芯片，内部结构逻辑如图8-1所示，内部除A/D转换部分外，还带有锁存功能的八通道多路模拟开关和8位三态输出锁存器。
图8-1 ADC0809的内部结构图、图8-2 ADC0809引脚配置图：图中给出片内八通道多路模拟开关、逐次逼近A/D转换核心与8位三态输出锁存器的连接关系，以及28脚封装的引脚排列。
2.芯片引脚：
| 被选中的通道 | C | B | A |
|---|---|---|---|
| IN0 | 0 | 0 | 0 |
| IN1 | 0 | 0 | 1 |
| IN2 | 0 | 1 | 0 |
| IN3 | 0 | 1 | 1 |
| IN4 | 1 | 0 | 0 |
| IN5 | 1 | 0 | 1 |
| IN6 | 1 | 1 | 0 |
| IN7 | 1 | 1 | 1 |
8.1.3 8051单片机与ADC0809的接口及应用：ADC0809与8051单片机的连接如图8-3所示。电路连接主要涉及两个问题：一是8路模拟信号通道的选择，二是A/D转换完成后转换数据的传送。
1.8路模拟通道选择：模拟通道选择信号A、B、C分别接最低三位地址A0、A1、A2（即P0.0、P0.1、P0.2），地址锁存允许信号ALE由P2.0控制，则8路模拟通道的地址为0FEF8H～0FEFFH。
从图8-4可以看到，把ALE信号与START信号接在一起，这样使得在信号的前沿写入（锁存）通道地址，紧接着在其后沿就启动转换，图8-5是有关信号的时间配合示意图。
启动A/D转换只需要一条MOVX指令。在此之前，要将P2.0清零并将最低三位与所选择通道号对应的口地址送入数据指针DPTR中。例如选择IN0通道时可用如下两条指令启动A/D转换：
2.转换数据的传送：A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后才能进行传送，可采用下述三种方式。
8.2 D/A转换器及其应用：计算机运算处理的结果（数字量）有时需要转换成模拟量送至执行机构或其他输出部件，以便操纵被控制对象，这一过程即为数模转换（D/A），实现数模转换的电路或设备称为D/A转换器或DAC。
8.2.1 D/A转换器主要性能指标 1.分辨率：分辨率是D/A转换器对输入量变化敏感程度的物理量，与输入数字量的位数有关。若数字量的位数为n，则D/A转换器的分辨率为2⁻ⁿ，这意味着能对满刻度2⁻ⁿ的输入量做出反应。
5.接口形式：D/A转换器与单片机接口方便与否主要取决于转换器本身是否带数据锁存器。不带锁存器的D/A转换器为保存来自单片机的数据，接口时要另加锁存器，因此该转换器必须在口线上；自带锁存器的D/A转换器可以当做一个输出口，因此可以直接接在数据总线上。
8.2.2 DAC0832的内部结构及管脚功能：DAC0832是并行输入、电流输出型的通用8位D/A转换器，具有与单片机连接简便、控制方便、价格低廉等优点，被广泛应用于微机系统中。
1.内部结构和引脚功能：DAC0832内部由1个8位输入寄存器、1个8位DAC寄存器、一个8位D/A转换器及逻辑控制电路组成。输入数据锁存器和DAC寄存器构成了两级缓存，可以实现多通道同步转换输出，内部结构如图8-9所示。
图8-9 DAC0832内部结构和引脚排列图、图8-10 DAC0832引脚排列图：图中给出8位输入寄存器、8位DAC寄存器与8位D/A转换器的两级缓存结构及各控制引脚的排列。
2.DAC0832的工作方式：DAC0832芯片内部分别设计有输入寄存器和DAC寄存器，以便针对不同的应用简化硬件接口电路设计。由于对两个寄存器可以采用不同的控制方法，因此DAC0832有三种不同的工作方式。
8.2.3 DAC0832与单片机的接口及应用：根据应用需要，DAC0832与单片机的接口可以采用不同的接法以工作于不同的工作方式。下面以单缓冲方式为例介绍具体的接口电路及应用编程。
图8-11为单缓冲工作方式的一路D/A输出与8051单片机的连接图。图中采用将芯片两级寄存器的控制信号并接的方式：WR1和WR2并接后与8051的写信号线相连，CS和XFER并接后与P2.7相连，ILE接高电平。在这种工作方式下，输入数据在控制信号的作用下直接送入DAC寄存器，经D/A转换输出一个与输入数据相对应的模拟量。图中运算放大器的作用是将D/A转换器输出的电流转换成电压输出。
图8-11 单缓冲方式的DAC0832与单片机的连接图：图中给出DAC0832的数据输入端接P0口、写信号与片选信号的并接方式，以及运算放大器把电流输出转换为电压输出的接法。
图中的接法是采用线选法把DAC0832当作8051扩展的一个并行I/O口，若设其他无关的地址为1，则DAC0832的口地址为7FFFH。将一个8位数据送入DAC0832完成转换的指令如下：
利用D/A转换可以方便编程输出各种不同的程控电压波形，以下几个程序实例可在图8-11的运算放大器输出端产生不同的电压输出波形（延时子程序省略）。
1.产生锯齿波：
2.产生方波：
3.产生三角波：
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