十四节数模和模数转换电路PPT课件.ppt
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- 十四 数模 转换 电路 PPT 课件
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1、第十四节第十四节 数数/ /模和模模和模/ /数转换电数转换电路路1数数/ /模和模模和模/ /数转换电路的概念数转换电路的概念 在单片机的实时控制和智能仪表等应用系统中,被控在单片机的实时控制和智能仪表等应用系统中,被控制或被测量对象的有关变量,往制或被测量对象的有关变量,往? 往是一些连续变化的往是一些连续变化的模拟量,如温度、压力、流量、速度等物理量。这些模拟量,如温度、压力、流量、速度等物理量。这些模拟量必须转换模拟量必须转换? 成数字量后才能输入到计算机进行处成数字量后才能输入到计算机进行处理。计算机处理的结果,也常常需要转换为模拟信理。计算机处理的结果,也常常需要转换为模拟信? 号
2、,号,驱动相应的执行机构,实现对被控对象的控制。若输驱动相应的执行机构,实现对被控对象的控制。若输入是非电的模拟信号,还需通过入是非电的模拟信号,还需通过? 传感器转换成电信号。传感器转换成电信号。实现模拟量变换成数字量的设备称为模数转换器实现模拟量变换成数字量的设备称为模数转换器(A(AD)D),数字量转,数字量转? 换成模拟量的设备称为数模转换器换成模拟量的设备称为数模转换器(D(DA)A)。 2具有模拟量输入和模拟量输出的具有模拟量输入和模拟量输出的MCS-51MCS-51应应? 用用系统结构系统结构 模数数模转换技术是数字测量和数字控制领域中的一个专门模数数模转换技术是数字测量和数字控
3、制领域中的一个专门分支。在微电子技术已分支。在微电子技术已? 取得巨大成果的今天,对那些具有明确取得巨大成果的今天,对那些具有明确应用目标的单片微机产品的设计人员来说,只需应用目标的单片微机产品的设计人员来说,只需? 要合理地选用要合理地选用商品化的大规模商品化的大规模A AD D、D DA A电路器件,了解它们的功能和接口电路器件,了解它们的功能和接口方法即可。方法即可。314.2.1 DAC083214.2.1 DAC0832的引脚功能的引脚功能DAC0832DAC0832是一典型的是一典型的8 8位并行位并行D/AD/A转换器。为转换器。为2020引脚的双列直插引脚的双列直插式封装式封装
4、 DAC0832DAC0832内部主要由两个内部主要由两个8 8位的寄存器和一个位的寄存器和一个8 8位的位的D DA A转换器转换器及一些控制逻辑组成。其内部结构及引脚排列如下图所示。及一些控制逻辑组成。其内部结构及引脚排列如下图所示。4DI0DI7DI0DI7:8 8位数据输入引脚。逻辑电平与位数据输入引脚。逻辑电平与TILTIL兼容。兼容。ILEILE:输入数据锁存允许端,高电平有效。:输入数据锁存允许端,高电平有效。/CS/CS:芯片片选输人端,低电平有效。:芯片片选输人端,低电平有效。/WR1/WR1:输入寄存器的写信号,低电平有效。当、:输入寄存器的写信号,低电平有效。当、ILEI
5、LE及信号同时及信号同时有效时,有效时,DI0DI7DI0DI7的数据被锁存到输入寄存器。的数据被锁存到输入寄存器。/XFER/XFER:数据传送控制器信号,低电平有效。:数据传送控制器信号,低电平有效。/WR2/WR2:DACDAC寄存器的写信号,低电平有效。当和信号同时有效寄存器的写信号,低电平有效。当和信号同时有效时,将输入寄存器中的内容锁存到时,将输入寄存器中的内容锁存到DACDAC寄存器中。寄存器中。V VREFREF:基准参考电压源输入端。电压范围:基准参考电压源输入端。电压范围:10+10V10+10VI IOUT1OUT1:输出电流:输出电流1 1。其值随转换的输入数据线性变化
6、,输入数据为。其值随转换的输入数据线性变化,输入数据为0FFH0FFH时,时,I IOUT1OUT1输出最大,输入数据为输出最大,输入数据为00H00H时,时,I IOUT1OUT1输出最小。输出最小。I IOUT2OUT2:输出电流:输出电流2 2。R RFBFB:芯片内部反馈电阻输入引脚,为使用外部运算放大器时提供:芯片内部反馈电阻输入引脚,为使用外部运算放大器时提供反馈电阻。反馈电阻。V VCCCC:芯片工作电源电压。范围:芯片工作电源电压。范围:+5+15V+5+15V。AGNDAGND:模拟地。模拟信号和基准电源的参考地。:模拟地。模拟信号和基准电源的参考地。DGNDDGND:数字地
7、。工作电源和数字逻辑地。:数字地。工作电源和数字逻辑地。514.2.2 DAC083214.2.2 DAC0832的工作方式的工作方式1 1直通工作方式直通工作方式 当当08320832所有的控制信号所有的控制信号(/CS(/CS、/WR1/WR1、/WR2/WR2、ILEILE、/XFER)/XFER)都为有效时,两个寄都为有效时,两个寄存器处于直通状态,此时数据存器处于直通状态,此时数据线的数字信号经两个寄存器直线的数字信号经两个寄存器直接进入接进入D DA A转换器进行转换转换器进行转换并输出。此工作方式适用于连并输出。此工作方式适用于连续反馈控制中。续反馈控制中。2 2单缓冲工作方式单
8、缓冲工作方式单缓冲工作方式是使两个寄存单缓冲工作方式是使两个寄存器始终有一个器始终有一个( (多为多为DACDAC寄存器寄存器) )处于直通状态,另一个处于受处于直通状态,另一个处于受控状态。如使控状态。如使/WR2=0/WR2=0和和/XFER=0/XFER=0,或将,或将/WR1/WR1与与/WR2/WR2相连及相连及/XFER/XFER与与/CS/CS相连,则相连,则DACDAC寄存器处于直通状态,输寄存器处于直通状态,输入寄存器处于受控状态。入寄存器处于受控状态。应用系统中如只有一路应用系统中如只有一路D DA A转转换,或有多路转换但不要求同换,或有多路转换但不要求同步输出时,可采用
9、单缓冲工作步输出时,可采用单缓冲工作方式。方式。3 3双缓冲工作方式双缓冲工作方式双缓冲工作方式是使输入寄存双缓冲工作方式是使输入寄存器和器和DACDAC寄存器都处于受控状寄存器都处于受控状态。这主要用于多路态。这主要用于多路D DA A转换转换系统以实现多路模拟信号的同系统以实现多路模拟信号的同步输出。例如有三个八位二进步输出。例如有三个八位二进制数,分别先后进入三个制数,分别先后进入三个DAC0832DAC0832芯片的输入寄存器,芯片的输入寄存器,这时若将三个这时若将三个DAC0832DAC0832的的DACDAC寄存器的锁存信号同时变为低寄存器的锁存信号同时变为低电平(三个电平(三个D
10、AC0832DAC0832的引脚的引脚/WR2/WR2、/XFER/XFER分别接在一起,分别接在一起,即可达到此目的),即可达到此目的),则分别先后锁存在三个则分别先后锁存在三个DAC0832DAC0832芯片的输入寄存器中的数据同芯片的输入寄存器中的数据同时打入其时打入其DACDAC寄存器,并随之进行数模转换,同时输出相应的模寄存器,并随之进行数模转换,同时输出相应的模拟量。若三个拟量。若三个DAC0832DAC0832芯片的芯片的DACDAC寄存器处于直通状态,就无寄存器处于直通状态,就无法控制三路模拟信号的同步输出。法控制三路模拟信号的同步输出。614.3 DAC083214.3 DA
11、C0832与单片机的接口及应用与单片机的接口及应用图中为采用单缓冲工作方式的一路图中为采用单缓冲工作方式的一路D DA A输出与输出与80518051单片机的连接单片机的连接图。图中采用将芯片两级寄存器的控制信号并接的方式,即将图。图中采用将芯片两级寄存器的控制信号并接的方式,即将DAC0832DAC0832的的/WR1/WR1和和/WR2/WR2并接后与并接后与805l805l的的/WR/WR信号线相连,信号线相连,/CS/CS和和/XFER/XFER并接后与并接后与P2.7P2.7相连,并将相连,并将ILEILE接高电平。在这种工作方式接高电平。在这种工作方式下,输入数据在控制信号的作用下
12、,送入下,输入数据在控制信号的作用下,送入DACDAC寄存器,再经寄存器,再经D DA A转换输出一个与输入数据对应的模拟量。转换输出一个与输入数据对应的模拟量。D DA A转换器的基转换器的基准电压准电压V VREFREF由稳由稳压管上的电压分压管上的电压分压后提供。图中压后提供。图中运算放大器的作运算放大器的作用将用将D DA A转换器转换器输出电流转换成输出电流转换成电压输出。电压输出。7D/AD/A转换程转换程序设计序设计图中的接法是采用线选法把图中的接法是采用线选法把DAC0832DAC0832当作当作80318031扩展的一个并行扩展的一个并行I IO O口,当口,当P2.7=0P
13、2.7=0时,则信号时,则信号/CS/CS和和/XFER/XFER有效,若设其它无关的地有效,若设其它无关的地址位为址位为“1”1”,则,则DAC0832DAC0832的口地址为的口地址为7FFFH7FFFH。将一个。将一个8 8位数据送位数据送入入DAC0832DAC0832完成转换的指令如下:完成转换的指令如下:MOV DPTRMOV DPTR,#7FFFH #7FFFH ;指向;指向08320832的口地址的口地址MOV AMOV A,#data #data ;待转换的数据送;待转换的数据送A AMOVX DPTRMOVX DPTR,A A ;写入;写入08320832,即实现一次转换并
14、输出,即实现一次转换并输出 8(1 1)锯齿波锯齿波 利用利用D DA A转换,可方便编程输出各种不同的程控电压波形。以下转换,可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中的运放输出端产生不同的电压输出波形:几个程序实例可在图中的运放输出端产生不同的电压输出波形: (1 1)产生锯齿波)产生锯齿波 MOV DPTRMOV DPTR,#7FFFH #7FFFH ;指向;指向08320832的口地址的口地址 MOV AMOV A,#00H #00H ;将最小数字量;将最小数字量00H00H送送A ALOOPLOOP:MOVX DPTRMOVX DPTR,A A ;A A中数据送中
15、数据送08320832转换,输出对应转换,输出对应 ;的模拟量;的模拟量 INC A INC A ;A A中内容加中内容加1 1 LJMP LOOP LJMP LOOP ;继续循环转换;继续循环转换9(2 2)产生方波)产生方波 MOV DPTRMOV DPTR,#7FFFH #7FFFH ;指向;指向08320832的口地址的口地址LOOPLOOP:MOV AMOV A,#0FFH #0FFH ;将最大数字量;将最大数字量0FFH0FFH送送A A MOVX DPTR MOVX DPTR,A A ;送;送D DA A转换输出对应的模拟量转换输出对应的模拟量 LCALL DEL LCALL D
16、EL ;调延时子程序;调延时子程序 MOV AMOV A,#00H #00H ;将最小数字量;将最小数字量00H00H送送A A MOVX DPTR MOVX DPTR,A A ;送;送D DA A转换输出对应的模拟量转换输出对应的模拟量 LCALL DEL LCALL DEL ;调延时子程序;调延时子程序 LJMP LOOP LJMP LOOP ;继续循环转换;继续循环转换 DELDEL: 延时子程序略延时子程序略(2 2)方波)方波10(3 3)产生三角波)产生三角波 MOV DPTRMOV DPTR,#7FFFH#7FFFH;指向;指向08320832的口地址的口地址 MOV AMOV
17、A,#00H #00H ;将最小数字量;将最小数字量00H00H送送A ALOOP1LOOP1:MOVX DPTRMOVX DPTR,A A ;送;送D DA A转换输出对应的模拟量转换输出对应的模拟量 INC A INC A ;A A中内容加中内容加1 1 CJNE A CJNE A,#0FFH#0FFH,LOOP1LOOP1;判;判A A中内容是否到最大值,中内容是否到最大值, ;不到则转;不到则转LOOP1LOOP1继续继续LOOP2LOOP2:MOVX DPTRMOVX DPTR,A A ;已到,则送最大值至;已到,则送最大值至D DA A转换转换 ;输出对应的模拟量;输出对应的模拟量
18、 DEC A DEC A ;A A中内容减中内容减1 1 CJNE A CJNE A,#00H#00H,LOOP2 LOOP2 ;判;判A A中内容是否到最小值,中内容是否到最小值, ;不到则转;不到则转LOOP2LOOP2继续继续 LJMP LOOP1 LJMP LOOP1 ;已到,转;已到,转LOOPlLOOPl继续循环继续循环(3 3)三角波)三角波1214.4 A/D14.4 A/D转换器的介绍转换器的介绍 用于模数用于模数(A/D)(A/D)转换的集成芯片种类很多,按其转换的集成芯片种类很多,按其转换原理可分为计数比较型、逐次逼转换原理可分为计数比较型、逐次逼? 近型、双积近型、双积
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