第九章 A/D和D/A转换器接
第九章 A/D和D/A转换器接口
9.1MCS-51单片机与D/A转换器的 接口和应用 9.1.1典型DA转换器芯片DAC0832 DAC0832是一个8位DA转换器芯片,单电源供电,从 5V~+15V均可正常工作,基准电压的范围为±10V,电流 建立时间为1us,CMOS工艺,低功耗20mm。其内部结构如图 9.1所示,它由1个8位输入寄存器、1个8位DAC寄存器和1个 8位DA转换器组成和引脚排列如图9.2所示
9.1 MCS-51单片机与D/A转换器的 接口和应用 9.1.1 典型D/A转换器芯片DAC0832 DAC0832是一个8位D/A转换器芯片，单电源供电，从 +5V～+15V均可正常工作，基准电压的范围为±10V，电流 建立时间为1µs，CMOS工艺，低功耗20mm。其内部结构如图 9.1所示，它由1个8位输入寄存器、1个8位DAC寄存器和1个 8位D/A转换器组成和引脚排列如图9.2所示
OUTI 8 8位D/A转换器 3 AGND WR-2 19H-ILE XFER-17 WP18/&/ AGND-3 18H-WR XFER 19 8位DAC寄存器 ILE DACO832 4-DI CS 8位数据输入寄存器 4567890 1111 WR It2 5141615141310 DGND Lsb Do DI D2 D3 D4 D5 D6 D7 Vss (DGND 图9.1DAC0832的内部结构 图9.2DAC832引脚图功能
CS WR1 AGND DI3 DI2 DI1 DI0 Vref Rfb DGND Vcc ILE WR2 DI4 DI5 DI6 DI7 Iout2 Iout1 XFER 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 DAC0832 图9.2 DAC0832引脚图功能 ILE ＆ ＆ ＆ 8位D/A转换器 8位DAC寄存器 8位数据输入寄存器 VCC 20 IOUT2 12 IOUT1 11 Rfb 9 3 AGND 7 6 5 16 15 14 13 10 Lsb D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 4 VSS(DGND) Vref 8 17 18 19 1 2 XFER WR2 CS WR1 LE1 LE2 图9.1 DAC0832的内部结构
该D/A转换器为20引脚双列直插式封装,各引脚含义如下 )D7~DO转换数据输入 (2)CS片选信号(输入),低电平有效 (3)ILE数据锁存允许信号(输入),高电平有效。 (4)WR1第一信号(输入),低电平有效。该信号与ILE 信号共同控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式: 当IE=1和XFR=0时,为输入寄存器直通方式;当IE=1和WR 1时,为输入寄存器锁存方式。 (5)WR2—第2写信号(输入),低电平有效该信号与信号合 在一起控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式:当 WR2=0和XFR=0时,为DAC寄存器直通方式;当WR2=1和XFER=0 时,为DAC寄存器锁存方式 (6)XFER数据传送控制信号(输入),低电平有效
该D/A转换器为20引脚双列直插式封装，各引脚含义如下： (1)D7～D0——转换数据输入。 (2)CS——片选信号（输入），低电平有效。 (3)ILE——数据锁存允许信号（输入），高电平有效。 (4)WR1——第一信号（输入），低电平有效。该信号与ILE 信号共同控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式： 当ILE=1和XFER=0时，为输入寄存器直通方式；当ILE=1和WR1 =1时，为输入寄存器锁存方式。 (5) WR2 ——第2写信号(输入),低电平有效.该信号与信号合 在一起控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式:当 WR2=0和XFER=0时,为DAC寄存器直通方式; 当WR2=1和XFER=0 时,为DAC寄存器锁存方式。 (6)XFER——数据传送控制信号(输入),低电平有效
(7)Iout2电流输出“1”。当数据为全“1时,输出电流最 大 为全“0°时输出电流最小。 (8)Iout2电流输出“2”。 DAC转换器的特性之一是:Iout1+lout2=常数。 (9)R反馈电阻端 既运算放大器的反馈电阻端,电阻(15K9)已固化在芯 片中。因为DAC0832是电流输出型DA转换器,为得到电压的转 换输出,使用时需在两个电流输出端接运算放大器,R。即 为运算放大器的反馈电阻,运算放大器的接法如图9.3所示。 (10)Vref-基准电压,是外加高精度电压源,与芯片内的电 阻网络相连接,该电压可正可负,范围为-10V~+10V 1)DGND数字地 12)AGND模拟地
(7)Iout2——电流输出“1”。当数据为全“1”时，输出电流最 大； 为全“0”时输出电流最小。 (8)Iout2——电流输出“2” 。 DAC转换器的特性之一是：Iout1 +Iout2 =常数。 (9)Rfb——反馈电阻端 既运算放大器的反馈电阻端，电阻（15KΩ）已固化在芯 片中。因为DAC0832是电流输出型D/A转换器，为得到电压的转 换输出，使用时需在两个电流输出端接运算放大器，Rfb 即 为运算放大器的反馈电阻，运算放大器的接法如图9.3所示。 (10)Vref——基准电压，是外加高精度电压源，与芯片内的电 阻网络相连接，该电压可正可负，范围为-10V～+10V. (11)DGND——数字地 (12)AGND——模拟地
9.1.2DAC0832工作方式 DAC0832利用WR1、WR2、IE、XFER控制信号可以构 成三种不同的工作方式。 1)直通方式1=WR2=0时,数据可以从输入端经两 个寄存器直接进入D/A转换器。 2)单缓冲方式两个寄存器之一始终处于直通,即WR1=0 或WR2=0,另一个寄存器处于受控状态。 3)双缓冲方式两个寄存器均处于受控状态。这种工 作方式适合于多模拟信号同时输出的应用场合
9.1.2 DAC0832工作方式 DAC0832利用WR1 、 WR2 、ILE、XFER 控制信号可以构 成三种不同的工作方式。 1) 直通方式—— WR1= WR2 =0时，数据可以从输入端经两 个寄存器直接进入D/A转换器。 2)单缓冲方式—— 两个寄存器之一始终处于直通，即WR1=0 或WR2=0，另一个寄存器处于受控状态。 3)双缓冲方式—— 两个寄存器均处于受控状态。这种 工 作方式适合于多模拟信号同时输出的应用场合
9.1.3单缓冲方式的接口与应用 单缓冲方式连接 所谓单缓冲方式就是使DACO832的两个输入寄存器中有 个(多位DAC寄存器)处于直通方式,而另一个处于受控 锁存方式。 单缓冲方式连接如图9.3所示。 为使DAC寄存器处于直通方式,应使WR2=0和XFER=0。为 此可把这两个信号固定接地,或如电路中把WR2与WR1相连, 把XFER与CS相连。 为使输入寄存器处于受控锁存方式,应把WR1接80C51的 WR,ILE接高电平。此外还应把CS接高位地址线或地址译码 输出,以便于对输入寄存器进行选择
9.1.3 单缓冲方式的接口与应用 1．单缓冲方式连接 所谓单缓冲方式就是使DAC0832的两个输入寄存器中有 一个（多位DAC寄存器）处于直通方式，而另一个处于受控 锁存方式。 单缓冲方式连接 如图9.3所示。 为使DAC寄存器处于直通方式，应使WR2 =0和XFER=0。为 此可把这两个信号固定接地，或如电路中把WR2与WR1相连， 把XFER与CS相连。 为使输入寄存器处于受控锁存方式，应把WR1接80C51的 WR，ILE接高电平。此外还应把CS接高位地址线或地址译码 输出，以便于对输入寄存器进行选择
图9.3DAC0832单缓冲方式接口 DACO832 +5V POl 74LS373 ALE 80C51 outIl XFER WR WR AGND WR, DGNDE
图9.3 DAC0832单缓冲方式接口 WR 74LS373 G DAC0832 DI7 0 CS XFER WR1 WR2 Vcc ILE Vref Rfb Iout1 Iout2 AGND DGND - + +5V P2.7 ALE P0 80C51 Vout
单缓冲方式应用举例 【例9.1】锯齿波电压发生器 在一些控制应用中,需要有一个线性增长的电压(锯齿波) 来控制检测过程、移动记录笔或移动电子束等。对此可通过 在DAC0832的输出端接运算放大器,由运算放大器产生锯齿波 来实现,其电路连接图如图9.4所示。 图9.4用DAC0832产生锯齿波电路 地址 ILE V 译码输出 0.7~P0.0 10k +10V outl WR WR WR XFER 1/2LM324
2．单缓冲方式应用举例 【例9.1】锯齿波电压发生器 在一些控制应用中，需要有一个线性增长的电压（锯齿波） 来控制检测过程、移动记录笔或移动电子束等。对此可通过 在DAC0832的输出端接运算放大器，由运算放大器产生锯齿波 来实现，其电路连接图如图9.4所示。 图9.4 用DAC0832产生锯齿波电路 CS DIO DI7 WR1 地址 译码输出 P0.7 P0.0 WR ILE VCC Vref Rfb Iout1 Iout2 WR2 XFER - + - + +10V -10V 10k 10k +5V 1/2LM324 DAC0832
图中的DAC0832工作于单缓冲方式,其中输入寄存器受控, 而DAC寄存器直通。假定输入寄存器地址为7FFH,产生 锯齿波的程序清单如下: MOV A, #OOH ;取下限值 MOV DPTR, #7FFFH ;指向0832口地址 MM:MOVX@DPTR,A;输出 INC A ;延时 NOP NOP NOP SJMP MM ;反复 执行上述程序就可得到如图9.5所示的锯齿波
图中的DAC0832工作于单缓冲方式，其中输入寄存器受控， 而DAC寄存器直通。假定输入寄存器地址为7FFFH，产生 锯齿波的程序清单如下： MOV A， #00H ；取下限值 MOV DPTR，#7FFFH ；指向0832口地址 MM： MOVX @DPTR，A ；输出 INC A ；延时 NOP NOP NOP SJMP MM ；反复 执行上述程序就可得到如图9.5所示的锯齿波