单片机的DA接口应用用0832单片机控制生成正弦波频率和幅值可调DOCWord格式.docx

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二、设计目的3

三、系统硬件图4

3.1系统的硬件电路原理图4

3.2最小系统原理电路图4

3.3电压放大电路6

四、程序流程图6

五、系统说明与分析8

5.1设计步骤8

5.2D/A转换器与MCS-51单片机接口8

5.3D／A转换器选择要点及辅助电路9

5.4典型的D/A转换器芯片DAC0832性能介绍10

5.58051单片机简要介绍13

5.6数码显示部分16

六、源程序17

七、总结24

八、参考文献24

一、设计题目

单片机的D/A接口应用：

用0832单片机控制生成正弦波，频率和幅值可调。

二、设计目的

设计目的：

1.了解单片微机系统中实现D/A（数字/模拟）转换的原理及方法；

2.详细了解D/A转换芯片0832的性能及编程方法；

3.了解单片机系统中扩展D/A转换的基本原理，了解单片机如何进行数据采集；

4.掌握DAC0832,AT89C51输入/输出接口电路设计方法；

5.掌握DAC0832转换实现的程序控制方法；

6.掌握单片机汇编编程技术中的设计和分析方法；

7.学会使用并熟练掌握电路绘制软件Protel99SE（或DXP）；

8.掌握电路图绘制及PCB图布线技巧。

设计要求：

1、在系统掌握单片机相应基础知识的前提下，熟悉单片机最小应用系统的设计方法及系统设计的基本步骤。

2、完成所需单片机最小应用系统原理图设计绘制的基础上完成系统的电路图设计。

3、完成系统所需的硬件设计制作，在提高实际动手能力的基础上进一步巩固所学知识。

4、进行题目要求功能基础上的软件程序编程，会用相应软件进行程序调试和测试工作。

5、用AT89C51，DAC0832设计出题目所要求的正弦波实现频率和幅值可调输出，并针对实际设计过程中软、硬件设计方面出现的问题提出相应解决办法。

6、通过单片机应用系统的设计将所学的知识融会贯通，锻炼独立设计、制作和调试单片机应用系统的能力；

领会单片机应用系统的软、硬件调试方法和系统的研制开发过程，为进一步的科研实践活动打下坚实的基础。

三、系统硬件图

3.1系统的硬件电路原理图

系统的硬件电路图如图1所示，从图中可以看到该电路主要有时钟电路、复位电路、D/A转换电路和运算放大电路等组成。

电源电路有设备提供，在原理图上不再说明，本文简单介绍电源电路的组成原理。

图1系统硬件电路原理图

3.2最小系统原理图

18051单片机：

图28051引脚图

2时钟电路

该电路主要有电容C1、C2和晶振Y1组成。

其组成原理图如图3所示，图中XTAL1为芯片内部振荡电路的输入端，XTAL2为芯片内部振荡电路的输出端。

图3时钟电路

3复位电路

单片机通常采用的复位方式有上电复位和按钮复位两种。

本次设计用的复位方式是按钮电平复位。

其原理图如图4所示。

当按下按钮SW时，电容对R6迅速放电，RESET端变为高电平，RESET松开后，电容通过电阻R6进行充电，RESET端恢复为低电平。

图4复位电路

3.3电压放大电路

电压放大电路主要有LM358组成，LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适合用于双电源工作模式。

电压放大电路组成如图5所示。

图5电压放大电路

四、程序流程图

本设计程序流程图如下：

子程序流程图：

图6程序流程图

五、系统说明与分析

5.1设计步骤

1.理解设计任务要求（通过阅读有关资料及调查研究）；

2.对总体方案进行分析、论证；

3.系统硬件电路的设计；

4.系统控制软件的设计；

1）以功能明确、相互界面能清晰分割的软件程序为基础，确定主程序流程框图；

2）以主程序流程框图为基础，确定各模块程序算法及实现的功能，进一步确定各模块程序流程框图；

3）根据软件流程框图，用AT89C51汇编语言编写主程序和延时子程序；

4）系统软、硬件的调试；

5）编写课程设计说明书；

6）答辩验收。

5.2D/A转换器与MCS-51单片机接口

模数转换器（D/A）就是一种把数字信号转换成为模拟电信号的器件。

D/A转换是单片机应用测控系统典型的接口技术内容，D/A转换接口设计的主要任务是选择D/A集成芯片，配置外围电路及器件，实现数字量到模拟量的线性转换。

一D/A转换器的基本原理与分类

D/A转换器用来将数字量转换成模拟量。

它的基本要求是输出电压VO应该和输入数字量成正比，即：

VO=D*VR其中，VR为参考电压。

每一个数字量都是数字代码的按位组合，每一位数字代码都有一定的“权”，对应一定大小的模拟量。

为了将数字量转换成模拟量，应该将其每一位都转换成相应的模拟量，然后求和既可得到与数字量成正比的模拟量。

D／A转换器可分成两大类：

1.直接D／A转换器是指直接将输入的数字信号转换为输出的模拟信号。

2.间接D／A转换器是先将输入的数字信号转换为某种中间量，然后再把这种中间量转换成为输出的模拟信号。

其中，间接D／A转换方式在集成D／A转换器中很少使用。

二D／A的转换器的主要指标

1．分辨率

这里指最小输出电压（对应的输入数字量只有最低有效位为“1”）与最大输出电压（对应的数字输出信号所有有效位全为“1”）之比，例如对于10位D／A转换器，其分辨率为：

0.0001。

分辨率越高，转换时，对应数字输入信号最低位的模拟信号电压数值越小，也就越灵敏，有时，也用数字输入信号的有效位数来给出分辨率。

例如，单片集成D／A转换器AD7541的分辨率为12位，单片集成D／A转换器DAC0832的分辨率为8位等。

2．线性度

通常用非线性误差的大小表示D／A转换器的线性度。

并且，把理想的输入／输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分数，定义为非线性误差。

例如，单片集成D／A转换器AD7541的线性度（非线性误差）为小于等于0.02％FSR（FSR为满刻度的英文缩写）。

3.转换精度

转换精度以最大的静态转换误差的形式给出。

这个转换误差应该是非线性误差、比例系数误差以及漂移误差等综合误差。

但是有的产品说明中，只是分别给出各项误差，而不给出综合误差。

精度和分辨率是两个不同的概念。

精度是指转换后所得的实际值对于理想值的接近程度，而分辨率是指能够对转换结果以后影响的最小输入量，对于分辨率很高的D/A转换器并不一定具有很高的精度

4．建立时间

对于一个理想的D/A转换器，其数字输入信号从一个二进制数变到另一个二进制数时，其输出模拟信号电压，应立即从原来的输出电压跳到与新的数字信号相对应的新的输出电压。

但是在实际的D／A转换器中，电路中的电容、电感和开关电路会引起电路时间延迟。

所谓建立时间，系指数模拟转换器中的输入代码有满度值的变化时，其输出模拟信号电压（或模拟信号电流）达到满刻度值的1/2LSB（或满刻度值差百分之多少）时所需的时间。

5.3D／A转换器选择要点及辅助电路

选择D／A转换芯片时，主要考虑芯片的性能、结构及应用特性。

在性能上必须满足D／A转换的要求；

在结构和应用特性上应满足接口方便、外围电路简单、价格低廉等要求。

一、D／A转换器的选择要点

1.D／A转换芯片主要性能指标的选择

在D／A接口设计的实际应用中，在选择时主要考虑的是用位数（8位、12位）表示的转换精度和转换时间。

2.D／A转换芯片的主要结构特性与应用特性选择

D／A转换器的特性虽然主要表现为芯片内部结构的配置状况，但这些配置状况对D／A转换接口电路设计带来很大影响，主要有：

1）数字输入特性数字输入特性包括接收数的码制、数据格式以及逻辑电平等。

目前批量生产的D／A转换芯片一般都只能接收自然二进制数字代码。

2）数字输出特性目前多数D/A转换器件均属电流输出器件，手册上通常给出的输入参考电压及参考电阻之下的满码（全l）输出电流I0。

另外还给出最大输出短路电流以及输出电压允许范围。

3）锁存特性及转换控制D/A转换器对数字量输出是否具有锁存功能将直接影响与CPU的接口设计。

如果D/A转换器没有输入锁存器，通过CPU数据总线传送数字量时，必须外加锁存器，否则只能通过具有输出锁存功能的I／O给D/A送入数字量。

4）参考源D/A转换中，参考电压源是唯一影响输出结果的模拟参量，是D/A转换接口中的重要电路，对接口电路的工作性能、电路的结构有很大影响使用内部带有低漂移精密参考电压源的D/A转换器不仅能保证有较好的转换精度，而且可以简化接口电路。

3.D／A转换器模拟输出电压的极性

所有的D／A转换器件的输出模拟电压Vo，都可以表达成为输入数字量D（数字代码）和模拟参考电压VR的乘积。

由于目前绝大多数D／A输出的模拟量均为电流量，这个电流量要通过一个反相输入的运算放大器才能转换成模拟电压输出。

在这种情况下，模拟输出电压Vo与输入数字量D和参考电压VR的关系为：

当参考电压VR极性不变时，要想得到双极性的模拟输出，就必须采取四象限工作的D／A接口电路，该接口电路输出的模拟电压V0为：

不论参考电压VR的极性如何，都可以获得双极性的电压输出，在参考电压极性不变时，输出模拟电压的极性完全取决于输入数字量二进制码的最高位（MSB）。

5.4典型的D/A转换器芯片DAC0832性能介绍

DAC0830／0831／0832是8位分辩率的D／A转换集成芯片，与微处理器完全兼容。

这个系列的芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到了广泛的应用这类D／A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、八位D／A转换电路及转换控制电路构成。

DAC0832的应用特性与引脚功能

DAC0830系列芯片是一种具有两个输入数据寄存器的8位DAC，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。

其主体部分为由T型状态。

而模拟开关控制标准电源在T型电阻网络所产生的电流。

输入的数字量通过两级缓冲器送到D/A转换电路。

通过对这两级缓冲器进行控制，可以实现直通、单缓冲、双缓冲三种工作方式。

如果控制信号使得两级缓冲器一直处于选通状态，则DAC0832工作在直通方式；

当输入寄存器、DAC寄存器中有一个直接选通，另一个受控制，则它工作在单缓冲方式；

当输入寄存器、DAC寄存器都受控制时，它工作在双缓冲方式。

DAC0832属于电流型输出的D/A转换器。

这些电流经外部运算放大器实现I-V变换输出模拟电压。

模拟电压根据不同的外接电路又可分为单极性和双极性。

DAC0832是8位芯片，采用CMOS工艺和R－2RT形电阻解码网络,转换结果为一对差动电流I01和I02输出，其主要性能参数为：

·

分辨率：

8位

单电源供电：

＋5V-＋15V

参考电压：

-10V—＋10V

转换时间：

1us

满刻度误差；

士1LSB

数据输入电平与TTL电平兼容

电流稳定时间1us；

可单缓冲、双缓冲或直接数字输入；

只需在满量程下调整其线性度；

低功耗，200mW。

1）DAC0832内部结构和引脚

DAC0832的内部结构如图7所示：

图7DAC0832的内部结构图

DAC0832引脚如图8所示，它采用20线双列直插式封装，引脚功能如下：

（1）D7～D0——转换数据输入。

（2）