单片机讲解9PPT资料.ppt
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满刻度只是个名义值,实际的A/DA/D,D/AD/A转换器的最大转换器的最大输出值总是比满刻度值小输出值总是比满刻度值小1/21/2nn,nn为转换器的位数。
例如为转换器的位数。
例如1212位的位的A/DA/D转换器,其满刻度值为转换器,其满刻度值为10V10V,而实际的最大输出值,而实际的最大输出值为为:
A/DA/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标线性度(线性度(LinearityLinearity)线性度是指ADC的实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏移差。
转换时间(转换时间(ConversionTime)从发出启动转换开始直至获得稳定的二进代码所需的时间称为转换时间,转换时间与转换器工作原理及其位数有关,同种工作原理的转换器,通常位数越多,其转换时间越长。
D/AD/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标D/AD/A转换器的主要技术指标与转换器的主要技术指标与A/DA/D转换器基本相同,转换器基本相同,只是转换时间的概念略有不同,只是转换时间的概念略有不同,D/AD/A转换器的转换时转换器的转换时间又叫建立时间,它是指当输入的二进制代码从最间又叫建立时间,它是指当输入的二进制代码从最小值突然跳变至最大值时,其模拟输出电压相应的小值突然跳变至最大值时,其模拟输出电压相应的满度跳跃并达到稳定所需的时间。
一般而言,满度跳跃并达到稳定所需的时间。
一般而言,D/AD/A的的转换时间比转换时间比A/DA/D要短得多。
要短得多。
DACDAC芯片类型及接口方法芯片类型及接口方法各种类型的各种类型的DACDAC芯片都具有数字量输入端和模拟量芯片都具有数字量输入端和模拟量输出端及基准电压端。
数字输入端有以下几种类输出端及基准电压端。
数字输入端有以下几种类型:
型:
无数据锁存器,无数据锁存器,带单数据锁存器,带单数据锁存器,带带双数据锁存器,双数据锁存器,可接收串行数字输入。
第可接收串行数字输入。
第11种在种在与单片机接口时,要外加锁存器,第与单片机接口时,要外加锁存器,第22种和第种和第33种种可直接与单片机接口,第可直接与单片机接口,第44种与单片机接口十分简种与单片机接口十分简单,接收数据较慢,适用于远距离现场控制的场单,接收数据较慢,适用于远距离现场控制的场合。
模拟量输出有两种方式:
电压输出及电流输合。
电压输出及电流输出。
电压输出的出。
电压输出的DACDAC芯片相当于一个电压源,其内芯片相当于一个电压源,其内阻很小,选用这种芯片时,与它匹配的负载电阻阻很小,选用这种芯片时,与它匹配的负载电阻应较大。
电流输出的芯片相当于电流源,其内阻应较大。
电流输出的芯片相当于电流源,其内阻较大,选用这种芯片时,负载电阻不可太大。
较大,选用这种芯片时,负载电阻不可太大。
在实际应用中,常选用电流输出的在实际应用中,常选用电流输出的DACDAC芯片实芯片实现电压输出,如图所示现电压输出,如图所示无内部数据锁存器的无内部数据锁存器的DACDAC芯片,尤其是分辩率高于芯片,尤其是分辩率高于88位的位的DACDAC芯芯片,在设计与片,在设计与88位单片机接口时,要外加数据锁存器作为缓位单片机接口时,要外加数据锁存器作为缓冲器。
下图是一种单缓冲器接口。
冲器。
在在10位位DAC芯片与芯片与8位单片机之间接入两个锁存器,锁存器位单片机之间接入两个锁存器,锁存器A锁存锁存10位数据位数据中的低中的低8位,锁存器位,锁存器B锁存高锁存高2位。
单片机分两次输出数据,先输出低位。
单片机分两次输出数据,先输出低8位数位数据到锁存器据到锁存器A,后输出高,后输出高2位数据到锁存器位数据到锁存器B。
设锁存器。
设锁存器A和锁存器和锁存器B的地址的地址分别为分别为002CH和和002DH,则执行下列指令后完成一次,则执行下列指令后完成一次D/A转换:
转换:
MOVDPTR,#002CHMOVA,#DATA8MOVXDPTR,A;
输出低;
输出低8位位INCDPTRMOVA,#DATA2MOVXDPTR,A;
输出高;
输出高2位位这种接口存在一个问题,就是在输出低这种接口存在一个问题,就是在输出低8位数据和高位数据和高2位数据之间,会产生位数据之间,会产生“毛剌毛剌”现象,如图现象,如图3.3(b)所示。
假设两个锁存器原来的数据为所示。
假设两个锁存器原来的数据为0001111000,现在要求转换的数据为,现在要求转换的数据为0100001011,新数据分两次输出,新数据分两次输出,第一次输出低第一次输出低8位,这时位,这时DAC将把新的将把新的8位数据的与原来数据的高位数据的与原来数据的高2位一起位一起组成组成0000001011转换成输出电压,而该电压是不需要的,即所谓转换成输出电压,而该电压是不需要的,即所谓“毛刺毛刺”。
避免产生毛刺的方法之一是采用双组缓冲器结避免产生毛刺的方法之一是采用双组缓冲器结构,如下图所示。
构,如下图所示。
单片机先把低单片机先把低88位数据选通输入锁存器位数据选通输入锁存器11中,然后将高中,然后将高22位数据选位数据选通输入锁存器通输入锁存器33中,并同时选通锁存器中,并同时选通锁存器22,使锁存器,使锁存器22与锁存器与锁存器33组成组成1010位锁存器向位锁存器向DACDAC同时送入同时送入1010位数据由位数据由DACDAC转换成输出电转换成输出电压。
当地址如图中所示时,执行以下程序完成一次压。
当地址如图中所示时,执行以下程序完成一次D/AD/A转换:
MOVDPTRMOVDPTR,#6000H#6000HMOVAMOVA,#DATA8#DATA8MOVXDPTRMOVXDPTR,AA;
输出低88位数据位数据INCDPTRINCDPTRMOVAMOVA,#DATA2#DATA2MOVXDPTRMOVXDPTR,AA;
输出高22位位,并同时输出并同时输出1010位数据位数据典型典型D/AD/A转换器芯片转换器芯片DAC0832DAC0832及接口及接口DAC0832DAC0832是是一一个个88位位D/AD/A转转换换器器芯芯片片,单单电电源源供供电电,从从+5V+5V+15V+15V均均可可正正常常工工作作,基基准准电电压压的的范范围围为为10V10V,电电流流建建立立时时间间为为11ss,CMOSCMOS工工艺艺,低低功功耗耗20mm20mm。
其其内内部部结结构构由由11个个88位位输输入入寄寄存存器器、11个个88位位DACDAC寄寄存存器器和和11个个88位位D/AD/A转换器组成。
转换器组成。
DAC0832DAC0832的内部结构的内部结构DAC0832是典型的带内部双数据缓冲器的是典型的带内部双数据缓冲器的8位位D/A芯片。
图中芯片。
图中LE是是寄存命令,当寄存命令,当LE=1时,寄存器输出随输入变化,当时,寄存器输出随输入变化,当LE=0时,数据时,数据锁存在寄存器中。
当锁存在寄存器中。
当ILE端为高电平,端为高电平,CS与与WR1同时为低电平时,同时为低电平时,使得使得LE1=1;
当;
当WR1变为高电平时,输入寄存器便将输入数据锁存。
变为高电平时,输入寄存器便将输入数据锁存。
当当XFER与与WR2同时为低电平时,使得同时为低电平时,使得LE2=1,DAC寄存器的输出寄存器的输出随寄存器的输入变化,随寄存器的输入变化,WR2上升沿将输入寄存器的信息锁存在该寄上升沿将输入寄存器的信息锁存在该寄存器中。
存器中。
DAC0832DAC0832的工作方式的工作方式DAC0832DAC0832利用利用WRWR11、WRWR22、ILEILE、XFERXFER控制信号控制信号可以构成三种不同的工作方式。
可以构成三种不同的工作方式。
1)1)直通方式直通方式WRWR11=WR=WR22=0=0时,数据可以从输入时,数据可以从输入端经两个寄存器直接进入端经两个寄存器直接进入D/AD/A转换器。
转换器。
2)2)单缓冲方式单缓冲方式两个寄存器之一始终处于直通,两个寄存器之一始终处于直通,即即WRWR11=0=0或或WRWR22=0=0,另一个寄存器处于受控状态。
另一个寄存器处于受控状态。
3)3)双缓冲方式双缓冲方式两个寄存器均处于受控状态。
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这种工作方式适合于多模拟信号同时输出的应用场合。
用场合。
单缓冲方式的接口与应用单缓冲方式的接口与应用11单缓冲方式连接单缓冲方式连接所谓单缓冲方式就是使所谓单缓冲方式就是使DAC0832DAC0832的两个输入寄存器的两个输入寄存器中有一个处于直通方式,而另一个处于受控锁存方式。
中有一个处于直通方式,而另一个处于受控锁存方式。
为使为使DACDAC寄存器处于直通方式,应使寄存器处于直通方式,应使WRWR22=0=0和和XFER=0XFER=0。
为此可把这两个信号固定接地,或如电路中把为此可把这两个信号固定接地,或如电路中把WRWR22与与WRWR11相连,把相连,把XFERXFER与与CSCS相连。
相连。
为使输入寄存器处于受控锁存方式,应把为使输入寄存器处于受控锁存方式,应把WRWR11接接80518051的的WRWR,ILEILE接高电平。
此外还应把接高电平。
此外还应把CSCS接高位地址线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。
或地址译码输出,以便于对输入寄存器进行选择。
DAC0832DAC0832单缓冲方式接口单缓冲方式接口22单缓冲方式应用举例单缓冲方式应用举例-波形发生器波形发生器在一些控制应用中,需要有一个线性增长的电压在一些控制应用中,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(锯齿波)来控制检测过程、移动记录笔或移动电子束等。
对此可通过在子束等。
对此可通过在DAC0832DAC0832的输出端接运算放大的输出端接运算放大器,由运算放大器产生锯齿波来实现,其电路连接器,由运算放大器产生锯齿波来实现,其电路连接如图所示。
如图所示。
图中的图中的DAC0832DAC0832工作于单缓冲方式,其中输入寄存器受控,工作于单缓冲方式,其中输入寄存器受控,而而DACDAC寄存器直通。
假定输入寄存器地址为寄存器直通。
假定输入寄存器地址为7FFFH7FFFH,产生产生锯齿波的程序清单如下:
锯齿波的程序清单如下:
MOVAMOVA,#00H#00H;
取下限值取下限值MOVDPTRMOVDPTR,#7FFFH#7FFFH;
指向指向08320832口地址口地址MMMM:
MOVXDPTRMOVXDPTR,AA;
输出;
输出INCAINCA;
延时延时NOPNOPNOPNOPNOPNOPSJMPMMSJMPMM;
反复反复执行上述程序就可得到如下行上述程序就可得到如下图所示的所示的锯齿波。
波。
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