17_模拟通道接口.ppt

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1、第8章模拟通道接口1数/模转换接口1.1数/模转换器概述1.2数/模转换芯片应用实例1.1数/模转换器概述测控系统是单片机应用的重要领域。在测控系统中，除数字量之外还会遇到另一种物理量，即模拟量。例如：温度、速度、电压、电流、压力等，它们都是连续变化的物理量。单片机系统中凡是遇到有模拟量的地方，就要进行模拟量向数字量、数字量向模拟量的转换，也就要涉及到单片机的数/模(D/A)和模/数(A/D)转换的接口技术。数/模转换主要用于将单片机的数字量输出转化为实际的模拟量控制外接设备。1.1数/模转换器概述D/

2、A转换器输入的是数字量，经转换后输出的是模拟量。数/模转换器集成电路芯片种类很多。按输入的二进制数的位数分类，有八位、十位、十二位和十六位等。按输出是电流还是电压分类，分为电压输出器件和电流输出器件。1.1数/模转换器概述1.D/A转换器的技术指标有关D/A转换器的技术性能指标很多，例如绝对精度、相对精度、线性度、输出电压范围、温度系数、输入数字代码种类(二进制或BCD码)等。D/A转换器与接口有关的技术性能指标：分辩率。数/模转换的分辩率是指最小输出电压(对应的输入二进制数为1)与最大输出电压(对应的

3、输入二进制数的所有位全为1)之比。例如8位数的分辨率为1/256≈0.004，10位数分辨率为1/1024，约等于0.001。由此可见数字量位数越多，分辨率也就越高。分辨率通常用数字输入信号的位数表示，有8位、10位、12位等。1.1数/模转换器概述1.D/A转换器的技术指标建立时间。也称稳定时间，它是指从数字量输入到建立稳定的输出电流的时间，是描述D/A转换速率的一个重要参数。转换精度。由于转换器内部的误差等原因，当送一个确定的数字量给DAC后，它的实际输出值与该数值应产生的理想输出值之间会有一定的误

4、差，它就是D/A转换器的精度。1.1数/模转换器概述2.D/A转换芯片DAC0832DAC0832是一个8位D/A转换器。单电源供电，从+5V～+15V均可正常工作。基准电压的范围为-10V～+10V；电流建立时间为1μs；采用CMOS工艺，低功耗20mW。DAC0832转换器芯片为20引脚，双列直插式封装。其引脚排列如右图所示。DAC0832引脚图1.1数/模转换器概述DAC0832引脚的功能定义如下：DI7～DI0：8位的数据输入端，DI7为最高位。IOUT1：模拟电流输出端1，当DAC寄存器中数据

5、全为1时，输出电流最大，当DAC寄存器中数据全为0时，输出电流为0。IOUT2：模拟电流输出端2，IOUT2与IOUT1的和为一个常数，即IOUT1+IOUT2=常数。RFB：反馈电阻引出端，DAC0832是电流输出，为了取得电压输出，需在电压输出端接运算放大器。DAC0832内部已经有反馈电阻，所以RFB端可以直接接到外部运算放大器的输出端，这样相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输出端和输入端之间。VREF：参考电压输入端，此端可接一个正电压，也可接一个负电压，它决定0至255的数字量转化出来的模拟

6、量电压值的幅度，VREF范围为(+10～-10)V。VREF端与D/A内部T形电阻网络相连。VCC：芯片供电电压，范围为(+5～15)V。AGND：模拟量地，即模拟电路接地端。DGND：数字量地。1.1数/模转换器概述DAC0832内部结构框图如下图所示。从图中可见，在DAC0832中有两个数据缓冲器:输入寄存器和DAC寄存器。其控制端分别受ILE、CS、WR1和WR2、XFER的控制。DAC0832内部结构框图1.2数/模转换芯片应用实例DAC0832有三种不同的工作方式：直通方式、单缓冲方式、双缓冲

7、方式。1.直通方式的接口与应用当ILE接高电平，CS、WR1、WR2和XFER都接数字地时，DAC处于直通方式，8位数字量一旦到达DI7～DI0输入端，就立即加到8位D/A转换器，被转换成模拟量。1.2数/模转换芯片应用实例【例1】直通方式产生锯齿波电压信号(波形如下图所示)。解：电路如下图所示。集成运放在电路中的作用是把DAC0832输出电流转换为电压。即实现电流电压转换。锯齿波电压信号随时间变化而上升，达到最大值后，又从0开始上升，再到最大值如此循环下去。因此，只要让DAC0832输入的数字量也如此

8、变化就可使输出端输出锯齿波。1.2数/模转换芯片应用实例单片机和DAC0832直通方式输出连接图运放U3输出电压为UOUT=-(D/256)*VREF，图中如果向DAC0832传送的8位数据量为40H(01000000B)，则输出电压UOUT=-(64/256)*5V=-1.25V(反相)，其输出过程可用“MOVP0，#40H”一条指令完成。1.2数/模转换芯片应用实例锯齿波的产生：①程序每循环一次，(R0)加1，因此实际上锯齿波的上升沿是