有關(guān)單片機(jī)D／A 轉(zhuǎn)換器接口概念總結(jié)

D/A 轉(zhuǎn)換器接口

1.D/A 轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)

D/A 轉(zhuǎn)換器的輸入為數(shù)字量，經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸出為模擬量。有關(guān) D/A 轉(zhuǎn)換器的技術(shù)性能指標(biāo)很多，如絕對(duì)精度、相對(duì)精度、線性度、輸出電壓范圍、輸入數(shù)字代碼種類等等。本節(jié)僅對(duì)幾個(gè)與接口有關(guān)的指標(biāo)作一簡(jiǎn)介。

(1) 分辨率。分辨率是 D/A 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入量變化敏感程度的描述，與輸入數(shù)字量的位數(shù)有關(guān)。如果數(shù)字量的位數(shù)為 n，則 D/A 轉(zhuǎn)換器的分辨率為 2-n 。

(2) 建立時(shí)間。建立時(shí)間是描述 D/A 轉(zhuǎn)換速度的一個(gè)參數(shù)，具體是指從輸入數(shù)字量變化到輸出達(dá)到終值誤差±1/2LSB(最低有效位)時(shí)所需的時(shí)間。通常以建立時(shí)間來表明轉(zhuǎn)換速度。

(3) 接口形式。D/A 轉(zhuǎn)換器有兩類：一類不帶鎖存器，另一類則帶鎖存器。對(duì)于不帶鎖存器的 D/A 轉(zhuǎn)換器，為保存單片機(jī)的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，在接口處要加鎖存器。

2.典型 D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 簡(jiǎn)介

DAC0832 是 8 位電流輸出型 D/A 轉(zhuǎn)換器，單電源供電，在+5~+15V 范圍內(nèi)均可工作?；鶞?zhǔn)電壓的范圍為 ±10 V ， 電流建立時(shí)間為 1 μs ，CMOS 工藝，低功耗 20 mW 。 DAC0832 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 7.37 所示。

圖 7.37 DAC0832 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

該轉(zhuǎn)換器由輸入寄存器和 DAC 寄存器構(gòu)成兩級(jí)數(shù)據(jù)輸入鎖存。使用時(shí)，數(shù)據(jù)輸入可以采用兩級(jí)鎖存(雙緩沖) 形式，單級(jí)鎖存(單緩沖) 形式，也可采用直接輸入(直通) 形式。

由 3 個(gè)與門電路組成寄存器輸出控制電路，可直接進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存控制：當(dāng) LE=0 時(shí)，輸入數(shù)據(jù)被鎖存;當(dāng) LE=1 時(shí)，數(shù)據(jù)不鎖存，鎖存器的輸出跟隨輸入變化。

DAC0832 為電流輸出形式，其兩個(gè)輸出端的關(guān)系為 IOUT1 +IOUT2=常數(shù)。

為了得到電壓輸出，可在電流輸出端接一個(gè)運(yùn)算放大器，如圖 7.38 所示。需要指出的是，DAC0832 內(nèi)部已有反饋電阻，其阻值為 15kΩ。

DAC0832 轉(zhuǎn)換器芯片為 20 腳雙列直插式封裝，其引腳排列如圖 7.39 所示。

各引腳的功能如下：

DI7 ~DI0 ：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入端。

CS：片選信號(hào)，輸入，低電平有效。

ILE ：數(shù)據(jù)鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。

WR1 、WR2：寫信號(hào) 1 和 2 ，輸入，低電平有效。

圖 7.39 DAC0832 的引腳圖

XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)，輸入，低電平有效。

IOUT ：電流輸出 1 ，當(dāng) DAC寄存器中各位全為“1”時(shí) ，電流最大;為全“0”時(shí) ，電流為 0 。

IOUT ：電流輸出 2 ，電路中保證 IOUT1 +IOUT2=常數(shù)。

Rfb ：反饋電阻端，片內(nèi)集成電阻為 15kΩ。

VREF ：參考電壓，可正可負(fù)，范圍為-10~+10V 。

DGND：數(shù)字量地。

AGND：模擬量地。

3.DAC0832 與 MCS 51 的接口及應(yīng)用

DAC0832 與 8031 有兩種基本的接口方式：?jiǎn)尉彌_方式和雙緩沖方式。

1) 單緩沖方式

單緩沖方式接口電路如圖 7.40 所示。讓 ILE 接+5V，CS和 XFER與地址選擇線P2.7 相連接。當(dāng)?shù)刂愤x擇線選通 DAC0832 后，只要輸出 WR信號(hào)，DAC0832 就能一步完成數(shù)字量的輸入鎖存和 D/A 的轉(zhuǎn)換輸出。

圖 7.40 DAC0832 單緩沖方式接口電路

執(zhí)行下面的幾條指令就能完成一次 D/A 轉(zhuǎn)換：

2) 雙緩沖方式

對(duì)于多 路 D/A 轉(zhuǎn)換接口，要求同步進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換輸出時(shí) ，必須采用雙緩沖方式。 DAC0832 數(shù)字量輸入鎖存和 D/A 轉(zhuǎn)換輸出是分兩步完成 的，即 CPU 的數(shù)據(jù)總線分時(shí)輸入數(shù)字量并鎖存在各 D/A 轉(zhuǎn)換器的輸入寄存器中，然后 CPU 對(duì)所有 D/A 轉(zhuǎn)換器發(fā)出控制信號(hào)，使各輸入寄存器中的數(shù)據(jù)輸入相應(yīng)的 DAC 寄存器，實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。

圖 7.41 是一個(gè)兩路同步輸出的 D/A 轉(zhuǎn)換接口電路。執(zhí)行下面的指令，能完成兩路 D/A的同步轉(zhuǎn)換輸出。

圖 7.41 DAC0832 雙緩沖方式接口電路

D/A 轉(zhuǎn)換器可以應(yīng)用在許多場(chǎng)合，這里介紹用 D/A 轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生階梯波。

階梯波是在一定的時(shí)間范圍內(nèi)每隔一段時(shí)間，輸出幅度遞增一個(gè)恒定值。在 圖 7.42 中，每隔 1ms 輸出幅度增長(zhǎng)一個(gè)定值，經(jīng) 10ms 后重新循環(huán)。用 DAC0832 在單緩沖方式下就可輸出這樣的波形(接口電路見圖 7.42)。

產(chǎn)生階梯波的程序如下：