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基于51单片机的D/A & A/D 与单片机接口原理
D/A :数字 （digit）到模拟(analog) 就是把数字信息转换成模拟量
单片机属于数字芯片内部只有0和1表示的。无法表达一个模拟量。电压值 模拟量是随意变化的。数字量就2种变化没有变化表示。
如果是一个8位 D/A芯片&
这里是并行口&&
8跟线跟单片机连接&就是 从
0到255&&& 0 0 0 0
0 0 0 0&& ----
1 1 1 1 1 1 1&1& 全部送 1
就是最大的表示范围&。如果是5V&&
那么最小的变化范围就是5V / 255 约等 0.0196.
一、D/A转换器的原理
&T型电阻网络 D/A 转换器（如图）：
工作原理： Vref& 是参考电压的输入端，下面的 D0
---D7是数字控制端上面的开关是控制 0 和 1，后面是运算器是把电流转换成电压的一个装置。当然D/A
有电流输出型也有电压输出型，如果电流输出型就不用后面的转换器了。就是一个流压的转换。
工作原理：I0 最后有个2R&& 如果 D0 置0
跟后面的电阻是并联关系 2R&
2R&并联等于R&加 前面的
R& 又等2R&如D1
也置0&话& 2R 和2R
又等R&再加前面R& 得
2R&同理 所有的都置为0 最后V =
I*R&&我们看它的关系假如我们有数据都拨到
1&那么&&所有的电流 I01
= I 总电流 =&V/R&
，假如只闭合D7& D7&置1 其他全部置0
那么后面所有的电流跟I7 是一样的 I7=I7 正好等于一半的电流 I01 = V/R *1/2(2分子1) 那么如果D6 也闭合置1
等于 是又加了 2分子1的 2分子1 啊.看下图是退导下更明白！
有此图可以看出D7---D0 ） 2的7次方& 到
2的0次方&& 只要这位有1
这位就有数字否则这位是0就没有数字
这块是一个电压转换我们先不管。只要知道就是电流转成电压就行了。其实内部就是电阻的分流再转换成电压产生一个变化的过程。流压转换就是一个成正比的关系就很简单了。好了咱们再看看D/A的性能指标：
&分辨率是值输入数字量的最低有效位（LSB）发生变化时，所对应的输出模拟量（电压或电流）的变化量。它反映了输出模拟量的最小变化值。
分辨率与输入数字量的位数有确定的关系，可以表示成F/2的N次幂 这个写不上去 。FS 表示满量程输入值，N
为二进制位数。对于5V 的满量程，采用8位的DAC时，分辨率为5V/256 = 19.5当采用12位的DAC
时，分辨率为5V/4096 = 1.22mv
.显然，位数越多分辨率越高。当然位数越多对制作芯片的工艺要求越高，转换时间越慢，呵呵。也是制作上的瓶颈位数又高转换还快是相当不容易的，尤其是A/D
&会更贵。20位& 24位的D/A都有。当然贵。
线性度（也称为非线性误差）是实际转换特性曲线与理想直线特性之间的最大偏差常以相对于满量程的百分数表示。如+/-
1%是指实际输出值与理论值之差在满刻度的 +/- 1%以内。当然线性度越好，D/A的性能越好。
3、绝对精度和相对精度
绝对精度：（简称精度）是指在整个刻度范围内，任一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之间的最大误差。绝度精度是由DAC的增益误差（当输入数码为全1时，实际输出值与理想输出值值之差）、零点误差（数码输入为全0时，DAC的非零输出值）、非线性误差和噪声等引起的。绝对精度（即最大误差）应小于1个LSB。
相对精度 ：相对精度与绝对精度表示同一个含义，用最大误差相对于满刻度的百分比表示。（跟线性度差不多）。
4、建立时间
建立时间是指输入的数字量发生满刻度变化时，输出模拟信号达到满刻度值的+/-
1/2LSB所需的时间。是描述D/A转换速率的一个动态指标。（+/- 1/2LSB&
我也不太清楚）。可以看看网络吧。
电流输出型DAC的建立时间短。电压输出型DAC的建立时间主要决定放大器的响应时间根据建立时间的长短，可以将DAC分成超高速（&1us)、高速（10~1us）、中速（100~10us）、低速(&=
100 us)几档。
总结经验：应当注意，精度和分辨率具有一定的联系，但是概念不同。DAC的位数多时，分辨率会提高，对应于影响精度的量化误差会减小。但其它误差（如温度漂移，线性不良等）的影响仍会使DAC的精度变差。
DAC0832是使用非常普遍的8位D/A转换器，由于其片内有输入数据寄存器，故可以直接与单片机接口。DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。属于该系列的芯片还有DAC0830/DAC0831，它们可以相互代换。DAC0832主要特性：
电流建立时间1us
数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式
输出电流线性度可在满量程下调节
逻辑电平输入与TTL电平兼容
单一电源供电（+5v& ~& +15v）
低功耗，20mW
目前我这里是直通方式，下图为DAC0832内部结构及引脚
引脚功能看下图
下图为几种工作方式及跟单片机连接图
一、单缓冲
二、双极性模拟输出电压
三、双缓冲工作方式
而我们采用直通工作方式
当DAC0832芯片的片选信号，写信号及传送控制信号的引脚全部接地，允许输入锁存信号ILE引脚接+5V时，DAC0832芯片就处于直通工作方式，数字量一旦输入，就直接进入DAC寄存器，进行D/A转换。
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计算题:会回答的奖励30分满刻度输出电压为5V的8位D/A转换器的分辨率是多少?若输入数字信号为7FH、40H、16H时,其输出电压各为多少?
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分辨率＝5/2^8＝19.5mV7FH输出＝127*19.5＝2.48V40H输出＝64*19.5＝1.25V16H输出＝22*19.5＝0.43V
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D_A转换器及单片机接口
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D_A转换器及单片机接口
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(A/D)转换器
A/D转换器的主要技术指标有转换精度、转换速度等。选择A/D转换器时，除考虑这两项技术指标外，还应注意满足其输入电压的范围、输出数字的编码、工作温度范围和电压稳定度等方面的要求。
单片集成A/D转换器的转换精度是用分辨率和转换误差来描述的。
(1) 分辨率
　　A/D转换器的分辨率以输出二进制（或十进制）数的位数来表示。它说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。从理论上讲，n位输出的A/D转换器能区分2n个不同等级的输入模拟电压，能区分输入电压的最小值为满量程输入的1/2n。在最大输入电压一定时，输出位数愈多，分辨率愈高。例如A/D转换器输出为8位二进制数，输入信号最大值为5V,那么这个转换器应能区分出输入信号的最小电压为19.53mV。
(2) 转换误差
　　转换误差通常是以输出误差的最大值形式给出。它表示A/D转换器实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别。常用最低有效位的倍数表示。例如给出相对误差≤±LSB/2，这就表明实际输出的数字量和理论上应得到的输出数字量之间的误差小于最低位的半个字。
2.转换时间
转换时间是指A/D转换器从转换控制信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。A/D转换器的转换时间与转换电路的类型有关。不同类型的转换器转换速度相差甚远。其中并行比较A/D转换器的转换速度最高，8位二进制输出的单片集成A/D转换器转换时间可达到50ns以内，逐次比较型A/D转换器次之，它们多数转换时间在10～50μs以内，间接A/D转换器的速度最慢，如双积分A/D转换器的转换时间大都在几十毫秒至几百毫秒之间。在实际应用中，应从系统数据总的位数、精度要求、输入模拟信号的范围以及输入信号极性等方面综合考虑A/D转换器的选用。
&&&&3.例题
　　某信号采集系统要求用一片A/D转换集成芯片在1s（秒）内对16个热电偶的输出电压分时进行A/D转换。已知热电偶输出电压范围为0～0.025V（对应于0～450oC温度范围），需要分辨的温度为0.1oC，试问应选择多少位的A/D转换器，其转换时间是多少?
解：对于0～450oC温度范围，信号电压为0～0.025V，分辨温度为0.1oC，这相当于<img src="/blog7style/images/common/sg_trans.gif" real_src ="/shentuhongfeng/pic/item/b2b7d0a229c36790cbefd010.jpg" WIDTH="85" HEIGHT="45"
ALT="(A/D)转换器&【转】"
TITLE="(A/D)转换器&【转】" />的分辨率。12位A/D转换器的分辨率为<img src="/blog7style/images/common/sg_trans.gif" real_src ="/shentuhongfeng/pic/item/0cf431adecdd610.jpg" WIDTH="81" HEIGHT="45"
ALT="(A/D)转换器&【转】"
TITLE="(A/D)转换器&【转】" /> ，所以必须选用13位的A/D转换器。
　　系统的取样速率为每秒16次，取样时间为62.5ms。对于这样慢速的取样，任何一个A/D转换器都可达到。可选用带有取样-保持（S/H）的逐次比较A/D转换器或不带S/H的双积分式A/D转换器均可。
11.13.1 ADC0804引脚及使用说明
　　ADC0804是用CMOS集成工艺制成的逐次比较型模数转换芯片。分辨率8位，转换时间100μs，输入电压范围为0～5V，增加某些外部电路后，输入模拟电压可为<img src="/blog7style/images/common/sg_trans.gif" real_src ="/shentuhongfeng/pic/item/fa35ec.jpg" WIDTH="16" HEIGHT="18"
ALT="(A/D)转换器&【转】"
TITLE="(A/D)转换器&【转】" />5V。该芯片内有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在CPU数据总线上，无需附加逻辑接口电路。ADC0804芯片管脚如图11.13.1所示引脚名称及意义如下：
<img src="/blog7style/images/common/sg_trans.gif" real_src ="/shentuhongfeng/pic/item/8dee433b4a899fd715cecb8b.jpg" SMALL="0"
ALT="(A/D)转换器&【转】"
TITLE="(A/D)转换器&【转】" />
VIN+、VIN-：ADC0804的两模拟信号输入端，用以接收单极性、双极性和差模输入信号。
D7～D0：A/D转换器数据输出端，该输出端具有三态特性，能与微机总线相接。
AGND：模拟信号地。
DGND:数字信号地。
&&&&CLKIN:外电路提供时钟脉冲输入端。
&&&&CLKR:内部时钟发生器外接电阻端，与CLKIN端配合可由芯片自身产生时钟脉冲，其频率
为1.1/RC。
CS：片选信号输入端，低电平有效，一旦CS有效，表明A/D转换器被选中，可启动工作。
WR：写信号输入，接收微机系统或其它数字系统控制芯片的启动输入端，低电平有效，
当CS、WR同时为低电平时，启动转换。
RD:读信号输入，低电平有效，当CS、RD同时为低电平时，可读取转换输出数据。
　 INTR：转换结束输出信号，低电平有效。输出低电平表示本次转换已完成
。该信号常作为向微机系统发出的中断请求信号。在使用时应注意以下几点：
1.转换时序　　ADC0804控制信号的时序图如图11.13.2所示，由图可见，各控制信号时序关系为：当CS与WR同为低电平时，A/D转换被启动而在WR上升沿后100μs模数完成转换，转换结果存入数据锁存器，同时INTR自动变为低电平，表示本次转换已结束。如CS、RD同时来低电平，则数据锁存器三态门打开，数字信号送出，而在RD高电平到来后三态门处于高阻状态。
<img src="/blog7style/images/common/sg_trans.gif" real_src ="/shentuhongfeng/pic/item/dc4d4cd7b41cc1e0a144df96.jpg" SMALL="0"
ALT="(A/D)转换器&【转】"
TITLE="(A/D)转换器&【转】" />
2.零点和满刻度调节　　
ADC0804的零点无需调整。满刻度调整时，先给输入端加入电压VIN+，使满刻度所对应的电压值是
　 <img src="/blog7style/images/common/sg_trans.gif" real_src ="/shentuhongfeng/pic/item/ff78e0a3cc2be9.jpg" WIDTH="200" HEIGHT="45"
ALT="(A/D)转换器&【转】"
TITLE="(A/D)转换器&【转】" />
其中Vmax是输入电压的最大值，Vmin是输入电压的最小值。当输入电压与VIN+值相当时，调整VREF/2端电压值是输出码为FEH或FFH。
3.参考电压的调节
　　在使用A/D转换器时，为保证其转换精度，要求输入电压满量程使用，如输入电压动态范围较小，则可调节参考电压VREF，以保证小信号输入时ADC0804芯片8位的转换精度。
4.接地　　模数、数模转换电路中要特别注意到地线的正确连接，否则干扰很严重，以致影响转换结果的正确性。A/D、D/A及取样-保持芯片上都提供了独立的模拟地（AGND）和数字地（DGND）的引脚。在线路设计中，必须将所有的器件的模拟地和数字地分别相连，然后将模拟地与数字地仅在一点上相连接。地线的正确连接方法如图11.13.3所示。
<img src="/blog7style/images/common/sg_trans.gif" real_src ="/shentuhongfeng/pic/item/f841d70aca6b74.jpg" SMALL="0"
ALT="(A/D)转换器&【转】"
TITLE="(A/D)转换器&【转】" />
ADC0804的典型应用　　下面以数据采集系统为例介绍ADC0804的典型应用。
在现代过程控制及仪器和仪表中，为采集被控（被测）对象数据以达到由计算机进行实时控制、检测的目的，
常用微处理器和A/D转换器组成数据采集系统。单通道微机化数据采集系统的示意图如11.13.4所示。
<img src="/blog7style/images/common/sg_trans.gif" real_src ="/shentuhongfeng/pic/item/b5c7bf31fe76b.jpg" SMALL="0"
ALT="(A/D)转换器&【转】"
TITLE="(A/D)转换器&【转】" />
系统由微处理器、存储器和A/D转换器组成，它们之间通过数据总线（DBUS）和控制总线（CBUS）连接，系统信号采用总线传送方式。
现以程序查询方式为例，说明ADC0804在数据采集系统中的应用，采集数据时，首先微处理器执行一条传送指令，在该指令执行过程中，微处理器在控制总线的同时产生CS1、WR1低电平信号，启动A/D转换器工作，ADCμs后将输入模拟信号转换为数字信号存在输出锁存器中，并在INTR端产生低电平表示转换结束，并通知微处理器可来取数。当微处理器通过总线查询到INTR为低电平时，立即执行输入指令，以产生CS、RD2低电平信号到ADC0804相应引脚，将数据取出并存入存储器中。整个数据采集过程，由微处理器有序地执行若干指令来完成。
11.14 && 主要应用
&&&11.14.1
数字控制系统
&&图11.14.1是一个典型的数字控制系统方框图，图中的非电模拟量A通过传感器S转换成电模拟量后，输入到ADC，ADC输出的数字量送入数字控制或计算电路（目前大多采用微机或单片机），经其处理后输出的数字量，再由DAC转换成模拟量，最后由执行单元U完成相应的功能。
若图中不包含模拟量输入部分（S,ADC）,则一般称其为程序控制系统；若图中不包含模拟量输出部分（DAC,U）,则一般称其为数据测量系统或数据处理系统。
<img src="/blog7style/images/common/sg_trans.gif" real_src ="/shentuhongfeng/pic/item/ea36bbf2ad73c52eb17ec571.jpg" SMALL="0"
ALT="(A/D)转换器&【转】"
TITLE="(A/D)转换器&【转】" />
11.14.2 数据传输系统
&&&&目前在通信、遥测、遥控领域以及雷达站或气象站之间，进行远距离的信息传输，采用数字信号比模拟信号在抗干扰能力和保密性等方面都强得多。图11.14.2是数据传输系统的方框图。电模拟信号经过多路模拟开关将多路输入信号分时地传送到ADC，由发射机将数字信号发射出去。接收机收到数字信号后，再经DAC转换成模拟信号，最后由多路模拟开关分成多路信号。由于是分时工作，收、发两地要严格同步，这由双方的定时产生器实现。
<img src="/blog7style/images/common/sg_trans.gif" real_src ="/shentuhongfeng/pic/item/2cbf91c8d2e29f2a7e3e6f73.jpg" SMALL="0"
ALT="(A/D)转换器&【转】"
TITLE="(A/D)转换器&【转】" />
附带说明，在上述的数字控制系统中也可利用多路模拟开关，分别公用一个ADC和一个DAC，以分时方式完成对多个模拟量的控制。&&
&&&&11.14.3
自动测试与测量设备
&&测量仪表和测量系统的自动化、智能化使测试的数据能及时地进行处理，并进行储存、读取和打印。
&&&&11.14.4
&&&&在医疗信息处理、电视信号的数字化、图像信号的处理与识别、数字通信及声视服务等领域都有广泛应用。
1.A/D和D/A转换器是现代数字系统的重要部件，应用日益广泛。
2. 倒T型电阻网络D/A转换器具有如下特点：电阻网络值仅有两种，即R和2R；各2R支路电流
与相应的数码状态无关，是一定值；由于支路电流流向运放反相端时不存在传输时间，因而具有较高的转换速度。
在权电流型D/A转换器中，由于恒流源电路和高速模拟开关的运用使其具有精度高、转换快的优点，双极型单片集成D/A转换器多采用此种类型电路。
4. D/A转换器有两种输出方式。双极性输出电路与输入编码无关。无论哪种输出方式，在使用时应注意进行零点和满量程调节。
不同的A/D转换方式具有各自的特点，在要求转换速度高的场合，选用并行A/D转换器；在要求精度高的场合，可以采用双积分A/D转换器，当然也可选用高分辨率的其它形式A/D转换器，但会增加成本。由于逐次比较型A/D转换器在一定程度上兼顾了以上两种转换器的优点，因此得到普遍应用。
6. A/D转换器和D/A转换器的主要技术参数是转换精度和转换速度，在与系统连接后，转换器的这两项指标决定了系统的精度和速度。
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