第10章数模转换课件.ppt

第10章 D/A数模转换,10.1 DAC0832芯片引脚和内部结构 10.1.1项目1：DAC0832输出连续的锯齿波 10.1.2 知识讲解 10.2 12位D/A转换芯片 DAC1210与DAC0832应用 10.2.1项目2：DAC0832输出连续的三角波和锯齿波 10.2.1知识讲解 10.3项目扩展与工程应用 10.3.1 项目3：用DAC0832控制直流电机 10.3.2项目4：直流电机转速控制,10.1 DAC0832芯片引脚和内部结构,10.1.1项目1：DAC0832输出连续的锯齿波 1项目要求与目的 （1）项目要求：编写程序，使DAC0832输出连续的锯齿波，用示波器观看 （2）项目目的： 了解DAC0832芯片的引脚和内部结构 了解DAC0832芯片的性能及编程方法 掌握8086CPU与DAC0832连接硬件电路 2项目电路连接与说明 （1）项目电路连接：DAC0832的片选孔用导线接至译码处208H20FH插孔,用示波器的输入探头接DAC0832的输出插孔 （2）项目说明：本项目是DAC0832输出连续的锯齿波模拟电压，输出结果可用示波器观察，波形如图10-1所示。

D/A转换是把数字量转化成模拟量的过程，D/A转换取值范围为一个周期，采样点越多，精度越高些，本项目采用的采样点为256点/周期图10-1 生成的锯齿波波形图,3项目电路原理框图,项目电路原理框图如图10-2所示电路由8086CPU、DAC0832芯片、LM358运算放大器等组成图10-2 DAC0832输出锯齿波电路图,4项目程序设计 （1）程序流程图 DAC0832输出连续的锯齿波程序流程图如图10-3所示图10-3 DAC0832输出连续的锯齿波程序流程图,（2）程序清单 DAC0832输出连续锯齿波程序清单如下所示 CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE START:PUSH CS POP DS MOV AL，00H ; 锯齿波的起始值 MOV DX, 208H;DAC0832地址 BG: OUT DX，AL;输出，进行转换，转换时间1s NOP ;延时 NOP ;延时 NOP ;延时 INC AL ;数字量加1 JMP BG ;循环 CODE ENDS END START,10.1.2 知识讲解,1. 概述 D/A转换器的作用是将数字信号转换成模拟的电信号。

常用的微机控制系统示意图如图10-4所示，各部分的作用如下所示 （1） 传感器 温度、速度、流量、压力等非电信号，称为物理量要把这些物理量转换成电量，才能进行模拟量对数字量的转换，这种把物理量转换成电量的器件称为传感器目前有温度、压力、位移、速度、流量等多种传感器 （2） A/D转换器 把连续变化的电信号转换为数字信号的器件称为模数转换器，即A/D转换器 （3）D/A转换器 把数字信号转换成模拟信号，去控制执行机构的器件，称为数模转换器，即D/A转换器 D/A转换即数/模转换，是将数字量转换成与其成比例的模拟量D/A转换器的核心电路是解码网络，解码网络主要形式有两种：一种是权电阻解码网络，另一种是T型电阻网络图10-4 微机控制系统示意图,2. D/A转换器的主要技术指标,（1）分辨率 分辨率是指D/A转换器可输出的模拟量的最小变化量，也就是最小输出电压(输入的数字量只有D0=1)与最大输出电压(输入的数字量所有位都等于1)之比也通常定义刻度值与2n 之比（n为二进制位数）二进制位数越多，分辨率越高例如，若满量程为5V，根据分辨率定义，则分辨率为5v/2n 设8位D/A转换，即n=8，分辨率为5v/28 19.53mv，即二进制变化一位可引起模拟电压变化19.53mv，该值占满量程的0.195%,常用1LSB表示。

同理：10位D/A转换 1LSB=5000mv/210=4.88mv=0.098%满量程 12位D/A转换 1LSB=5000mv/212=1.22mv=0.024%满量程 16位D/A转换 1LSB=5000mv/216=0.076mv=0.0015%满量程2）转换精度 在理想情况下，精度和分辨率基本一致，位数越多，精度越高但由于电源电压、参考电压、电阻等各种因素存在着误差，严格来讲精度和分辨率并不完全一致，只要位数相同，分辨率相同，但相同位数的不同转换器精度会有所不同 D/A转换精度指模拟输出实际值与理想输出值之间的误差包括非线性误差、比例系数误差、漂移误差等项误差用于衡量D/A转换器将数字量转换成模拟量时，所得模拟量的精确程度 注意：精度与分辨率是两个不同的参数精度取决于D/A转换器各个部件的制作误差, 而分辨率取决于D/A转换器的位数3） 影响精度的误差 失调误差（零位误差）定义为：当数值量输入全为“0”时，输出电压却不为0V该电压值称为失调电压，该值越大，误差越大增益误差定义为：实际转换增益与理想增益之误差线性误差定义：它是描述D/A转换线性度的参数，定义为实际输出电压与理想输出电压之误差，一般用百分数表示,（4）转换速度 D/A转换速度是指从二进制数输入到模拟量输出的时间，时间越短速度越快，一般几十到几百微妙。

（5）输出电平范围 输出电平范围是指当D/A转换器可输出的最低电压与可输出的最高电压的电压差值常用的D/A转换器的输出范围是05 V，010 V，2.52.5 V，55 V，1010 V等3. DAC0832芯片引脚,D/A接口芯片种类很多，有通用型、高速型、高精度型等，转换位数有8位、12位、16位等，输出模拟信号有电流输出型（如DAC0832、AD7522等）和电压输出型（如AD558、AD7224等），在应用中可根据实际需要进行选择 DAC0832是采用CMOS工艺制造的8位电流输出型D/A转换器，分辨率为8位，建立时间为1 s，功耗为20 mW，数字输入电平为TTL电平 DAC0832是8位电流型D/A转换器，20引脚双列直插式封装，引脚如图10-5所示20个引脚中包括与微机连接的信号线，与外设连接的信号线以及其他引线，功能如下所示图10-5 DAC0832引脚, 与微机相连的信号线 D7D0：8位数据输入线，用于数字量输入 ILE（19脚）：输入锁存允许信号，高电平有效 （1脚）：片选信号，低电平有效，与ILE结合决定是否有效 （2脚）：写命令l，当为低电平，且ILE和有效时，把输入数据锁存入输入寄存器；、ILE和三个控制信号构成第一级输入锁存命令。

（18脚）: 写命令2，低电平有效，该信号与配合，当有效时，可使输入寄存器中的数据传送到DAC寄存器中 （17脚）：传送控制信号，低电平有效，与配合，构成第二级寄存器(DAC寄存器)的输入锁存命令, 与外设相连的信号线 Iout1（12脚）：DAC电流输出1，它是输入数字量中逻辑电平为“1”的所有位输出电流的总和当所有位逻辑电平全为“1”时，Iout1为最大值；当所有位逻辑电平全为“0”时，Iout1为“0” Iout2（11脚）：DAC电流输出2，它是输入数字量中逻辑电平为“0”的所有位输出电流的总和 Rf（9脚）：反馈电阻，为外部运算放大器提供一个反馈电压根据需要也可外接一个反馈电阻Rf 其它引线 Vref（8脚）：参考电压输入端（也称基准电压），要求外部提供精密基准电压，Vref一般在1010 V之间 VCC（20脚）：芯片工作电源电压，一般为515 V AGND（3脚）：模拟地 DGND（10脚）：数字地 注意: 模拟地要连接模拟电路的公共地，数字地要连接数字电路的公共地，最后把它们汇接为一点接到总电源的地线上为避免模拟信号与数字信号互相干扰，两种不同的地线不可交叉混接,4.DAC0832芯片内部结构,结构框图如图10-6所示。

它是由一个8位的输入寄存器、一个8位的DAC寄存器和一个8位D/A转换器以及控制电路组成输入寄存器和DAC寄存器可以分别控制，从而可以根据需要接成两级输入锁存的双缓冲方式，一级输入锁存的单缓冲方式，或接成完全直通的无缓冲方式图10-6 DAC0832芯片内部结构,5. D/A转换器的输出,(1) 电流输出和电压输出 D/A转换的结果若是与输入二进制码成比例的电流，称为电流DAC，若是与输入二进制码成比例的电压，称为电压DAC 常用的D/A转换芯片大多属于电流DAC，然而在实际应用中，多数情况需要电压输出，这就需要把电流输出转换为电压输出，采取的措施是用电流DAC电路外加运算放大器输出的电压可以是单极性电压，也可以是双极性电压 单极性电压输出如图10-7所示输出电压为VOUT=IR输出电压的正负值视所加参考电压极性而定（VOUT的极性与Vref），可以有0V5或0V5，也可以有0V10或0V10等输出范围 若需双极性电压输出，可在单极性电压输出后再加一级运算放大器，如图10-8所示如果基准电压Vref）为+5V，则第一个运算放大器A0的输出V1为0到5V由Vref为第二个运算放大器A提供一个偏移电流，该电流方向与A0输出的电流方向相反，使得由Vref引入的偏移电流正好是A0输出电流的1/2。

因而A的运放输出将在A0运放输出的基础上产生位移此时，双极性输出电压与Vref及A0运放输出V1的关系为 VOUT =2V1+Vref，即VOUT=（2V1+Vref）若V1=0，则VOUT =5；若V1=5，则VOUT =+5VOUT输出范围有55和-10102) 输出零点和满刻度的调正 在精度要求较高的D/A转换器中都有调零和调满刻度调整电位器，调整时，将D/A输出接数字电压表，然后用程序送数据启动D/A转换例如8位D/A转换器，输出为单极性0V5，可用程序送00H，调节调零电位器，使输出为0再用程序送FFH，调节满刻度调整电位器，使D/A输出为满量程5V减去最低位所对应的电压值，最低位所对应的电压值等于VFS1LSB，其中1LSB=1/256，FS为满量程电压对双极性输出，设为55，可用程序先给D/A送00H，调整调零电位器，使输出为5，然后再送FFH，调整满刻度电位器，使输出为满量程10V减去一个最低位所对应的电压值图10-7单极性电压输出,图10-8双极性电压输出,6DAC0832的工作方式 DAC0832内部有两级输入缓冲寄存器当LE1=1（高电平）时（即ILE=1, =0，=0），输入寄存器的输出端信号随D7D0的变化而变化；当LE1=0时（即ILE=0,或 =1，或=1），输入寄存器锁存D7D0的当前值。

当LE2=1时（即=0, =0），DAC寄存器的输出信号跟随输入寄存器的输出端信号变化；当LE2=0时（即=1或 =1），DAC寄存器锁存当前输入寄存器输出的值，送D/A转换器进行转换因此DAC0832有3种工作方式1）双缓冲方式：数据通过二个寄存器锁存后送入D/A转换电路，执行两次写操作才能完成一次D/A转换这种方式特别适用于要求同时输出多个模拟量的场合这种方式通常采用的接线是：ILE固定接+5V，CPU的信号复连接到、和，用作为输入寄存器的片选信号，分别接到两个I/O口地址译码输出，接线如图10-9所示图10-9 DAC0832双缓冲方式,(2) 单缓冲方式：两个寄存器中的一个处于直通状态，输入数据只经过一级缓冲送入D/A转换器电路，例如，把、接数字信号地，使DAC寄存器处于直通状态，ILE接+5V, 接CPU的，接I/O口地址译码在这种方式下，只需执行一次写操作，即可完成D/A转换，可以提高DAC的数据吞吐量这种方式接线如图10-10所示图10-10 DAC0832单缓冲方式,(3) 直通方式：两个寄存器都处于直通状态，即ILE=1、、、和都接数字信号地，数据直接送入D/A转换器电路进行D/A转换。

这种方式可用于一些不采用微机的。