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        基于51單片機的D/A & A/D 與單片機接口原理

        作者:佚名   來源:本站原創   點擊數:  更新時間:2014年04月19日   【字體:
      2. D/A :數字 (digit)到模擬(analog) 就是把數字信息轉換成模擬量
      3. 單片機屬于數字芯片內部只有0和1表示的。無法表達一個模擬量。電壓值 模擬量是隨意變化的。數字量就2種變化沒有變化表示。

        如果是一個8位 D/A芯片  這里是并行口   8跟線跟單片機連接 就是 從 0到255    0 0 0 0 0 0 0 0   ----

        1 1 1 1 1 1 1  全部送 1 就是最大的表示范圍 。如果是5V   那么最小的變化范圍就是5V / 255 約等 0.0196.

        一、D/A轉換器的原理

         T型電阻網絡 D/A 轉換器(如圖):

        工作原理: Vref  是參考電壓的輸入端,下面的 D0 ---D7是數字控制端上面的開關是控制 0 和 1,后面是運算器是把電流轉換成電壓的一個裝置。當然D/A 有電流輸出型也有電壓輸出型,如果電流輸出型就不用后面的轉換器了。就是一個流壓的轉換。

        工作原理:I0 最后有個2R   如果 D0 置0 跟后面的電阻是并聯關系 2R  2R 并聯等于R 加 前面的 R  又等2R 如D1 也置0 話  2R 和2R 又等R 再加前面R  得 2R 同理 所有的都置為0 最后V = I*R  我們看它的關系假如我們有數據都撥到 1 那么  所有的電流 I01 = I 總電流 = V/R  ,假如只閉合D7  D7 置1 其他全部置0 那么后面所有的電流跟I7 是一樣的 I7=I7 正好等于一半的電流 I01 = V/R *1/2(2分子1) 那么如果D6 也閉合置1 等于 是又加了 2分子1的 2分子1 啊.看下圖是退導下更明白!


        有此圖可以看出D7---D0 ) 2的7次方  到 2的0次方   只要這位有1 這位就有數字否則這位是0就沒有數字

        若Rfb 這塊是一個電壓轉換我們先不管。只要知道就是電流轉成電壓就行了。其實內部就是電阻的分流再轉換成電壓產生一個變化的過程。流壓轉換就是一個成正比的關系就很簡單了。好了咱們再看看D/A的性能指標:

        1、分辨率

         分辨率是值輸入數字量的最低有效位(LSB)發生變化時,所對應的輸出模擬量(電壓或電流)的變化量。它反映了輸出模擬量的最小變化值。

        分辨率與輸入數字量的位數有確定的關系,可以表示成F/2的N次冪 這個寫不上去 。FS 表示滿量程輸入值,N 為二進制位數。對于5V 的滿量程,采用8位的DAC時,分辨率為5V/256 = 19.5mv;當采用12位的DAC 時,分辨率為5V/4096 = 1.22mv .顯然,位數越多分辨率越高。當然位數越多對制作芯片的工藝要求越高,轉換時間越慢,呵呵。也是制作上的瓶頸位數又高轉換還快是相當不容易的,尤其是A/D  會更貴。20位  24位的D/A都有。當然貴。

        2、線性度

        線性度(也稱為非線性誤差)是實際轉換特性曲線與理想直線特性之間的最大偏差常以相對于滿量程的百分數表示。如+/- 1%是指實際輸出值與理論值之差在滿刻度的 +/- 1%以內。當然線性度越好,D/A的性能越好。

        3、絕對精度和相對精度

        絕對精度:(簡稱精度)是指在整個刻度范圍內,任一輸入數碼所對應的模擬量實際輸出值與理論值之間的最大誤差。絕度精度是由DAC的增益誤差(當輸入數碼為全1時,實際輸出值與理想輸出值值之差)、零點誤差(數碼輸入為全0時,DAC的非零輸出值)、非線性誤差和噪聲等引起的。絕對精度(即最大誤差)應小于1個LSB。

        相對精度 :相對精度與絕對精度表示同一個含義,用最大誤差相對于滿刻度的百分比表示。(跟線性度差不多)。

        4、建立時間

        建立時間是指輸入的數字量發生滿刻度變化時,輸出模擬信號達到滿刻度值的+/- 1/2LSB所需的時間。是描述D/A轉換速率的一個動態指標。(+/- 1/2LSB  我也不太清楚)?梢钥纯淳W絡吧。

        電流輸出型DAC的建立時間短。電壓輸出型DAC的建立時間主要決定放大器的響應時間根據建立時間的長短,可以將DAC分成超高速(<1us)、高速(10~1us)、中速(100~10us)、低速(>= 100 us)幾檔。

            總結經驗:應當注意,精度和分辨率具有一定的聯系,但是概念不同。DAC的位數多時,分辨率會提高,對應于影響精度的量化誤差會減小。但其它誤差(如溫度漂移,線性不良等)的影響仍會使DAC的精度變差。

        DAC0832是使用非常普遍的8位D/A轉換器,由于其片內有輸入數據寄存器,故可以直接與單片機接口。DAC0832以電流形式輸出,當需要轉換為電壓輸出時,可外接運算放大器。屬于該系列的芯片還有DAC0830/DAC0831,它們可以相互代換。DAC0832主要特性:

        • 分辨率8位
        • 電流建立時間1us
        • 數據輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通方式
        • 輸出電流線性度可在滿量程下調節
        • 邏輯電平輸入與TTL電平兼容
        • 單一電源供電(+5v  +15v)
        • 低功耗,20mW

        目前我這里是直通方式,下圖為DAC0832內部結構及引腳



        引腳功能看下圖


        下圖為幾種工作方式及跟單片機連接圖

        一、單緩沖


        二、雙極性模擬輸出電壓


        三、雙緩沖工作方式


        而我們采用直通工作方式

        當DAC0832芯片的片選信號,寫信號及傳送控制信號的引腳全部接地,允許輸入鎖存信號ILE引腳接+5V時,DAC0832芯片就處于直通工作方式,數字量一旦輸入,就直接進入DAC寄存器,進行D/A轉換。

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