第六章单片机功能3ADDA.docx

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第六章单片机功能3ADDA

第六章：

单片机功能3-ADDA

第六章：

单片机的功能3-------ADC_DAC信号的采集与处理ADC是analogtodigitalconverter的缩写，有时也用A/D表示，也就是模数转换器。

DAC则是digitaltoanalogconverter的缩写，有时也用D/A表示，即数模转换器。

ADC和DCA实现的是相反的功能，前者将模拟信号转换成数字信号，后者则把数字信号转换成模拟信号。

模数转换模拟信号是一类电平随着时间进行连续变化的信号，平时常见的正弦信号、三角波等都是模拟信号。

但是在现实生活中，我们很多时候需要把模拟信号转换成数字信号来显示，而51单片机的内部没有集成的ADC芯片，使我们无法读取模拟信号，我们就扩展了外部的ADC芯片ADC0809，来实现单片机的对于外面的模拟信号的采集，另外很多单片机内置的ADC通常他的精度不够，我们也可以采取外部的ADC专用芯片来实现模拟和数字信号的转换。

基本知识A/D转换电路简介A/D转换电路能够将模拟信号转换为与之对应的二进制数字信号。

根据转换原理，可以分为逐次逼近式、双积分式、计数器式和并行式，使用较多的是逐次逼近式。

它结构简单，转换精度和转换速度高，且价格低，通常使用的逐次逼近式典型A/D转换器芯片是ADC0809。

A/D转换器的性能指标

（1）分辨率：

分辨率通常用数字量的位数表示，如8位A/D转换器的分辨率就是8位，或者说分辨率为满刻度的1/28＝1/256。

分辨率越高，对于输入量微小变化的反应越灵敏。

（2）量程：

即A/D转换器所能转换的电压范围，如5V，10V。

（3）转换精度：

指的是实际的A/D转换器与理想的A/D转换器在量化值上的差值。

（4）转换时间：

是指A/D转换器转换一次所用的时间。

其倒数是转换速率。

（5）温度系数：

是指A/D转换器受环境温度影响的程度。

般用环境温度变化l℃所产生的相对误差来作为指标。

一、A/D转换集成电路ADC08091、ADC0809内部逻辑结构由8路模拟开关及地址锁存与译码器，8路A/D转换器，三态输出锁存器组成。

8路模拟量开关地址锁存与译码8路A/D转换器三态输出锁存器IN7IN0STCLKVR（-）VR（+）EOCD0D78ADC0809内内部结构ABCALEADC0809通道选择表2、ADC0809的引脚及功能ADC0809芯片采用双列直插式封装，共有28引脚12345678910111213142827262524232221201918171615IN3IN4IN5IN6IN7STARTEOCD3OECLOCKVCCVref（+）GNDD1IN2IN1IN0ABCALED7D6D5D4D0Vref（-）D2ADC0809的引脚图IN0－IN7：

8条模拟量输入通道对输入模拟量要求：

信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。

地址输入和控制线：

4条1.ALE：

为地址锁存允许输入线，高电平有效。

当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。

A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。

2.ST：

为转换启动信号。

当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。

3.EOC：

为转换结束信号。

当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。

4.OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。

OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。

5.D7－D0为数字量输出线。

6.CLK为时钟输入信号线。

因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，7.VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。

3、ADC0809的操作时序4、ADC0809的工作过程

（1）首先确定A、B、C三位地址，从而选择模拟信号由哪一路输入；

（2）ALE端接受正脉冲信号，使该路模拟信号经进入比较器的输入端；（3）START端接受正脉冲信号，START的上升沿将逐次逼近寄存器复位，下降沿启动A/D转换；（4）EOC输出信号变低，指示转换正在进行。

（5）A/D转换结束，EOC变为高电平，指示A/D转换结束。

此时，数据已保存到8位三态输出锁存器中。

CPU可以通过使OE信号为高电平，打开ADC0809三态输出，将转换后的数字量送至CPU。

二、D/A转换集成电路DAC0832DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方1、DAC0832内部逻辑结构2、DAC0832的引脚以及说明DAC0832有20引脚，采用双列直插式封装，如图所示。

其中：

DI0～DI7（DI0为最低位）：

8位数字量输入端。

ILE：

数据允许控制输入线，高电平有效。

/CS：

片选信号。

/WR1：

写信号线1。

/WR2：

写信号线2。

/XFER：

数据传送控制信号输入线，低电平有效。

IOUT1：

模拟电流输出线1。

它是数字量输入为1的模电流输出端。

IOUT2：

模拟电流输出线2，它是数字量输入为0的模拟电流输出端，采用单极性输出时，IOUT2常常接地。

Rfb：

片内反馈电阻引出线，反馈电阻制作在芯片内部，用作外接的运算放大器的反馈电阻。

VREF：

基准电压输入线。

电压范围为－10V～＋10V。

VCC：

工作电源输入端，可接＋5V～＋15V电源。

AGND：

模拟地。

DGND：

数字地。

3、DAC0832的工作方式DAC0832有三种方式：

1、直通方式；2、单缓冲方式；3、双缓冲方式。

简单介绍下直通方式：

输入寄存器和DAC寄存器共用一个地址，同时选通输出；WR1和WR2同时进行，并且不与CPU相接。

特点：

转换速度快。

当引脚/WR1、/WR2、/CS、/XFER直接接地，ILE接电源，DAC0832工作于直通方式，此时，8位输入寄存器和8位位DAC寄存器都直接处于导通状态，8位数字量到达DI0～DI7，，就立即进行D/A转换，从输出端得到转换的模拟量。

80C51CSDAC0832WR11PP11XFER88WR22DD77～0++--VVOO三、8位A/D和D/A转换器器PCF8591PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bitCMOS数据获取器件。

PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行IC总线接口。

PCF8591的3个地址引脚A0,A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个IC总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。

在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向IC总线以串行的方式进行传输。

PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。

PCF8591的最大转化速率由IC总线的最大速率决定。

1、PCF8591特性单独供电PCF8591的操作电压范围2.5V-6V低待机电流通过IC总线串行输入/输出PCF8591通过3个硬件地址引脚寻址PCF8591的采样率由IC总线速率决定4个模拟输入可编程为单端型或差分输入自动增量频道选择PCF8591的模拟电压范围从VSS到VDDPCF8591内置跟踪保持电路8-bit逐次逼近A/D转换器通过1路模拟输出实现DAC增益2、PCF8591内部逻辑结构3、PCF8591引脚及功能说明AIN0～AIN3：

模拟信号输入端。

A0～A3：

引脚地址端。

VDD、VSS：

电源端。

（2.5～6V）SDA、SCL：

I2C总线的数据线、时钟线。

OSC：

外部时钟输入端，内部时钟输出端。

EXT：

内部、外部时钟选择线，使用内部时钟时EXT接地。

AGND：

模拟信号地。

AOUT：

D/A转换输出端。

VREF：

基准电源端。

这是第一个的IC的芯片，需要写他的时序和相应的控制字，具体的资料看下面的链接。

PCF8591中文数据手册.pdf作业：

1、利用DAC0832和运放LM358设计一个函数信号发生器。

要求：

1）、上电显示为----；2）、按下K1按键，输出一个频率为1KHz，占空比为1:

3的方波，用3位数码管显示当前输出的频率（发挥：

增加按键K5/K6，可以调整占空比）；3）、按下K2按键，输出一个频率为500Hz的三角波，用3位数码管显示当前输出的频率；4）、按下K3按键，输出一个频率为200Hz的锯齿波，用3位数码管显示当前输出的频率；5）、按下K4按键，输出一个频率为50Hz的正弦波，用3位数码管显示当前输出的频率；6）、按下K5按键，停止输出波形，数码管恢复初始显示。

2、利用ADC0809、电位器设计一个电压表。

要求：

1）、上电显示为00；2）、按下K1按键，显示通道IN1的电压，调节电位器，可以显示0-5V，用2位数码管显示；3）、按下K2按键，显示通道IN3的电压，调节电位器，可以显示0-5V，用2位数码管显示；4）、按下K3按键，恢复初始显示。

发挥：

在显示输入电压的同时，驱动DAC0832输出相应的电压。

3、利用PCF8591和温度电阻、热敏电阻设计温度及光度测量显示系统。

要求：

1）、上电显示为PPP；2）、按下K1按键，显示当前的温度值，调节温度，当温度低于设置温度下限时，显示为SOS蜂鸣器报警；3）、按下K2按键，显示光度值（用百分比表示，最亮为100%），调节光度，当光度低于光度上限时，显示为SOS蜂鸣器报警；4）、按下K3按键，进入状态，数码管闪烁，此时K3为切换温度和光度设置按键，K1为增加，K2为减少，K4为退出设置，下限不能低于20，上限不能高于80，无击时间大于10秒后自动退出。

5）、按下K4按键后，恢复初始显示。