基于AD5064芯片的DA转换程序设计报告.docx

1、基于AD5064芯片的DA转换程序设计报告基于AD5064芯片的DA转换程序设计报告一、设计目的：1） 掌握D/A转换芯片AD5064的性能和编程方法。2） 以c8051f340单片机控制器，结合LCD1602液晶显示模块，可以实现在室温条件下将给定数字电压信号，经过AD5064转化为相应的模拟量，并用示波器或万用表可显示输出的电压值。二、设计环境：1）软件编程部分是在Silicon Laboratories IDE软件下完成的。2）DA转换的数据是在目前室温（3-14）下进行的。3）本次DA转化设计的参考电压值为5V。三、设计内容： 本次设计包含了：硬件电路的设计，DA转换程序的设计，硬件电

2、路和程序的调试三大部分。3.1、硬件电路的设计：3.1.1 DA转换部分硬件电路的设计AD5064原理图设计如图3-1所示， 图3-1 AD5064原理图3.1.2 硬件电路的连接将c8051f340单片机与lcd1602，及AD5064相互连接。各模块连线示意图如图3-2所示，输入控制信号有串行数据时钟信号（SCLK）、串行数据输入信号（DIN）、帧同步信号（SYNC）、DAC装载寄存器（LDAC），三个控制信号，实物连接图如图3-3所示：图3-2 各模块连线示意图图3-3 各模块连接实物图3.2、DA程序设计：通过阅读AD5064芯片使用手册，结合c8051f340对DA转化的初步程序进行

3、了编写：测试程序是以DA芯片AD5064为主体，结合c8051f340单片机实现对AD5064的控制，以按键选择，先在LCD1602显示要输出的电压值，再完成输出电压的值DA转化，最后在输出端输出。3.1.1 程序设计总体框图：图3-4 程序设计总体框图3.1.2 程序设计部分：（1）、AD5064是一个是低功耗、四通道16位位缓冲电压输出，能够以最高50 MHz的时钟速率工作，并与标准SPI、QSPI、MICROWIRE和DSP接口标准兼容。片内提供集成基准电压缓冲器和输出放大器。输入控制信号有串行数据时钟信号（SCLK）、帧同步信号（SYNC）、DAC装载寄存器（LDAC），三个控制信号，

4、可以分别控制4通道输出不同的电压值，片内有两个寄存器，输入寄存器，DAC寄存器，一旦输入寄存器中有数据，可以分别用软件或者硬件来控制DAC寄存器值得更新。结合AD5064使用手册，首先对一些指令进行了定义，方便之后程序的调用。#define _0V 0x0000 /参考电压为5V时，输出为0V时数据位应存入的值#define _1V 0x3333 /参考电压为5V时，输出为1V时数据位应存入的值 #define _2V 0x6666 /参考电压为5V时，输出为2V时数据位应存入的值#define _3V 0x9999 /参考电压为5V时，输出为3V时数据位应存入的值#define _4V 0x

5、cccc /参考电压为5V时，输出为4V时数据位应存入的值#define C_Writ_IR 0X00 /给输入寄存器写值命令#define C_Rest 0X07 /复位命令#define A_A 0X00 /DAC A通道选择#define A_B 0X01 /DAC B通道选择#define A_C 0X02 /DAC C通道选择#define A_D 0X03 /DAC D通道选择#define A_ALL 0X0F /DAC 所有通道选择sbit SCLK = P10; /串行数据时钟信号sbit DIN = P11; /串行数据输入sbit SYNC = P15; /帧同步信号sb

6、it LDAC = P16; /DAC装载寄存器（2）、结合AD5064使用手册中的移位寄存器分布图3-5和时序工作图3-6，对AD5064DA转化的操作命令进行了编写，因为数据是大端存储，先送命令位，故以写命令为例，由时序图可知，在时钟下降沿，数据在被帧同步信号锁存，由于本次DA主控器件为单片机，故选用8位为一次操作，先把时钟信号SCLK置1，再将8位数据循环送入数据串行入端口（DIN），完成写命令操作。图3-5移位寄存器分布图图3-6时序图工作写命令子程序：输入：为相应的命令伪指令输出：无此程序完成功能：完成操作控制DA执行的相应命令。在8次循环中，先将时钟信号置高电平，再将数据位上的第8

7、位数据送入数据串行入端口（DIN）延时一段时间，将时钟电平置0，锁存第8位数据；再次循环，将数据左移一位，取出第8位，送入数据串行入端口（DIN），再延时一段时间后，将时钟电平置0，再次锁存第7位数据，直到8位数据全部送完，从而完成命令控制功能。注意：如图3-5所示，本次命令控制程序只有低4位有用。void Write_Cmd(uchar dat) /写命令操作 uchar i; /用以循环的变量 for(i=0;i8;i+) /写8位，高4位无用 SCLK = 1; /时钟信号置高电平 DIN = (dati)&0x80)?1:0; /数据从高位到低位依次循环送入数据串行入端口 Delay(

8、30); /延时 SCLK = 0; /将SCLK置0，时钟下降沿触发，将输入数据锁存。 Delay(30); /下降沿保持，保证时钟低电平与高电平对应 写地址子程序：输入：为相应的输出通道伪指令输出：无此程序完成功能：完成操作控制DA通道选择命令。在8次循环中，先将时钟信号置高电平，再将数据位上的第8位数据送入数据串行入端口（DIN）延时一段时间，将时钟电平置0，锁存第8位数据；再次循环，将数据左移一位，取出第8位，送入数据串行入端口（DIN），再延时一段时间后，将时钟电平置0，再次锁存第7位数据，直到8位数据全部送完，从而完成命令控制功能。注意：如图3-5所示，本次命令控制程序只有4位有用

9、，故只循环4次。void Write_Addr(uchar dat) /写地址 uchar i; /用以循环的变量 dat=dat4; /地址只有四位右移使之处在高4位 for(i=0;i4;i+) /写8位，高4位无用循环四次 SCLK = 1; /时钟信号置高电平 DIN = (dati)&0x80)?1:0; /数据从高位到低位依次循环送入数据串行入端口 Delay(30); SCLK = 0; /将SCLK置0，时钟下降沿触发，将输入数据锁存。 Delay(30); /下降沿保持，保证时钟低电平与高电平对应 写数据子程序：输入：为相应的电压数据指令输出：无此程序完成功能：完成操作控制D

10、A通道选择命令。在8次循环中，先将时钟信号置高电平，再将数据位上的第8位数据送入数据串行入端口（DIN）延时一段时间，将时钟电平置0，锁存第8位数据；再次循环，将数据左移一位，取出第8位，送入数据串行入端口（DIN），再延时一段时间后，将时钟电平置0，再次锁存第7位数据，直到8位数据全部送完，从而完成命令控制功能。注意：如图3-5所示，因数据位16位，故数据位分高低两个8位完成传输，调用两次此程序。void Write_Date(uchar dat) /写数据 uchar i; /用以循环的变量 for(i=0;i8;i+) /单片机中，写8位数据，分两次 SCLK = 1; /时钟信号置高电

11、平 DIN = (dat8; /取出高8位 datl=dat&0x00ff; /取出低8位 SYNC = 0; /将帧同步信号置0 Delay(30); Write_Cmd(cmd); /调用写命令子程序 Write_Addr(add); /调用写地址子程序 Write_Date(dath); /写数据高8位 Write_Date(datl); /写数据低8位 Write_Addr(0x00); /无效数据位或ldac SYNC = 1; /将帧同步信号置0 Delay(30); LDAC = 0; /通过硬件对DAC寄存器进行刷新，使相应端口输出电压值 Delay(30); LDAC = 1

12、; Delay(30);（3）、调用方法举例：当程序调用时可以直接调用ADC5064_write总体写程序，就可以实现对ADC5064的控制。例如：ADC5064_write(C_Rest,A_ALL,_0V);本程序可以使ADC5064的所有输出端口复位为0V。C_Rest为控制命令，A_ALL为选择所有输出通道地址，_0V为使输出为0V时的数据。ADC5064_write(C_Writ_IR,A_A,_3V);本程序可以使ADC5064的A通道输出端口输出3V。C_Writ_IR为控制命令，是将从数据串行入端口（DIN）送入的数据送到输入寄存器中，A_A为选择A通道输出，_3V为使输出为3

13、V。四、 硬件电路的测试和程序调试：4.1、硬件电路的调试结合PCB板子，对DA芯片AD5064的硬件电路进行了焊接、测试和调试，仔细检查各个管脚走线，确保了各个管脚无错误相连以及板子上各个芯片正常供电。4.2、对程序进行调试： 在对测试程序调试之后，可以满足通过c8051f340开发板上的按键来控制所要输出的电压值。调试结果选取如图4-1所示：图4-14.3 信号时序图测试：在调试过程中主要对时钟信号和帧同步信号、LDAC进行了测试，因为数据是在时钟信号的下降沿被送入输入寄存器的，因为数据各不相同，所以只需要观察时钟信号即可知完成一次数据所用的时间。时钟信号如图4-2所示：图4-2 时钟信号

14、两个下降沿相隔110us。故完成一次对AD5064的数据操作，需要3200us。从帧同步信号的下降沿开始，时钟信号必须要延迟一段时间才可以进行数据的数据，故帧同步信号的下降沿到数据的第一位开始锁存之间加了一个延时，时间为112us.用示波器观察如图4-3所示。图4-3 帧同步信号之后的延时LDAC信号为DAC寄存器更新信号控制信号，该信号置0时，输出通道才有电压输出，该信号置0时间必须延时一段时间，才可以完成输出端口电压的更新。延时时间软件设计时间为50us。示波器观察如图4-4所示：图4-4五、调试结果分析通过对AD5064芯片的调试，分别对输入从0V-5V进行了测试，测试结果如表5-1所示

15、，并作测试图如图5-2所示。输入电压(V)0.000.501.501.001.502.002.503.003.504.004.505.00显示电压(V)0.100.501.511.101.512.082.513.023.524.024.474.47表5-1图5-2注：显示电压是以直流稳压电源作为电源电压Vref=5.02V。由表5-1和图5-2可知：本测试程序可以实现0V-4.5V之间的DA转化，结果十分接近。目前存在的问题和不足：经过多次反复测试，发现：当输入电压为5V时输出的电压只有4.47V左右，出现了比较大的偏差，原因正在检查之中。附录：DA转换测试主程序/-/AD5064_TEST.

16、c/-/* File name : DA_MAIN.c* Compiler : Silicon Laboratories IDE* Project name：DA_TEST* Author : Wendell Neil（倪文龙）* Date : 2012.10.7* Description ：本程序是以AD公司的DA芯片AD5064为主体，结合c8051f340单片机实* 对AD5064的控制，以按键选择，先在LCD1602显示要输出的电压值，再* 完成输出电压的值DA转化，最后在输出端口输出。* comments ：参考电压本程序以为5V基准，即Vref外接5V电压 */#includec8

17、051f340.h#includeLCD1602.h#includesource.h#define _0V 0x0000 /参考电压为5V时，输出为0V时数据位应存入的值#define _1V 0x3333 /参考电压为5V时，输出为1V时数据位应存入的值 #define _2V 0x6666 /参考电压为5V时，输出为2V时数据位应存入的值#define _3V 0x9999 /参考电压为5V时，输出为3V时数据位应存入的值#define _4V 0xcccc /参考电压为5V时，输出为4V时数据位应存入的值#define C_Writ_IR 0X00 /给输入寄存器写值命令#define

18、C_Rest 0X07 /复位命令#define A_A 0X00 /DAC A通道选择#define A_B 0X01 /DAC B通道选择#define A_C 0X02 /DAC C通道选择#define A_D 0X03 /DAC D通道选择#define A_ALL 0X0F /DAC 所有通道选择sbit SCLK = P10; /串行数据时钟信号sbit DIN = P11; /串行数据输入sbit SYNC = P15; /帧同步信号sbit LDAC = P16; /DAC装载寄存器void Write_Cmd(uchar dat) /写命令 uchar i; for(i=0

19、;i8;i+) /写8位，高4位无用 SCLK = 1; /Delay1us(1); DIN = (dati)&0x80)?1:0; /数据从高位到低位传送 Delay(30); /12M晶振，延时50us SCLK = 0; Delay(30); void Write_Addr(uchar dat) /写地址 uchar i; dat=dat4; for(i=0;i4;i+) SCLK = 1; DIN = (dati)&0x80)?1:0; Delay(30); SCLK = 0; Delay(30); void Write_Date(uchar dat) /写数据 uchar i; fo

20、r(i=0;i8;i+) SCLK = 1; DIN = (dat8; datl=dat&0x00ff; SYNC = 0; Delay(30); Write_Cmd(cmd); Write_Addr(add); Write_Date(dath); /写数据高8位 Write_Date(datl); /写数据低8位 Write_Addr(0x00); /无效数据位或ldac SYNC = 1; Delay(30); LDAC = 0; Delay(30); LDAC = 1; Delay(30);void main() /测试程序，用按键控制输出值。 int i; Init_Device();

21、 LCD_Initial(); Delay_ms(5); LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN); Delay1ms(1000); GotoXY(0,0); Print(Input value is); GotoXY(0,1); Print( V); Delay1ms(1000); Led1=0; Led2=0; ADC5064_write(C_Rest,A_ALL,_0V); /AD5064上电复位，每个Vout输出为零 Delay1ms(1000); for(i=0;i3;i+) Led1=Led1; Led2=Led2; Delay1ms(1000

22、); Led1=Led1;while(1) ADC5064_write(C_Writ_IR ,A_C,_3V); /如果Key1按下，C通道输出3V ADC5064_write(C_Writ_IR ,A_B,_0V); /如果Key1按下，B通道输出0V if(Key1=0) GotoXY(5,1); Print(1.00); Delay1ms(1000); ADC5064_write(C_Writ_IR ,A_A,_1V); /如果Key1按下，A通道输出1V / Led1=Led1; if(Key2=0) GotoXY(5,1); Print(2.00); Delay1ms(1000); ADC5064_write(C_Writ_IR,A_A,_2V); /如果Key2按下，A通道输出2V