第9章 MCS-51与D/A及A/D转换器接口9.1 概述9.2 D/A转换器及其接口9.3 A/D转换器及其接口9.1 概述图9-1 单片机和被控实体间的接口示意图 返回本章首页9.2 D/A转换器及其接口9.2.1 D/A转换器9.2.2 MCS-51和D/A的接口返回本章首页9.2.1 D/A转换器图9-2 最简单D/A转换器框图关系式：Vout=BVR式中，VR为常量，由参考电压VREF决定；B为 数字量，常为一个二进制数。数字量B的位数通常 为8位和12位等，由D/A转换器芯片型号决定。B 为n位时的通式为：B= bn-1 bn-2b1 b0= bn-12n-1+ bn- 22n-2+ b121+ b020式中，bn-1为B的最高位；b0为最低位。1D/A转换器的原理D/A转换器的原理：把输入数字量中每位都按其权值分别转换成模拟 量，并通过运算放大器求和相加（如图9-3所示）。根据克希荷夫定律，如下关系成立：I3=23I2=22I1=21I0=20 图9-3 T型电阻网络型D/A转换器2D/A转换器的性能指标l分辨率（Resolution）辨率是指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量，取决于输入数字量的二 进制位数。 l转换精度（Conversion Accuracy）指满量程时 DAC的实际模拟输出值和理论值的接近程度。 l偏移量误差（Offset Error）偏移量误差是指输 入数字量为零时，输出模拟量对零的偏移值。 l线性度（Linearity）线性度是指DAC的实际转 换特性曲线和理想直线之间的最大偏移差。 3DAC0832lDAC0832内部结构DAC0832内部由三部分电路组成（如图9-4所示） 。 “8位输入寄存器”、“8位DAC寄存器”、“8位 D/A转换电路”由8位T型电阻网络和电子开关组成 ， l引脚功能DAC0832共有20条引脚，双列直插式封装。引脚 连接和命名如图9-5所示。（1）数字量输入线DI7DI0（8条）；（2）控制 线（5条）；（3）输出线（3条）； （4）电源线 （4条）。图9-4 DAC0832原理框图图9-5 双极性DAC的接法 返回本节9.2.2 MCS-51和D/A的接口1DAC的应用l DAC用作单极性电压输出l DAC用作双极性电压输出（表9-1、图9-6所示） l DAC用作控制放大器（如图9-7 所示）输入数字量B b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0Vout（理想值） +VREF时-VREF时 1 1 1 1 1 1 1 1|VREF|-LSB-|VREF|+LSB 1 1 0 0 0 0 0 0|VREF|/2-|VREF|/2 1 0 0 0 0 0 0 000 0 1 1 1 1 1 1 1-LSBLSB 0 0 1 1 1 1 1 1-|VREF|/2-LSB|VREF|/2+LSB 0 0 0 0 0 0 0 0-|VREF|VREF|表9-1 双极性输出电压与输入数字量的关系图9-6 双极性DAC的另一种接法 图9-7 控制放大器用DAC08322MCS-51与8位DAC的接口MCS-51和DAC0832接口时，有三种连接方式：直通方式、单缓冲方式如图9-89-9所示和双缓冲方式如图9-10所示 。图9-8 单缓冲方式下的DAC0832图9-9 例9.3所产生的波形 图9-10 8031和两片DAC0832的接口（双 缓冲方式）3MCS-51与12位DAC的接口l DAC1208的内部结构和原理（如图9-11所示）l MCS-51和DAC1208的连接（图9-12示）图9-11 DAC1208内部框图 图9-12 8031和DAC1208 返回本节9.3 A/D转换器及其接口9.3.1 A/D接口设计要点9.3.2 双积分型A/D 转换器工作原理9.3.3 逐次逼近型A/D转换器接口返回本章首页对于一个模拟信号转换成数字信号所要求的基本 部件有： 模拟多路转换器与信号调节电路。 采样/保持电路。 A/D转换器。 通道控制电路。9.3.1 A/D接口设计要点1选择合适的系统采样速度2减小A/D转换的孔径误差3合理选用A/D转换器返回本节9.3.2 双积分型A/D 转换器工作原理1双积分型A/D转换器工作原理双积分型A/D转换是一种间接A/D转换技术。首先将模拟电压转换成积分时间，然后用数字脉冲计 时方法转换成计数脉冲数，最后将此代表模拟输 入电压大小的脉冲数转换成二进制或BCD码输出 。因此，双积分型A/D转换器转换时间较长，一般 要大于4050ms。图9-13给出了微机控制的双积分电路原理图。其 工作原理可由图9-14所示的工作波型图予以说明。图9-13 双积分ADC电路原理图 图9-14 各点输出波形2MC14433与MCS-51单片机的接口图9-15 MC14433与8031直接连接的接 口方法37109与MCS-51单片机接口图9-16 ICL7109与8031的接口电路图图9-17 ICL7109工作时序图返回本节9.3.3 逐次逼近型A/D转换器接口1逐次逼近型ADC基本原理图9-18 逐次逼近ADC原理电路框图图9-19 四位逐次逼近型A/D转换时序 2ADC0808/0809与MCS-51单片机的接口图9-20 0808/0809与8031接口电路图9-21 0808/0809工作时序图3AD574A与MCS-51单片机接口图9-22 AD574A与8031接口电路图 表9-2 AD574A逻辑控制真值表 （a）启动与转换 （b）转换结果输出图9-23 AD574A控制时序图REFINLIPOFFOFF REFOUTAD574+15V-15V100K100K10012100108图9-24 AD574的单极性转换返回本节