单片机：模数转换
单片机原理与应用技术第6章 单片机的数-模与模-数转换
第6章 单片机的数-模与模-数转换
6.1D/A转换器
6.1.4 D/A转换的编程和仿真 【例6.1】用单片机控制DAC0832输出电压-1.95V 。
DAC0832与51单片机的连接（直通工作方式）
第6章 单片机的数-模与模-数转换
6.1D/A转换器
6.1.4 D/A转换的编程和仿真
【例6.1】用单片机控制DAC0832输出电压-1.95V 。
+
Vo
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
第6章 单片机的数-模与模-数转换
6.1D/A转换器
6.1.1 D/A转换原理
8位T型电阻解码网络D/A转换原理：
I=Vref/R I7=I/2 I6=I/22 I5=I/23 I4=I/24 I3=I/25 I2=I/26 I1=I/27 I0=I/28 当D7～D0的值为：1111 1111B I01=I7+I6+I5+I4+I3+I2+I1+I0=I/28×(27+26+25+24+23+22+21+20) I02=0 若Rfb=R,则 Vo=-I01×Rfb=-I01×R=-( Vref/28)×(27+26+25+24+23+22+21+20)
发生变化时，所对应的输出模拟量（电压或电流）的变化量。
2.精度 精度（绝对精度）主要是指在整个量程范围内，任一输
入数字量所对应的模拟量实际输出值与理论值之间的最大误 差。
3.建立时间 建立时间是指D/A转换器输入的数字量发生满刻度变化
单片机第8章：数模转换
•
VOVT 2
VOVT 1 VREF VREF =( + ) R = −(VOVT + ) R 2R 2
10
图8-7 单极性输出方式
11
图8-8 双极性输出方式
• 6．DAC1208/1209/1210与51单片机的接口及程 ． 与 单片机的接口及程 序设计 • （1）单缓冲方式应用。 ）单缓冲方式应用。 • 【例8-1】产生锯齿波。 】产生锯齿波。 • 在一些控制应用中， 在一些控制应用中，需要有一个线性增长的 电压(锯齿波 来控制检测过程、 锯齿波)来控制检测过程 电压 锯齿波 来控制检测过程、移动记录笔或移 动电子束等。对此可通过在DAC1208的输出端接 动电子束等。对此可通过在 的输出端接 运算放大器，由运算放大器产生锯齿波来实现， 运算放大器，由运算放大器产生锯齿波来实现， 其电路连接如图10-10所示。 所示。 其电路连接如图 所示 • 中的DAC1208工作于单缓冲方式，其中 工作于单缓冲方式， 图8-9中的 中的 工作于单缓冲方式 8位输入寄存器和 位输入寄存器受控，而DAC寄 位输入寄存器和4位输入寄存器受控 位输入寄存器和 位输入寄存器受控， 寄 存器直通
• 则绘图仪的驱动程序为： 则绘图仪的驱动程序为： • MOV DPTR， #7FFFH 选中第一片1208高8位输入寄存器 ， ；选中第一片 高 位输入寄存器 • MOV R0，#data ， • MOV A，@R0 ， • MOVX @DPTR， A ， • INC R0 • MOV A，@R0 ， • MOV DPTR， #5FFFH 选中第一片1208低4位输入寄存器 ， ；选中第一片 低 位输入寄存器 • MOVX @DPTR， A ， • INC R0 • MOV A，@R0 ， • MOV DPTR， #0BFFFH ；选中第二片 选中第二片1208高8位输入寄存器 ， 高 位输入寄存器 • MOVX @DPTR， A ， • INC R0 • MOV A，@R0 ， • MOV DPTR， #0AFFFH ；选中第二片 选中第二片1208低4位输入寄存器 ， 低 位输入寄存器 • MOVX @DPTR， A ， • MOV DPTR， #37FFH ， 同时选中两片的12位 寄存器， ；同时选中两片的 位DAC寄存器，启 寄存器 动转换 • MOVX @DPTR， A ， ；由D/A转换成输出电压 转换成输出电压 16 • SJMP $
单片机 数-模和模-数转换
如为5V，8位数字量为D，则转换输出电压：
2．D/A转换器0832
DAC0832是应用较多的一种8位的D/A 转换芯片，单电源供电，从+5V～+15V均可 正常工作。
CS WR1 AGND DI3 DI2 DI1 DI0 VREF Rfb DGND
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
DAC 0832
XFER，WR2：控制DAC寄存器
XFER=0，WR2=0：直通 XFER=1 or WR2=1：锁存
外部数据输入进行D/A转换，要经过两级锁存才能 到达8位D/A转换器进行D/A转换，输出模拟信号。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2）0832引脚功能
DI0~7——8位数字量输入端，接数据总线P0口 ILE——输入锁存允许控制信号，高电平有效 CS——片选信号，低电平有效。接MCU的地址线 WR1——输入寄存器写选通信号，低电平有效。接MCU的写
DGND
C）寄存器并接缓冲方式
单缓冲方式的应用 ——产生锯齿波
假定接口采用图 A ）方式，输入寄存器受控， P2.7 接 /CS ， DAC寄存器直通，输入寄存器地址为 7FFFH，产生图示锯齿波。
数字量输出转换成模拟量，从0开始，每次加1，0FFH0FFH
255/28 254/28
V
3/28
V
DGND 0-5V +5V
Y
Vcc
ILE VREF Rfb VREF (-5V) _ + 5G24
CS XFER DI0~DI7
Iout1 Iout2 AGND
V
WR1 WR2 0832（2） DGND
多片DAC0832同时输出
各芯片的寄存器地址：
单片机：数模转换
数模转换生成矩形波，直角三角形波和等腰三角形波。
连接图如下一．连接1.单片机P0口为数据口接DAC0832的数据端D10-D17.2.CS片选端接单片机P2.7控制，低电平有效。
3.WR1写选通控制，低电平有效，CS=0,WR1=0时，第一级缓冲，接单片机WR。
4.XFER 数据传输控制，低电平有效。
5.WR2写选通控制，低电平有效，XFER=0,WR2=0,第二级缓冲。
上图为单缓冲方式，所以WR2与XFER直接接地。
6.由于Iout1与Iout2是电流输出，接运放后输出电压波形。
二．控制程序为了可以观察三种波形，在单片机P1.7口接按键使不按时为矩形波，按一次为直角三角形波，按二次为等腰三角形波。
ORG 0000HSJMP MAINMAIN: MOV SP, #60H SP赋值60H以防占用R7地址。
LOOP: JB P1.7, NK 判断按键是否被按下，如果为按下执行NK JNB P1.7, $ 判断是否完成按键INC R3 发生按键R3加1CJNE R3, #3, NK 当R3=3时，循环从0开始MOV R3, #0NK: CJNE R3, #0,N1 产生矩形波，调用子程序FB LCALL FBSJMP LOOPN1: CJNE R3, #1,N2 产生直角三角波，调用子程序SJB1 LCALL SJB1SJMP LOOPN2：CJNE R3, #2, N3 产生等腰三角波，调用子程序SJB2 LCALL SJB2N3: SJMP LOOP矩形波程序FB: MOV DPTR,#7FFFH DAC地址7FFFH给DPTR MOV A,#0 最小值0MOVX @DPTR,A A内容给7FFFHMOV R7,#50 电平保持时间DJNZ R7,$MOV A,#255 最大值255MOVX @DPTR,A A内容给7FFFHMOV R7,#50 电平保持时间DJNZ R7,$RET直角三角形波程序SJB1: MOV DPTR,#7FFFH DAC地址7FFFH给DPTR MOVX @DPTR,A A内容给7FFFHINC A A值依次加1，到255之后溢RET 出清零重新开始等腰三角形波程序SJB2: MOV DPTR,#7FFFH DAC地址7FFFH给DPTR TT: MOVX @DPTR,A A内容给7FFFHINC A A值依次加1，到255CJNE A,#255,TTTT1: MOVX @DPTR,A A内容为255DEC A 从255开始依次减到0JNZ TT1 A非0则执行TT1 RETEND三．波形图1.矩形波2.直角三角形波3.等腰三角形波。
单片机指令集的模拟与数字转换方法介绍
单片机指令集的模拟与数字转换方法介绍单片机是一种高度集成的微型计算机系统，广泛应用于嵌入式系统中。
单片机指令集是单片机操作的基础，它决定了单片机的功能与性能。
而数字转换方法是单片机中用于将模拟信号转换为数字信号的关键技术。
本文将为您介绍单片机指令集的模拟与数字转换方法。
一、单片机指令集的模拟方法1. 直接模拟法直接模拟法是指通过简单的硬件电路来模拟单片机指令的执行过程。
这种方法的优点是模拟速度快，简单易行。
但是它的缺点是可扩展性不好，只适用于简单的指令集。
2. 快速模拟法快速模拟法是通过高速运算器实现单片机指令的模拟。
这种方法的优点是模拟速度快，模拟精度高。
但是它的缺点是电路复杂，成本较高。
3. 指令集模拟法指令集模拟法是通过专门的硬件电路来模拟单片机指令的执行过程。
这种方法的优点是适用范围广，可扩展性好。
但是它的缺点是设计难度大，需要耗费较多的资源。
二、数字转换方法的介绍1. 数字化数字化是指将模拟信号转换为相应的数字信号的过程。
它是单片机中最常用的转换方法之一。
数字化可以通过采样、量化和编码等步骤来实现。
2. 采样采样是指对模拟信号在时间上离散化的过程。
在单片机中，采样可以通过模数转换器（ADC）来实现。
ADC将连续的模拟信号按照一定的时间间隔进行采样，获得一系列的离散数据点。
3. 量化量化是指将连续的模拟信号转换为离散的幅值级别的过程。
在单片机中，量化可以通过ADC的比较器来实现。
比较器将采样得到的离散数据点与一系列固定的幅值级别进行比较，得到对应的离散幅值。
4. 编码编码是指将离散的幅值级别转换为相应的二进制代码的过程。
在单片机中，编码可以通过ADC的编码器来实现。
编码器将量化得到的离散幅值根据一定的编码规则转换为二进制代码。
单片机中的数字转换方法主要使用ADC实现。
ADC根据采样、量化和编码的过程将模拟信号转换为数字信号。
这样，单片机就能够对模拟信号进行处理和分析，实现各种功能。
总结：单片机指令集的模拟方法包括直接模拟法、快速模拟法和指令集模拟法。
单片机ADC DAC模数转换原理及应用
单片机ADC DAC模数转换原理及应用单片机是一种集成电路，拥有微处理器、内存和输入输出设备等多个功能模块。
其中，ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）和DAC（Digital-to-Analog Converter，数模转换器）模块是单片机中非常重要的功能模块。
本文将介绍单片机ADC DAC模数转换原理以及其应用。
一、ADC模数转换原理ADC模数转换器负责将连续变化的模拟信号转换为相应的数字信号。
其基本原理是通过对连续模拟信号进行采样，然后将采样值转换为离散的数字信号。
ADC一般包括采样保持电路、量化电路和编码电路。
1. 采样保持电路采样保持电路主要用于对输入信号进行持久采样。
当外部输入信号经过开关控制后，先通过采样保持电路进行存储，然后再对存储的信号进行采样和转换，以确保准确性和稳定性。
2. 量化电路量化电路根据模拟信号的幅值幅度进行离散化处理。
它将连续的模拟信号分为若干个离散的电平，然后对每个电平进行精确的表示。
量化电路的精度越高，转换的数字信号越准确。
3. 编码电路编码电路将量化电路输出的离散信号转换为相应的二进制码。
通常使用二进制编码表示，其中每个量化电平都对应一个二进制码。
编码电路将模拟信号通过ADC转换为数字信号，供单片机进行处理。
二、DAC数模转换原理DAC数模转换器是将数字信号转换为相应的模拟信号，用于将单片机处理的数字信号转换为可用于模拟环境的连续变化的模拟信号。
DAC的基本原理是通过数模转换，将离散的数字信号转换为连续变化的模拟信号。
1. 数字输入DAC的数字输入是单片机输出的数字信号，通常为二进制码。
数字输入信号决定了模拟输出信号的幅值大小。
2. 数模转换电路数模转换电路将数字输入信号转换为相应的模拟信号。
它根据数字输入信号的二进制码选择合适的电平输出，通过电流或电压形式输出连续变化的模拟信号。
3. 滤波电路滤波电路用于过滤数模转换电路输出的模拟信号，以确保输出信号的质量。
单片机--数模转换
实现方法很多，介绍两种
1． 权电阻 D/A 转换法
位切换开关
权电阻
Vr：基准电压
构成：模拟电子开关，运算放大器 模拟电子开关：Di=1 接通
Di=0 断开 运算放大器：反向放大求和 输出电压：Vo =( D0 + D1 + D2 + D3 ) • RF • Vr
8R 4R 2R R
2．R—2R T 型电阻网络 D/A 转换器 框图：
MOVX @DPTR , A ;
ACALL DELAY_L
; 延时 2
SJMP LP
; 循环
V
如何产生正弦波？ 2． 双缓冲方式
需要多路数模同时输出时，可用双缓冲方式：
双路输出 0832 与 8051 接口
P2.5: 第一片 0832 输入寄存器地址，DFFFH P2.6: 第二片 0832 输入寄存器地址，BFFFH P2.7: 两片 0832DAC 寄存器地址，7FFFH 双缓冲原理：
第九章 数∕模 与 模∕数转换
测量对象和被控对象，是连续变化的模拟量， 具有模拟量输入和模拟量输出的 MCS—51 应用系统结构如图：
实际物理量
传感器
开关量
AD
单
（非电量）
及变换电路
转
片
模拟信号
换
机
D/A 转换器
模拟量
器
物理量：位移，加速度，速度； 压力，温度，湿度； 光强，颜色； 磁场强度，磁通量；
MOV DPTR ,#DFFFH ; 选中第一片 DAC0832 MOV A , #DATA1 ;
MOVX @DPTR , A ; 锁存 DATA1 MOV DPTR ,#BFFFH ; 选中第二片 DAC0832 MOV A , #DATA1H ; MOVX @DPTR , A ; 锁存 DATA2 MOVDPTR ,#7FFFH ; 选中两片 DAC 寄存器 MOVX @DPTR , A ; 两路同时输出
单片机ADC模数转换原理及精度提升策略
单片机ADC模数转换原理及精度提升策略概述：单片机中的ADC（Analog to Digital Converter）电路是将模拟信号转换为数字信号的重要组成部分。
ADC模数转换原理是基于采样和量化的原理实现的。
本文将介绍单片机ADC模数转换的原理，并探讨提高转换精度的策略。
1. ADC模数转换原理：ADC模数转换原理分为三个步骤：采样、量化和编码。
首先，采样器将输入的模拟信号按照一定频率进行采样，得到一系列离散的采样值。
然后，量化器将采样值按照一定的精度进行量化，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
最后，编码器将量化后的数字信号编码为二进制码，以便单片机进行处理。
2. 提高ADC转换精度的策略：（1）增加采样频率：采样频率越高，获得的采样值越多，可以更准确地还原原始的模拟信号。
因此，可以通过提高ADC的采样频率来提高转换精度。
（2）优化参考电压：ADC的转换精度受到参考电压的影响。
参考电压应为稳定、精确的电压源，以确保ADC转换的准确性。
可以通过使用参考电压源或外部参考电压电路来提高转换精度。
（3）降低噪声：噪声会影响ADC的转换精度。
噪声可以来自电源、引脚等，因此需要采取措施来降低噪声水平。
例如，使用滤波电路和屏蔽措施来降低噪声对ADC转换的干扰。
（4）校准和校正：由于元件参数的不均匀性和时间漂移等原因，ADC的转换精度可能会发生偏差。
因此，需要进行校准和校正，以提高转换精度。
可以使用校准电路或软件校准的方法来进行校准。
（5）增加分辨率和位数：增加ADC的分辨率和位数可以提高转换精度。
分辨率是指ADC可以分辨的最小电压变化量，位数则代表了ADC转换结果的位数。
增加分辨率和位数可以获得更准确的转换结果。
（6）差分输入：使用差分输入可以减少共模噪声对ADC转换精度的影响。
差分输入可以通过采取差分双终端输入的方式来实现，将信号的差值作为转换信号输入。
3. 总结：单片机ADC模数转换原理是通过采样、量化和编码实现了模拟信号向数字信号的转换。
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模数转换
一．单片机对ADC0809的控制过程
先选择一个模拟输入通道，本连接选择IN4。
当执行MOVX @DPTR,A是，单片机WR有效，产生脉冲。
脉冲给ADC0809的START,开始对模拟信号进行转换。
当转换结束后EOC为高电平。
一次转换结束。
二．单片机与ADC0809的连接
1.单片机P0.0-P0.7数据线接ADC0809的OUTI-OUT8.
2.单片机的地址线低8位接锁存器输出接ADC0809的三根地址线A,B,C.选通IN0-IN7通道。
3.START 为启动信号输入端，OE为输出允许端。
由于ADC0809没有片选端，用P2.7与单片机的WR,RD进行控制。
WR与P2.7接或非门控制START。
RD 与P2.7接或非控制OE。
因为START与ALE连在一起，所以ADC0809A在锁存通道地址的同时，启动并进行转换。
4.单片机的CLK输出是被6分频之后的1MHZ，接一个触发器之后降频到500K 后与ADC0809连接使其正常运行。
三．单片机在读取ADC转换结果时有查询和中断两种方式
1.查询方式
程序如下
ORG 0000H
SJMP MAIN
EOC EQU P3.0
MAIN: MOV SP,#60H SP初值赋60H
MOV DPTR,#7FFCH IN4的地址7FFCH给DPTR
LL: MOV A,#0
MOVX @DPTR,A A值给7FFCH.启动转换器，开始转换
LCALL DL 延时程序，跳过EOC的延时
JNB P3.0,$ EOC变低电平。
当EOC变高电平是转换完成。
MOVX A,@DPTR RD为低电平，OE为高电平，允许输出。
MOV P1,A 输出到P1口
SJMP LL
DL: MOV R7,#10
DJNZ R7,$
RET
END
2.中断方式
程序如下
ORG 0000H
SJMP MAIN
ORG 0003H
LJMP BB
MAIN: SETB EX0 打开外部中断子开关
SETB IT0 选择边沿触发方式
SETB EA 打开中断总开关
MOV DPTR,#7FFCH IN4地址给DPTR
MOV A,#0
MOVX @DPTR,A A值给7FFCH.启动转换器
SJMP $
中断程序
BB: MOVX A,@DPTR RD为低电平，OE为高电平，允许输出MOV P1,A
MOV A,#0
MOVX @DPTR,A A值给7FFCH.启动转换器
RETI 返回程序
END
四．示波器波形。