中职劳动版《单片机应用技术（C语言）》课题6 任务6 简易波形发生器 课件

任务6 简易波形发生器 1．了解D/A的基本概念。 2．了解DAC0832的内部结构及转换原理。 3．掌握DAC0832与单片机之间的连接方法。 4．掌握单片机控制DAC0832产生不同波形的编程方法。 5．能够设计并制作简易波形发生器。 作为一种常用的信号发生装置，信号发生器广泛应用于电子实验、设备检测和自动控制系统等领域。虽然常见的信号源完全可以由硬件电路搭接而产生，如采用555振荡电路产生脉冲波，但是这种电路存在波形质量差、控制难、可调范围小和电路复杂等缺点。 本任务主要利用单片机和DAC0832组成信号发生系统，通过程序的控制来产生方波、锯齿波、三角波和正弦波4种波形，并通过一个按键实现波形之间的切换。 一、D/A的基本概念 将数字量转换成模拟量，简称为D/A转换。完成这种转换的电路称为数模转换器(Digital to Analog Converter)，简称DAC。 模拟量 数字量 运算放大器输出的模拟量Vo为： 二、DAC0832简介 DAC0832是采用CMOS工艺制成的单片直流输出型8位数/模转换器，它主要由T型R-2R电阻网络、模拟开关、参考电压VREF组成。 a）逻辑框图 b）引脚排列 根据对数据锁存器和数据寄存器控制方式的不同，DAC0832有三种工作方式： （1）直通方式：即数据不经两级锁存器锁存。此方式适用于连续反馈控制线路，但在使用时，必须通过另加I/O接口与CPU连接，以匹配CPU与D/A转换。 （2）单缓冲方式：即控制输入寄存器和数据寄存器同时接收数据，或者只用输入寄存器而把数据寄存器接成直通方式。此方式适用于只有一路模拟量输出或几路模拟量异步输出的情形。 （3）双缓冲方式：先使输入寄存器接收数据，再控制输入寄存器的数据输出到数据寄存器，分两次锁存输入数据。此方式适用于多个D/A转换同步输出的情形。 引脚编号 引脚定义 功 能 说 明 4 ~ 7、13 ~ 16 D0 ~ D7 数字信号输入端 19 ILE 输入寄存器允许端（高电平有效） 1 片选信号（低电平有效） 2 写信号1（低电平有效） 17 传送控制信号（低电平有效） 18 写信号2（低电平有效） DAC0832引脚功能说明： （续表） 引脚编号 引脚定义 功 能 说 明 11、12 IOUT1，IOUT2 DAC电流输出端 9 R f b 集成在片内的外接运放的反馈电阻端 8 VREF 基准电压（-10V ~ +10V） 20 Vcc 电源电压（+5V ~ +15V） 3 AGND 模拟地 可接在一起使用 10 DGND 数字地 三、DAC的主要技术指标 1．分辨率 分辨率是指输出电压的最小变化量（对应于输入数字量最低位为1，其余各位均为0时的输出电压）与满量程输出电压（对应于输入数字量全部为1时的输出电压）之比，通常用百分比来表示。对于n位D/A转换器，分辨率可表示为： ［例］ 4位DAC的分辨率：1/(24-1)=1/15=6.67% 8位DAC的分辨率：1/(28-1)=1/255=0.39% 2．转换速度 D/A转换器从输入数字量到转换成稳定的模拟输出电压所需要的时间称为转换速度。不同的DAC其转换速度也是不相同的，一般约在几微秒到几十微秒的范围内。 3．转换精度 转换精度是指电路实际输出的模拟电压值和理论输出的模拟电压值之差。通常用最大误差与满量程输出电压之比的百分数表示。 ［例］某D/A转换器满量程输出电压为10V，如果误差为1%，就意味着输出电压的最大误差为±0.1V。即百分数越小，精度越高。 5．温度系数 4．非线性误差 即DAC的实际转换特性曲线与理想特性曲线之间的最大偏差，并以该偏差相对于满量程的百分数度量。D/A转换器的非线性误差主要由模拟开关以及运算放大器的非线性引起。转换器电路设计一般要求非线性误差不大于±1/2最低有效位（LSB）。 在输入不变的情况下，输出模拟电压随温度变化而变化的量，称为DAC的温度系数。一般用满刻度的百分数表示温度每升高1℃输出电压变化的值。 四、D/A与A/D的关系 典型的单片机控制模拟系统框图 一、设计并绘制简易波形发生器电路原理图 由于任务中是要输出多种信号波形，为了便于观察，可以借助于Proteus中的仿真示波器来显示输出波形 简易波形发生器的软件设计流程图 二、程序设计 1．方波的产生 void square(void) //方波发生函数 { uchar x; for(x=0;x<125;) //低电平半周