任务一 制作锯齿波信号发生器（1）（课件）-《单片机技术及应用》(高教版第四版) 同步精品课堂

任务一 制作锯齿波信号发生器（1） 单片机技术及应用 同步精品课堂 高等教育出版社第 4 版 1 了解 DAC0832 芯片的特点和引脚功能 掌握 D/A 转换器的基本原理、输出形式和锁存器的作用 学会 DAC0832 的不同接口连接方式 能够运用所学知识制作锯齿波信号发生器 DAC0832 芯片的工作原理和引脚功能 D/A 转换器的技术指标及其影响 理解 D/A 转换器的转换过程和锁存器的作用 根据实际需求选择合适的 D/A 转换器接口连接方式 在电子电路中，锯齿波信号发生器是一种常见的信号源。 今天我们将利用 DAC0832 芯片来制作一个锯齿波信号发生器，首先让我们来了解相关的知识。 任务一 制作锯齿波信号发生器 - 知识准备 DAC0832 是一个 8 位 D/A 转换器。单电源供电，在 +5~ +15V 电压范围内均可正常工作，低功耗。DAC0832 芯片共有 20 个引脚，采用双列直插式封装，如图所示。 DAC0832 芯片介绍 任务一 制作锯齿波信号发生器 - 知识链接 典型 D/A 转换器芯片 DAC0832 - 芯片介绍 - 引脚信号 由 3 个与门电路组成寄存器输出控制逻辑电路，该逻辑电路的功能是进行数据锁存控制，当 LE = 0 时，输入数据被锁存；当 LE = 1 时，寄存器的输出跟随输入的数据。 D/A 转换电路是一个 R - 2RT 形电阻网络，实现 8 位数据的转换。 对各引脚信号说明如下： ① DI7~DI0: 转换数据输入。 ② CS: 片选信号 (输入), 低电平有效。 ③ ILE: 数据锁存允许信号 (输入), 高电平有效。 ④ WR1: 第 1 写信号 (输入), 低电平有效。 任务一 制作锯齿波信号发生器 - 知识链接 典型 D/A 转换器芯片 DAC0832 - 芯片介绍 - 引脚信号 ⑤ WR2: 第 2 写信号 (输入), 低电平有效。 ⑥ XEFR: 数据传送控制信号 (输入), 低电平有效。 上述两个信号控制 DAC 寄存器既是数据直通方式也是数据锁存方式，当 WR2 = 0 和 XEFR = 0 时，为 DAC 寄存器直通方式；当 WR2 = 1 和 XEFR = 1 时，为 DAC 寄存器锁存方式。 ⑦ Iout1: 电流输出 1。 ⑧ Iout2: 电流输出 2。 当 ILE = 1 和 WR1 = 0 时，为输入寄存器直通方式；当 ILE = 1 和 WR1 = 1 时，为输入寄存器锁存方式。 DAC 转换器的特性之一是：Iout1 、Iout2 输出电流之和为常数。 任务一 制作锯齿波信号发生器 - 知识链接 典型 D/A 转换器芯片 DAC0832 - 芯片介绍 - 引脚信号 ⑨ Rfb: 反馈电阻端。 ⑩ Vref: 基准电压，其电压可正可负，范围是 - 10~ + 10V。 ⑪ DGND: 数字地。 ⑫ AGND: 模拟地。 DAC0832 是电流输出，为了取得电压输出，需在电流输出端接运算放大器，Rfb 即为运算放大器的反馈电阻端。运算放大器的接法如图所示。 任务一 制作锯齿波信号发生器 - 任务准备 ① 软件：Protel DXP 2004、Proteus 7.4、Keil uVision2、EasyPRO Programmer、流程图绘制软件。 ② 硬件：计算机 1 台、编程器 1 台、最小系统电路板 1 块、电池盒 1 个、杜邦线若干。 工具与材料准备 工作准备 ① 穿好工作服，戴好防静电手环，穿绝缘胶鞋。 ② 清洁工作台面，清理工作区域，工具、仪器仪表摆放整齐有序。 任务一 制作锯齿波信号发生器 - 知识链接 D/A 转换器输入的是数字量，经转换后输出模拟量。转换过程是先将各位数码按其权的大小转换为相应的模拟分量，然后再以叠加方法把各模拟分量相加，其和就是 D/A 转换的结果。 D/A 转换器概述 - 基本原理 任务一 制作锯齿波信号发生器 - 知识链接 D/A 转换器有两种输出形式，一种是电压输出形式，即输入的是数字量，而输出为电压；另一种是电流输出形式，即输出为电流。 D/A 转换器概述 - 输出形式 (1) 电压与电流输出形式 在实际应用中如需要电压模拟量，对于电流输出的 D/A 转换器，可在其输出端加运算放大器组成的电流 - 电压转换电路，将转换器的电流输出变为电压输出。 任务一 制作锯齿波信号发生器 - 知识链接 D/A 转换器概述 - 锁存器 (2) D/A 转换器内部是否带有锁存器 由于实现模拟量转换是需要一定时间的，在这段时间内 D/A 转换器输入端的数字量应保持稳定，为此应当在数模转换器数字量输入端的前面设置锁存器，以提供数据锁存功能。根据转换器芯片内是否有锁存器，可以把 D/A 转换器分为内部无锁存器和内部有锁存器两类。 任务一 制作锯齿波信号发生器 - 知识链接 D/A 转换器主要技术指标 - 分辨率 例如，若满量程为 10V, 根据分辨率定义则分辨率为 10V/2ⁿ。如果是 8 位 D/A 转换，即 n = 8, 分辨率为 10V/2⁸ = 39.1mV, 即二进制数最低位的变化可引起输出的模拟电压变化 39.1mV, 该值占满量程的 0.391%, 分辨率常用符号 1LSB 表示。 D/A 转换器的分辨率指输入的单位数字量变化引起的模拟量输出的变化，是对输入量变化敏感程度的描述。通常定义为满刻度值与 2ⁿ之比 (n 为 D/A 转换器的二进制位数)。显然二进制位数越多，分辨率越高，即 D/A 转换器对输入量变化的敏感程度越高。 任务一 制作锯齿波信号发生器 - 知识链接 D/A 转换器主要技术指标 - 分辨率 10 位 D/A 转换 1LSB = 9.77mV = 0.1% 满量程 12 位 D/A 转换 1LSB = 2.44mV = 0.024% 满量程 14 位 D/A 转换 1LSB = 0.61mV = 0.006% 满量程 16 位 D/A 转换 1LSB = 0.15mV = 0.0015% 满量程 使用时，要根据对 D/A 转换器分辨率的需要来选定 D/A 转换器的位数。 任务一 制作锯齿波信号发生器 - 知识链接 D/A 转换器主要技术指标 - 建立时间 建立时间是描述 D/A 转换速度快慢的一个参数，用于表明转换速度，即从输入数字量变化到输出达到终值误差 ±(1/2) LSB (最低有效位) 时所需的时间。 转换器的输出形式为电流时，建立时间较短；输出形式为电压时，由于建立时间还要加上运算放大器的延迟时间，因此建立时间要长一点。但总体而言，D/A 转换速度远高于 A/D 转换速度，快速的 D/A 转换器的建立时间可达 1μs 以下。 任务一 制作锯齿波信号发生器 - 知识链接 D/A 转换器主要技术指标 - 转换精度 理想情况下，精度与分辨率基本一致，位数越高精度越高。 但由于电源电压、参考电压、电阻等各种因素存在着误差，严格来讲，精度与分辨率并不完全一致。 只要位数相同，分辨率则相同，但相同位数的不同转换器精度会有所不同。 任务一 制作锯齿波信号发生器 - 知识链接 典型 D/A 转换器芯片 DAC0832 - 芯片介绍 - 内部结构 DAC0832 内部结构框图如图所示。该转换器由输入寄存器和 DAC 寄存器构成两级数据输入锁存。使用时，数据输入可以采用两级锁存 (双锁存) 形式，或单级锁存 (一级锁存，一级直通) 形式，或直接输入 (两级直通) 形式。 任务一 制作锯齿波信号发生器 - 知识链接 典型 D/A 转换器芯片 DAC0832 - 接口技术 - 单缓冲方式 ① 单缓冲方式连接 所谓单缓冲方式，就是使 DAC0832 的两个输入寄存器中有一个处于直通方式，而另一个处于受控的锁存方式，或者说两个输入寄存器同时受控的方式。在实际应用中，如果只有一路模拟量输出，或虽有几路模拟量但并不要求同步输出时，就可采用单缓冲方式。 单缓冲方式连接 任务一 制作锯齿波信号发生器 - 知识链接 典型 D/A 转换器芯片 DAC0832 - 接口技术 - 双缓冲方式 ② 双缓冲方式连接 双缓冲方式是先使输入寄存器接收数据，再控制输入寄存器的输出数据到 DAC 寄存器，即分两次锁存输入数据。此方式适用于多个 D/A 转换同步输出的情况。双缓冲方式连接如图所示。 双缓冲方式连接 任务一 制作锯齿波信号发生器 - 知识链接 典型 D/A 转换器芯片 DAC0832 - 接口技术 - 直通方式 ③ 直通方式连接 直通方式是数据不经过两级寄存器锁存，即 CS 、XFER、WR1 、WR2 均接地，ILE 接高电平。此方式适用于无 CPU 的控制系统。 随堂检测1 D/A 转换器的分辨率是如何定义的？ 答案：D/A 转换器的分辨率指输入的单位数字量变化引起的模拟量输出的变化，通常定义为满刻度值与 2ⁿ之比 (n 为 D/A 转换器的二进制位数)。 DAC0832 单缓冲方式适用于什么情况？ 答案：在实际应用中，如果只有一路模拟量输出，或虽有几路模拟量但并不要求同步输出时，就可采用单缓冲方式。 随堂检测2 D/A 转换器的建立时间与输出形式有什么关系？ 答案：转换器的输出形式为电流时，建立时间较短；输出形式为电压时，由于建立时间还要加上运算放大器的延迟时间，因此建立时间要长一点。 DAC0832 的双缓冲方式有什么作用？ 答案：双缓冲方式是先使输入寄存器接收数据，再控制输入寄存器的输出数据到 DAC 寄存器，即分两次锁存输入数据。此方式适用于多个 D/A 转换同步输出的情况。 1 讨论在制作锯齿波信号发生器时，如何根据需求选择 DAC0832 的接口连接方式。分析 D/A 转换器的技术指标对锯齿波信号质量的影响。 1. DAC0832 芯片介绍 任务一 制作锯齿波信号发生器（1） 芯片介绍 接口技术 D/A 转换器概述 D/A 转换器主要技术指标 典型 D/A 转换器芯片 DAC0832 2. D/A 转换器 3. 典型 D/A 转换器芯片 DAC0832 感谢观看 25 $$