8-1 第八章 D/A和A/D转换
基本内容：D/A转换和A/D转换的基础知识，D/A转换芯片0832和A/D转换芯片0809的应用。
基本要求：了解D/A转换的基础知识；掌握0832和0809的结构及使用
重点内容：D/A转换和A/D转换的工作原理
难点内容：0832和0809的工作方式。
在自动化领域中，常常通过微型计算机对客观事物的变化信息进行采集、处理、分析和实时控制。客观事物变化的信息有温度、速度、压力、流量、电流、电压等一些连续变化的物理量。而计算机只能处理离散的数字量，那么这些模拟信号如何变化才能被计算机接收并可进行处理的数字量呢？计算机输出的是数字量，但大多数被控设备不能直接接收数字信号，所以还需将计算机输出的数字信号转化成为模拟信号，去控制或驱动被控设备，那么这些数字信号又是如何变化成模拟信号的呢？对一个控制系统要从以下三方面考虑问题。
图1 一个包含A/D和D/A转换环节的控制系统
1. 传感器
温度、速度、流量、压力等非电信号，称为物理量。要把这些物理量转换成电量，才能进行模拟量对数字量的转换，这种把物理量转换成电量的器件称为传感器。目前有温度、压力、位移、速度、流量等多种传感器。
2. A/D转换器(Analog to Digital Converter, ADC)
把连续变化的电信号转换为数字信号的器件称为模数转换器，即A/D转换器。
3. D/A转换器(Digital to Analog Converter, DAC)
把经过计算机分析处理的数字信号
转换成模拟信号，去控制执行机构的器件，称为数模转换器，即D/A转换器。
可见，D/A转换是A/D转换的逆过程。这两个互逆的转换过程以及传感器构成一个闭合控制系统，如图1所示。 8-2 第一节 数模转换
一、D/A转换器的工作原理
D/A转换器是指将数字量转换成模拟量的电路。数字量输入的位数有8位、12位和16位等，输出的模拟量有电流和电压两种。
MCS—51单片机学习开发系统设计-单片机原理及接口技术课程设计说明书
单片机原理及接口技术
课程设计说明书
姓名 xx
所在院（系） 电气工程与自动化学院
专业班级 电气
学号
指导教师 xxx
时间 单片机原理及接口技术课程设计说明书
MCS—51单片机学习开发系统设计
摘要：该MCS--51单片机学习开发系统集成多个资源模块，每个模块各自可以成为独立的单元，也可以相互组合，可完成MCS-51单片机学习过程中的大部分实验。将MCS-51 设计为多功能可编程接口，该系统工具是初学单片机及单片机爱好者快速掌握51系列单片机不可多得的工具，可以为他们提供不同的开发学习环境。
集成系统主要功能模块组成如下：+5V、-5V、+12V、-12V直流稳压电源模块、8位发光二极管、四位LED数码管、点阵式LCD 液晶显示器、4*4键盘、ISP下载线、并行口扩展控制线接口、A/D、D/A转换接口、串行口通信、PC标准键盘的PS／2接口、继电控制模块等。
关键字：MCS-51单片机 系统设计 功能模块 程序设计
单片机原理及接口技术课程设计说明书
目 录
第1章 系统综述 ........................................... 1
第2章 硬件设计 ........................................... 2
2.1 单片机最小系统 ............................. 2
2.2 电源电路 ......................................... 4
2.3 程序下载口 ..................................... 4
2.4 LED显示模块 .................................. 5
基于MCS-51单片机的测温电路设计关永远，于长兴（绥化学院电气工程学院，黑龙江绥化152061）摘要：随着电子技术的飞速发展，以及社会经济发展的需求，很多的电子产品都需要用到温度检测和控制系统。本文对基于MCS-51单片机的恒温电路的硬件和软件设计进行了详细的阐述。其内部采用A/D转换器使系统电路结构能够操作更加简便，同时，使其在进行温度测量时，减少了温度测量时的精度损失，使其具有误差小、故障感应灵敏以及高温预警等系统功能，以满足其在不同温度条件下进行正常的测量工作。关键词：MCS-51单片机；测温；电路；设计中图分类号：TP368.12文献标识码：A文章编号：1673-1131（2013）01-0067-021基于MCS-51单片机的测温电路应用系统概述MCS-51单片机是因特尔公司在1980年根据MCS-48系统改进突出的8位单片机，不仅在运行速度方面有了明显的提高，甚至超过了Z80CPU系统，其指令系统也有了很大的进步。目前，MCS-51单片机系统是单片机的基本系统，有4KBROM、4KBEPROM、4KBEEPROM以及未装置程序储存器四种机型，是当前社会工业建设过程中广泛应用的单片机系统。该MCS-51单片机系统具有8位CPU附1.2MHz~12MHz范围频率的振荡器、128KB大小的数据存储系统、4KB内存的程序存储系统、4个I/O双面并行接口P0、P1、P2、P3以及双面全功能串行I/O接口等特点，同时具有人机互动，多机交流的功能。该单片机配有单总线结构和单一+5V电源，具有非常强大的数据处理功能。A/D转换器（即AnalogtoDigitalConverter），也叫做ADC，是指模拟信号通过相关的电子器械原件或者数据传感器进而转换成为数字信号的电路设备。其具体流程是通过ADC转换器将需要转换的模拟信号换算为模拟量，然后经过模拟电路对换算后的模拟量进行处理，再由ADC转换器处理还原成数字量，进而执行相关指令进行对部件的驱动程序。需要保证ADC转换器的精确程度进而保证处理结果的准确性。AD590是美国模拟器件公司设计出来的一种热敏器件，被称为两端温度传感器。主要具有以下特性：（1）两端温度传感器的固定输出电阻值是700MW；（2）AD590的测温范围是-60℃~+160℃；（3）两端温度传感器的电源电压在4V~30V之间，其器件在承受40V或者25V的正反电压都不会出现意外失灵状况；（4）两端温度传感器中流过的电流值等于开尔文度数；（5）具有五档精度自动调节功能。测量准确度高，最高误差不超过0.3℃。X25045芯片是美国西克公司生产的8引脚标准化的集成电路，以X25045作为本文设计的测温电路的监测电路，可以大大提升系统的可靠性，简化了该测温电路的硬件设计流程，同时还有效降低了系统的制作成本和系统能耗。X25045芯片具有CS、SO、SI、SCK、WP、Vss、Vcc、RESET8个引脚接口。2基于MCS-51单片机的测温电路硬件构想本文的恒温电路根据相关需求，设计了包括MCS-51、ADC转换器、X25045看门狗电路和数据输入输出设备以及味道传感器等部分。2.1设计要求本文设计的基于MCS-51单片机的测温电路系统拥有测量、控制和保存温度及相关数据。其具体要求如下：第一，需要保证在0℃~45℃之间，温度是连续并且可以调节的；第二，调节最大值不能超过调节值的1.2倍；第三，测量出的温度误差要在0.6℃以内，以保持其精确性；第四，需要操作方便的多机通信和人机对话。2.2硬件设计我们设计AD590进行温度测量传感，其输出电流公式为：Iout=CT*（273.15+t）其中，CT为温度系数，t是温度单位摄氏温度。同时，应用ADC转换器为电压电容的引脚接口。其中，需要进行AD976与单片机MCS-51相连接，AD976需要将完成转换的数据信息上传到数据总线上，不同的数据信息通过相关I/O双面接口P0、P1、P2、P3以分别进行数据的传输。当CS等接口为低电平时，AD976的BUSY端电平会变成高电平，此时表明数据转换完成。3基于MCS-51单片机的测温电路软件构想基于MCS-51单片机的测温电路具有相关的启动自检模块、A/D数据转换模块、EPROM单片机型的操作模块、数据输出模块以及高温预警模块和故障预警模块等。同时，为了保证测量数据的精准度，需要我们采用分段方式对测量数值进行线性分析，具体分段方式可见表1。表1分段测量参照表
数模与模数转换器
9.1.1 10位倒T形电阻网络D/A转换器如图1所示。(1) 试求输出电压的取值范围。(2) 若要求电路输入数字量为200H时输出电压Vo=5V，试问VREF应取何值？
D0 D1 D8 D9 (MSB) (LSB) Rf=R
O –
+
2R 2R 2R
R R R VREF 2R
图1
9.1.2 实际四位权电流D/A转换器如图2所示。已知VREF = 6V，R1=48k，当输入D3D2D1D0=1100时，o=1.5V，试确定Rf的值。
(MSB)
D1 D0 (LSB)
i Rf
O D3 D2
S3 S2 S1 S0
8I 16I 4I 2I
VREF 16I + –
A1
R1
– +
A2
IBB IEC IEO IE1 IE2 IE3 IREF Tr T3 T2 T1 T0 TC
R 2R 2R 2R 2R 2R
R R R –VEE I=IREF=1REFRV
偏
置
电
流 e0 e3 e2 e1
图2
9.1.3 在图4所示的倒T形电阻网络D/A转换器中，设Rf = R，外接参考电压VREF = –10V，为保证VREF偏离标准值所引起的误差小于LSB/2，试计算VREF的相对稳定度应取多少？
(LSB) D2 D3 (MSB)
i
Rf
O
D0 D1
S0 S1 S2 S3
2R 2R 2R 2R 2R 8I16I4I2IR R R
8I 16I4I 2I I +VREF –
+
图4
9.1.4 由AD7533组成双极性输出D/A转换器如图5所示。(1) 根据电路写出输出电压O的表达式。(2) 试问实现输入为2的补码时的双极性输出电路中VB、RB、VREF和片内的R应满足什么关系？
VDD VB
RB RF
IOUT1
IOUT2 VREF AD7533 –
+
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 O A
