郭天祥视频教程第六课AD及DA工作原理及应用

单⽚机AD转换摘要AD转换器是⼀种能把输⼊模拟电电压或电电流变成与它成正⽐的数数字量，即能把被控对对象的各种模拟信息变成计计算机可以识别的数字信息。

本电路由AD转换器，8255，单⽚机组成，其中AD转换器器由ADC0809集成芯⽚组成。

AD转换器要将时间和幅值都连续的模拟量，转换为时间、幅值都离散的数字量，⼀般要经过取样、保持和量化、编码⼏个过程。

本设计与市场同类产品设计相⽐，具有电路简单、结构合理、制作⽅便、⼯作可靠、功能齐全等优势。

关键词：AD转换器单⽚机 8255⽬录⼀、课程设计⽬的-----------------------------------------1⼆、课程设计内容与要求--------------------------------2三、芯⽚简介-----------------------------------------------3(⼀) A/D转换芯⽚0809引脚图与功能简介（⼆）8051单⽚机引脚图与引脚功能简介（三）8255引脚图及功能描述四、设计⽅案----------------------------------------------10五、程序设计及硬件电路-------------------------------11（⼀）原程序（⼆）修改后程序（三）硬件电路图六、课程设计总结-----------------------------------------14七、参考书⽬---------------------------------------------- 15⼀、课程设计⽬的单⽚机课程设计的⽬的就是要锻炼学⽣的实际动⼿能⼒。

在理论学习的基础上，通过完成⼀个具有综合功能的⼩系统，使学⽣将课堂上学到的理论知识与实际应⽤结合起来，对电⼦电路、电⼦元器件等⽅⾯的知识进⼀步加深认识，同时在软件编程、调试、相关仪器设备的使⽤技能等⽅⾯得到较全⾯的锻炼和提⾼，为今后能够独⽴设计单⽚机应⽤系统的开发设计⼯作打下⼀定的基础。

研究生郭天祥放弃15万年薪回校自主创业“2002年刚入校时，我就给自己设定了一个目标，将来一定要自己去创业。

大二下学期，我突然感觉到：如果想在自己的专业领域进行创业，必须要先学会动手。

所以，我就找到同学商量一起参加学校的电子设计竞赛。

”郭天祥说。

在首次尝试中，他失败了。

当时学校教电路基础课的付永庆教授被两个年轻人的求知热情感动了，将他们吸纳入创新实验室工作。

这之后，实验室便成了郭天祥的另一个家。

“单片机相当于电子产品的大脑，如果这个核心控制器件失灵的话，那么家里的电冰箱、微波炉、电视、空调等电子产品恐怕都要变成废品了。

”得悉这个信息之后，郭天祥将自己的研究方向定在了单片机上。

当时苦于没有硬件实验环境，身边又没有会的人可以请教，郭天祥只好上网查找资料自学。

看见网上有卖单片机学习板的，他省下生活费狠心买了一块300多元的单片机学习板做练习用。

“那时我每天就摆弄单片机，自己一个人摸索非常难懂的汇编语言。

快放暑假时，终于做出来第一个单片机作品——一个电子钟。

”为寻找锻炼的机会，郭天祥每天早上起床后就拿着书去实验室，白天在实验室写程序、调电路，做各种硬件练习，晚上回来补充理论知识，模电、数电、高频一遍遍地重复看，几乎每天都要熬到第二天凌晨两点。

这一年中，郭天祥陆续参加了国家及省级竞赛，也获得了不少奖项。

放弃15万年薪回校创业2007年9月，郭天祥以实习生的身份到一家太阳能公司做硕士课题。

实习期间，他经常与技术人员热烈讨论并交流，在一次次研发思路碰撞中，他们的产品创新思路也在一步步地改进完善。

此时，随着专业知识进一步升华，创业的想法在郭天祥的头脑中也越来越强烈。

直到去年夏天，他毅然决定离开公司回到学校创业。

当他提出回学校的想法时，没想到公司老总极力挽留他。

当时对方答应，如果郭天祥留下，将给予其年薪15万。

“这么高的年薪，在同行业中并不多见。

经过考虑，我最终还是婉拒了他们的盛情。

虽然创业会有风险，但是不能因为有风险就不敢去尝试。

试验六、A/D转换实验和D/A转换实验一、实验目的1. 学习理解模/数信号转换的基本原理。

2. 掌握模/数转换芯片 ADC0809 的使用方法。

二、实验设备PC 机一台，TD-PITE 实验装置或 TD-PITC 实验装置一套，万用表一个。

三、实验容编写实验程序，将ADC单元中提供的0V～5V信号源作为ADC0809的模拟输入量，进行A/D转换，转换结果通过变量进行显示。

四、实验原理ADC0809 包括一个 8 位的逐次逼近型的 ADC 部分，并提供一个 8 通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑。

用它可直接输入 8 个单端的模拟信号，分时进行 A/D 转换，在多点巡回检测、过程控制等应用领域中使用非常广泛。

ADC0809 的主要技术指标为：分辨率：8 位单电源：＋5V总的不可调误差：±1LSB转换时间：取决于时钟频率模拟输入围：单极性 0～5V时钟频率围：10KHz～1280KHzADC0809 的外部管脚如图 4.47 所示，地址信号与选道的关系如表 4.6 所示。

模／数转换单元电路图如图4．48所示：五、实验步骤1．按图4．49连接实验线路。

2．编写实验程序，经编译、无误后装入系统。

．3．将变量VALUE添加到变量监视窗口中。

4．在JMP START语句行设置断点，使用万用表测量ADJ端的电压值，计算对应的采样值，然后运行程序。

5．程序运行到断点处停止运行，查看变量窗口中VALUE的值，与计算的理论值进行比较，看是否一致(可能稍有误差，相差不大)。

6．调节电位器，改变输入电压，比较VALUE与计算值，反复验证程序功能。

实验程序清单（AD1.ASM）SSTACK SEGMENT STACKDW 64 DUP(?)SSTACK ENDSPUBLIC VALUE ;设置全局变量以便变量监视DATA SEGMENTVALUE DB ? ;AD转换结果DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,CD:DATASTART: MOV AX, DATAMOV DS, AXMOV DX, 640H ;启动AD采样OUT DX, ALCALL DALLYIN AL, DX ;读AD采样结果MOV VALUE,AL ;将结果送变量JMP START ;在此处设置断点，观察变量窗口中的value值DELAY: PUSH CXPUSH AXMOV CX, 100HA5: MOV AX, 0800HA6: DEC AXJNZ A6LOOP A5POP AXPOP CXRETCODE ENDSEND START六、实验结果和截图在JMP处设置断点，以便观察变量窗口中的value值：D/A 转换实验一、实验目的1.学习数/模转换的基本原理。

实验一A/D与D/A转换实验项目名称：A/D与D/A转换实验项目性质：普通所属课程名称：计算机控制技术实验计划学时：2学时一、实验目的1．通过实验了解实验系统的结构与使用方法；2．通过实验了解模拟量通道中模数转换与数模转换的实现方法。

二、实验内容和要求1．了解A/D与D/A芯片转换性能，输入一定值的电压，测取模数转换的特性，并分析之；2．在上位机输入一十进制代码，完成通道的数模转换实验。

三、实验主要仪器设备和材料1．THTJ-1型计算机控制技术实验箱2．THVLW-1型USB数据采集卡一块(含37芯通信线、USB电缆线各1根)3．PC机1台(含上位机软件“THTJ-1”)四、实验方法、步骤及结果测试1、打开实验箱电源。

并按下面的电路图1设计一阶跃信号输出电路，然后将U0输出端连接到“数据采集接口单元”的“AD1”通道，同时将采集卡接口单元的“DA1”输出端连接到接口单元的“AD2”输入端：图12、启动计算机，在桌面双击图标“THTJ-1”软件，在打开的软件界面上点击“开始采集”按钮；3. 点击软件“系统”菜单下的“AD/DA实验”，在AD/DA实验界面上点击“开始/停止”按钮，观测采集卡上AD转换器的转换结果，在输入电压为-10V~+10V,对应的数字量为0~16384（A/D转换是14位的），如输入1V时应为00，0011，0101，0000（850）(其中后几位将处于实时刷新状态)。

调节阶跃信号的大小，然后继续观AD转换器的转换结果，并与理论值(详见本实验五说明)进行比较；(双，3) 4通道模拟量输入和2通道模拟量输出4) 8k深度的FIFO保证数据的完整性5) 8路开关量输入，8路开关量输出2．编程实现测试信号的产生利用上位机的“脚本编程器”可编程实现各种典型信号的产生，如正弦信号，方波信号，斜坡信号，抛物线信号等。

其函数表达式分别为：1) 正弦信号)s i n (ϕω+=t A y ，π2=T经编程得到如下图。

VREF (dn-1 2 n-1 d n-2 2 n-22nd 121 d °20)U 0V REF(d n 1d n 22nd 1 21 d 0 20)10数模和模数转换器在数字系统的应用中，通常要将一些被测量的物理量通过传感器送到数字系统进行加工 处理；经过处理获得的输出数据又要送回物理系统， 对系统物理量进行调节和控制。

传感器 输出的模拟电信号首先要转换成数字信号，数字系统才能对模拟信号进行处理。

这种模拟量到数字量的转换称为模-数(A/D)转换。

处理后获得的数字量有时又需转换成模拟量，这种转 换称为数-模(D/A)变换。

A/D 转换器简称为 ADC 和D/A 转换器简称为 DAC 是数字系统和 模拟系统的接口电路。

一、D/A 转换器D/A 转换器一般由变换网络和模拟电子开关组成。

输入 n 位数字量D (=D n-i …D i D o )分别控制这些电子开关， 通过变换网络产生与数字量各位权对应的模拟量，通过加法电路输出与数字量成比例的模拟量。

1、倒T 型电阻网络D/A 转换器倒T 型电阻解码D/A 转换器是目前使用最为广泛的一种形式，其电路结构如图10.1.1 所示。

当输入数字信号的任何一位是“ 1”时，对应开关便将 2R 电阻接到运放反相输入端， 而当其为“ 0”时，则将电阻2R 接地。

由图7.2可知，按照虚短、虚断的近似计算方法，求 和放大器反相输入端的电位为虚地，所以无论开关合到那一边，都相当于接到了“地”电位 上。

在图示开关状态下，从最左侧将电阻折算到最右侧，先是 2R//2R 并联，电阻值为 R , 再和R 串联，又是2R , 一直折算到最右侧，电阻仍为 R ,则可写出电流I 的表达式为IV REFR只要V REF 选定，电流I 为常数。

流过每个支路的电流从右向左，分别为「、~2、「3、…。

21 22 23当输入的数字信号为“ 1”时，电流流向运放的反相输入端，当输入的数字信号为“ 0”时， 电流流向地，可写出I 的表达式12d n 1：d n 2在求和放大器的反馈电阻等于R 的条件下，输出模拟电压为U o RI 讯知1知2d12nd0)2、权电流型D/A转换器倒T型电阻变换网络虽然只有两个电阻值，有利于提高转换精度，但电子开关並非理想器件，模拟开关的压降以及各开关参数的不一致都会引起转换误差。

第九章 数模（D/A ）和模数（A/D ）转换电路一、 内容提要模拟信号到数字信号的转换称为模—数转换，或称为A/D （Analog to Digital ），把实现A/D 转换的电路称为A/D 转换器（Analog Digital Converter ADC ）；从数字信号到模拟信号的转换称为D/A （Digital to Analog ）转换，把实现D/A 转换的电路称为D/A 转换器（ Digital Analog Converter DAC ）。

ADC 和DAC 是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口。

二、 重点难点本章重点内容有：1、D/A 转换器的基本工作原理（包括双极性输出），输入与输出关系的定量计算；2、A/D 转换器的主要类型（并联比较型、逐次逼近型、双积分型），他们的基本工作原理和综合性能的比较；3、D/A 、A/D 转换器的转换速度与转换精度及影响他们的主要因素。

三、本章习题类型与解题方法 DAC网络DAC 权电阻 ADC 直接ADC间接ADC权电流型DAC权电容型DAC开关树型DAC输入/输出方式 并行 串行 倒梯形电阻网络DAC这一章的习题可大致分为三种类型。

第一种类型是关于A/D 、D/A 转换的基本概念、转换电路基本工作原理和特点的题目，其中包括D/A 转换器输出电压的定量计算这样基本练习的题目。

第二种类型是D/A 转换器应用的题目，这种类型的题目数量最大。

第三种类型的题目是D/A 转换器和A/D 转换器中参考电压V REF 稳定度的计算，这种题目虽然数量不大，但是概念性比较强，而且有实用意义。

（一）D/A 转换器输出电压的定量计算【例9 -1】图9 -1是用DAC0830接成的D/A 转换电路。

DAC0830是8位二进制输入的倒T 形电阻网络D/A 转换器，若REF V =5 V ，试写出输出电压2O V 的计算公式，并计算当输人数字量为0、12n - (72)和2n -1(82-1)时的输出电压。