《单片机应用技术（C语言 第二版）》课件 课题八　简易波形发生器.pptx

　任务一　数控电压源 　任务二　简易波形发生器;本任务的内容用按键控制单片机系统输出模拟电压，具体功能要求为： 1．输出电压范围：0~9.9 V，步进0.1 V，即每按下一次按键，电压值变化0.1 V。 2．输出电压值由数码管显示。 3．由“＋”“－”两键分别控制输出电压步进增减。;根据任务内容，需要输出0~9.9 V的直流电压，步进为0.1 V。如果每个电压值对应一个数据，也就是要求输出100个数据。表示100个数据最少需要7位二进制，因此，在本任务中选择8位数模转换器件DAC0832实现来实现数模转换。;为了实现按键输入和数据显示，系统硬件以单片机最小系统为控制核心，增加按键电路和显示器件的驱动电路，同时将单片机的数据连接到DAC0832的数据接口，即可形成数控电压源的基本硬件电路。整个系统的框图如图所示。;由于单片机端口及DAC0832内部都有锁存器，在系统没有按下按键时，输出电压受锁存的数据控制，将一直维持设定数据。因此，在编写控制程序时，可以不断检测按键，在确认有键按下时修改输出数据即能够实现输出电压的修改。;一、D/A转换的基本概念 能将数字量转换成模拟量的电路，称为数/模转换器（Digital-Analog Converter），简称DAC或D/A转换器。;完成D/A转换的具体电路有多种，特别是单片大规模集成D/A转换器的问世，为实现数模转换提供了极大的方便，使用者可借助于器件手册提供的器件性能指标及典型应用电路，正确使用这些器件。目前市场上供应的D/A变换器芯片种类颇多，按数据位数可分为8位、10位、12位等，按转换速度有低速、高速之分，按数据的传送方式有串行和并行之分。 D/A转换芯片所需的基准电压UREF有芯片内部电路提供和外部引脚接入两种方式，多数转换电路由片外提供基准电源。;为了使D/A转换器能连续输出模拟信号，CPU送给D/A转换器的二进制数值通过锁存保持，然后再与D/A转换器相连接。有的D/A转换器芯片内部带有锁存器，此种芯片可作为CPU的一个外围设备端口，挂在总线上。在需要进行D/A转换时，CPU通过片选信号和写控制信号将数据写至D/A转换器。;二、D/A转换器的主要性能指标 1．分辨率 分辨率是指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量，取决于输入数字量的二进制位数。 2．建立时间 从数字信号输入DAC起，到输出电流（或电压）达到稳态值所需的时间为建立时间。建立时间的长短决定了数/模转换的速度，是DAC最重要的指标之一。;3．转换精度 转换精度是指满量程时DAC的实际模拟输出值和理论值的接近程度。 4．偏移量误差 偏移量误差是指输入数字量为零时，输出模拟量对零的偏移值。 5．线性度 线性度是指DAC的实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏移差。;三、DAC0832简介 DAC0832是采用CMOS工艺制成的单片电流输出型8位数模转换器。如图所示是DAC0832的逻辑框图及引脚排列，表是DAC0832的引脚功能说明。;DAC0832的引脚功能;四、TL431简介 德州仪器公司（TI）生产的TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。因其性能好、价格低，广泛应用在各种电源电路中。例如，数字电压表、可调压电源、开关电源等。 TL431是一种并联稳压集成电路。其输出电压用两个电阻就可以任意地设置2.5~36 V范围内的任何值，如图a所示。图b相当于a中的R2短路且R3开路，电路稳压值为固定的2.5 V。TL431的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中用它代替齐纳二极管。;TL431的典型应用电路;一、硬件设计 根据任务目标和任务分析，本任务要输出0~9.9V的模拟电压，采用DAC0832来实现数模转换。;DAC0832是典型的R-2R网络DAC器件，按DAC0832的典型应用电路，其输出电压与基准电压的极性相反，且输出的幅度略小于基准电压。在本任务中选择DAC0832的基准电压为-10 V，用并联可调基准TL431实现基准电压的稳压。DAC0832采用直通方式，数据端直接连接到单片机的P3口。DAC0832的输出端采用运算放大器NE5532将输出电流转换为模拟电压，因最大输出电压约10 V，在电路中NE5532采用±15 V供电。;本任务通过按键控制输出模拟电压，由于按键数量少，采用端口读取按键的方式检测按键是否按下，在电路中将按键一端直接接在单片机的引脚上，另一端直接接地。 任务目标中要求用两只数码管显示两位数据，采用端口直接驱动共阳极数码管的静态显示电路。其中显示整数个位的数码管的小数点直接连接到地，使该数码管一直显示小数点。 通过硬件电路和元器件的选择，本任务中单片机应用系统的硬件电路如图所示。;D/A转换输出多种指定模拟电压原理图;二、软件设计 本系统中DAC0832采用直通工作方式，所