DA转换实验报告解读

D/A转换实验报告

组员： 杜亚亚

田亚峰

摘要

此次设计实验是以ATC51、DAC0832、741为核心，并加以其他辅助电路来实验D/A转换，其中主要是利用单片机来控制从数字量到模拟量的整个转换。先是从键盘输入数字量到单片机，再从单片机输出到DAC0832，经D/A转换后输出与该数字量大小对应的模拟电压，并用LED数码管显示出来输入的数字量值。

目录

1.方案设计及论证 .................................................................................................................................. 2

1.1理论分析 ................................................................................................................................... 2 1.2单片机选择 ............................................................................................................................... 2 1.3键盘设计 ................................................................................................................................... 2 1.4 D/A转换选择 ........................................................................................................................... 3 2.硬件设计.............................................................................................................................................. 3

2.1单片机模块 ............................................................................................................................... 3 2.2 D/A转换模块 ........................................................................................................................... 4 3.软件设计.............................................................................................................................................. 6 4.仿真验证及调试 .................................................................................................................................. 6

4.1调试方法 ................................................................................................................................... 6 4.2性能测试仪器 ........................................................................................................................... 7 4.3实验数据 ................................................................................................................................... 7 4.4误差分析 ................................................................................................................................... 8 5.设计总结及体会 .................................................................................................................................. 8 附录（一）：实物图 ............................................................................................................................. 9 附录（二）软件程序 ............................................................................................................................. 9

1.方案设计及论证 1.1理论分析

根据本次设计任务的要求，由单片机模块、D/A转换模块、反相比例加法运算电路构成。系统框图如下：

图1 系统框图

1.2单片机选择

方案一：选用ATC51 方案二：选用ATC52

论证：1）ATC52的程序空间为8K 比ATC51的空间大 2）ATC52多了个T2定时器，所以比C51多几个寄存器 因此选用ATC52.

1.3键盘设计

方案一：采用式键盘 方案二：采用矩阵式键盘

论证：由于式键盘占用较多的I/O线，因此选用4×4矩阵式键盘输入，以保证10个数全部完整输入，节省I/O端口资源。

1.4 D/A转换选择

此次设计选用DAC0832，它是由一个八位输入锁存器、一个8位D/A锁存器和一个8位D/A转换器三个部分组成。D/A转换器将输入的数字量转换为模拟量输出，数字量是由若干数位构成的，就是把每一位上的代码按照权值转换为对应的模拟量，再把各位所对应的模拟量相加，所得到各位模拟量的和便是数字量所对应的模拟量。

2.硬件设计

2.1单片机模块

C51单片机本身的电源电压是5v，有两种低功耗方式：待机方式和掉电方式。在掉电状态下，其耗电电流为3mA，在掉电方式下提供约50mA的电流。80C51单片机是8位单片机，速度较慢，且不能在线编程。在单片机的外部加一个振荡电路，这个电路有晶振和两个电容组成，晶振两端分别接到两个电容的一端，两个电容的另一端都要接地。这两个电容串联的容量就是就等于负载电容，这两个电容选用33PF的。在P0端口接一个上拉电阻，增加高电平驱动能力。P0口输出七段码，P2.0、P2.1、P2.2、P2.3口输出位选码。

图2 单片机及外部电路

2.2 D/A转换模块

本次设计的D/A转换电路倒T电阻网络，当数字量从单片机输出到转换器后，经过基准电压VREF激励内部的倒T形电阻网络，其输出是模拟电流，为了将电流转换成电压信号，外接运算放大器，反馈电阻为片内电阻 。

图3 功能框图

一级运放得到单极性输出电压，二级运放构成反相比例加法运算电路。

图4 T形电阻网络D/A转换器

由上式可见，输出的模拟量 与输入的数字量（

）

成正比，这就实现了从数字量到模拟量的转换。

3.软件设计

系统软件流程图如下图，其中主要包含这三部分，即键盘输入、数码管显示、D\\A转换、。

开始 系统初始化

键盘输入 单片机 数码管显示 D/A转换

输出

图5 流程图

键盘输入：通过行、列确定一个数。

数码管显示：通过P0和P2端口分别进行位选和段选。

4.仿真验证及调试

4.1调试方法

步骤：1）键盘键入数字量；

2）键入不同值，按12键转换以后读出电压表表上的数值。

图6 初始值

图7 中间显示值

4.2性能测试仪器

直流电源 数字万用表

4.3实验数据

表1 数据表 1 2 3 4 5 6 数码 管显0.00 0.50 1.00 1.55 2.00 3.00 示 7 3.50 8 9 10 4.00 4.50 5.00

实测 0.00 0.49 0.99 1.54 1.98 3.02 3.52 4.02 4.51 0.00 电压 表显0.00 0.49 1.00 1.54 1.99 2.98 3.49 3.98 4.43 0.00 示 4.4误差分析

在实际测量测量时有误差存在，误差允许的范围是-0.02V~+0.02V。造成误差的原因有以下几点：1）D/A转换器中元器件参数误差；2）基准电压不稳定；3）运算放大器的零点漂移。

5.设计总结及体会

在收到任务时，根据要求从总体到部分来分析，最后到具体的器材使用，而且对每个组员合理分配任务。在设计时，对每个模块设计多方案，从中择优选用。硬件部分要注意所加电压不能过大，否则会烧毁集成块。实际电路焊接时，线路要尽量短、直，便于以后检查。对于每一点要焊实，不能出现虚焊、短路。软件设计要模块化，语言要尽量简洁程序应采用模块化结构，程序代码简洁，编写程序需要不断的修改、整理、优化，以使程序具有较少的代码量，较高工作效率。这设计让我们学到了很多知识，了解和掌握许多芯片的作用和功能。通过小组成员的共同努力实验终于出来了，非常有成就感。也要感谢老师的悉心指导。

附录（一）：实物图

图1

图2

附录（二）软件程序

#include #include

#define uint unsigned int #define uchar unsigned char

sbit w_select1=P2^0;

sbit w_select2=P2^1; sbit w_select3=P2^2; sbit w_select4=P2^3; sbit cs_1=P2^7;

//unsigned long int a=0;

uchar code table[10] = {0xC0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90}; //uchar code table[10] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f}; /************************************************************** * 名称 : Delay_1ms()

* 功能 : 延时子程序，延时时间为 1ms * x * 输入 : x (延时一毫秒的个数) * 输出 : 无

***************************************************************/ void Delay_1ms(uint x) {

uint i; uchar j;

for(i = 0; i < x; i++) for(j = 0; j <= 148; j++); }

/************************************************************** * 名称： Keyscan()

* 功能： P1外接4×4按键, 按照扫描法读出键值 * 输出： 按键值0~15/如无键按下, 返回16

***************************************************************/ uchar Keyscan(void) {

uchar i, j, temp, Buffer[4] = {0xef, 0xdf, 0xbf, 0x7f}; for(j = 0; j < 4; j++) { //循环四次

P1 = Buffer[j]; //在P1高四位分别输出一个低电平 temp = 0x01; //计划先判断P1.0位 for(i = 0; i < 4; i++) { //循环四次

if(!(P1 & temp)) //从P1低四位，截取1位 return (i + j * 4); //返回取得的按键值 temp <<= 1; //判断的位，左移一位 } }

return 16;

} //呵呵，实质性的语句不过8行，就是这么简练！

void Display1(long a)//显示输入键值对应的十进制数 {

w_select1=0; w_select2=0; w_select3=0; w_select4=0; cs_1=1;

P0 = table[a/1000]&0x7f;

w_select4=1; Delay_1ms(10); w_select4=0;

P0 = table[(a/100)%10]; w_select3=1; Delay_1ms(10); w_select3=0;

P0 = table[(a/10)%10]; w_select2=1; Delay_1ms(10); w_select2=0;

P0 = table[a%10]; w_select1=1; Delay_1ms(10);

/************************************************************** * 名称： Display(uchar k)

* 功能： 将参数分成十位、个位分别显示 * 输入： k (键盘数值)

* 输出： P0口输出七段码，P2口输出位选码

***************************************************************/

void Display2(uchar h) {

P2 = 0; //?? P0 = table[h / 10];

P2 = 0x02; Delay_1ms(5); //??5ms?? P2 = 0; //?? P0 = table[h % 10];

P2 = 0x01; Delay_1ms(5); //??5ms??

}

/************************************************************** * 名称 : Main() * 功能 : 主函数

***************************************************************/

void Main(void) {

uchar Key_Value = 16, Key_Temp1, Key_Temp2; //两次读出的键值 long Temp6,Temp7,Temp8,Temp9,Temp4=0,Temp5; int k,j=0, i=0,count; uchar A[4]; cs_1=1; P3=0x00; Temp4=P3; P0=0xff; while(1) {

//---------以下读入按键、消抖、等待按键释放

P1 = 0xff;

Key_Temp1 = Keyscan(); //先读入按键 if(Key_Temp1 != 16) { //如果有键按下

Delay_1ms(5); //延时一下

//Display(Key_Value); //可用显示代替延时 Key_Temp2 = Keyscan(); //再读一次按键 if (Key_Temp1 == Key_Temp2) {//必须是两次相等

Key_Value = Key_Temp1; //才保存下来，这就是消除抖动 while(Keyscan()<16) Display2(Key_Value);

if((Key_Value<10)&&(i<5))//对按键次数进行计数 {A[i]=Key_Value; i++;

12

count=i; if(i==4)i=0;

}

switch(count) //把连续按键值转换成对应的十进制数

{case 1:{Temp5=A[0];Display1(Temp5); Delay_1ms(5);} break;

case 2:{Temp5=A[0]*10+A[1];Display1(Temp5);Delay_1ms(5); } break;

case 3 :{Temp5=A[0]*100+A[1]*10+A[2];Display1(Temp5);Delay_1ms(5);} break; case 4:{Temp5=A[0]*1000+A[1]*100+A[2]*10+A[3]; Display1(Temp5);Delay_1ms(5);

if(Temp5>=5001) Temp5=0;}break; }

if(Key_Value==13) //键值步进加20 { if(j==1) {Temp6=Temp7;} else

Temp6=Temp5; Temp6=Temp6+20; Temp7=Temp6; Display1(Temp7); Delay_1ms(5); k=j=1; }

if(Key_Value==14) //键值步进减20 { switch(j)

{case 0:Temp8=Temp5;break; case 1:Temp8=Temp7;break; case 2:Temp8=Temp9;break;}

Temp8=Temp8-20; Temp9=Temp8; Display1(Temp9); Delay_1ms(5); k=j=2; }

if(Key_Value==12) //DA转换控制键 {

switch(k)

{case 0:Temp4=Temp5*0.0512;break;

case 1:Temp4=Temp7*0.0512;Temp5=Temp7;break;

case 2:Temp4=Temp9*0.0512;Temp5=Temp9;break; } k=0;

cs_1=0; P3=Temp4;

} } }

if(Key_Value==13) Display1(Temp7);

13

else if(Key_Value==14) Display1(Temp9); else Display1(Temp5); } }

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