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数模转换器DAC7724与AT89S51单片机的接口及程序设计
黄爱芹 滨州学院
摘要: 介绍了一种性能优良的低功耗4通道12位并行D/A转换器DAC7724的功能特点和工作过程,给出了DAC7724与51单片机的接口电路及其汇编语言应用程序,最后提出了一种利用DAC输出大范围电压(-20V~+20V)的实现方法。
Abstract:
Key words :

0 引言
    在微計(jì)算機(jī)電機(jī)控制的機(jī)電設(shè)備中,常常需要把數(shù)字信號(hào)變成模擬信號(hào),以驅(qū)動(dòng)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行。在這個(gè)過(guò)程中,D/A轉(zhuǎn)換是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié),同時(shí)也是微計(jì)算機(jī)電機(jī)控制系統(tǒng)重要的組成部分。

1 DAC7724的主要特點(diǎn)
    DAC7724是TI公司生產(chǎn)的12位并行輸入4通道D/A轉(zhuǎn)換器,該轉(zhuǎn)換器具有以下特征:
    ◇±15V以內(nèi)的雙電源工作;
    ◇輸出電壓:VREFL~VREFH,VREF:-10~+10V;
    ◇采用12位并口輸入和4通道隔離輸出方式;
    ◇可以上電自動(dòng)復(fù)位;
    ◇轉(zhuǎn)換速率快,更新率為1 MHz;
    ◇工作溫度范圍在-40~85℃的范圍內(nèi)。

2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳說(shuō)明
2.1 結(jié)構(gòu)原理
    DAC7724的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示,它帶有雙緩沖區(qū)的邏輯電路,可以同時(shí)更新4個(gè)通道的數(shù)據(jù),另外,它還具有回讀電路,可以讀取內(nèi)部寄存器的內(nèi)容。器件中的各輸入寄存器(Input Register)均為電平觸發(fā),并可由A0、A1、a1.jpga2.jpg四個(gè)信號(hào)控制。當(dāng)a1.jpg、a2.jpg為低電平時(shí),可以向輸入寄存器寫數(shù)據(jù),具體寫入哪個(gè)數(shù)據(jù)由A0和A1決定。DAC寄存器(DAC Register)隨著輸入寄存器的更新而更新,輸出通道(Vout)是否輸出則由控制信號(hào)a3.jpg決定,當(dāng)a3.jpg為低電平時(shí),各通道皆輸出相應(yīng)電壓,而當(dāng)a3.jpg為高電平時(shí),各通道的輸入數(shù)據(jù)便被鎖存在DAC寄存器中。因此,設(shè)計(jì)時(shí)可以通過(guò)控制A0、A1、a1.jpga2.jpga3.jpg來(lái)使a3.jpg為高電平,再依次修改A、B、C、D四通道數(shù)據(jù);然后再使a3.jpg為低電平,從而完成四通道同時(shí)輸出。每個(gè)通道的輸出電壓為:
    a.JPG
    其中,VREFL為負(fù)參考電壓,VREFH為正參考電壓,N為微處理器輸出二進(jìn)制數(shù),N的取值范圍是0~4096。

b.JPG


2.2 引腳說(shuō)明
    DAC7724有PLCC-28和SO-28兩種封裝,其中SO-28封裝的引腳排列如圖2所示,各引腳的定義見(jiàn)表1所列。

c.JPG

d.JPG



3 DAC7724與89S51單片機(jī)的并行接口
    考慮到DAC7724為并行輸入,需要占用12位I/O引腳,因此,在電路設(shè)計(jì)時(shí),可以擴(kuò)展一片8255來(lái)豐富單片機(jī)的I/O資源,其電路如圖3所示。圖3中,8255A的PA、PB、PC及控制寄存器的地址分別是7FFCH、7FFDH、7FFEH和7FFFH;DAC7724輸出VOUTA~V0UTD的選擇則由8255的PC1和PC2兩位來(lái)控制。

g.JPG


    該電路可在A、B、C、D四個(gè)通道分別輸出-10~+10V的電壓,也可利用其中兩個(gè)通道輸出-20~+20V電壓?,F(xiàn)以A、B通道為例,并以VA為VOUT+、以VB為VOUT-,則VOUT的輸出范圍可達(dá)-20~+20V,具體見(jiàn)表2所列。

e.JPG


    設(shè)A通道數(shù)字信號(hào)在片內(nèi)40H、41H單元中,其中40H為低8位、41H為高4位;B通道數(shù)字信號(hào)在片內(nèi)42H、43H單元中,其中42H為低8位、43H為高4位。那么,VOUTA~VOUTB輪流輸出電壓的匯編語(yǔ)言程序?yàn)椋?br />     f.JPG
   h.JPG
   i.JPG
    若使用中還需要VOUTC、VOUTD通道輸出,也可以參照上面的程序來(lái)編寫。

4 結(jié)束語(yǔ)
    DAC7724具有4個(gè)輸出通道,每個(gè)通道可獨(dú)立控制,且均可直接輸出電壓信號(hào),這一特點(diǎn)與電流輸出模式的數(shù)模轉(zhuǎn)換器相比具有很大的優(yōu)勢(shì),因?yàn)槿糨敵鰹殡娏髂J?,則需要另外設(shè)計(jì)專門的電路來(lái)將輸出的小電流轉(zhuǎn)換成所需的電壓信號(hào),這樣不但會(huì)浪費(fèi)系統(tǒng)的硬件資源,同時(shí)也給軟件設(shè)計(jì)增加了麻煩,而附加的電路還可能成為噪聲和干擾的來(lái)源。而選用DAC7724則可節(jié)省系統(tǒng)資源,大大簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度,也避免了噪聲的串入。

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