三防平板8位并行D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832及應(yīng)用

（1）概述。DAC0832是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司采用CMOS工藝生產(chǎn)的8位并行D/A轉(zhuǎn)換器集成電路芯片，具有與微控制器連接簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。DAC0832引腳如圖1所示，主要性能如下。

圖1 DAC0832引腳分布圖

● 分辨率為8位；

● 轉(zhuǎn)換時(shí)間為1 μs；

● 參考電壓為±10 V；

● 單電源為＋5～＋15 V；

● 功耗為20 mW。

各引腳含義如下。

● DI7～DI0：8位數(shù)字量輸入信號(hào)，其中DI0為最低位，DI7為最高位。

● ILE：輸入寄存器的允許信號(hào)，高電平有效。

● ：片選信號(hào)，低電平有效。

● ：數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器的控制信號(hào)，低電平有效。

● ：數(shù)據(jù)傳送信號(hào)，它用來控制何時(shí)允許將輸入寄存器中的內(nèi)容鎖存到8位并行DAC的寄存器中進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。

● ：DAC寄存器的寫選通信號(hào)，DAC寄存器的鎖存信號(hào)，當(dāng)和同時(shí)允許時(shí)，為高電平，DAC 寄存器的輸出隨寄存器的輸入變化，在端的下降沿時(shí)將輸入寄存器的8位數(shù)字量鎖存到DAC寄存器并開始D/A轉(zhuǎn)換。

● VREF：參考電壓輸入端。

● RFB：芯片內(nèi)部反饋電阻的接線端，可直接作為運(yùn)算放大器反饋電阻。

● IOUTl：電流輸出端1。

● IOUT2：電流輸出端2。

● VCC：電源輸入端。

● AGND：模擬地，一般情況下，它可與數(shù)字地相連，要求較高的場(chǎng)合應(yīng)分開。

● DGND：數(shù)字地。

三防平板中DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由8位輸入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換器以及門控電路等組成。由于內(nèi)部無參考電源，故需要外接。DAC0832輸出是電流型信號(hào)，如要獲得電壓輸出需外加轉(zhuǎn)換電路。由于DAC0832采用了8位輸入寄存器和8位DAC 寄存器二次緩沖方式，這樣可以在 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出的同時(shí)輸入下一個(gè)數(shù)據(jù)，以便提高轉(zhuǎn)換速度。DAC0832的輸入數(shù)據(jù)為8位，其邏輯電平與TTL電平兼容，故可以直接與處理器的數(shù)據(jù)總線相連。

圖2 DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

（2）接口方式及工作原理。根據(jù)DAC0832的、、、控制端的不同組合接法，可以有如下三種工作方式，如圖3所示。

三防平板在直通型工作方式下，、、、連接數(shù)字地，ILE接高電平+5 V，芯片處于直通狀態(tài)。只要輸入數(shù)字量 D0～D7，就立即進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換，并輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。此方式不易實(shí)現(xiàn)接口控制，用得較少。

在單緩沖型工作方式下，兩個(gè)寄存器中的一個(gè)處于直通狀態(tài)，另一個(gè)處于受控鎖存器狀態(tài)或兩個(gè)寄存器同步受控。該方式適用于只有一路模擬輸出或有多路輸出時(shí)，但不要求多路同時(shí)輸出的場(chǎng)合。圖4所示為單緩沖型工作方式下DAC0832與51系列微控制器（單片機(jī)）的一種連接方法，即單緩沖異步接口，只要在 DAC0832輸出端配置一個(gè)單極性電壓運(yùn)算放大器，可實(shí)現(xiàn)單極性的D/A轉(zhuǎn)換輸出。當(dāng)模擬量輸入在00～FFH時(shí)，電壓的輸出量為0～+VREF或0～-VREF。單極性電路輸入數(shù)據(jù)與輸出電壓關(guān)系如表1所示。

圖4 單緩沖異步接口

表1 單極性電路輸入數(shù)據(jù)與輸出電壓關(guān)系

對(duì)多路D/A轉(zhuǎn)換接口，三防平板要求同步進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換輸出時(shí)，必須采取雙緩沖同步接口方式，電路如圖5-11所示。數(shù)字量的輸入鎖存和 D/A 轉(zhuǎn)換輸出分兩步完成，即微控制器數(shù)據(jù)總線分時(shí)向各路DAC輸入待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量并鎖存到各路的輸入寄存器中，然后對(duì)所有的DAC發(fā)出控制信號(hào)，使各個(gè)DAC輸入寄存器中的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換輸出。

圖5 雙緩沖同步接口

在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)不僅需要單極性輸出，三防平板還需要雙極性輸出。DAC0832輸出端配置有兩級(jí)運(yùn)算放大器，可實(shí)現(xiàn)雙極性單緩沖工作電路，如圖5-12所示。由于圖中的VREF為5 V，所以電路中第1級(jí)運(yùn)算放大器輸出為單極性電壓0～-5 V，第2級(jí)運(yùn)算放大器輸出為雙極性電壓±5 V。雙極性輸入數(shù)據(jù)與輸出電壓關(guān)系如表5-2所示，輸出信號(hào)的最大電壓幅值由D/A的參考電壓VREF決定。

表2 雙極性電路輸入數(shù)據(jù)與輸出電壓關(guān)系

雙極性單緩沖方式工作電路的輸入寄存器選擇信號(hào)及數(shù)據(jù)傳送信號(hào)都與片選信號(hào)相連，兩級(jí)寄存器的寫信號(hào)、可由微控制器AT89S51的端控制，使兩個(gè)寄存器同時(shí)選通及鎖存。當(dāng)片選信號(hào)選中DAC0832后，只要發(fā)出控制信號(hào)，DAC0832就能一步完成數(shù)字量的輸入鎖存和 D/A 轉(zhuǎn)換輸出。DAC0832具有數(shù)字量的輸入鎖存功能，所以數(shù)字量可以直接從P0口送入。由于DAC0832是電流型輸出，需要配置運(yùn)算放大器將電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出形式。另外，通過編寫不同的軟件，利用該電路可以分別產(chǎn)生鋸齒波、三角波、方波和正弦波等信號(hào)。

（3）三防平板正弦波信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)一個(gè)由微控制器和 DAC0832組成的一個(gè)正弦波信號(hào)發(fā)生器，其產(chǎn)生正弦波最簡(jiǎn)單的辦法是將一個(gè)周期內(nèi)轉(zhuǎn)換的電壓幅值（-5 V～+5 V）按照8位D/A轉(zhuǎn)換分辨率分為256個(gè)數(shù)值并列成表格，然后依次將這些數(shù)字量送入D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三防平板只要循環(huán)輸入數(shù)值，經(jīng)過雙極性運(yùn)算放大器就可以產(chǎn)生連續(xù)的正弦波。正弦波信號(hào)發(fā)生器的硬件部分設(shè)計(jì)可以參照?qǐng)D5.12所示的電路，工作在雙極性單緩沖方式下，端口地址為7FFFH。軟件可以采用C語言編寫，輸出正弦波電壓信號(hào)的程序如下。

#INCLUDE ＜ABSACC.H＞

#INCLUDE ＜REG51.H＞

#DEFINE DAC0832 XBYTE［0X7FFF］

#DEFINE UCHAR UNSIGHED CHAR

UCHAR CODE TABSIN［256］=

{0X80，0X83，0X86，0X89，0X8D，0X90，0X93，0X96，0X99，0X9C，0X9F，0XA2，0XA5，0XA8，0XAB，0XAE，0XB1，0XB4，0XB7，0XBA，0XBC，0XBF，0XC2，0XC5，0XC7，0XCA，0XCC，0XCF，0XD1，… ，0X5A，0X5D，0X60，0X63，0X66，0X69，0X6C，0X6F，0X72，0X76，0X79，0X7C，0X80};

void main（void）

{

UCHAR I;

while（1）

{

for（I=0;I＜256;I++）

DAC0832=TABSIN［I］;

}

}

這種方式同樣也適用于其他一些波形信號(hào)的發(fā)生器。