MCS-51与D/A、A/D转换器接口设计及关键参数解析

本文主要介绍了如何在MCS-51单片机系统中与D/A转换器和A/D转换器进行接口设计，重点讨论了D/A转换器的主要技术指标和特性。 D/A转换器（DAC）是将数字信号转换为模拟信号的设备，其输入是二进制数，输出是相应的模拟量。转换过程基于二进制数的权重将数字量转化为模拟分量，然后叠加这些分量得到最终的模拟输出。D/A转换器有两种输出形式：电压输出和电流输出。对于电流输出的DAC，如果需要模拟电压输出，需要通过I-V转换电路进行转换。 D/A转换器的内部结构分为带锁存器和不带锁存器两种类型。内部无锁存器的DAC需要外部的锁存器来确保数据稳定，如与P1、P2口连接，而P0口则需要额外的锁存器。内部带锁存器的DAC通常包含地址译码和数据缓冲电路，可以直接与MCS-51的P0口连接。 D/A转换器的关键技术指标包括分辨率和建立时间： 1. 分辨率：表示输入数字量每变化一个单位（1LSB）导致输出模拟量变化的程度，通常定义为输出满量程与2^n的比值，其中n是D/A转换器的位数。例如，8位D/A转换器的分辨率是10V/2^8=39.1mV，占满量程的0.391%。更高的位数意味着更高的分辨率，如10位D/A转换器为0.1%满量程，12位为0.024%满量程。 2. 建立时间：衡量D/A转换速度的参数，定义为从输入数字量变化到输出达到最终值的1/2 LSB误差所需的时间。快速的DAC可以达到1微秒以下的建立时间。电流输出型的建立时间相对较短，因为它们不包含I-V转换步骤，而电压输出型则需要考虑这个转换过程，故建立时间较长。 选择D/A转换器时，应根据系统的具体需求，比如所需的分辨率（决定了信号精度）和转换速度（建立时间），来确定适合的D/A转换器位数和型号。同时，注意与单片机接口的设计，确保数据传输的稳定性和准确性。对于A/D转换器（ADC），虽然在此未详细介绍，但其原理类似，是将模拟信号转换为数字信号的设备，也有一系列的技术指标如转换精度、采样速率等，同样需要根据应用需求来选择合适的A/D转换器。