MCU-51：单片机之AD模数转换与DA数模转换-Toy模板网

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一、AD/DA介绍

AD（Analog to Digital）：模拟-数字转换，将模拟信号转换为计算机可操作的数字信号
DA（Digital to Analog）：数字-模拟转换，将计算机输出的数字信号转换为模拟信号
AD/DA转换打开了计算机与模拟信号的大门，极大的提高了计算机系统的应用范围，也为模拟信号数字化处理提供了可能
MCU-51：单片机之AD模数转换与DA数模转换

二、硬件电路模型

2.1 模型

MCU-51：单片机之AD模数转换与DA数模转换
AD转换通常有多个输入通道，用多路选择开关连接至AD转换器，以实现AD多路复用的目的，提高硬件利用率
AD/DA与单片机数据传送可使用并口（速度快、原理简单），也可使用串口（接线少、使用方便）
可将AD/DA模块直接集成在单片机内，这样直接写入/读出寄存器就可进行AD/DA转换，单片机的IO口可直接复用为AD/DA的通道

2.2 硬件电路

MCU-51：单片机之AD模数转换与DA数模转换

三、运算放大器

3.1 运算放大器介绍

运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的放大电路单元。内部集成了差分放大器、电压放大器、功率放大器三级放大电路，是一个性能完备、功能强大的通用放大电路单元，由于其应用十分广泛，现已作为基本的电路元件出现在电路图中
运算放大器可构成的电路有：电压比较器、反相放大器、同相放大器、电压跟随器、加法器、积分器、微分器等
运算放大器电路的分析方法：虚短、虚断（负反馈条件下）

MCU-51：单片机之AD模数转换与DA数模转换

3.2 运放电路

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四、DA原理

4.1 T型电阻网络DA转换器：

MCU-51：单片机之AD模数转换与DA数模转换

4.2 PWM型DA转换器：

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五、AD原理

逐次逼近型AD转换器：

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六、AD/DA性能指标

分辨率：指AD/DA数字量的精细程度，通常用位数表示。例如，对于5V电源系统来说，8位的AD可将5V等分为256份，即数字量变化最小一个单位时，模拟量变化5V/256=0.01953125V，所以，8位AD的电压分辨率为0.01953125V，AD/DA的位数越高，分辨率就越高

转换速度：表示AD/DA的最大采样/建立频率，通常用转换频率或者转换时间来表示，对于采样/输出高速信号，应注意AD/DA的转换速度

七、XPT2046介绍

7.1 功能说明

MCU-51：单片机之AD模数转换与DA数模转换

7.2 XPT2046时序

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八、代码演示

8.1 AD模数转换

main.c

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "XPT2046.h"

unsigned int ADValue;

void main()
{
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"ADJ  NTC  RG");
	while(1)
	{
		ADValue=XPT2046_ReadAD(XPT2046_XP_8);
		LCD_ShowNum(2,1,ADValue,3);
		ADValue=XPT2046_ReadAD(XPT2046_YP_8);
		LCD_ShowNum(2,6,ADValue,3);
		ADValue=XPT2046_ReadAD(XPT2046_VBAT_8);
		LCD_ShowNum(2,11,ADValue,3);
		Delay(10);
	}
}

XPT2406.c

#include <REGX52.H>

sbit XPT2046_CS=P3^5;
sbit XPT2046_DIN=P3^4;
sbit XPT2046_DCLK=P3^6;
sbit XPT2046_DOUT=P3^7;

unsigned int XPT2046_ReadAD(unsigned char Command)
{
	unsigned char i;
	unsigned int ADValue=0;
	
	XPT2046_DCLK=0;
	XPT2046_CS=0;
	
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		XPT2046_DIN=Command&(0x80>>i);
	  XPT2046_DCLK=1;
	  XPT2046_DCLK=0;
	}
	for(i=0;i<16;i++)
	{
		XPT2046_DCLK=1;
	  XPT2046_DCLK=0;
	  if(XPT2046_DOUT){ADValue|=0x8000>>i;}
	}
	XPT2046_CS=1;
	if(Command&0x08)
	{
		return ADValue>>8;
	}
	else
	{
		return ADValue>>4;
	}
	
	
}

XPT2406.h

#ifndef __XPT2046_H__
#define __XPT2046_H__

#define XPT2046_XP_8  0x9C
#define XPT2046_YP_8  0xDC
#define XPT2046_VBAT_8  0xAC
#define XPT2046_AUX_8  0xEC

#define XPT2046_XP_12  0x94
#define XPT2046_YP_12  0xD4
#define XPT2046_VBAT_12  0xA4
#define XPT2046_AUX_12  0xE4

unsigned int XPT2046_ReadAD(unsigned char Command); 

#endif

8.2 DA数模转换

main.c

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "Key.h"
#include "Nixie.h"
#include "Timer0.h"

sbit DA=P2^1;

unsigned char Counter,Compare;
unsigned char i;

void main()
{
	Timer0_Init();

	while(1)
	{
		for(i=0;i<100;i++)
		{
			Compare=i;
			Delay(10);
		}
		for(i=100;i>0;i--)
		{
			Compare=i;
			Delay(10);
		}
	}
}