代码收藏家 51单片机AD/DA学习笔记详解
AD/DA
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。比如单片机只能识别0与5V数字信号，当输入为2.5V——模拟信号时，就需要转化为单片机所能读取的数字信号。
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。比如单片机需要通过转换，才能发送除0、5V外的模拟信号
上图的模拟量与数字量呈正比关系。（即255对应5V，0对应0V，255/2对应2.5V，以此类推）。
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。即一个AD可接多个模拟量检测，通过切换进行选择模拟量检测。
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）。需要注意的是，这里的串口不是之前沟通两个设备的串口。
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。AD一般多个通道，而DA一般只有一个通道（因为需要输出连续的信号，多个通道容易错乱）；且DA一般可以用PWM进行替代。
AD/DA有时也叫ADC/DAC
AD/DA原理
我们以旧版的为例，因为旧版的芯片讲起来会相对简单些
DB0~DB7为输出的八个数据；IN0~IN7为输入的八个通道（8路），通过8路模拟开关进入A/D转换；ADDA~ADDC负责控制8路模拟开关的操作，选择读取哪一路的数值；A/D转换上方的三个引脚控制A/D转换，其中START控制A/D开始转换，EOC为转换结束和时钟信号，可以将输出的电压转换为一定的信号，并通过锁存器进行输出缓存，CLOCK负责锁存器的输出控制，OE负责输出使能，将数据输出出去。
运算放大器
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（不是像电阻那样的单独元件）。
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）
运算放大器的特性：
1.输入阻抗非常大（同相、反向输入端几乎不流入与流出电流），以避免对前面电路产生影响。
2.内部有功率输出部分，因此输出端具有驱动能力。
接下来的图片是不同运算放大器的电路图
下面就是DA的原理
XPT2046时序
CS（片选）、DCLK（时钟）、DIN（数据输入）、DOUT（数据输出）为SPI中基本的信号线。
除CS线外的三根线可进行复用（多个芯片共用三根线），每个芯片都有单独的CS线（片选）可供选择来运行（同一时刻只运行一个芯片，否则容易出错）。
有时可以进行替换：DIN可以被换成MISO（主设备输入，从设备输出），DOUT可以被换成MOSI（主设备输出，从设备输入）。
在进行操作时首先选择CS线，即应让CS线拉低，从而可以进行通信，接着调节DCLK，其上升沿输入数据，下降沿输出数据；通过DIN与DOUT线进行数据传输；需要注意的是，当DIN进行时，DOUT空闲，此时可以进行其他芯片输出。反过来同理，然后当经过一个周期（八位）后，主从机内部数据进行一次交换；最后将CS线拉高，从而完成通信。
在发送字节的时候，发送的第一个字节定义为控制字，而控制字的前三位表示模式的选择，之后发送完一个字节后可进行读出AD值。
AD数模转换代码
主函数代码
#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);//读取AIN0，可调电阻
LCD_ShowNum(2,1,ADVAlue,3);
ADVAlue=XPT2046_ReadAD(XPT2046_YP_8);//读取AIN1，热敏电阻
LCD_ShowNum(2,5,ADVAlue,3);
ADVAlue=XPT2046_ReadAD(XPT2046_VBAT_8);//读取AIN2，光敏电阻
LCD_ShowNum(2,9,ADVAlue,3);
Delay(10);
}
}
部分模块代码
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
sbit XPT2046_CS=P3^5;
sbit XPT2046_DCLK=P3^6;
sbit XPT2046_DIN=P3^4;
sbit XPT2046_DOUT=P3^7;
/**
* @brief ZPT2046读取AD值
* @param Command 命令字，范围：头文件内定义的宏，结尾的数字表示转换的位数
* @retval AD转换后的数字量，范围：8位为0~255，12位为0~4095
*/
unsigned int XPT2046_ReadAD(unsigned char Command)
{
unsigned char i;
unsigned int ADVAlue=0; //确保初始值为0
XPT2046_DCLK=0; //由时序图中其初始值为0，给其初始化
XPT2046_CS=0; //选取芯片
for(i=0;i<8;i++)
{
XPT2046_DIN=Command&(0x80>>i);
XPT2046_DCLK=1; //发送数据
XPT2046_DCLK=0; //结束发送
}
for(i=0;i<16;i++)
{
XPT2046_DCLK=1; //先恢复为上升沿
XPT2046_DCLK=0; //下降沿读取
if(XPT2046_DOUT){ADVAlue|=(0x8000>>i);}//因为读取的数据是16位，因此用0x8000
}
XPT2046_CS=1; //完成时序
if(Command&0x08)
{
return ADVAlue>>8;//使得显示时后面无0填充
}
else
{
return ADVAlue>>4;//使得显示时后面无0填充
}
}
DA数模转换代码
主函数代码
#include <REGX52.H>
#include "Key.h"
#include "Delay.h"
#include "Nixie.h"
#include "Timer0.h"
sbit DA=P2^1;
unsigned char Counter,Compare;
unsigned char i;
void main()
{
Timer0_Init();
Compare=5;
while(1)
{
for(i=0;i<100;i++)
{
Compare=i;
Delay(10);
}
for(i=100;i>0;i--)
{
Compare=i;
Delay(10);
}
}
}
void Timer0_Routine() interrupt 1
{
TL0 = 0x9C; //设置定时初值
TH0 = 0xFF; //设置定时初值
Counter++;
Counter%=100;
if(Counter<Compare)
{
DA=1;
}
else
{
DA=0;
}
}
