基于单片机构成高精度pwm式12位da转换器.pdfVIP

2008年第2期 大众科技 No．2，2008 ZHONGKEJI (总第102期)DA (CumulativelyNo．102) 基于单片机构成高精度PWM式1 2位D／A转换器 林锦棠 (桂林电子科技大学，广西桂林451004) 到较高的输出精度。 【关键词】单片机；PWM；D／A转换器 【中图分类号】TP302，TN919【文献标识码】A 在电子和自动化技术的应用中，单片机和DAC(数模转换 2．在AT89S51中实PWM的方法 器)是经常需要同时使用的，然而许多单片机内部并没有集成 5l系列单片机提供了非常丰富的资源，它除了拥有4个 DAC，即使有些单片机内部集成了DAC，DAC的精度也往往不 通用并口和1个串口外，还有外部中断和内部定时器等。而 高，在高精度的应用中还是需要外接DAC，这样增加了成本。 且，不同的型号还集成有不同的功能，比如AT89S51就在片 但是，几乎所有的单片机都提供定时器功能。如果能应用单 内集成了4K的ROM，这样存储空间可以满足一般的编程需要， 片机的P删输出(或者通过定时器和软件一起来实现P州输 出)，经过简单的变换电路就可以实现DAC，这将大量降低成 而不必去构建程序存储器，既提高了工作效率和系统的稳定 本电子设备的成本、减少体积，并容易提高精度。本实验就 性，又降低了生产成本。 是利用单片机定时器0对一个通用端口引脚的高、低电平切 换进行定时，以产生所要求的PWM波形，来构成PWM式12位 D／A转换器，设计出输出为O～5V电压的转换器。 首先选定脉冲的频率T，然后根据控制信号的变化范围，这里 (一)基本原理 1．脉宽调制波(P删)的产生 脉冲的正、负脉冲持续时间。这两个时间长度在单片机里是 PwM(PulseWidthModulation)即脉冲宽度调制，它通过 通过给定时器赋相应的初值而得，即定时器获得这样的定时 控制信号去调制方波脉冲的宽度，从而获得控制的实现。产 初值后就在机器周期的同步下，从这个初值加I计数，定时 生PWM信号可以由硬件方法和软件方法实现。传统的硬件模 拟方法是把调制信号和载波(一般是三角波)同时接人运算放 器满时则产生相应时间长度的溢出中断，再利用这个中断所 大器的两个输入端作比较而得到。而软件的实现，特别是基 响应的服务程序去控制单片机某一引脚相应的正、负电平极 于单片机的软件实现方法，主要是利用其内部提供的定时器， 性的持续时间。如果上述过程连续进行，就可在这个引脚获 通过改变定时器的定时初值获得不同的脉冲持续时间，调节 得宽度随控制信号V(t)大小变化的PWM方波信号。 波形的占空比，控制低通滤波器的电压输出。如果把系统的 AT89S51单片机每个机器周期由6个状态组成，每个状 控制信号和定时器的定时初值线性对应起来，就可获得控制 态又有两个时钟周期，这样一个机器周期就等于12个时钟周 信号对脉宽调制的PWM信号。所以这样线性的对应过程就成 期，即机器频率为时钟频率的12分频。通过对工作模式寄存 为这个实现过程的关键。控制信号的种类不同，采用不同的 计算方法，又可以获得不同的PWM。 器TMOD的赋值操作