51单片机AD/DA转换全攻略

51单片机AD/DA转换技术详解

AD转换原理与实现

51单片机通常通过内置或外接ADC模块实现模拟信号到数字信号的转换。ADC的核心参数包括分辨率（如8位、10位）、采样速率和输入通道数。常见的ADC芯片如ADC0804可与51单片机直接接口，采用逐次逼近型转换原理。

转换过程涉及参考电压设置（Vref）、采样保持电路和量化编码。对于8位ADC，量化公式为： [ D = \frac{V_{in}}{V_{ref}} \times 255 ] 其中D为数字输出值，Vin为输入电压。

DA转换技术要点

DAC将数字信号还原为模拟信号，常用芯片如DAC0832。其输出电压计算为： [ V_{out} = D \times \frac{V_{ref}}{256} ] 关键参数包括建立时间、线性度和输出范围。双缓冲接口方式可避免输出毛刺，典型电路需配置运算放大器进行电流-电压转换。

硬件设计规范

ADC电路需注意：

输入信号需在Vref范围内
添加RC滤波消除高频噪声
基准电压源精度影响整体精度

DAC电路设计要点：

输出端加电压跟随器
数字地与模拟地分离
参考电压需稳定

软件编程实例

ADC读取程序框架：

void ADC_Read() {
    START = 1;  //启动转换
    while(!EOC); //等待转换结束
    data = P1;   //读取数据
}

DAC输出程序：

void DAC_Output(unsigned char val) {
    P2 = val;    //数据输出
    WR = 0;      //触发转换
    delay(1);
    WR = 1;
}

误差分析与校准

系统误差主要来源于：

量化误差（±0.5LSB）
非线性误差
温度漂移

校准方法包括：

零点校准：输入0V时调整输出代码
满度校准：输入Vref时调整增益
采用软件查表法补偿非线性

典型应用场景

传感器信号采集（温度、压力）
波形发生器设计
闭环控制系统
音频信号处理

注意实际应用中需根据具体型号单片机手册调整电路参数和时序，混合信号PCB设计时应严格遵循电磁兼容规范。

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