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一、AD/DA基本介绍

一、基本概念

1. A是指analog、模拟的；D是指digital、数字的。
2. 现实世界是模拟的，连续分布的；计算机世界是数字的，离散分布的，是可以被分成有限份的；
3. AD转换就是把一个物理量从模拟的转换成数字的；DA就是将数字量转换成模拟量。

二、A/D转换的意义

1. 自然界多数是模拟量，而计算机计算只能是数字量，所以为了借助计算机的工具研究计算模拟量，就需要将模拟量转换成计算机能识别的数字量；
2. D/A是A/D转换的逆过程，是计算机将数字量转换成模拟量输出，但是此种模拟量严格意义上也不是连续的，也是可以分为有限份数的。
3. A/D，D/A转换可以理解为数字量和模拟量的一个通信。也可以理解为物理世界和数字世界的交流。

A/D，D/A的转换原理，在数字电路相关课程里会有更详细的介绍，在这里我们无需展开细说，只需知道如何使用即可。感兴趣可以参考数字电路相关知识。

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二、A/D，D/A转换中的主要概念

1. 位数: AD转换后转出来的数由几位二进制来表示。位数越多，越细腻，精度越高。例如：10位，代表可以将模拟量分成1024份，12位，代表可以将模拟量分成4096份；
2. 量程：AD转换器可以接受的模拟量的范围。跟芯片制造有关系，如果超过量程，超量程部分可能会被阉割，重则将芯片烧毁；
3. 分辨率：AD转换器转出来的二进制数，每一格表示多少。例如：10位，分辨率是1/1024，12位，分辨率是1/4096；
4. 转换速率：就是完成一次A/D，D/A转换所耗费的时间。实际应用中，转换速率越快越好，随之成本会越高。适合项目使用即可；

举例说明：

条件：电压量程范围0-5V，A/D，D/A转换位数是10位，精度是0.01V
分辨率为：(5-0)/2exp(10)=0.00488V
例如一次A转换中数字量是1010101010，计算转换中模拟量的过程如下：
1、1010101010对应的十进制数是682；
2、数字量对应的模拟电压是[682/2exp(10)]*5V =[682/1024]*5 = 3.33V

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三、A/D，D/A转换在系统中存在的方式

• CPU外部扩展专用A/D，D/A芯片；
• CPU内部集成A/D，D/A模块（内部外设）

早期的单片机基本都是在外部扩展，新的高级一些的单片机是内部集成的；
51单片机内部没有集成，所以使用的是外部扩展，使用ET2046芯片，并用SPI接口通信

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四、A/D转换原理图及ET2046芯片介绍

1、原理图

2、ET2046芯片介绍

1、主要特点

• 工作电压范围为 1.5V～5.25V
• 支持 1.5V～5.25V 的数字 I/O 口
• 内建 2.5V 参考电压源
• 电源电压测量（ 0V~6V）
• 内建结温测量功能
• 触摸压力测量
• 采用 3 线制 SPI 通信接口
• 具有自动省电功能

2、引脚功能说明

3、ET2046控制字

3、开发板接线

1、SPI接线

• XPT_DO -> P3^7; //SPI输出；
• XPT_CLK -> P3^6; //SPI时钟；
• XPY_DI -> P3^4; //SPI输入；
• XPT_CS -> P3^5; //SPI片选。

2、模拟输入量

• AIN0靠滑动变阻器分压变化；
• AIN1靠热敏电阻NTC分压，温度变化电阻变化，导致分压变化；
• AIN2靠光敏电阻分压。

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五、ET2046芯片SPI时序分析

1、时序图

2、SPI写时序代码实现

void Et2046_Wirte_Data(unsigned char dat)
{
    
	unsigned char i;
	CLK = 0;
	_nop_();
	for(i = 0; i < 8; i++)
	{
    
		DIN = dat >> 7;               //先传高位
		dat <<= 1;                    //将低位移到高位
		CLK = 0;                     
		_nop_();
		CLK = 1;                      //CLK产生一个上升沿，写入数据
		_nop_();
	}
}

3、SPI读时序代码实现

unsigned int Et2046_Read_Data(void)
{
    
	unsigned int value = 0;
	unsigned char i;
	CLK = 0;
	_nop_();
	for(i = 0; i < 12; i++)         //12位AD，每次读取一位
	{
    
		value <<= 1;                 //注意该条语句放置的位置
		CLK = 1;
		_nop_();
		CLK = 0;                     //CLK由高到低产生一个下降沿，从而读取数据
		value |= DOUT;               //先读取高位
	}
	return value;
}

4、ET2046读取采样代码实现

unsigned int Et2046_Read_Adc_Value(unsigned char cmd)
{
    
	unsigned int adc_result = 0;
	unsigned char i = 6;
	CLK = 0;
	CS = 0;                                     //使能ET2046
	Et2046_Wirte_Data(cmd);
	while(i) i--;
	CLK = 1;                                    //发送一个时钟，清除BUSY
	_nop_();
	CLK = 0;
	adc_result = Et2046_Read_Data();
	CS = 1;                                     //关闭ET2046
	return adc_result;
}

5、一些宏定义

#define CMD_READ_AIN0 0x94          //电位器
#define CMD_READ_AIN1 0xD4          //NTC
#define CMD_READ_AIN2 0xA4          //光敏电阻
#define CMD_READ_AIN3 0xE4          //外部输入

sbit DOUT = P3^7;	  //输出
sbit CLK  = P3^6;	  //时钟
sbit DIN  = P3^4;	  //输入
sbit CS   = P3^5;	  //片选

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六、D/A转换

1、基本概念

1. 概念
   数模转换器，又称D/A转换器，简称DAC，它是把数字量转变成模拟的器件。D/A转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。模数转换器中一般都要用到数模转换器，模数转换器即A/D转换器，简称ADC，它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。

2. 应用
   函数信号发生器、数字转换模拟参考信号

2、开发板原理图

1、通过PWM1的占空比，经过运放的积分电路，会生成不同的电压；
2、这里勉强算是一个DA，可以通过定时器和IO输出来实现，故代码省略。

总结

1、本节介绍了A/D，D/A转换的相关概念；
2、重点介绍并代码实现了SPI的时序；
3、定义局部变量的时候，最好先初始化为0；
4、简单介绍了DA实现的原理。