51单片重要外设系列-AD/DA转换
AD/DA转换打开了计算机与模拟信号的大门，也就是计算机与外部真实世界交换信息的桥梁，为实现计算机控制外部环境打下了坚实基础
如上图所示，那个变化的阻值会引起上面电阻电压的变化，通过电压信号的变化，单片机读取到数值，这也就是AD转换的原理，模拟量和数字量成正比关系，读取到数字量换算成模拟量即可，输出就是反过来，他说的多个通道就是复用多个硬件电路，稍微好一点的芯片会把ADDA集成在内部芯片中，那样能节约IO口，不占那么多线路，DA用的少，它可以用PWM实现。
以上是ADC芯片，CS片选，DCLK时钟信号，用的SPI串口通信，至于什么是SPI，I2C，这些通信协议在其他的方面会提到，DIN数据输入，DOUT数据输出，下面来看DA。
他是在P21上面输出一个PWM波形然后驱动DA1这个灯亮灭，结合之前的PWM的原理即可。
ADDA，B，C左下角三路来译码决定上面IN0到IN7是哪一路可以输出到AD转换中去，上面的START是开始信号，EOC是结束信号，CLOCK是时钟信号，OE是使能，最下面的是参考电压。
我们要分析的重点就是A\D转换如何把一个电压信号转化为八位的DB0到DB7数字信号的输出，这个是AD转换的核心也就是看所谓的时序图。
DA转换器如下：D0到D7输入，经过两个缓存器到右边输出电压。那个8位D/A转换器，在下面会提到T型网络
下面介绍运算放大器：
为什么需要功率放大，因为输出的信号驱动能力很弱，所以需要一个功率放大器，
第二个图用虚短和虚断可以推出那个公式，通过电阻的调整可以调整那个放大倍数。
下面解释一下虚短的原理，VIN输出0.1V，大于+，通过前面的比较器可以得知Vout输出一个负的放大的电压，然后通过反馈回来，下拉那个电压，把电压拉下去，达到稳态的时候，正负相等，以上就是虚短的具体原理。正负电压相等，输出信号才会稳定。
虚断，输入阻抗很大，所以不会流入流出。
以上是虚短和续断的原理。
同理，公式用虚断虚短去推理，同向放大器不需要电源跟随，电压跟随器可以提高驱动能力，左边公式中R1等于无穷大时，左边就是右边。
接下是DA转换的原理图。
由虚短虚断可知，V+=V-=0， 从右往左，总阻值为R，依次从右边等效到左边，汇集到多少份I0，即为有一个公式去一一换算，具体在视频中，这里不打出，总之是利用计算VREF来算出多少位打开，就是多少位对应的数值乘以电压，也就是数字量转换为输出的电压量，实际输出应该加个负号，以上少个负号。而开发板上的用的是另外一种DA转换器：
二阶低通滤波器，可以滤掉输出的交流分量，Vh就是高电平5V，根据占空比的多少来看看输出电压的多少，他的优点是节省IO口只用一个输出口就可以了，缺点则是输出不稳定，可能用纹波也就是输出的直流分量不是很平滑，有一丝波动。
下面讲解AD原理：
用输入的电压信号和DAC比较，当DAC与输入的信号相似时，那么就可以用已知的量表示未知的量，所以也叫逐次逼近型。以上讲完了两个原理，接下来分析ADDA转换的性能评价指标：
下面开始讲解AD转换的时序图，前面没听懂都没关系，只需要明白电压变成一个内存的数据
他用的是SPI通信协议，
时序图，才是嵌入式的灵魂，下面开始讲解通信协议SPI：
第一个CS片选，第二个是时钟信号，第三个DIN输入，第五个DOUT输出，三个线跟多个设备是共用的，根据片选信号来决定具体某一个设备是否开启。DCLK上升沿输入，下降沿输出，完成两个设备的通信，先片选，再发送，最后接送。记得看手册，时序在每一个芯片的手册中。
从左到右，一个是电阻分压，一个是热敏电阻，一个是光敏电阻。
重点讲解以下的SPI通信协议：
这个芯片用的是SPI通信协议，CS片选独立的一根，其他的DCLK，DIN，DOUT跟其他设备共同挂载在三根线上，这是为了节约IO口，你不看说每加一个通信设备就给单片机加三根线对吧？到CS片选有效时，打开此芯片，单片机通过DIN输入到这个芯片中来，按照时序再从这个芯片中的DOUT读取相应的数据，以上就是通信的全过程。
先片选，然后上升沿输入，下降沿输出，发送的第一个字节是状态控制字，ZeroFILLEed代表多出来的用0填充即可。
以下是AD转换的代码
#include
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "XPT2046.h"
unsigned int ADValue;
void main()
{
LCD_Init();
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);
}
} #include
sbit XPT2046_CS=P3^5;
sbit XPT2046_DCLK=P3^6;
sbit XPT2046_DIN=P3^4;
sbit XPT2046_DOUT=P3^7;
unsigned int XPT2046_ReadAD(unsigned char Command) //时序图中读出来的两个字节,用int类型接收,也就是读回来的AD值,Command是输入的值
{
unsigned char i;
unsigned int ADVAlue; //要返回的两个字节值
XPT2046_CS=0; //拉低片选信号，选中这个设备进行通信
XPT2046_DCLK=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
XPT2046_DIN=Command&(0x80>>i); //获得Command的最高位
XPT2046_DCLK=1;
XPT2046_DCLK=0;
}
//把单片机中的数据发给XPT2046芯片
XPT2046_DCLK=1;
XPT2046_DCLK=0;
for(i=0;i<16;i++)
{
XPT2046_DCLK=1;
XPT2046_DCLK=0;
//下降沿读出来
if(XPT2046_DOUT){ADVAlue|=(0x8000>>i);} //默认是16位0,有1就置1
}
XPT2046_CS=1; //拉高片选信号,结束战斗
if(Command&0x80)
{
return ADVAlue>>8;
}
else
{
return ADVAlue>>4;
}
} 以下是DA转换的代码，原理就是PWM
#include
#include "Delay.h"
#include "Key.h"
#include "Nixie.h"
#include "Timer0.h"
sbit DA=P2^1; //电机极性端口
unsigned char Counter,Compare;//Counter为从0到100,每隔100清零,Compare为比较值,Counter与其比较大小并决定输出是1还是0
unsigned char i;
void main()
{
Timer0Init(); //100微秒中断一次,与原来相比加快了十倍
Compare=5; //设置一个默认初值
while(1)
{
for(i=0;i<100;i++)
{
Compare=i;
Delay(10);
}
for(i=100;i>0;i--)
{
Compare=i;
Delay(10);
}
}
}
//在此程序中,为每隔一百微秒进来一次中断干别的,以下这个函数用来放PWM,主循环用来做别的,用定时器来做PWM,Counter相当于自增器,小于比较值输出0,大于比较值输出1,弄不清楚就画图
void Timer0_Routine() interrupt 1 //与普通函数没区别，此为中断函数程序书写，后面加个中断类型即可
{
TL0 = 0x9C; //重新设置初值,每隔100微秒进来中断一次
TH0 = 0xFF; //记得重新初始化
Counter++; //
Counter%=100; //与下图程序实现的功能类似,每增加到100就自动重载为0,Counter相当于自增,每自增到100自动清零,与如下注释函数所实现的功能相同
/*
if(Counter==100)
{
Counter=0;
}
*/
if(Counter