摘 要：以單片機(jī)89C52 為核心，控制四路D/A 轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)獨(dú)立數(shù)控與顯示。每路數(shù)控單元都能互不影響地各自調(diào)整，輸出的步進(jìn)電壓為±0.1V。分析了系統(tǒng)數(shù)控原理，給出較詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)過(guò)程、電路和程序結(jié)構(gòu)，并對(duì)實(shí)際應(yīng)用方面作介紹。
關(guān)鍵詞：數(shù)控 單片機(jī) D/A轉(zhuǎn)換
D/A 轉(zhuǎn)換器DAC0832 內(nèi)部主要由T 型電阻網(wǎng)絡(luò)和電子開(kāi)關(guān)組成，輸入不同數(shù)字量可以控制相應(yīng)電子開(kāi)關(guān)，從而使T 型電阻網(wǎng)絡(luò)輸出與數(shù)字量成正比的模擬電流，并通過(guò)外接運(yùn)放得到模擬電壓[1、5]。若加到四個(gè)DAC0832 的基準(zhǔn)電壓為固定值UZ（可以是同一個(gè)UZ），則在單片機(jī)89C52 的作用下，可以對(duì)每路D/A 轉(zhuǎn)換器分別進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)每路獨(dú)立以0.1V 步進(jìn)電壓輸出。DAC0832 是8 位D/A 轉(zhuǎn)換常用器件，在本系統(tǒng)中作為被控對(duì)象，其內(nèi)部的電阻網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)字量的解碼，完全可以達(dá)到低于0.1V 分辨率的要求，這是一種可行、實(shí)用的方案，單片機(jī)89C52 如何來(lái)控制每路數(shù)控獨(dú)立輸出與顯示則是要解決的重點(diǎn)內(nèi)容。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能如下：各路數(shù)控獨(dú)立輸出與調(diào)整；同一基準(zhǔn)電壓UZ 條件下，各路輸出電壓范圍0～UZ，步進(jìn)電壓0.1V；每路用兩位數(shù)碼管顯示相應(yīng)數(shù)值；每路用兩個(gè)按鍵分別實(shí)現(xiàn)加、減功能，對(duì)應(yīng)為+0.1V 和-0.1V 的調(diào)整。
1 DAC0832 的數(shù)控原理
對(duì)每一路數(shù)控單元來(lái)說(shuō)，可以按圖1 連接。根據(jù)本系統(tǒng)的要求以及考慮簡(jiǎn)化電路，圖1中對(duì)DAC0832 電阻網(wǎng)絡(luò)的連接端口Iout1、Iout2、Vref、Rfb 作適當(dāng)?shù)奶幚�，區(qū)別于常規(guī)典型應(yīng)用。通過(guò)分析可以得到以下兩個(gè)表達(dá)式。
其中（1）式是當(dāng)前DAC0832 內(nèi)部電阻網(wǎng)絡(luò)連接端口Iout1、Vref 與數(shù)字量之間的關(guān)系，注意基準(zhǔn)電壓UZ 通過(guò)射隨器U1A 加在Iout1 端，因此（1）式中Iout1 用UZ 替換表示；（2）式是數(shù)字量與輸出電壓之間的關(guān)系，可以通過(guò)運(yùn)放分析計(jì)算得到，采用疊加原理[2]不難推導(dǎo)。
其中ΣDn 是輸入到DAC0832 數(shù)字量的表示方法，它清楚地表明對(duì)于每一個(gè)數(shù)控輸出電壓UO，必然對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字量。如UZ=+5V，則按照0.1V 步進(jìn)電壓設(shè)計(jì)數(shù)控輸出電壓，對(duì)應(yīng)有51 個(gè)數(shù)字量，這是數(shù)控的基本原理，也是程序設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。
2 單片機(jī)控制部分
圖2 是單片機(jī)控制部分的示意圖，其硬件資源分配如下：P0 口作為數(shù)據(jù)總線(xiàn)，并通過(guò)8D 鎖存器后，作為數(shù)碼管顯示與鍵盤(pán)掃描信號(hào)。P1 口是八位數(shù)碼顯示的位選信號(hào)。P3.5 用作鍵盤(pán)檢測(cè)。八個(gè)按鍵S1～S8（四路輸出、每路均可以單獨(dú)加和減控制）控制數(shù)控輸出與顯示。采用了并行總線(xiàn)方式輸出數(shù)據(jù)，因此必須解決地址的分配問(wèn)題，采取將P2.7～P2.5經(jīng)74HC138 譯碼得到的CS0～CS4 五個(gè)選擇信號(hào)分配到各單元，地址分配關(guān)系是顯示與鍵盤(pán)為0000H-1FFFH、數(shù)控1 單元至數(shù)控4 單元分別是2000H-3FFFH、4000H-5FFFH、6000H-7FFFH 和8000H-9FFFH。
3 軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的監(jiān)控程序任務(wù)是初始化、啟動(dòng)輸出與顯示、處理鍵盤(pán)檢測(cè)，然后根據(jù)鍵值調(diào)用相應(yīng)功能模塊。其次是具體執(zhí)行軟件部分，它完成具體實(shí)質(zhì)性的功能，輸出數(shù)字量、顯示鍵盤(pán)檢測(cè)取鍵值、按鍵處理程序、明確該鍵控制哪路？是實(shí)現(xiàn)“加”功能還是實(shí)現(xiàn)“減”功能等。
圖3 是系統(tǒng)總流程圖，它表明了系統(tǒng)監(jiān)控程序的框架，這實(shí)際上采取的是查詢(xún)方式的調(diào)度模式[3]。30H～37H 是八位數(shù)碼顯示的指針，40H～43H 是四個(gè)控制輸出數(shù)字量的指針。
3.1 數(shù)字量輸出子程序
送給DAC0832 的數(shù)字量在此子程序中完成，40H～43H 作為四個(gè)控制輸出數(shù)字量的指針，配合查表指令不難實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的輸出的。但要注意每路地址與數(shù)據(jù)指針的對(duì)應(yīng)，而40H～43H 的內(nèi)容顯然由鍵盤(pán)處理程序中進(jìn)行更新。值得重視的問(wèn)題是，系統(tǒng)采取查詢(xún)方式、不斷循環(huán)的監(jiān)控模式，如沒(méi)有按鍵按下，或某一個(gè)具體按鍵按下則只要進(jìn)行該按鍵的處理時(shí)，沒(méi)有必要每循環(huán)一次而把所有數(shù)字量重復(fù)送到D/A轉(zhuǎn)換器。程序這樣解決：對(duì)每一路數(shù)字量輸出前，查詢(xún)當(dāng)前各自標(biāo)志位，當(dāng)然標(biāo)志位滿(mǎn)足判斷條件的前提下，才能送出數(shù)字量。標(biāo)志位有四個(gè)，占用單片機(jī)位尋址空間00H～03H，這四個(gè)標(biāo)志位的控制在鍵盤(pán)處理時(shí)置位，并在數(shù)字量輸出子程序結(jié)束時(shí)清零。
OUTNUM: JNB 00H,A1 ;該標(biāo)志位為0，不輸出數(shù)字量
MOV DPTR,#2000H ;第一路數(shù)控地址
MOV A,40H ;第一路數(shù)字量輸出指針
LCALL TABLE2 ;51 個(gè)數(shù)字量組成表格，查表取
出當(dāng)前指針對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，保存于A 中
MOVX @DPTR,A ;輸出數(shù)字量
A1: ……;第二路處理段
A2:……;第三路處理段
A3: …… ;第四路處理段
A4: CLR 00H ;清標(biāo)志位，為下次循環(huán)準(zhǔn)備
CLR 01H
CLR 02H
CLR 03H
RET……
TABLE2:INC A
MOVC A,@A+PC
RET
DB 128,131,133……255;Dn 值表格以UZ=5V 計(jì)算，共51 個(gè)數(shù)據(jù)，步進(jìn)0.1V
3.2 鍵盤(pán)檢測(cè)與處理
鍵盤(pán)檢測(cè)程序以送出掃描信號(hào)至數(shù)據(jù)線(xiàn)上，根據(jù)P3.5 的狀態(tài)判斷是否有按鍵按下，在此基礎(chǔ)上再取得該鍵的鍵值并保存到R1 中，R1 是鍵盤(pán)檢測(cè)的出口參數(shù)，如有鍵按下，則返回該鍵的鍵值，如沒(méi)有按鍵按下，則返回預(yù)設(shè)值0FFH，便于程序判斷。鍵盤(pán)檢測(cè)程序可參考相關(guān)文獻(xiàn)[1、4]。當(dāng)監(jiān)控程序判斷某按鍵有效后，并將原先保存在R1 中的鍵值賦給A 后，則采用散轉(zhuǎn)方法根據(jù)鍵值不同而執(zhí)行相應(yīng)服務(wù)程序。數(shù)控“加”處理與“減”處理子程序的設(shè)計(jì)主要考慮兩個(gè)方面：首先子程序有自己的參數(shù)保存單元NUM_DIR、SW_DIR 、GW_DIR，各按鍵處理時(shí)需加工的參數(shù)先復(fù)制到這些指定的單元中，進(jìn)行調(diào)用后，再恢復(fù)到原來(lái)的存儲(chǔ)單元；其次的設(shè)計(jì)是先判斷數(shù)字量指針是否指向最后，若是則直接返回；再判斷個(gè)位指針，目的是加1 或減1 處理，但要注意加1 時(shí)先判斷個(gè)位指針是否為9、減1 時(shí)個(gè)位指針是否為0，如是則分別置為0 或9，再對(duì)十位指針加1 或減1 運(yùn)算�？梢钥闯�，采用參數(shù)復(fù)制的方法，在減化程序的同時(shí)，也保證了“加”或“減”子程序的透明性。
4 結(jié)束語(yǔ)
采用DAC0832 這樣的D/A 轉(zhuǎn)換芯片作為被控對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控是一種值得嘗試的方法，如根據(jù)前文的（2）式估算當(dāng)前的D/A 轉(zhuǎn)換分辨率，假設(shè)UZ=5V，則數(shù)字量每變化一位引起的模擬電壓輸出的變化略小于40mV。當(dāng)然作為四路數(shù)控與顯示系統(tǒng)就要考慮系統(tǒng)擴(kuò)展的方法以及規(guī)劃硬件與軟件資源。本文的創(chuàng)新觀(guān)點(diǎn)在于對(duì)數(shù)控原理的分析設(shè)計(jì)，并合理地規(guī)劃系統(tǒng)擴(kuò)展、地址空間，采用常見(jiàn)的DAC0832 這種D/A 轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)獨(dú)立數(shù)控功能，可以應(yīng)用于多種控制系統(tǒng)。
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2007，20：293-294
項(xiàng)目效益、數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法：
我將該系統(tǒng)用在對(duì)音頻信號(hào)的數(shù)控，對(duì)音頻處理時(shí)實(shí)現(xiàn)平衡、音量以及高低音的數(shù)控，取得較好的效果。該系統(tǒng)采用常用器件，輔以軟件控制，可以取得良好的效益，目前約8-10萬(wàn)元（與總量有關(guān)）。系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程數(shù)據(jù)來(lái)源于對(duì)被控芯片原理的分析，主要是通過(guò)對(duì)DAC0832 數(shù)控原理的研究，研究解決單片機(jī)與四路數(shù)控芯片的接口與地址訪(fǎng)問(wèn)的問(wèn)題；軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)重點(diǎn)考慮系統(tǒng)的整體規(guī)劃和功能模塊的合理設(shè)計(jì)與參數(shù)傳遞的透明性。
作者簡(jiǎn)介：劉靜波，男，1969 年7 月生，漢族，江蘇靖江人，學(xué)士，實(shí)驗(yàn)師。
研究方向：電子技術(shù)應(yīng)用。
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