江科大51单片机笔记【16】AD/DA（上）
写在前言
此为博主自学江科大51单片机（B站）的笔记，方便后续重温知识
在后面的章节中，为了防止篇幅过长和易于查找，我把一个小节分成两部分来发，上章节主要是关于本节课的硬件介绍、电路图、原理图等理论知识，主要是为下章节的代码部分打基础。
我的单片机是24年12月在tb普中买的，型号是STC89C52，在原视频中引脚或接口不对应的我都会改正，保证在我的机子上能运行才发上来的，还有一些文字部分是我的理解，并非照搬，所以可能有理解不到位的现象。
如有误或交流，敬请指点提问
总览：AD/DA，硬件电路，运放，运放电路，DA原理和电路原理，AD原理，AD/DA性能指标，开发板所用AD芯片介绍
一、AD/DA介绍
- AD（Analog to Digital）：模拟-数字转换，将模拟信号转换为计算机可操作的数字信号
- DA（Digital to Analog）：数字-模拟转换，将计算机输出的数字信号转换为模拟信号
- AD/DA转换打开了计算机与模拟信号的damned，极大的提高了计算机系统的应用范围，也为模拟信号数字化处理提供了可能
- ADC：模数转化器；DAC：数模转化器
- 左1是光敏电阻，左2是热敏电阻，左3是麦克风，前3个都是AD，左4是扬声器（DA）
二、硬件电路模型
- AD转换通常有多个输入通信，用多路选择开关连接到AAD转换器，以实现AD多路复用的目的，提高硬件利用率，常用于电压的转换。DA一般不会多路复用，因为模拟信号是连续的不好分开，但DA用的比较少
- AD/DA与单片机数据传送可使用并口（速度快、原理简单），也可使用串口（接线少、使用方便）
- 可将AD/DA模块直接集成在单片机内，这样直接写入/读出寄存器就可进行AD/DA转换，单片机的IO口可自己复用为AD/DA的通道
三、硬件电路
下面这两个模块是我们开发板的电路图
首先是ADC，这个芯片其实是一个触摸屏的芯片，他的原理也是AD转换
然后是DAC，是PWM型的，需要输出PWM这种波形
上面的不好理解，所以拿另外两种ADC和DAC来讲解，这两种是比较经典的，属于比较牢的了，不推荐使用，比如下面的PCF8591，是一个I2C总线类型的
上面是ADC0809，下面是DAC0832
首先是上面的ADC，输入输出都有八个通道，输入首先经过8路模拟开关（由地址锁存与译码控制），然后经过AD转换，再进过一个缓冲器输出出来，右边就是实际的芯片
首先是输入，经过输入寄存器，然后就DAC寄存器（用于多路同步）
四、运算放大器
- 运算放大器（简称运放）是具有很高放大倍数的放大电路单元。内部集成了差分放大器、电压放大器、功率放大器三级放大电路，是一个性能完备、功能强大的通用放大电路单元，由于其应用十分广泛，现已作为基本的电路元件出现在电路图中
- 运算放大器可构成的电路有：电压比较器、反相放大器、同相放大器、电压跟随器、加法器、积分器、微分器等
- 运算放大器电路的分析方法：虚短、虚断（负反馈条件下）
- 右边的图是LM358
五、运放电路
六、DA原理
下图该电路即上图中红框的详细电路图
I=256*I0
接下来再介绍一下PWM型DAC，也就是我们开发板上的DAC
图中一个电阻跟一个电容这样并联叫RC滤波器，换位置叫高通滤波器，两组的话就是二阶滤波器，效果更好，把交流分量滤掉，留下直流分量
电压跟随器是为了提高驱动能力
七、AD原理
逐次逼近型ADC，当信号通过选择开关进来后，用一个DAC与这个未知的电压比较，让这两个电压相等，这样就能间接得出未知的电压值
八、AD/DA性能指标
- 分辨率：值AD/DA数字量的精细程度，通常用位数表示。例如，对于5V电源系统来说，8位的AD可将5V等分为256份，即数字量变化最小一个单位时，模拟量变化5V/256=0.01953125V，所以，8位AD的电压分辨率为0.01953125V，AD/DA的位数越高，分辨率就越高
- 转换速度：表示AD/DA的最大采样/建立频率，通常用转换频率或转换时间来表示，对于采样/输出高速信号，应注意AD/DA的转换速度
九、XPT2046
AD的最基本的概念：电压变成内存中的数据，DA就是把数据转换为电压
下面是时序
采用的是SPI通信
主要有四条线CS，DCLK，DIN，DOUT
每一个芯片都有一个CS片选，后面三个是复用的，DCLK是上升沿输入，下降沿输出，
DIN是高位发送，第一位是控制字，A2A1A0就是控制多路选择，然后是后面是模式选择
DOUT本来是16位的，但是只有12位是有用的，所以后面的用0填充
