基于51單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換(AD)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、HEFEI UNIVERSITY主 題 基于51單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)姓名郭麗麗專業(yè)通信工程學(xué) 號 1105021006班 級 11級通信（1）班指導(dǎo)老師汪濟(jì)洲2014年6月2日1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求 11.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?11.2 實(shí)驗(yàn)要求 12. 實(shí)驗(yàn)原理 12.1 電路原理圖 12.2 Proteus7.4 軟件簡介 23、實(shí)驗(yàn)步驟 64、源程序代碼 65. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 106. 總結(jié) 10精品1 .實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握A/D轉(zhuǎn)換與單片機(jī)的接口方法2 . 了解A/D芯片ADC0809專換性能及編程方法3 .通過實(shí)驗(yàn)了解單片機(jī)如何進(jìn)行數(shù)據(jù)采集1.2 實(shí)驗(yàn)要求1

2、 .采用查詢法或中斷法編程進(jìn)行 A/D采集；2 .采集05V范圍的電壓信號（以電位器模擬被測信號），使用4位用 行數(shù)碼管顯示05V數(shù)值，小數(shù)點(diǎn)保留三位，實(shí)現(xiàn)簡易電壓表功能。2.實(shí)驗(yàn)原理2.1 電路原理圖熟悉8051的輸入輸出端口的使用萬法，本實(shí)驗(yàn)的電路連接如圖1所示圖1連接電路2.2 Proteus7.4 軟件簡介Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟 件的特點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電 路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的

3、仿真、RS23網(wǎng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分 析儀、信號發(fā)生器等。支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有：ARM7(LPC21xx) 8051/52系列、AV繇歹【、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多種外圍芯片。提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試 功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中， 也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2、MPLA萼軟件。具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。總之，該軟件是

4、一款集單片機(jī)和SPICE分析 于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。其操作界面如下圖所示：2.模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)ADC080嫡介ADC080思帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOSS件。它是逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口圖3 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)S路 A/D 轉(zhuǎn)換態(tài) 痂 出 鎖 存8 路 模 擬*JA 開 關(guān)址存譯B 地鎖碼圖4 ADC0809芯片精品ADC080曲一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D轉(zhuǎn)換器和 一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí) 輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出

5、鎖器用于鎖存 A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量， 當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。ADC0809勺內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu):由下圖可知，ADC080的一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通 8個(gè)模擬通道，允許8 路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換 完的數(shù)字量，當(dāng)0印為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。圖5 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)ADC080/腳功能如下：D7-DG 8位數(shù)字量輸出引腳。IN0-IN7 : 8位模擬量輸入引腳。VCC +5V工作電壓。GND 地。REF(+)

6、:參考電壓正端REF（- ） ：參考電壓負(fù)端。STAR：T A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號輸入端。ALE地址鎖存允許信號輸入端。A/D 轉(zhuǎn)換）EOC： 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平， 當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。OE輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。CLK時(shí)鐘信號輸入端（一般為500KHZ。A、B、C:地址輸入線。3、實(shí)驗(yàn)步驟1. Proteus 軟件中繪制單片機(jī)實(shí)驗(yàn)電路；2. 在Keil C軟件中編制匯編或C程序，軟件調(diào)試；3. 在 Proteus 中加載實(shí)驗(yàn)程序，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4 、源程序代碼#include <reg52.h>/*引腳定義*/sbit dis_ab

7、=P3A0;sbit dis_clk=P3A1；sbit CLK=P3A4;sbit ST=P3A5;sbit EOC=P3A6;sbit OE=P3A7;/*7SEG-LED 段碼表 */Unsigned char codeLedTab21=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x76,0x73,0x3e,0x00, 0x40;/*/存儲(chǔ)十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化為兩個(gè)單十六進(jìn)制數(shù)unsigned char data num_1; /的值unsigned char data num_

8、2;unsigned char data num_3;unsigned char data num_4;void Delay(unsigned int x);void DispClk(void);void DisplaySerial(unsigned char x);void ClearLed(unsigned char x);void HexToDec(unsigned int x);void main()unsigned long num;ST=0;OE=0;/ 發(fā)高脈沖啟動(dòng)采樣信號while(1)ST=1;ST=0;doCLK=!CLK;/ 提供采樣時(shí)鐘信號，直到采樣結(jié)束為止while(

9、!EOC);OE=1;num=P1;/ 讀取采樣值精品num=5000*num/255; /將0'#FFH采樣值轉(zhuǎn)化為 05V數(shù)值(05000)HexToDec(num);/ 將 16 進(jìn)制數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為 10 進(jìn)制數(shù)據(jù)，以便于數(shù)碼管顯示ClearLed(4);DisplaySerial(num_4);/ 依次從高位到低為顯示采樣電壓值DisplaySerial(num_3);DisplaySerial(num_2);DisplaySerial(num_1);Delay(30000);/ 采樣延時(shí)間隔，決定采樣頻率/*延時(shí)子程序*/void Delay(unsigned int x) u

10、nsigned int j;for(j=0;j<x;j+);/*/功能：串行模擬時(shí)鐘 注意事項(xiàng)：用到 delay.h 中的延時(shí)子程序 形參：無/*/void DispClk(void) dis_clk=1;Delay(1);dis_clk=0;Delay(1);/*/功能：發(fā)送一個(gè)數(shù)字到串行LED上形參： unsigned char x ： 0-20 /*/ void DisplaySerial(unsigned char x)unsigned char i;unsigned char num_serial=LedTabx;for(i=0;i<8;i+)dis_ab=(bit)(n

11、um_serial&0x80);num_serial<<=1;DispClk();/*/功能：清串行LED顯示形參：unsigned char x = 需要清顯示的LED數(shù)/*/ void ClearLed(unsigned char x)unsigned char i;for(i=0;i<(x<<3);i+)DispClk();dis_ab=0;voidHexToDec(unsigned int x) /十六進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制num_1=x%10;/ 個(gè)位/ 十位x=x/10;num_2=x%10;x=x/10;num_3=x%10;x=x/10;num_4=x%10;5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析通過改變POT-LIN原件滑片的位置即可調(diào)整輸入的物理模擬量，可以發(fā)現(xiàn)輸 出的數(shù)字信號即觀察LED的顯示效果的不同。通過實(shí)驗(yàn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)：(1)當(dāng)POT-LIN原件上的滑片位置位于參考圖的上方時(shí)，LED會(huì)全亮；(2)當(dāng)POT-LIN原件上的滑片位于最下方時(shí)，LED全暗；(3)當(dāng)POT-LIN原件上的滑片位于上下之間的位置時(shí)， 則會(huì)有其對應(yīng)的LED 顯示效果。LED顯示效果如下圖示