使用89C2051實現AD的使用方法和程序AD轉換設計

1、使用89C2051實現AD的使用方法和程序AD轉換設計一、選題的背景和意義：隨著數字電子技術的迅速發(fā)展，用數字電路來處理模擬信號 的情況更加普及。這就涉及到模擬信號與數字信號間的相互轉換:從模擬信號到數字信號 的轉換稱模/數轉換（乂稱A/D轉換），完成A/D轉換的電路稱A/D轉換器（簡稱ADC）;從 數字信號到模擬信號的轉換稱數/模轉換（乂稱D/A轉換），完成D/A轉換的電路稱D/A轉 換器（簡稱DAC）。二、課題研究的主要內容：A/D轉換是將模擬信號轉換為數字信號。轉換過程通過取 樣、保持、量化和編碼四個步驟完成。通常取樣和保持是利用同一個電路連續(xù)過程進行的, 量化和編碼也是在轉換過程中同時

2、實現。模擬/數字（A/D）轉換一,逐次逼近式模/數（A/D）轉換器原理二,逐次逼近A/D本組成 三,典型模/數轉換器 AT89C2051三、本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：單片機系統： AT89c2051是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含2k bytes的可反復擦寫的只 讀Flash程序存儲器和128 bytes的隨機存取數據存儲器（RAM）,器件采用ATMEL公司 的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處 理器和Flash存儲單元，功能強大AT89C2051單片機可為您提供許多高性價比的應用場合。 摘要AT89C20

3、51是一個功能強大的單片機,它將AT89c51的P0 口、P2 口、EA/Vcc. ALE/PROG, 口線簡化后，形成的一種僅20個引腳的單片機，相當于INTEL8031的最小應 用系統。這對于一些不太復雜的控制場合，僅用一片AT89c2031就足夠了。由于將多功能 的8位CPU和2KB閃速存儲器以及模擬電壓比較器集成到單個芯片上，從而成為一種多功能的微處理器，這 為許多嵌入式控制提供了一種極佳的方案，使傳統的51系列單片機的體積大、功耗大、 可選模式少等諸多困擾設計工程師們的致命弱點不復存在。關鍵詞：AT89C2051閃速存儲器模擬電壓比較器多功能的微處理器目錄第一章引言2 1. 1A/D

4、轉換器21. 1. 1 A/D轉換器的基本原理2 1.1.2 A/D轉換器的構成2 1. 1.3集成A/D轉換器 及應用2 2. 1器件和原理22. 1. 1 AT89C2051為什么可以不需要外部的A / D芯片? 2 2. 1.2 AT89c2051的A / D 轉換是如何實現的？ 2 3. 1電路23. 1. 1電路原理和器件選擇2 3. 1.2地址分配和連接2 4.1逐次逼近式24. 1.1逐次逼近式模/數（A/D）轉換器原理2 4. 1.2逐次逼近式A/D轉換器基本組成 2 4. 1.3典型模/數轉換器AT89C2051 25. 1. 3. 1芯片簡介26. 1. 3. 2 AT89

5、C2051 工作時序 27. 1. 3. 3 AT89c2051與微處理器的連接2 5. 1程序設計2 5. 1. 1程序功能28. 1. 2主要器件和變量的說明2 5.1.3程序代碼2參考文獻4附錄A 4附錄B 4 致謝4引言AT89c2051是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含2k bytes的可反復擦寫 的只讀Flash程序存儲器和128 bytes的隨機存取數據存儲器（RAM）,器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中 央處理器和Flash存儲單元，功能強大AT89C2051單片機可為您提供許多高性價比的應用 場

6、合。AT89c2051是一個功能強大的單片機，但它只有20個引腳，15個雙向輸入/輸出（I/O）端口，其中P1是一個完整的8位雙向I/O 口，兩個外中斷口，兩個16位可 編程定時計數器，兩個全雙向串行通信口，一個模擬比較放大器。同時AT89c2051的時鐘頻率可以為零，即具備可用軟件設置的睡眠省電功能，系統的 喚醒方式有RAM、定時/計數器、串行口和外中斷口，系統喚醒后即進入繼續(xù)工作狀態(tài)。省 電模式中，片內RAM將被凍結，時鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統被硬件復位 方可繼續(xù)運行。1. 1 A/D轉換器1.1.1, A/D轉換器的基本原理模擬電子開關S在采樣脈沖CPS的控制下重復接通,斷

7、開的過程.S接通時,ui （t）對C 充電,為采樣過程;S斷開時,C上的電壓保持不變,為保持過程.在保持過程中,采樣的模擬 電壓經數字化編碼電路轉換成一組n位的二進制數輸出.t0時刻S閉合,CH被迅速充電，電 路處于采樣階段.由于兩個放大器的增益都為1,因此這一階段uo跟隨ui變化,即 uo=ui. tl時刻采樣階段結束,S斷開，電路處于保持階段.若A2的輸入阻抗為無窮大,S為理 想開關,則CH沒有放電回路,兩端保持充電時的最終電壓值不變,從而保證電路輸出端的電 壓uo維持不變.（1）分辨率A/D轉換器的分辨率用輸出二進制數的位數表示，位數越多，誤差越小,轉換精度越高. 例如,輸入模擬電壓的變

8、化范圍為。5V,輸出8位二進制數可以分辨的最小模擬電壓為 5V2-8=20mV;而輸出12位二進制數可以分辨的最小模擬電壓為5V2-121. 22mV. （2）相對 精度在理想情況下,所有的轉換點應當在一條直線上.相對精度是指實際的各個轉換點偏離 理想特性的誤差.（3）轉換速度轉換速度是指完成一次轉換所需的時間.轉換時間是指從接到轉換控制信號開始,到輸 出端得到穩(wěn)定的數字輸出信號所經過的這段時間0<uiVREF/14<ui<3VREF/14時,7個比較 器中只有C1輸出為1, CP到來后，只有觸發(fā)器FF1置1,其余觸發(fā)器仍為0.經編碼器編碼后 輸出的二進制代碼為d2dld0=

9、001. 1.1. 2, A/D轉換器的構成3VREF/14 Cui<5VREF/14時，比較器Cl, C2輸出為1, CP到來后,觸發(fā)器FF1, FF2置1. 經編碼器編碼后輸出的二進制代碼為d2dld0=010. 5VREF/14Wuiuo,說明數字過大了，故將 最高位的1清除;若ui3位逐次逼近型A/D轉換器轉換開始前，先使Q1二Q2;Q3=Q l=0, Q5=l, 第一個CP到來后,Ql=l, Q2=Q3=Q4=Q5=0,于是FFA被置1, FFB和FFC被置0.這時加到D/A 轉換器輸入端的代碼為100,并在D/A轉換器的輸出端得到相應的模擬電壓輸出uo. uo和 ui在比較器

10、中比較，當若ui第二個CP到來后,環(huán)形計數器右移一位,變成Q2=l, Ql=Q3=Q4=Q5=0,這時門G1打開,若原來uc=l,則FFA被置0,若原來uc=0,則FFA的1 狀態(tài)保留.與此同時,Q2的高電平將FFB置1.第三個CP到來后,環(huán)形計數器乂右移一位， 一方面將FFC置1,同時將門G2打開,并根據比較器的輸出決定FFB的1狀態(tài)是否應該保留. 第四個CP到來后，環(huán)形計數器Q4=l, Q142=Q3=Q5=0,門G3打開，根據比較器的輸出決定 FFC的1狀態(tài)是否應該保留.第五個CP到來后,環(huán)形計數器Q5=l, Q1=Q2=Q3=Q1=O, FFA, FFB, FFC的狀態(tài)作為轉換結果，通

11、過門G6, G7, G8送出.工作原理 基本原理:對輸入模擬電壓和基準電壓進行兩次積分,先對輸入模擬電壓進行積分,將其變 換成與輸入模擬電壓成正比的時間間隔T1,再利用計數器測出此時間間隔，則計數器所計的 數字量就正比于輸入的模擬電壓;接著對基準電壓進行同樣的處理.1.1.3,集成A/D轉換 器及應用A/D轉換器的功能是將輸入的模擬信號轉換成一組多位的二進制數字輸出.不同 的A/D轉換方式具有各自的特點.并聯比較型A/D轉換器轉換速度快,主要缺點是要使用的 比較器和觸發(fā)器很多，隨著分辨率的提高,所需元件數目按幾何級數增加.雙積分型A/D轉 換器的性能比較穩(wěn)定，轉換精度高,具有很高的抗干擾能力，

12、電路結構簡單,其缺點是工作速 度較低,在對轉換精度要求較高,而對轉換速度要求較低的場合,如數字萬用表等檢測儀器 中，得到了廣泛的應用逐次逼近型A/D轉換器的分辨率較高,誤差較低,轉換速度較快,在一 定程度上兼顧了以上兩種轉換器的優(yōu)點，因此得到普遍應用.系統板上硬件連線 1）.把“單片機系統板”區(qū)域中的P1端口的P1.0-PL7用8芯排線連接到“動態(tài)數碼 顯示”區(qū)域中的A B C D E F G H端口上，作為數碼管的筆段驅動。（2）.把“單片 機系統板”區(qū)域中的P2端口的P2.0 P2.7用8芯排線連接到“動態(tài)數碼顯示"區(qū)域中的 SI S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8端口上，

13、作為數碼管的位段選擇。（3）.把“單片機系統板” 區(qū)域中的P0端口的P0.0P0.7用8芯排線連接到“模數轉換模塊”區(qū)域中的 D0D1D2D3D4D5D6D7端口上，A/D轉換完畢的數據輸入到單片機的P0端口 （4）.把“模 數轉換模塊”區(qū)域中的VREF端子用導線連接到“電源模塊”區(qū)域中的VCC端子上；（5）.把“模數轉換模塊”區(qū)域中的A2A1A0端子用導線連接到“單片機系統”區(qū)域中 的P3.4 P3.5 P3.6端子上；（6）.把“模數轉換模塊”區(qū)域中的ST端子用導線連接 到“單片機系統”區(qū)域中的P3.0端子上：（7） .把“模數轉換模塊”區(qū)域中的0E端 子用導線連接到“單片機系統”區(qū)域中的P3.1端子上；（8