AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、A/D 轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)報(bào)告摘要本設(shè)計(jì)是利用AT89C51、ADC0809、CD4027芯片為核心，加以其他輔助電路實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的A/D 轉(zhuǎn)換，其中以單片機(jī) AT89C51為核心控制A/D 轉(zhuǎn)換器。先是對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，然后用ADC0809對(duì)信號(hào)實(shí)現(xiàn)從模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。 改變采樣數(shù)據(jù)，調(diào)整電路，使其達(dá)到精確轉(zhuǎn)換。目錄1.方案設(shè)計(jì)與論證11.1 理論分析11.2 輸出、輸入方案選擇11.3 顯示方案21.4 時(shí)鐘脈沖選擇22.硬件設(shè)計(jì)22.1A/D 轉(zhuǎn)換器模塊22.2 單片機(jī)模塊32.3JK 觸發(fā)器模塊43 軟件設(shè)計(jì)44.仿真驗(yàn)證與調(diào)試54.1 測試方法54.2 性能測試儀器74.4 誤差分析75.設(shè)計(jì)

2、總結(jié)及體會(huì)5附錄（一）實(shí)物圖6附錄（二）軟件程序61.方案設(shè)計(jì)與論證1.1理論分析8 位 A/D 轉(zhuǎn)換由芯片內(nèi)部的控制邏輯電路、時(shí)序產(chǎn)生器、移位寄存器、D/A 轉(zhuǎn)換器及電壓比較器組成，它具有將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的特性，其原理圖如下：AD 轉(zhuǎn)換原理圖（1）1.2 輸出、輸入方案選擇A/D 轉(zhuǎn)換器有多路選擇器，可選擇八路模擬信號(hào) IN0IN 7 中的一路進(jìn)入 A/D 轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)在選擇 IN 0 通道作為輸入，則對(duì)應(yīng)的地址碼位ADD C=0、ADD B=0、ADD A =0。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后，OE=1，打開三態(tài)輸出鎖存緩沖器，將轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從D7D0 口輸出到單片機(jī)的P0 端口。IN 口輸入D 端口輸出A/D

3、 轉(zhuǎn)換器圖（ 2）1.3 顯示方案單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示有兩種動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種方法，由于靜態(tài)控制數(shù)碼管每次只能顯示一位，造成資源浪費(fèi)，所以選擇動(dòng)態(tài)掃描，并增加變換頻率。1.4 時(shí)鐘脈沖選擇方案一：可以直接用矩形波來控制方案二： ALE 通過 JK 觸發(fā)器完成二分頻，然后 Q 端接 CLK 。因?yàn)榫д竦念l率是 12MHz ，ALE 的頻率為 12NHz×1/6=2MHz,經(jīng)過 JK觸發(fā)器二分頻后就是1MHz.2.硬件設(shè)計(jì)2.1 A/D轉(zhuǎn)換器模塊A/D 轉(zhuǎn)換電路圖（ 3）模擬量從 IN0 端口輸入，經(jīng)電壓比較器后輸入到控制電路，轉(zhuǎn)換后從 D0D7 口輸出，地址碼位ADD C=0、ADD B=

4、0、ADD A=0。OE端輸出允許控制信號(hào)，EOC 轉(zhuǎn)換結(jié)束控制信號(hào)， EOC=0，轉(zhuǎn)換結(jié)束后 EOC=1。START 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，上升沿將片內(nèi)寄存器清零，下降沿開始 A/D 轉(zhuǎn)換。時(shí)鐘信號(hào)輸入端CLOCK 接觸發(fā)器 Q 端，把 1MHz的信號(hào)作為時(shí)鐘脈沖輸入。2.2 單片機(jī)模塊圖（ 4）如圖（ 4），選用 89C51 單片機(jī)， 89C51 單片機(jī)本身的電源電壓是 5v，有兩種低功耗方式：待機(jī)方式和掉電方式。在掉電狀態(tài)下，其耗電電流為 3mA，在掉電方式下提供約 50mA 的電流。 80C51 單片機(jī)是 8 位單片機(jī)，速度較慢，且不能在線編程。在單片機(jī)的外部加一個(gè)振蕩電路， 這個(gè)電路有晶振和

5、兩個(gè)電容組成，晶振兩端分別接到兩個(gè)電容的一端， 兩個(gè)電容的另一端都要接地。這兩個(gè)電容串聯(lián)的容量就是就等于負(fù)載電容，這兩個(gè)電容選用33PF 的。在 P0 端口接一個(gè)上拉電阻，增加高電平驅(qū)動(dòng)能力。P0 口輸出七段碼， P2.0、P2.1、P2.2 口輸出位選碼。2.3JK 觸發(fā)器模塊圖（ 5）JK 觸發(fā)器具有置 0、置 1、保持、翻轉(zhuǎn)的功能。 J=1，K=0 時(shí)，置 1；J=0，K=1 時(shí)，置 0；J=K=0，保持；J=K=1，CLK 下降沿到來時(shí)翻轉(zhuǎn)。3.軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件流程圖如下圖（6），其中主要包含這三部分，即信號(hào)采樣、 A/D 轉(zhuǎn)換、輸出顯示。信號(hào)采樣：先產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的正脈沖信號(hào)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)

6、行采樣。A/D 轉(zhuǎn)換：對(duì)輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，把數(shù)據(jù)分取個(gè)位、十分位、百分位。輸出顯示：位選端P2.0、P2.1、p2.2 分別顯示個(gè)位、十分位、百分位，完成三位顯示。開始系統(tǒng)初始化信號(hào)采樣否A/D 轉(zhuǎn)換完輸出顯示結(jié)束圖（ 6）4.仿真驗(yàn)證與調(diào)試4.1測試方法系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，初始值顯示0.00，最大值為 5.00。步驟： 1）接入 5V 電源；2）改變滑動(dòng)變阻器的阻值，觀察數(shù)碼管的顯示的變化。初始圖（ 7）最大值圖（ 8）4.2 性能測試儀器直流電源數(shù)字萬用表4.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表組別12345678910仿真（ V）0.000.290.851.451.852.743.744.354

7、.725.00實(shí)測（ V）0.000.290.811.421.872.663.674.314.724.97顯示（ V）0.000.320.881.471.862.763.724.334.735.004.4 誤差分析造成本實(shí)驗(yàn)的誤差可能有以下幾點(diǎn)原因：1）在接入電源時(shí)的導(dǎo)線可能增加阻值； 2）滑動(dòng)變阻器可能引起阻值誤差；3）萬用表的接觸不良也有誤差。5.設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì)在收到任務(wù)時(shí)， 根據(jù)要求從總體到部分來仔細(xì)分析任務(wù)，最后到具體的器材使用，而且對(duì)每個(gè)組員合理分配任務(wù)。在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)每個(gè)模塊設(shè)計(jì)多方案，從中擇優(yōu)選用。硬件部分要注意所加電壓不能過大，否則會(huì)燒毀集成塊。實(shí)際電路焊接時(shí)，線路要盡量短、直，

8、便于以后檢查。對(duì)于每一點(diǎn)要焊實(shí)，不能出現(xiàn)虛焊，不可短路。軟件設(shè)計(jì)要模塊化，語言要盡量簡潔程序應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，程序代碼簡潔，具有較高執(zhí)行效率。對(duì)于變量的使用，盡可能多的使用局部變量，編寫程序需要不斷的修改、整理、優(yōu)化，以使程序具有較少的代碼量，較高工作效率。這設(shè)計(jì)讓我們學(xué)到了很多知識(shí)，了解和掌握許多芯片的作用和功能。通過小組成員的共同努力實(shí)驗(yàn)終于出來了，非常有成就感。也要感謝老師的悉心指導(dǎo)。附錄（一）實(shí)物圖附錄（二）軟件程序#include <reg51.h>#include <intrins.h>#define uint unsigned int#define uch

9、ar unsigned charsbit ST=P24;sbit OE=P25;sbit EOC=P26;sbit w_select1=P20;sbit w_select2=P21;sbit w_select3=P22;sbit w_select4=P23;uchar num_1=0,num_2=0,num_3=0;/uchar code table10 = 0x03, 0x9f, 0x25, 0x0d, 0x99, 0x49, 0x41, 0x1f, 0x01, 0x09;/uchar code table10 = 0xC0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x

10、82, 0xf8, 0x80, 0x90;uchar code table10 = 0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f; /* * 名稱 : Delay_1ms()* 功能 :延時(shí)子程序，延時(shí)時(shí)間為1ms * x* 輸入 : x ( 延時(shí)一毫秒的個(gè)數(shù) )* 輸出: 無*/void Delay_1ms(uint x)uint h,k;/uchar k;for(h = x; h >0; h-) for(k = 20; k>0; k-);void DA_change(uchar k)float D_valu

11、e;D_value=5*k/255;num_1=D_value/1;/取個(gè)位值num_2=(D_value-num_1)*10/1;/取小數(shù)點(diǎn)后第一位值num_3=(D_value-num_1)*10-num_2)*10/1;/取小數(shù)點(diǎn)后第二位值/* 名稱： Display(uchar k)* 功能： 將參數(shù)分成十位、個(gè)位分別顯示* 輸入： k ( 鍵盤數(shù)值 )* 輸出： P0 口輸出七段碼， P2 口輸出位選碼*/void Display()P0 = tablenum_1+0x80;/w_select3=0; Delay_1ms(1);/w_select3=1;/需顯示小數(shù)點(diǎn)顯示 5ms個(gè)位消隱P0 = tablenum_2;w_select2=0; Delay_1ms(1);/w_select2=1;/P0 = tablenum_3;w_select1=0; Delay_1ms(1);/顯示 5ms小數(shù)點(diǎn)后第一位消隱顯示 5ms小數(shù)點(diǎn)后第二位/* 名稱 : Main()* 功能 : 主函數(shù)*/void main(void)uchar Key_Value = 16;/兩次讀出的鍵值u