單片機課程設計AD轉換

1、目錄一、課程設計目的-2 二、課程設計內容與要求-2三、芯片簡介-3 (一) A/D 轉換芯片 0809 引腳圖與功能簡介（二）8051 單片機引腳圖與引腳功能簡介 （三）8155 引腳圖及功能描述 四、設計方案及程序流程圖 -10五 、子模塊設計及硬件電路連接-12（一）A/D 轉換模塊（二）單片機模塊（三）數(shù)碼管動態(tài)掃描模塊六、總程序-19七 、課程設計總結-23 1收獲與體會 2遇到的問題及解決八、參考書目- 24一、課程設計目的一、課程設計目的單片機課程設計的目的就是要鍛煉學生的實際動手能力。在理論學習的基礎上，通過完成一個具有綜合功能的小系統(tǒng)，使學生將課堂上學到的理論知識與實際應用結

2、合起來，對電子電路、電子元器件等方面的知識進一步加深認識，同時在軟件編程、調試、相關儀器設備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高，為今后能夠獨立設計單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)設計工作打下一定的基礎。二、課程設計內容與要求二、課程設計內容與要求要求每個學生（或小組）都要自己動手獨立設計完成一個典型的單片機應用小系統(tǒng)。設計題目由指導教師提供，也可以自己選擇設計題目，但難度不應小于參考題目，需經指導教師審查后方可確定是否采納。一般 4 人為一小組。課程設計的時間為 1 周。設計的最終作品包括硬件和軟件兩個部分，要求能夠演示并達到設計指標的要求。每個學生（或小組）在作品完成后，要經指導教師檢查通過后才算完

3、成。課程設計報告每個學生一份，獨立完成。設計目的：利用 MCS-51 芯片及相關芯片構成模擬溫度檢測。設計要求：1、由可變電阻產生 05V 連續(xù)變化的模擬信號代表溫度0100 度。2、用 ADC 轉換器完成模擬量到數(shù)字量的轉換。3、用 LED 數(shù)碼管顯示檢測溫度結果并精確到小數(shù)點后一位三、芯片簡介三、芯片簡介（一）A/D 轉換模塊 ADC0809 是帶有 8 位 A/D 轉換器、8 路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的 CMOS 組件。它是逐次逼近式 A/D 轉換器，可以和單片機直接接口。 （1）ADC0809 的內部邏輯結構 由下圖可知，ADC0809 由一個 8 路模擬開關、一個地址鎖存

4、與譯碼器、一個 A/D 轉換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關可選通 8 個模擬通道，允許 8 路模擬量分時輸入，共用A/D 轉換器進行轉換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉換完的數(shù)字量，當 OE 端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉換完的數(shù)據(jù)。 （2） ADC0809 引腳結構ADC0809 各腳功能如下：D7-D0：8 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（+）：參考電壓正端。REF（-）：參考電壓負端。START：A/D 轉換啟動信號輸入端。ALE：地址鎖存允許信號輸入端。（以上兩種信號用于啟動 A/D 轉換）.EO

5、C：轉換結束信號輸出引腳，開始轉換時為低電平，當轉換結束時為高電平。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：時鐘信號輸入端（一般為 500KHz） 。A、B、C：地址輸入線。 ADC0809 對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是05V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線：4 條 ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當 ALE 線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將 A，B，C 三條地址線的地址信號進行鎖存，經譯碼后被選中的通道的模擬量進轉換器進行轉換。A，B 和 C 為地址輸入

6、線，用于選通 IN0IN7 上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7數(shù)字量輸出及控制線：11 條 ST 為轉換啟動信號。當 ST 上跳沿時，所有內部寄存器清零；下跳沿時，開始進行 A/D 轉換；在轉換期間，ST 應保持低電平。EOC 為轉換結束信號。當 EOC 為高電平時，表明轉換結束；否則，表明正在進行 A/D 轉換。OE 為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數(shù)據(jù)。OE1，輸出轉換得到的數(shù)據(jù)；OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7D0 為數(shù)字量輸出線。CLK

7、為時鐘輸入信號線。因 ADC0809 的內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為 500KHZ，VREF（） ，VREF（）為參考電壓輸入。（二） 、8051 單片機引腳圖與引腳功能簡介 電源: VCC - 芯片電源，接+5V； VSS - 接地端； 時鐘:XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 控制線:控制線共有 4 根， ALE/PROG:地址鎖存允許/片內 EPROM 編程脈沖 ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 PROG 功能：片內有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 PSEN:外 ROM 讀

8、選通信號。 RST/VPD:復位/備用電源。 RST（Reset）功能：復位信號輸入端。 VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。 EA/Vpp:內外 ROM 選擇/片內 EPROM 編程電源。 EA 功能：內外 ROM 選擇端。 Vpp 功能：片內有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，施加編程電源 Vpp。 I/O 線 80C51 共有 4 個 8 位并行 I/O 端口：P0、P1、P2、P3 口，共 32 個引腳。P3 口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線） 。（三）8155 引腳圖及功能描述8155 有 40 個引腳，采用雙列直插封裝，其引腳

9、圖和組成框圖如下頁圖所示。我們對 8155 的引腳分類說明如下： 地址/數(shù)據(jù)線 AD0AD7（8 條）：是低 8 位地址線和數(shù)據(jù)線的共用輸入總線，常和 51 單片機的 P0 口相連，用于分時傳送地址數(shù)據(jù)信息，當 ALE=1 時，傳送的是地址。I/O 口總線（22 條）：PA0PA7、PB0PB7 分別為 A、B口線，用于和外設之間傳遞數(shù)據(jù)；PC0PC5 為 C 端口線，既可與外設傳送數(shù)據(jù)，也可以作為 A、B 口的控制聯(lián)絡線。 (3) 控制總線（8 條）：RESET：復位線，通常與單片機的復位端相連，復位后，8155 的 3 個端口都為輸入方式。WR, RD：讀/寫線，控制 8155 的讀、寫操

10、作。ALE：地址鎖存線，高電平有效。它常和單片機的 ALE 端相連，在 ALE 的下降沿將單片機 P0 口輸出的低 8 位地址信息鎖存到 8155 內部的地址鎖存器中。因此，單片機的 P0 口和 8155連接時，無需外接鎖存器。CS：片選線，低電平有效。IO/M：RAM 或 I/O 口的選擇線。當=0 時，選中 8155 的256 B RAM；當=1 時，選中 8155 片內 3 個 I/O 端口以及命令/狀態(tài)寄存器和定時/計數(shù)器。TIMERIN、TIMEROUT：定時/計數(shù)器的脈沖輸入、輸出線。TIMERIN 是脈沖輸入線，其輸入脈沖對 8155 內部的 14 位定時/計數(shù)器減 1；為輸出線

11、，當計數(shù)器計滿回 0 時，8155 從該線輸出脈沖或方波，波形形狀由計數(shù)器的工作方式決定。.作片外 RAM 使用當 CE=0，IO/M=0 時，8155 只能做片外 RAM 使用，共 256 B。其尋址范圍由以及 AD0AD7 的接法決定，這和前面講到的片外 RAM 擴展時討論的完全相同。當系統(tǒng)同時擴展片外RAM 芯片時，要注意二者的統(tǒng)一編址。對這 256 B RAM 的操作使用片外 RAM 的讀/寫指令“MOVX” 。 作擴展 I/O 用當 CE=0，IO/M=1 時，此時可以對 8155 片內 3 個 I/O 端口以及命令/狀態(tài)寄存器和定時/計數(shù)器進行操作。與 I/O 端口和計數(shù)器使用有關

12、的內部寄存器共有 6 個，需要三位地址來區(qū)分。四、設計方案及程序流程圖四、設計方案及程序流程圖數(shù)據(jù)采集，主要由三大模塊組成：A/D 轉換模塊，8051 單片機模塊和七段譯碼顯示模塊。首先，通過實驗箱產生 0-5V 可調電壓；然后，將 0-5V 可調電壓輸入 A/D 轉換進行數(shù)模轉換，將 0-5V 的模擬量轉換成00H-FFH 的數(shù)字信號，出入到單片機中，作為輸入量進行倍率變換，并經軟件編程實現(xiàn)動態(tài)掃描，最終在七段譯碼顯示管上顯示出溫度變化。 該方案的前面部分本應用溫度傳感器，但試驗設備不足，便用 0-5V 電壓代替，之后的過程理論上皆可由實驗箱和編程實現(xiàn)，所以具有較高的可行性。開始A/D轉換啟

13、動延時取A/D輸出倍率轉換BCD碼轉換動態(tài)掃描顯示延時五、子模塊設計及硬件電路連接五、子模塊設計及硬件電路連接（一）（一）A/DA/D 轉換模塊：轉換模塊：（1）A/D 轉換原理圖及硬件電路連線圖示（2）實驗內容與步驟 利用實驗儀上的 0809 做 A/ D 轉換實驗，ZH(實驗儀上的 W1 電位器提供模擬量輸入。編制程序，將模擬量轉換成數(shù)字量，通過發(fā)光二極管 L1-L8 顯示。 A/ D 轉換器大致分有三類：一是雙積分 A/ D 轉換器，優(yōu)點是精度高，抗干擾性好，價格便宜，但速度慢；二是逐次逼近式A/ D 轉換器，精度、速度、價格適中；三是并行 A/ D 轉換器，速度快，價格也昂貴。實驗用

14、ADC0809 屬第二類，是 8 位 A/ D 轉換器。每采集一次一般需 100s。由于 ADC0809 A/ D 轉換器轉換結束后會自動產生 EOC 信號(高電平有效)，取反后將其與8031 的 INT0 相連，可以用中斷方式讀取 A/ D 轉換結果。 把 A/D 區(qū) 0809 的 0 通道 IN0 用插針接至 W1 的中心抽頭V01 插孔(0-5V)。 0809 的 CLK 插孔與分頻輸出端 T4 相連。 將 W2 的輸入 VIN 接+12V 插孔，+12V 插孔再連到外置電源的+12 上(電源內置時，該線已連好)。調節(jié) W2，使 V REF端為+5V。 將 A/D 區(qū)的 VREF連到 W

15、2 的輸出 VREF端。 EXIC1 上插上 74LS02 芯片，將有關線路按圖連好。 將 A/D 區(qū) D0-D7 用排線與 BUS1 區(qū) XD0-XD7 相連。 將 BUS3 區(qū) P3.0 用連到數(shù)碼管顯示區(qū) DATA 插孔。 將 BUS3 區(qū) P3.1 用連到數(shù)碼管顯示區(qū) CLK 插孔。 單脈沖發(fā)生/SP 插孔連到數(shù)碼管顯示區(qū) CLR 插孔。 仿真實驗系統(tǒng)在P.狀態(tài)下。以連續(xù)方式從起始地址 06D0 運行程序，在數(shù)碼管上顯示當前采集的電壓值轉換后的數(shù)字量，調節(jié) W1 數(shù)碼管顯示將隨著電壓變化而相應變化，典型值為 0-00H，2.5V-80H，5V-FFH。（3）參考程序 ORG 06D0H

16、START: MOV A,#00H MOV DPTR,#9000H MOVX DPTR,A MOV A,#00H MOV SBUF,A MOV SBUF,A MOVX A,DPTR DISP: MOV R0,A ANL A,#0FH LP: MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,A MOV R7,#0FH H55S: DJNZ R7,H55S MOV A,R0 SWAP A ANL A,#0FH MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,A MOV R7,#0FHH55S1: DJNZ R7,H55S1 LCALL DELAY AJMP STARTTAB

17、:DB 0fch,60h,0dah,0f2h,66h,0b6h,0beh,0e0h DB 0feh,0f6h,0eeh,3eh,9ch,7ah,9eh,8eh DELAY:MOV R6,#0FFh DELY2:MOV R7,#0FFh DELY1:DJNZ R7,DELY1 DJNZ R6,DELY2 RETEND（二）單片機處理模塊（二）單片機處理模塊（1）單片機處理模塊功能 由于本設計由可變電阻產生 05V 連續(xù)變化的模擬信號代表溫度0100 度，于是由單片機來完成由 A/D 轉換來的數(shù)字量到數(shù)碼管能顯示的 BCD 碼的轉換，由可變電阻產生 05V 連續(xù)變化的模擬信號代表溫度 0100 度

18、的公式為 x=D*1000/255=D*4，其中因要顯示到小數(shù)點后一位所以多乘以 10，A/D 轉換輸出值為 D（2）單片機處理程序參考1） 取 A/D 轉換輸出值 D STA: MOV A, DPTR2）延時程序 MOV R6,#0C8HLOOP1: MOV R7,#0F8HNOP LOOP2: DJNZ R7,LOOP2 DJNZ R6,LOOP1 3） 倍率程序 MOV B, #04H ;將從 AD 轉換器輸出的數(shù)字量乘 4 MUL AB MOV 40H, A MOV A, B MOV 41H, A4） BCD 碼轉換程序BMBCD: MOV R0, #40H ;被轉換數(shù)在 40H 開始

19、的 2 個單元中,共 2 個字節(jié) MOV R7, #02H ;2 個字節(jié) MOV R1, #4AH ;轉換后的 BCD 碼在 4AH 開始的 3 個單元中 MOV A, R0 MOV R5, A MOV A, R1 MOV R6, A MOV A, R7 MOV R3, A INC R3 CLR ACLBCD: MOV R1, A INC R1 DJNZ R3, CLBCD MOV A, R7 MOV B, #08H MUL AB MOV R3, ALPP0: MOV A, R5 MOV R0, A MOV A, R7 MOV R2, A CLR C LPP1: MOV A, R0 RLC A

20、 MOV R0, A INC R0 DJNZ R2, LPP1 MOV A, R6 MOV R1, A MOV A, R7 MOV R2, A INC R2 LPP2: MOV A, R1 ADDC A, R1 DA A MOV R1, A INC R1 DJNZ R2, LPP2 DJNZ R3, LPP0 MOV A, R6 MOV R1 , A MOV R2, #03H MOV R0, 4AH MOV R1, #79HLOOP3: MOV A, R0 ANL A, #0FH MOV R1, A MOV A, R0 SWAP A ANL A, #0FH INC R1 MOV R1, ALO

21、OP4: INC R0 INC R1 DJNZ R2, LOOP3（三）數(shù)碼管動態(tài)掃描模塊及其硬件電路連接圖（三）數(shù)碼管動態(tài)掃描模塊及其硬件電路連接圖8155 芯片，控制口地址：FF20H，A 口(字位)：FF21H，B 口(字段)：FF22H。本實驗不需硬件連線，閱讀如下硬件原理圖了解連接原理，連續(xù)運行程序后，觀察 LED 顯示結果。原理圖如下：參考程序ORG 00000HMOV A,#03H ；控制字，A,B 口輸出MOV DPTR,#0FF20H ；控制口地址MOVX DPTR,A MOV 7EH,#01H ；顯示緩沖區(qū)高位. MOV 7DH,#02H ；送要的顯示字符MOV 7CH,#

22、03H MOV 7BH,#04HMOV 7AH,#05HMOV 79H,#06HDIR： MOV R0,#79H ；設緩沖區(qū)指針MOV R3,#01H ；設字位，最低位MOV A,#00H ；關顯示MOV DPTR,#0FF21H ；字位口MOVX DPTR,ALD1: MOV A,R0 ；取顯示字符MOV DPTR,#SEGMOVC A,A+DPTRMOV DPTR,#0FF22HMOVX DPTR,A ；字段口輸出MOV DPTR,#0FF21H ；設置字位口MOV A,R3MOVX DPTR,A ；輸出MOV R7，#0FFH ；延時DJNZ R7，$INC R0 ；緩沖區(qū)指針加一JB

23、ACC.5，LD2 ；左移，是否是顯示最高位RL A MOV R3，A SJMP LD1 LD2: SJMP DIR SEG: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,DB 80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,84H六、總程序六、總程序 ORG 06D0HSTART: MOV A, #00H MOV DPTR, #9000H MOVX DPTR, A MOV R6, #0C8HLOOP1: MOV R7, #0F8H NOPLOOP2: DJNZ R7, LOOP2 DJNZ R6, LOOP1STA: MOV A, DPTR M

24、OV B, #04H ;將從 AD 轉換器輸出的數(shù)字量乘 4 MUL AB MOV 40H, A MOV A, B MOV 41H, ABMBCD: MOV R0, #40H ;被轉換數(shù)在 40H 開始的 2 個單元中,共 2 個字節(jié) MOV R7, #02H ;2 個字節(jié) MOV R1, #4AH ;轉換后的 BCD 碼在 4AH 開始的 3 個單元中 MOV A, R0 MOV R5, A MOV A, R1 MOV R6, A MOV A, R7 MOV R3, A INC R3 CLR ACLBCD: MOV R1, A INC R1 DJNZ R3, CLBCD MOV A, R7

25、MOV B, #08H MUL AB MOV R3, ALPP0: MOV A, R5 MOV R0, A MOV A, R7 MOV R2, A CLR C LPP1: MOV A, R0 RLC A MOV R0, A INC R0 DJNZ R2, LPP1 MOV A, R6 MOV R1, A MOV A, R7 MOV R2, A INC R2 LPP2: MOV A, R1 ADDC A, R1 DA A MOV R1, A INC R1 DJNZ R2, LPP2 DJNZ R3, LPP0 MOV A, R6 MOV R1 , A MOV R2, #03H MOV R0, 4

26、AH MOV R1, #79HLOOP3: MOV A, R0 ANL A, #0FH MOV R1, A MOV A, R0 SWAP A ANL A, #0FH INC R1 MOV R1, ALOOP4: INC R0 INC R1 DJNZ R2, LOOP3 MOV A, #03H :動態(tài)掃描程序 MOV DPTR, #0FF20H MOVX DPTR, ADIR: MOV R0, #79H MOV R3, #01H MOV A, #00H MOV DPTR, #0FF21H MOVX DPTR, ALD1: MOV A, R0 MOV DPTR, #SEG MOVC A, A+DPTR MOV DPTR, #0FF22H MOVX DPTR, A MOV DPTR, #0FF21H MOV A, R3 MOVX DPTR, A MOV R7, #0FFH DJNZ R7, $ INC R0 JB ACC.5, LD2 RL A MOV R3, A SJMP LD1LD2: SJMP DIR MOV R6,