基于51單片機的模數(shù)轉(zhuǎn)換(AD)實驗設計

1、 HEFEI UNIVERSITY單片機課程綜述報告主 題 基于51單片機的模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）實驗設計 姓 名 郭麗麗 專業(yè) 通信工程 學 號 1105021006 班 級 11級通信（1）班 指導老師 汪濟洲 2014 年 6 月 2 日目 錄1.實驗目的與要求11.1實驗目的11.2實驗要求12.實驗原理12.1電路原理圖12.2 Proteus7.4 軟件簡介23、實驗步驟64、源程序代碼65. 實驗結(jié)果分析106.總結(jié)101.實驗目的與要求1.1實驗目的1. 掌握A/D轉(zhuǎn)換與單片機的接口方法2. 了解A/D芯片ADC0809轉(zhuǎn)換性能及編程方法3. 通過實驗了解單片機如何進行數(shù)據(jù)采集1.

2、2實驗要求1. 采用查詢法或中斷法編程進行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位串行數(shù)碼管顯示05V數(shù)值，小數(shù)點保留三位，實現(xiàn)簡易電壓表功能。2.實驗原理2.1電路原理圖熟悉8051的輸入輸出端口的使用方法, 本實驗的電路連接如圖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)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于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，該軟件的特點是：實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成

3、的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(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。支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：ARM7(LPC21xx)、 8051/52系列、AVR系列、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、設置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2、MPLAB等軟件。具有強大的原理圖繪制功能?？傊?，該

4、軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。其操作界面如下圖所示：圖2 Proteus操作頁面2.模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）實驗設計ADC0809簡介ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)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(zhuǎn)換器，可以和單片機直接接口。圖3 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖4 ADC0809芯片ADC0809由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)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(zhuǎn)換器進行轉(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OE端為高電平時

5、，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)：由下圖可知，ADC0809由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)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(zhuǎn)換器進行轉(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OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 圖5ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)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。STA

6、RT：A/D轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換）EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時為低電平，當轉(zhuǎn)換結(jié)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。3、實驗步驟1. Proteus軟件中繪制單片機實驗電路；2. 在Keil C軟件中編制匯編或C程序，軟件調(diào)試；3. 在Proteus中加載實驗程序，觀察并記錄實驗結(jié)果。 4、源程序代碼#include <reg52.h>/*引腳定義*/sbit dis_ab=P30;sbit dis_clk=P

7、31;sbit CLK=P34; sbit ST=P35; sbit EOC=P36; sbit OE=P37; /*7SEG-LED段碼表*/Unsignedcharcode LedTab21=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x76,0x73,0x3e,0x00, 0x40;/*/unsigned char data num_1; /存儲十六進制轉(zhuǎn)化為兩個單十六進制數(shù)的值unsigned char data num_2;unsigned char data num

8、_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; while(1) ST=1;/發(fā)高脈沖啟動采樣信號ST=0;doCLK=!CLK;/提供采樣時鐘信號，直到采樣結(jié)束為止 while(!EOC);OE=1;num=P1;/讀取

9、采樣值num=5000*num/255;/將0#FFH采樣值轉(zhuǎn)化為05V數(shù)值（05000）HexToDec(num);/將16進制數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為10進制數(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);/采樣延時間隔，決定采樣頻率 /*延時子程序*/void Delay(unsigned int x)unsigned int j;for(j=0;j<x;j+);/*/功能

10、：串行模擬時鐘注意事項：用到delay.h中的延時子程序形參：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)(num_serial&0x80);num_serial<<=1;DispClk

11、();/*/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;void HexToDec(unsigned int x) /十六進制轉(zhuǎn)十進制num_1=x%10;/個位x=x/10;num_2=x%10;/十位x=x/10;num_3=x%10;x=x/10;num_4=x%10;5. 實驗結(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。通過實驗，會發(fā)現(xiàn)：（1）當POT-LIN原件上的滑片位置位于參考圖的上方時，LED會全亮；（2）當POT-LIN原件上的滑片位于最下方時，LED全暗；（3）當POT-LIN原件上的滑片位于上下之間的位置時，則會有其對應的LED顯示效