單片機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目式教程-基于Keil和Proteus 第2版 習(xí)題答案 第6章 思考和練習(xí)解答

第6章思考和練習(xí)解答6.1什么叫A-D轉(zhuǎn)換？為什么要進(jìn)行A-D轉(zhuǎn)換？答：將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過程稱為A-D轉(zhuǎn)換。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，被檢測的信號往往是連續(xù)變化的模擬量，如電壓、溫度、壓力、流量、速度等，對于這些模擬量，單片機(jī)不能直接進(jìn)行處理，而必須將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，才能為單片機(jī)所接受和處理。6.2一個(gè)8位A-D轉(zhuǎn)換器的分辨率是多少？若基準(zhǔn)電壓為5V，該A-D轉(zhuǎn)換器能分辨的最小電壓變化是多少？10位和12位呢？答：A-D轉(zhuǎn)換器分辨率=UREF/2N，它表示輸出數(shù)字量變化一個(gè)相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量，其中N為A-D轉(zhuǎn)換的位數(shù)，N越大，分辨率越高，習(xí)慣上常以A-D轉(zhuǎn)換位數(shù)表示。8位A-D轉(zhuǎn)換器的分辨率是1/28=1/256≈3.9‰?；鶞?zhǔn)電壓5V時(shí)，能分辨的最小電壓變化是5V/256≈20mV。10位A-D轉(zhuǎn)換器的分辨率是1/210=1/1024≈0.98‰。基準(zhǔn)電壓5V時(shí)，能分辨的最小電壓變化是5V/1024≈4.9mV。12位A-D轉(zhuǎn)換器的分辨率是1/212=1/4096≈0.24‰。基準(zhǔn)電壓5V時(shí)，能分辨的最小電壓變化是5V/4096≈1.22mV。6.3圖6-1電路中，怎樣啟動(dòng)0809A-D轉(zhuǎn)換？答：參閱教材書P.158。C51程序中：XBYTE[0x7ff8+i]這條指令中包含3份信息，起到3種作用：3份信息：=1\*GB3①片選0809（0x7ff8=0111111111111000，高8位中，P2.7=0，有效）；=2\*GB3②當(dāng)前轉(zhuǎn)換的通道地址（低3位）i（當(dāng)前是000，通道地址隨i遞增）；=3\*GB3③執(zhí)行該指令（輸出）時(shí)，片內(nèi)硬件自動(dòng)使有效。3種作用：=1\*GB3①DPTR=7FF8H最低3位地址A2A1A0（000）輸入到0809模擬信號通道地址輸入端CBA；=2\*GB3②P2.7有效和有效（均為低電平）或非后，全0出“1”，使0809ALE信號有效，鎖存從CBA輸入的通道地址000；=3\*GB3③同時(shí)使0809START信號有效，啟動(dòng)A-D轉(zhuǎn)換。6.4圖6-5電路中，ADC0832數(shù)據(jù)輸入輸出端DI、DO端連接在一起，會(huì)不會(huì)引起沖突？答：根據(jù)ADC0832串行A-D轉(zhuǎn)換工作時(shí)序，DI端在接收主機(jī)起始和通道配置信號后關(guān)斷，直至再次出現(xiàn)下跳變，DO端在DI端有效期間始終處于三態(tài)，因此DI端與DO端可與RXD端連接在一起，不會(huì)引起沖突。6.5什么叫D-A轉(zhuǎn)換？基本原理是什么？若D=65H，UREF=5V，求D-A轉(zhuǎn)換后輸出電壓多少？答：將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的過程稱為D-A轉(zhuǎn)換。D-A轉(zhuǎn)換的基本原理是應(yīng)用電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，將N位數(shù)字量逐位轉(zhuǎn)換為模擬量并求和，從而實(shí)現(xiàn)將N位數(shù)字量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量。輸出電壓UO應(yīng)與輸入數(shù)字量D成正比：UO=（D0×20+D1×21+…+DN-1×2N-1）×UREF/2N=101×5/256≈1.973V（65H=101）6.6什么叫單緩沖和雙緩沖工作方式？各有什么功能？答：參閱教材書P.173~174。6.7已知0809A-D轉(zhuǎn)換中DPTR值，試指出其片選端和當(dāng)前A-D的通道編號。=1\*GB3①DPTR=DFF9H =2\*GB3②DPTR=FDFFH答：=1\*GB3①DPTR=DFF9H；DFF9H=1101111111111001，片選端：P2.5；通道編號：1。=2\*GB3②DPTR=FDFFH；FDFFH=1111110111111111，片選端：P2.1；通道編號：7。6.8已知0809片選端和當(dāng)前A-D的通道編號，試指出A-D轉(zhuǎn)換中DPTR值。=1\*GB3①片選端：P2.4；通道編號：0 =2\*GB3②片選端：P2.0；通道編號：6答：=1\*GB3①片選端：P2.4；通道編號：0；DPTR=1110111111111000=EFF8H。=2\*GB3②片選端：P2.0；通道編號：6；DPTR=1111111011111110=FEFEH。6.9參照任務(wù)18.1，要求用查詢方式實(shí)現(xiàn)A-D轉(zhuǎn)換，試畫出ProteusISIS虛擬電路，編制程序，并仿真調(diào)試。解：查詢方式。0809EOC端可不必通過反相器與或相連，直接與80C51P1口或P3口中任一端線相連（設(shè)為P1.0），如圖6-24所示，其余部分與圖6-15電路完全相同。圖圖6-24ADC0808查詢方式A-D轉(zhuǎn)換并動(dòng)態(tài)顯示電路8+5V模擬量輸入ALESTARTD0～D7ADC0808CBAIN0～I(xiàn)N7CLKOEUREF+UREF-EOC83A0～A274373D0～D7Q0～Q7G≥1≥18共陽數(shù)碼管8CLKQ0～Q7D0～D774LS377Dpgfedcba+5VR2R1R0VT2VT1VT0Vt3R380C51P0ALEP2.7P0P1.4P1.5P1.6P2.6P1.7P1.0C51編程如下：畫出Proteus仿真電路如圖6-25所示。圖圖6-25ADC0808查詢方式A-D（ALE輸出CLK）Proteus仿真電路6.10參照任務(wù)18.1，要求用延時(shí)等待方式實(shí)現(xiàn)A-D轉(zhuǎn)換，試畫出ProteusISIS虛擬電路，編制程序，并仿真調(diào)試。解：延時(shí)等待方式。0809EOC端可不必與80C51相連，而是根據(jù)時(shí)鐘頻率計(jì)算出A-D轉(zhuǎn)換時(shí)間（每路每次A-D需64個(gè)時(shí)鐘周期），略微延長后直接讀A-D轉(zhuǎn)換值。ADC0808延時(shí)方式A-D電路如圖6-26所示，0808EOC對外開路，其余部分與圖6-15電路完全相同。圖圖6-26ADC0808延時(shí)方式A-D轉(zhuǎn)換并動(dòng)態(tài)顯示電路8+5V模擬量輸入ALESTARTD0～D7ADC0808CBAIN0～I(xiàn)N7CLKOEUREF+UREF-EOC83A0～A274373D0～D7Q0～Q7G≥1≥18共陽數(shù)碼管8CLKQ0～Q7D0～D774LS377Dpgfedcba+5VR2R1R0VT2VT1VT0VT3R380C51P0ALEP2.7P0P1.4P1.5P1.6P2.6P1.7C51編程如下：查詢方式與延時(shí)等待方式的區(qū)別是，前者是在啟動(dòng)A-D后，不斷查詢，直到EOC變?yōu)楦唠娖?，表明A-D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，讀A-D值；后者是在啟動(dòng)A-D后延遲一段時(shí)間直接讀A-D值，而根本不管EOC是低電平還是高電平，這樣延遲時(shí)間必須大于0809A-D轉(zhuǎn)換時(shí)間，好在0809A-D轉(zhuǎn)換時(shí)間與0809CLK有固定關(guān)系，轉(zhuǎn)換一次需64個(gè)時(shí)鐘周期。而80C51一個(gè)機(jī)周內(nèi)二次發(fā)出ALE信號，即需要延時(shí)大于（64÷2）=32機(jī)周，0809就能完成A-D轉(zhuǎn)換，取延遲等待時(shí)間比0809A-D轉(zhuǎn)換時(shí)間32機(jī)周略長即可。畫出Proteus仿真電路如圖6-27所示。圖圖6-270808延時(shí)方式A-D（ALE輸出CLK）Proteus仿真電路6.11根據(jù)下列已知條件，試求D/A轉(zhuǎn)換后輸出電壓UA。=1\*GB3①D=80H，UREF=5V，N=8 =2\*GB3②D=345H，UREF=3V，N=12解：=1\*GB3①UA=D×UREF/2N=128×5/256=2.50V （80H→128）=2\*GB3②UA=D×UREF/2N=837×3/4096=0.613V （345H→837）6.12已知0832D-A單緩沖電路如圖6-21所示，要求輸出圖6-23所示連續(xù)鋸齒波，其峰值對應(yīng)FFH，fOSC=6MHz，試編制程序，畫出ProteusISIS虛擬電路，并仿真調(diào)試。解：C51編程如下：畫出ProteusISIS虛擬電路如圖9-97所示。圖圖9-97ProteusISIS虛擬仿真DAC0832D-A電路ProteusISIS虛擬仿真調(diào)試：左鍵雙擊圖9-97所示電路中AT89C51，裝入Hex文件。全速運(yùn)行后，示波器跳出所求鋸齒波，如圖9-98所示。示波器Y軸（幅度）可選1V/格，若短路RP2（運(yùn)放增益為0），則鋸齒波幅度為UREF=5V。調(diào)節(jié)RP2，可調(diào)節(jié)運(yùn)放增益，從而增加鋸齒波幅度（RP2取10kΩ或以上，運(yùn)放正負(fù)電源取±15V）。示波器X軸（時(shí)間）可選1ms/格。我們看到：在同一設(shè)置條件下，用匯編程序和用C51程序虛擬仿真得出的鋸齒波，周期是不一樣的。匯編程序根據(jù)理論計(jì)算為2560機(jī)器周期，若晶振取6MHz（2s/機(jī)周），則周期為5.12ms；觀測虛擬仿真示波器鋸齒波周期約5格（5ms）略多些，與理論計(jì)算相符。C51程序因需KeilC51編譯器編譯轉(zhuǎn)換為匯編程序，因此無法理論計(jì)算鋸齒波周期（若要計(jì)算，可根據(jù)編譯后的匯編程序計(jì)算），從示波器鋸齒波周期上看，C51程序產(chǎn)生的鋸齒波周期明顯大于匯編程序產(chǎn)生的鋸齒波周期，C51約17格（17ms）略少些。此事說明：C51程序的實(shí)時(shí)控制性能劣于匯編程序，在要求較高的場合，可能不能滿足需要。a)b)a)