A D轉(zhuǎn)換及多位數(shù)碼顯示實(shí)驗(yàn)

1、課 程：微處理器原理與應(yīng)用課 時(shí)：4學(xué)時(shí)教學(xué)環(huán)境：?jiǎn)纹瑱C(jī)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)方法：講解相關(guān)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四 A/D轉(zhuǎn)換及多位數(shù)碼顯示實(shí)驗(yàn) 一、目的、任務(wù)和要求1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握8051單片機(jī)控制的多位數(shù)碼顯示器電路的設(shè)計(jì)方法、程序結(jié)構(gòu)和編程方法。2. 掌握LED動(dòng)態(tài)掃描顯示器的掃描方法和程序結(jié)構(gòu)，同時(shí)進(jìn)一步掌握單片機(jī)擴(kuò)展I/O接口、定時(shí)中斷的應(yīng)用和編程方法。3. 掌握8051單片機(jī)控制的A/D轉(zhuǎn)換電路的硬件設(shè)計(jì)、程序結(jié)構(gòu)和編程方法。4. 掌握ADC0809芯片的工作原理和完成A/D轉(zhuǎn)換的三種等待工作方式以及三種工作方式下的硬件電路和程序結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法1.2 實(shí)驗(yàn)任務(wù)搭建一個(gè)單片機(jī)控制的A

2、/D轉(zhuǎn)換及多位數(shù)碼顯示電路，編寫(xiě)并調(diào)試通過(guò)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)單路A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)碼顯示的程序。本實(shí)驗(yàn)采用七段LED數(shù)碼管來(lái)顯示A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)值。1.3實(shí)驗(yàn)要求通過(guò)利用8051單片機(jī)的并行擴(kuò)展功能和采用ADC0809芯片，搭建一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換電路，采用七段LED數(shù)碼管來(lái)顯示A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)值。設(shè)計(jì)并調(diào)試通過(guò)相應(yīng)的程序。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器件2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備（1）微型計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）(裝配相關(guān)軟件)，（2）單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱或開(kāi)發(fā)板。2.2電路元器件本實(shí)驗(yàn)采用Protues仿真軟件搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)電路，進(jìn)行電路仿真分析，不需要實(shí)際的元器件。若實(shí)驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)箱或萬(wàn)能板(或面包板)搭建電路，則需要如下元器件：ADC

3、0809，74LS02，10k電位器、七段LED數(shù)碼管，74HC595、三極管9013、LED限流電阻、軟導(dǎo)線等。學(xué)生可自己在課后搭建電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并與仿真實(shí)驗(yàn)比較。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟3.1參考電路與程序代碼1單片機(jī)控制ADC0809芯片的A/D轉(zhuǎn)換參考電路該電路圖是在80C51單片機(jī)最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)并行總線擴(kuò)展ADC0809芯片，再將電位器的輸出模擬電壓信號(hào)接ADC0809的模擬信號(hào)輸入端，同時(shí)采用擴(kuò)展的方法接入一個(gè)多位7段LED數(shù)碼顯示器。如圖6.1所示。+5V+5V+5V圖6.1 單片機(jī)控制ADC0809芯片的A/D轉(zhuǎn)換電路簡(jiǎn)圖如圖6.1（A）所示，8051數(shù)據(jù)線P0.1P0.7連

4、接0809數(shù)據(jù)口OUT8OUT0，8051地址線P2.0P2.2連接0809模擬輸入信號(hào)的地址線ADDAADDC，8051地址線P2.7與讀寫(xiě)控制線/RD、/WR通過(guò)或非門(mén)芯片74LS02連接0809的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)START、模擬輸入端地址鎖存信號(hào)ALE和轉(zhuǎn)換輸出控制端OE，0809的外接時(shí)鐘信號(hào)CLOCK由8051單片機(jī)的ALE信號(hào)提供，0809的AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC接8051的P3.5腳(查詢方式用)。AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)由8051串口和串并轉(zhuǎn)換芯片74HC595送至LED數(shù)碼管的段碼數(shù)據(jù)線，8051的P1.0P1.4腳作為位數(shù)據(jù)線經(jīng)過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)器連接數(shù)碼管的陽(yáng)極。8VCCD7D0IN-0A

5、DDAADDBADDC CLKOE EOC ALESTARTADC0809P0口P1口 ALEP2口INTX/WR/RD8051373地址及讀寫(xiě)邏輯88顯示控制和顯示器8地址及讀寫(xiě)邏輯。圖6.1（B） 單片機(jī)控制ADC0809芯片的AD轉(zhuǎn)換電路簡(jiǎn)圖B也可以如圖6.1B所示，ADC0809和數(shù)碼顯示電路都通過(guò)并行總線來(lái)擴(kuò)展，由于8051總線是數(shù)據(jù)地址復(fù)用總線，當(dāng)?shù)刂房臻g緊缺時(shí)可用74LS373芯片來(lái)完成總線解復(fù)用和增加一些地址空間。2單片機(jī)控制ADC0809芯片的AD轉(zhuǎn)換電路的參考程序代碼(1) 圖6.1（A）電路的參考程序代碼 PORT7 EQU 7FFFH ；通道7啟動(dòng)地址 ORG 0000

6、H LJMP START ORG 0100H START:MOV SCON,#00H MOV R3,#50 ；設(shè)置顯示循環(huán)變量的初值 LOOP:NOP MOV DPTR,#PORT7 MOVX DPTR,A ；啟動(dòng)通道7 MOV R2,#250 DJNZ R2,$ ；等待方式讀 MOVX A,DPTR ；讀AD轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV B,#100 ；以下完成二十進(jìn)制轉(zhuǎn)換 DIV AB MOV 30H,A ；存百位 MOV A,#10 XCH A,B DIV AB MOV 31H,A ；存十位 MOV 32H,B ；存?zhèn)€位 NOP DISP:LCALL DL0 ；延時(shí)6ms左右 MOV A,30H ；

7、取百位數(shù)送顯 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR ；轉(zhuǎn)換成段碼 CLR P3.2 MOV SBUF,A ；低位先發(fā)，送出百位段碼 JNB TI,$ CLR TI SETB P3.2 ；鎖存輸出 MOV P1,#02h LCALL DL0 MOV A,31H ；取十位數(shù) MOVC A,A+DPTR CLR P3.2 MOV SBUF,A ；低位先發(fā)，送出十位段碼 JNB TI, $ CLR TI SETB P3.2 MOV P1,#04H LCALL DL0 MOV A,32H ；取個(gè)位數(shù) MOVC A,A+DPTR CLR P3.2 MOV SBUF,A ；低位先發(fā)，送出個(gè)

8、位段碼 JNB TI,$ CLR TI SETB P3.2 MOV P1,#08H DJNZ R3, DISP ；循環(huán)顯示50次 MOV R3,#50 ；約1秒AD采樣一次 LJMP LOOP DL0：:MOV R0,#6 ；延時(shí)6ms左右 DL1:MOV R1,#2 DL2:MOV R2,#250 DJNZ R2,$ DJNZ R1,DL2 DJNZ R0,DL1 RET TAB：DB 0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H，92H，82H，0F8H，80H DB 90H，88H，83H，0C6H，0A1H，86H，8EH，8CH，0FFH END （2）圖6.1（B）電路的參考程序

9、代碼PORT EQU 0CFA0H ； EL-MUL- 型實(shí)驗(yàn)箱通道0啟動(dòng)地址ORG 0000HLJMP STARTORG 4100HSTART： MOV DPTR， #PORT MOVX DPTR， A ；啟動(dòng)通道0MOV R0， #0FFHDJNZ R0， $ ；延時(shí)等待MOVX A， DPTR ；讀結(jié)果MOV R1， ADISP： MOV A， R1 ；從R1中取轉(zhuǎn)換結(jié)果SWAP A ；分離高四位和低四位ANL A， #0FH ；并依次存放在50H到51H中MOV 50H， AMOV A， R1ANL A， #0FHMOV 51H， ADISP2： MOV DPTR， #0CFE9H ；

10、CFE9H是8279控制口地址MOV A， #90HMOVX DPTR， A ；寫(xiě)顯示RAM命令字DISP3：MOV R0， #50H ；R0存放待顯數(shù)字的存儲(chǔ)地址MOV R1， #02H ；R1存放待顯數(shù)字的位數(shù)MOV DPTR， #0CFE8H ；CFE8H 是8279數(shù)據(jù)口地址DL0：MOV A， R0ACALL TABLE ；轉(zhuǎn)換為顯碼MOVX DPTR， A ；送顯碼輸出INC R0DJNZ R1， DL0SJMP DEL1 ；轉(zhuǎn)入延時(shí)TABLE：INC AMOVC A， A+PCRETDB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07HDB 7FH，6FH，77H，

11、7CH，39H，5EH，79H，71HDEL1：MOV R6， #255 ；延時(shí)一段時(shí)間使顯示更穩(wěn)定DEL2：MOV R5， #255DEL3：DJNZ R5， DEL3DJNZ R6， DEL2LJMP START ；循環(huán)，再開(kāi)始取樣。END 3單片機(jī)控制ADC0809芯片的AD轉(zhuǎn)換電路的參考程序結(jié)構(gòu) ( 圖6.1A電路的參考程序代碼 ) ( 圖6.1B電路的參考程序代碼 )程序地址分配（ORG）START：串口初始化LOOP：?jiǎn)?dòng)AD轉(zhuǎn)換延時(shí)等待（100µs以上）讀取DISP：分離成3個(gè)十進(jìn)制數(shù)同時(shí)每位送顯示（段碼及位碼）調(diào)用延時(shí)子程序DL0循環(huán)（轉(zhuǎn)LOOP）DL0：延時(shí)子程序（

12、6ms左右）END程序地址分配（ORG）START：?jiǎn)?dòng)AD轉(zhuǎn)換延時(shí)等待（100µs以上）讀取DISP：分離成2個(gè)十六進(jìn)制數(shù)DISP2：設(shè)置8279寫(xiě)顯示命令字DISP3：顯示循環(huán)初始化DL0：2位顯示程序（循環(huán)2次送顯）DEL1：延時(shí)程序段（200ms左右）轉(zhuǎn)回STARTEND4. 深入實(shí)驗(yàn)問(wèn)題（學(xué)生獨(dú)立完成）(1)對(duì)于圖6.1（A），電位器的輸出信號(hào)AN0改接0809的ADIN1，試修改程序并加以驗(yàn)證。(2)對(duì)于圖6.1（A），若ADDC、ADDB、ADDA及74LS02的6/2腳分別接P2.4，P2.5，P2.6和P2.7，試列出IN0、IN1、IN2和IN7的寫(xiě)數(shù)據(jù)(啟動(dòng)轉(zhuǎn)換)和讀數(shù)據(jù)的外部地址。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求與考核標(biāo)準(zhǔn)1、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求(1)按照實(shí)驗(yàn)任務(wù)畫(huà)出電路圖、程序流程圖，寫(xiě)出程序代碼和運(yùn)行現(xiàn)象。(2)若將延時(shí)等待方式分別改為中斷方式和查詢方式，試修改硬件電路圖和編寫(xiě)程序代碼。(3)說(shuō)明以十六進(jìn)制數(shù)顯示和以十進(jìn)制數(shù)顯示的兩種程序代碼的異同點(diǎn)。(4)結(jié)合實(shí)際電路，說(shuō)明動(dòng)態(tài)掃描的掃描周期和每一位數(shù)碼管顯示停留的時(shí)間長(zhǎng)度。(5)結(jié)合程序流程圖，說(shuō)明顯示緩沖區(qū)的地址空間、存儲(chǔ)內(nèi)容和刷新情況。(6)說(shuō)明七段LED數(shù)碼管共陰極與共陽(yáng)極電路在硬件連接、位掃描碼和字段碼方面的異同點(diǎn)。(7)說(shuō)明6位顯示和4