AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 基于單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換電路 專業(yè)： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 組員： 指導(dǎo)老師： 年 月 日 目錄鍵入章標(biāo)題(第 1 級(jí))1鍵入章標(biāo)題(第 2 級(jí))2鍵入章標(biāo)題(第 3 級(jí))3鍵入章標(biāo)題(第 1 級(jí))4鍵入章標(biāo)題(第 2 級(jí))5鍵入章標(biāo)題(第 3 級(jí))6 引言 A/D轉(zhuǎn)換是指將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這在信號(hào)處理、信號(hào)傳輸?shù)阮I(lǐng)域具有重要的意義。常用的A/D轉(zhuǎn)換電路有專用A/D集成電路、單片機(jī)ADC模塊，前者精度高、電路復(fù)雜，后者成本低、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單?；趩纹瑱C(jī)的A/D轉(zhuǎn)換電路在實(shí)際電

2、路中獲得了廣泛的應(yīng)用。 一般的A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程是通過(guò)采樣、保持、量化和編碼4個(gè)步驟完成的，這些步驟往往是合并進(jìn)行的。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，ADC輸出一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)數(shù)據(jù)。CPU可由多種方法讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果：a查詢方式；b中斷方式；c DMA方式。 通道8為A/D轉(zhuǎn)換器，ADC0809是帶有8為A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)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(jī)直接接口。ADC0809由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸出，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三臺(tái)輸出鎖存器用于鎖

3、存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)中需用傳感器把各種物理參數(shù)測(cè)量出來(lái)，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，在經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器，傳送給計(jì)算機(jī)；微型計(jì)算機(jī)加工后，通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器去控制各種參數(shù)量。實(shí)驗(yàn)方案的選擇與分析復(fù)位電路方案單片機(jī)在開機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，以便中央處理器CPU以及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。51的RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位電平是高電平有效持續(xù)時(shí)間要有24個(gè)時(shí)鐘周期以上。本系統(tǒng)中單片機(jī)時(shí)鐘頻率為6MHz則復(fù)位脈沖至少應(yīng)為4us。方案一：上電復(fù)位電路上電瞬間，RST端的的電位與Vcc相同，隨著電容的逐步充

4、電，充電電流減小，RST電位逐漸下降。上電復(fù)位所需的最短時(shí)間是振蕩器建立時(shí)間加上二個(gè)機(jī)器周期，在這段時(shí)間里，振蕩建立時(shí)間不超過(guò)10ms。如圖2所示；方案二：外部復(fù)位電路按下開關(guān)時(shí)，電源通過(guò)電阻對(duì)外接電容進(jìn)行充電，使RES端為高電平，復(fù)位按鈕松開后，電容通過(guò)下拉電阻放電，逐漸使RET端恢復(fù)低電平。如圖3所示；方案三：上電外部復(fù)位電路典型的上電外部復(fù)位電路是既具有上電復(fù)位又具有外部復(fù)位電路，上電瞬間，C與Rx構(gòu)成充電電路，RST引腳出現(xiàn)正脈沖，只要RST保持足夠的高電平，就能使單片機(jī)復(fù)位。如圖4所示；方案分析與選擇：在以上3種復(fù)位電路中，上電復(fù)位電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所用元器件較少、成本較低，在小型電路中

5、比較常用，并且能自動(dòng)復(fù)位，操作簡(jiǎn)單，很符合本電路的要求；而外部復(fù)位電路和上電外部復(fù)位電路，雖然能完成本機(jī)要求，但所用原件較多，電路較為復(fù)雜，不符合人性化要求，且需手動(dòng)處理。因此，在本次試驗(yàn)中選擇上電復(fù)位電路。振蕩源方案在MCS-51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1(19)、XTAL2(18)分別是此放大器的輸入端和輸出端方案一：內(nèi)部方式與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起組成一個(gè)自激振蕩器。方案二：外部方式 外部振蕩器信號(hào)的接法與芯片類型有關(guān)。CMOS工藝的MCU其XTAL1端接外部時(shí)鐘信號(hào)，XTAL2端可懸空。HMOS工藝的MCU則XTAL2端接外部時(shí)鐘信號(hào)，X

6、TAL1端須接地。 方案分析與選擇：無(wú)論是內(nèi)部振蕩還是外部振蕩都能滿足本電路對(duì)振蕩源的要求，內(nèi)部振蕩和外部振蕩相比較而言，內(nèi)部振蕩的完成更容易和操作，并且用簡(jiǎn)單的器件就可以實(shí)現(xiàn)振蕩要求，可以使電路外部更人性化。所以本次試驗(yàn)選擇內(nèi)部振蕩方式。顯示與鍵盤方案對(duì)系統(tǒng)發(fā)出命令和輸出顯示測(cè)量結(jié)果，主要是由鍵盤和7段3位共陽(yáng)極數(shù)碼管組成。譯碼方法用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)7段3位共陽(yáng)極數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)（掃描）顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。 方案一：硬件譯碼硬件譯碼就是顯示的段碼完全由硬件完成，CPU只要送出標(biāo)準(zhǔn)的BCD碼即可，硬件接線有一定標(biāo)準(zhǔn)。方案二：軟件譯碼軟件譯碼是用

7、軟件來(lái)完成硬件的功能，接線靈活，顯示段碼完全由軟件來(lái)處理，是目前常用的顯示驅(qū)動(dòng)方式。方案的分析與選擇：譯碼方式比較簡(jiǎn)單，軟件與硬件的方式差別不大，但現(xiàn)在的主流方式是軟件譯碼，而且軟件譯碼接線比較靈活，處理簡(jiǎn)單，因此本電路選擇的是軟件譯碼。顯示方式在該單片機(jī)系統(tǒng)中，使用7段共陽(yáng)極數(shù)碼管構(gòu)成3位數(shù)字顯示器，段選線控制顯示的數(shù)字，位選線控制顯示位的亮或暗。 方案一：靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示，顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不用再管，直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更新時(shí)再傳送一次數(shù)據(jù)。方案二：動(dòng)態(tài)顯示動(dòng)態(tài)顯示需要CPU時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)會(huì)有閃爍感，占用的CPU時(shí)間多。 方

8、案的分析與選擇：這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時(shí)間，但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動(dòng)電路，使用的硬件較多；動(dòng)態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時(shí)間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。所以，本次實(shí)驗(yàn)采用的是動(dòng)態(tài)顯示。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1 ADC0809內(nèi)部功能及引腳介紹ADC0809八位逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器是一種單片CMOS器件，包括8位模擬轉(zhuǎn)換器、8通道轉(zhuǎn)換開關(guān)和與微處理器兼容的控制邏輯。8路轉(zhuǎn)換開關(guān)能直接連通8個(gè)單端模擬信號(hào)中的任何一個(gè)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8所示。ADC0809沒(méi)有內(nèi)部時(shí)鐘，必須由外部提供，其范圍為101280kHz。典型時(shí)鐘頻率為640kHz。

9、引腳排列及各引腳的功能，引腳排列如圖9所示各引腳的功能如下：IN0IN7：8個(gè)通道的模擬量輸入端。可輸入05V待轉(zhuǎn)換的模擬電壓。D0D7：8位轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出端。三態(tài)輸出，D7是最高位，D0是最低位。A、B、C：通道選擇端。當(dāng)CBA=000時(shí)，IN0輸入；當(dāng)CBA=111時(shí)，IN7輸入。ALE：地址鎖存信號(hào)輸入端。該信號(hào)在上升沿處把A、B、C的狀態(tài)鎖存到內(nèi)部的多路開關(guān)的地址鎖存器中，從而選通8路模擬信號(hào)中的某一路。START：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端。從START端輸入一個(gè)正脈沖，其下降沿啟動(dòng)ADC0809開始轉(zhuǎn)換。脈沖寬度應(yīng)不小于100200ns。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端。啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)它自動(dòng)變?yōu)?/p>

10、低電平。OE：輸出允許端。CLK：時(shí)鐘輸入端。ADC0809的典型時(shí)鐘頻率為640kHz，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為100s。REF(-)、REF(+)：參考電壓輸入端。ADC0809的參考電壓為5V。VCC、GND：供電電源端。ADC0809使用5V單一電源供電。當(dāng)ALE為高電平時(shí)，通道地址輸入到地址鎖存器中，下降沿將地址鎖存，并譯碼。在START上升沿時(shí)，所有的內(nèi)部寄存器清零，在下降沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，此期間START應(yīng)保持低電平。在START下降沿后10us左右，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑珽OC為低電平時(shí)，表示正在轉(zhuǎn)換，為高電平時(shí)，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。OE為低電平時(shí)，D0D7為高阻狀態(tài)，OE為高電平時(shí)，

11、允許轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。2.2 鍵盤和顯示電路（1）鍵盤 本實(shí)驗(yàn)鍵盤采用4X4矩陣鍵盤組成。如下圖所示：（2）顯示顯示部分為4個(gè)共陽(yáng)極的七段數(shù)碼管，4個(gè)七段共陽(yáng)極數(shù)碼管的adp字段的引腳分別由4個(gè)OC門同相驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。4個(gè)共陽(yáng)極7段數(shù)碼管如下圖所示：系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)及流程圖3.1 A/D轉(zhuǎn)換 本實(shí)驗(yàn)采用的是查詢方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，查詢方式的流程圖如下圖所示： 3.2 標(biāo)度變換該單片機(jī)系統(tǒng)中，被測(cè)量經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，均統(tǒng)一為0255二進(jìn)制碼，因此要把A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)碼X變換成被測(cè)量的實(shí)際數(shù)值。電路圖及仿真效果圖本次實(shí)驗(yàn)的電路圖如下圖所示： 仿真效果圖如下所示：結(jié)論：?jiǎn)纹瑱C(jī)具有體積小，功耗低，功能強(qiáng)，通用性好，性價(jià)

12、比高易組裝成機(jī)電儀一體化的各種智能控制設(shè)備和儀器，儀表。面向在線應(yīng)用，能針對(duì)各類控制任務(wù)的簡(jiǎn)繁靈活配置，因而能獲得最佳的費(fèi)效比。易于實(shí)現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)，避免不必要的二次開發(fā)過(guò)程，減少系統(tǒng)的研發(fā)費(fèi)用，產(chǎn)品升級(jí)周期短。易于多機(jī)使用主從分布式的集散控制，提高控制系統(tǒng)的效率?？垢蓴_能力強(qiáng)，適應(yīng)溫度范圍廣，能在各種惡劣環(huán)境下可靠地工作。指令精簡(jiǎn)，實(shí)用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活易于推廣運(yùn)用。心得與體會(huì)自擬。附錄1：參考資料。（1）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社（2）電子測(cè)量技術(shù) 電子工業(yè)出版社（3）單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用與開發(fā) 航空航天大學(xué)出版社（4）MCS-51單片機(jī)實(shí)用子程序設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社附錄2：實(shí)驗(yàn)源程序。

13、#include #include #define uint unsigned int #define uchar 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 = 0 x03, 0 x9f, 0 x25, 0 x0d, 0 x99, 0 x49, 0 x41, 0 x1f, 0 x01, 0

14、 x09; uchar code table10 = 0 xC0, 0 xf9, 0 xa4, 0 xb0, 0 x99, 0 x92, 0 x82, 0 xf8, 0 x80, 0 x90; /uchar code table10 = 0 x3f, 0 x06, 0 x5b, 0 x4f, 0 x66, 0 x6d, 0 x7d, 0 x07, 0 x7f, 0 x6f; /* * 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(wú) */ void Delay_1ms(uint x) uint h,

15、k; /uchar k; for(h = x; h 0; h-) for(k = 20; k0; k-); void DA_change(uchar k) float D_value;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&0 x7f; /需顯示小數(shù)點(diǎn) w_select3=1; Delay_1ms(1); /顯示5ms個(gè)位 w_select3=0; /消隱 P0 = tablenum_2; w_select2=1; Delay_1ms(1); /顯示5ms小數(shù)點(diǎn)后第一位w_select2=0; /消隱 P0 = tablenum_3; w_select1=1; Delay_1ms(1); /顯示5ms小數(shù)點(diǎn)后第二位/* * 名稱 : Main() * 功能 : 主函數(shù)