基于AT89C2051的AD轉(zhuǎn)換

1、 學 士 學 位 論 文 基于AT89C2051的A/D轉(zhuǎn)換的設(shè)計與分析姓 名：xxxxx學 號：xxxxxx指導教師：xxxx院系(部所)：光電工程學院專 業(yè)：電子信息工程完成日期：2013年05月20日 2摘 要A/D轉(zhuǎn)換是指通過單片IC芯片將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成N位二進制數(shù)字輸出信號的過程。A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)展30年，經(jīng)歷了很多次的技術(shù)革新，因此它具有多種使用型，分別是：逐次逼近型、積分型、并行比較型、壓頻變換型、流水型等。正是因為轉(zhuǎn)換器擁有多次使用型，所以需要通過多種指標分析，將物理結(jié)構(gòu)的設(shè)計與實際性能結(jié)合比較，總結(jié)出各自適合的應用領(lǐng)域。AT89C2051是一個2k字節(jié)可編程EPROMDE的

2、高性能微控制器。它是業(yè)界標準MCS-51指令和引腳兼容的，所以它是一個功能強大的單片機，為其許多嵌入式控制應用，提供了一個高度靈活和有效的解決方案。 本文中主要應用AT89C2051的以下幾個特點：2K字節(jié)的EPROM，128字節(jié)RAM，15根I / O線，2個16位定時器/計時器，內(nèi)帶精密模擬比較器，4.25至5.5V的工作電壓范圍，并且還具有兩個程序存儲器鎖定，掉電和時鐘電路。其中AT89C2051的精密模擬比較器是重點，并以它來實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換電路的。 本文應用實現(xiàn)的是逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的模式。利用AT89C2051本身具有的高性能微控制能力，同時采用AT89C2051的模擬轉(zhuǎn)換原理和

3、該片內(nèi)的模擬比較器來實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，并且由外接幾個電路元件和集成運放電路來檢測和查詢A/D轉(zhuǎn)換是否完成，對A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)讀取。簡易組成了精度高、速度快、廉價的A/D轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的電路簡單設(shè)計，使模數(shù)轉(zhuǎn)換向速度快，精度高。成本低的模式發(fā)展。【關(guān)鍵詞】 AT89C2051；A/D轉(zhuǎn)換；逐次逼近型；精密模擬電壓比較器；可編程EPROMDE高性能微處理器AbstractA/D conversion refers to the analog input signal into the process of N binary digital signal output. The A/D con

4、verter 30 years of development, has experienced technical innovation many times, so it has a variety of uses, respectively is: successive approximation, integral type, parallel comparison, voltage to frequency conversion type, water type etc. It is because the converter has used many times, so we ne

5、ed to analysis through a variety of indicators, will design the physical structure and the actual performance with comparison, summarizes the application field for each of the. AT89C2051 is a 2k byte programmable EPROMDE high-performance microcontrollers. It is the industry standard MCS-51 instructi

6、on and pin-compatible, so it is a powerful microcontroller, its many embedded control applications, provides a highly flexible and efficient solutions. This paper mainly has the following characteristics AT89C2051 Application: 2K bytes of EPROM, 128 bytes of RAM, 15 fo I / O lines, two 16-bit timer

7、/ timer, which with precision analog comparator, 4.25 to 5.5V The operating voltage range, and also has two program memory locking, power down and clock circuitry. Which AT89C2051 precision analog comparator is the key, and use it to achieve the A / D conversion circuit. In this paper, the realizati

8、on of the successive approximation type A / D converter mode. The use of high-performance micro-controller AT89C2051 capability while using AT89C2051 analog conversion principle and the film within the analog comparator to implement analog to digital conversion, and by a few external components and

9、integrated circuit op amp circuitry to detect and query A / D conversion is complete, the A / D converted data is read. Easy composed of high precision, fast, inexpensive A / D converters to achieve A / D conversion circuit is simple design, analog-digital conversion to speed and high accuracy. Low

10、cost model development.Key words： AT89C2051; A / D converter Successive Approximation; Precision analog voltage comparator；High-performance microprocessor programmable EPROMDE5目 錄第一章緒論61.1 引言61.2 研究目的和意義6第二章 硬件介紹82.1 A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理和構(gòu)成82.2 AT89C2051不需要外部的AD芯片的原理102.3 AT89C2051的AD轉(zhuǎn)換是的實現(xiàn)142.4 AT89C2051芯片簡

11、介16第三章 電路設(shè)計193.1 電路器件選擇和地址分配和連接193.2 逐次逼近式20第四章 軟件設(shè)計214.1程序設(shè)計內(nèi)容214.2程序功能244.3 主要器件和變量的說明264.4 程序代碼26第五章 總結(jié)與展望29參考文獻30致 謝326基于89C2051的A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計與分析第一章緒論1.1 引言 隨著數(shù)字電子技術(shù)的迅速發(fā)展，用數(shù)字電路來處理模擬信號的情況更加普及。這就涉及到模擬信號與數(shù)字信號間的相互轉(zhuǎn)換:從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換稱模/數(shù)轉(zhuǎn)換(又稱A/D轉(zhuǎn)換)，完成A/D轉(zhuǎn)換的電路稱A/D轉(zhuǎn)換器（簡稱ADC）; 從數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換稱數(shù)/模轉(zhuǎn)換(又稱D/A轉(zhuǎn)換)，完成D

12、/A轉(zhuǎn)換的電路稱D/A轉(zhuǎn)換器（簡稱DAC）。 AT89C2051是美國愛特梅爾(ATMELCORPORATION ) 半導體制造公司生產(chǎn)的一種高性能單片機。該單片機以與MCS一51系列單片機高度兼容、低功耗、可以在接近零頻率下工作等諸多優(yōu)點, 廣泛應用于各類計算機系統(tǒng)、工業(yè)控制、電訊設(shè)備、宇航設(shè)備及消費類產(chǎn)品中。由于ATMEL是全球最大的FLASH和EPROM生產(chǎn)制造公司,加之以其EPROM技術(shù)與INTEL的8OC31內(nèi)核技術(shù)交換,使ATMEL從此擁有80C31內(nèi)核的使用權(quán), 其生產(chǎn)出的AT89C51系列單片機具有極高的性能價格比。該系列單片機的可選種類有:AT89Cl051 、AT89C20

13、51、AT89C51、AT89C52、AT89C55、AT89S8252等,并且有消息報道,今年該公司將還有新軟單片機推出。1.2 研究目的和意義 現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)迅猛發(fā)展, 半導體工藝日益精密, 數(shù)字化浪潮推進了A/D 轉(zhuǎn)換器不斷革新, A/ D 轉(zhuǎn)換技術(shù)在變得越來越復雜的同時, 也正朝著高速度、高精度和低功耗的方向邁進. 數(shù)字信號處理技術(shù)長期以來一直被廣泛應用于衛(wèi)星、測控系統(tǒng)、圖像和音頻等領(lǐng)域, 其對高速高精度的CMOS 工藝的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的需求日益迫切。 綜合國內(nèi)外現(xiàn)有A/ D 轉(zhuǎn)換技術(shù)資料可看出,A/ D 轉(zhuǎn)換電路的主要發(fā)展趨勢是向分辨率越來越高、轉(zhuǎn)換速率越來越高、精度越來越高、功耗越來

14、越低、電壓越來越低、趨于單片化和CMOS 化、結(jié)構(gòu)越來越簡單的方向發(fā)展. 因此在實際應用中，我們經(jīng)常會遇到一些小工具，需要一個小的外形。在這種情況下，它必須是非常簡單的電路設(shè)計，本文提出了一種簡單實用的A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計，只使用自己的比較89C2051單片機實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，而不需要任何外部元件。需要的小型電路，A/D轉(zhuǎn)換并不需要高精度的情況下，這種方法是非常實用和可靠的。 實現(xiàn)AT89C2051單片機的A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計的意義在于國內(nèi)外的需求。消費電子、視頻、通信和工業(yè)應用等領(lǐng)域的發(fā)展對A/ D 轉(zhuǎn)換器提出了更高的技術(shù)要求, 而為了滿足應用的需求, 人們不斷改進設(shè)計技術(shù)與應用算法, 采用先進

15、的制造工藝技術(shù), 推動A/ D 轉(zhuǎn)換器向速度更快、集成度更高、成本和功耗更低、尺寸更小、性能更高的方向發(fā)展. 本文將從簡潔使用、方便、成本等方面探討A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)。 同時在自動測量和控制系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器被廣泛使用，主要用于微控制器或電腦控制，A/D轉(zhuǎn)換芯片的工作，許多教科書和專業(yè)書籍有很多接口電路和相應的程序介紹，此本文介紹實用的A/D轉(zhuǎn)換芯片與單片機的接口電路常用的三個逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換芯片AT89C2051例如，通過接口電路設(shè)計的兩種方法，可以比較容易地分辨其中的優(yōu)劣一種設(shè)計方法，為我們的未來其它類型的接口的設(shè)計提供了一些想法0。第二章 硬件介紹2.1 A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理和構(gòu)成

16、2.1.1 A/D轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成 模擬電子開關(guān)S在采樣脈沖CPS的控制下重復接通,斷開的過程。S接通時,ui(t)對C充電,為采樣過程；S斷開時,C上的電壓保持不變,為保持過程。在保持過程中,采樣的模擬電壓經(jīng)數(shù)字化編碼電路轉(zhuǎn)換成一組n位的二進制數(shù)輸出。t0時刻S閉合,CH被迅速充電,電路處于采樣階段.由于兩個放大器的增益都為1,因此這一階段uo跟隨ui變化,即uo=ui。t1時刻采樣階段結(jié)束,S斷開,電路處于保持階段.若A2的輸入阻抗為無窮大,S為理想開關(guān),則CH沒有放電回路,兩端保持充電時的最終電壓值不變,從而保證電路輸出端的電壓uo維持不變6。(1)分辨率 A / D轉(zhuǎn)換器的分辨率的輸出的二

17、進制數(shù)位的位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高，例如，模擬輸入模擬電壓范圍為0至5V，輸出的8位二進制數(shù)可以是數(shù)分辨的最小模擬電壓5V2-8 = 20mV的輸出12位的二進制數(shù)，而能分辨的最小模擬電壓5V2-121.22mV。(2)相對精度 在理想情況下，所有的切換點應在一條直線上的相對準確度被定義為實際的各自的開關(guān)點偏離理想特性誤差。(3)轉(zhuǎn)換速度 轉(zhuǎn)換速度是指完成一個轉(zhuǎn)換所需的時間。轉(zhuǎn)換時間的切換控制信號連接到從一開始，到輸出穩(wěn)定的數(shù)字輸出信號，在此時間后0uiVREF/14ui的<3VREF/14，只有7個比較器C1的輸出為1 CP進貨，倒裝觸發(fā)器其余的觸發(fā)器FF1被設(shè)置，不進行編碼由

18、編碼器輸出的二進制代碼d2d1d0 = 001。 A/D轉(zhuǎn)換輸出:3VUREF/14UI <5VUREF/14比較器C1，C2輸出觸發(fā)器FF1的到來后，F(xiàn)F2設(shè)置到CP。由編碼器輸出二進制代碼d2d1d0 = 010.5VUREF/14編碼uiuo，數(shù)量太大，將是最重要的位1清除; UI，UO，數(shù)量也不夠大，這應該保留。然后，再以同樣的方式的第二最高位置為1，并且通過比較來識別經(jīng)此一保留位，由該位下降，直到至少有效位。比較之后，數(shù)字輸出寄存器狀態(tài)是必需的。 2.1.2 基本原理 圖21 逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器原理圖 3位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器9 開始之前的轉(zhuǎn)換，使Q1 = Q2 = Q3

19、 = Q4 = 0，Q5 = 1，到貨后的第一個CP，Q1 = 1，Q2 = Q3 = Q4 = Q5 = 0，所以FFA的設(shè)置為1，的FFB和FFC被設(shè)置到第0該代碼時將該頁面添加至的的D / A轉(zhuǎn)換器的100的輸入。，并在在D / A的轉(zhuǎn)換器的相對應的輸出端子的模擬電壓中的輸出的uo.uo和的的ui在比較器中相比，當UI 第二個CP后不久，右甲環(huán)形計數(shù)器變?yōu)镼2 = 1，Q1 = Q3 = Q4 = Q5 = 0，當門G1被打開時，如果原來的UC = 1，然后游離脂肪酸被設(shè)置為0，如果原的uc = 0，那么FFA的狀態(tài)被保持在同一時間，Q2的高FFB集的。 第三CP環(huán)網(wǎng)柜的到來一個位轉(zhuǎn)移到

20、右側(cè)，一方面，的FFC集，打開門G2和FFB 1狀態(tài)確定的基礎(chǔ)上比較器輸出應予以保留。 第四CP不久之后，環(huán)網(wǎng)柜Q4 = 1，Q1 = Q2 = Q3 = Q5 = 0，打開門G3 FFC 1按照與比較器的輸出狀態(tài)決定應予以保留。第五CP，環(huán)網(wǎng)柜Q5 = 1的到來，Q1 = Q2 = Q3 = Q4 = 0，F(xiàn)FA，F(xiàn)FB，F(xiàn)FC的狀態(tài)轉(zhuǎn)換結(jié)果通過門G6，G7，G8派出。工作原理 基本原理是：兩點上輸入模擬電壓和參考電壓，第一積分器的輸入模擬電壓，將其轉(zhuǎn)化成比例的時間間隔T1的輸入模擬電壓，循環(huán)計數(shù)器來測量該時間間隔，計數(shù)器，數(shù)字米正比于輸入的模擬電壓，然后由一個參考電壓為相同的處理。 2.2

21、 AT89C2051不需要外部的AD芯片的原理2.2.1 AT89C2051單片機介紹AT89C2051是一個低電壓，高性能的CMOS8位微控制器，包括2k字節(jié)可反復擦寫只讀閃存程序存儲器和128字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）中，該設(shè)備有一個高密度，非易失性可應用于存儲容量MCS-51指令和引腳兼容行業(yè)標準的，通用的8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大的單片機AT89C2051在一些成本效益的應用。 AT89C2051是一個功能強大的單片機,但它只有20個引腳，15個雙向輸入/輸出（I / O）端口，其中P1是一個完整的8位雙向I / O口，兩個外中斷口，兩個16位可編程定時計數(shù)器

22、，兩個全雙向串行通信口，一個模擬比較放大器。 同時，AT89C2051的時鐘頻率可以為零，也就是說，該軟件可以設(shè)置休眠省電功能，喚醒RAM，定時器/計數(shù)器，串行端口，外部中斷口，醒來系統(tǒng)進入狀態(tài)后，繼續(xù)工作。省電模式中，芯片上的RAM被凍結(jié)，時鐘停止， 所有的功能停止工作，直到系統(tǒng)可以繼續(xù)運行硬件復位5。2.2.2 AT89C2051和A/D轉(zhuǎn)換器的分析但是我們國內(nèi)常用的51系列本身不具有一個高性能的微處理器的功能，而目前大多數(shù)的A/ D轉(zhuǎn)換器，價格較高，多路輸出，占用了大量的單片機I / O口線，并要求相應的擴展接口電路，該電路將變得很復雜電路板的面積將成倍增長。本文主要是利用在沒有任何附加

23、條件的硬件，使用軟件的方法實現(xiàn)高性能微處理器的設(shè)備類型的A/D轉(zhuǎn)換器。而且文中是通過A/D轉(zhuǎn)換電路的逐次逼近型來實現(xiàn)的，因為逐次逼近型主要特點是低中速中高精度，分辨率/bit：816，轉(zhuǎn)換速率：幾十KSPS至幾MSPS，功耗：低，價格中，主要用途是便攜設(shè)備、儀器儀表。這些的優(yōu)點都說明用逐次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換電路是一個方便快捷、成本低等，能使電路以低功耗、高速率、高效能的獲得數(shù)據(jù)或者信息的采集，因此AT89C2051的A/D電路的使用與現(xiàn)代工業(yè)大部分的設(shè)備相符合，且應用極度廣泛3。 利用單片機內(nèi)部的高精度模擬比較器來檢測待測輸入電壓的大小，通過軟件控制，輸入電壓的數(shù)值以單片機內(nèi)部的定時器的值來表

24、示，這就是A /D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果。除了能獲得較快的轉(zhuǎn)換速度以外, 轉(zhuǎn)換的分辨率也可靈活設(shè)置, 具有一定的使用價值。列如，數(shù)據(jù)的采集。數(shù)據(jù)采集應用主要包括傳感器、振動分析、地震數(shù)據(jù)采集和儀器儀表、工業(yè)控制設(shè)備等。它們對轉(zhuǎn)換的精度要求較高，但是對轉(zhuǎn)換速率的要求不一，因此在中低速場合可以采用逐次逼近型等結(jié)構(gòu)。如美國德州儀器公司（TI）生產(chǎn)的18位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器ADS8382，轉(zhuǎn)換速率僅為600KSPS。2.2.3 基本原理AT89C2051和89C51相比，除去掉了Po口和P2口，并在P1口的P1.0、P1.1與P3口的P3.6間嵌入了一個精確的模擬比較器外，其他硬件資源完全相同。此外，AT8

25、9C2051 設(shè)有靜態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下工作，支持兩種軟件可選的省電模式。AT89C2051有20個引腳，P1 口的P1.0、P1.1 與P3口的P3.6 被賦予了新的功能，即含有模擬輸入和比較的功能，這就是可以采用AT89C2051 而不需要外部 A/D 芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵。P1.0 引腳與比較器的同相輸入端相連，P1.1 引腳與比較器的反相輸入端相連，比較器的輸出端在片內(nèi)與P3.6 相連。而P3.6 無片外引腳，因此，AT89C2051 的P1口有完整的8 條片外引腳，而P3口只有7 條片外引腳，可供片外使用的I/O 線為15 條。2.2.4 AT89C2051的引腳應用A

26、T89C2051是ATMEL公司生產(chǎn)的帶2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器(EEPROM)的8位單片機14,它具有如下主要特性：·和MCS-51產(chǎn)品的兼容·2K字節(jié)可重編程閃速存儲器·耐久性：1,000寫擦除周期·2.7V6V的操作范圍·全靜態(tài)操作：0Hz24MHz·兩級加密程序存儲器·128×8位內(nèi)部RAM·15根可編程I/O引線·兩個16位定時器/計數(shù)器·六個中斷源·可編程串行UART通道·直接LED驅(qū)動輸出·片內(nèi)模擬比較器·低功耗空載和掉電

27、方式此外，AT89C2051有靜態(tài)邏輯，在低頻率為零的條件下工作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電模式。AT89C2051有20個引腳，AT89C2051硬件引腳，如圖所示。 圖2-2 AT89C2051的引腳封裝 AT89C2051芯片的20個引腳功能為： 1). Vcc：電源電壓。 2). GND：地。 3). P1口：P1口是一個8位雙向I / O端口。端口引腳P1.2P1.7提供內(nèi)部上拉電阻。 P1.0和P1.1需要外部上拉電阻。 P1.0和P1.1還分別作為一個片內(nèi)精密模擬比較器的反相輸入（AIN0）和反相輸入端（AIN1）。 P1口輸出緩沖器可以吸收高達20mA，可直接驅(qū)動LED顯示屏。當

28、P1端口引腳寫“1”時，它可以被用作輸入。當引腳P1.2P1.7作為輸入和被外部拉低，他們將由于內(nèi)部上拉電阻和流出電流（IIL）。 P1口還在閃速編程和程序校驗期間接收代碼數(shù)據(jù)。 4). P3口：P3口的P3.0P3.5，P3.7是內(nèi)部上拉電阻七個雙向I / 0引腳。一個固定的輸入信號和所述比較器的輸出作為一個通用I / O引腳，交通不便，P3.6芯片。 P3口緩沖器可以吸收高達20mA。當P3端口引腳寫“1”時，被拉到由內(nèi)部上拉電阻，并可以被用作輸入。作為輸入外部拉低，將斥資P3口的引腳上拉電阻和流出電流（IIL）。 P3口還用于實現(xiàn)AT89C2051的各種功能。 表2-1 P3口引腳功能引

29、腳功能特性P3.0 RXD (串行輸入口)P3.1TXD （串行輸出口）P3.2 INT0（外中斷0）P3.3 INT1（外中斷1）P3.4T0（定時/計數(shù)器0外部輸入）P3.5T1（定時/計數(shù)器1外部輸入） P3.0 RXD(串行輸入端口) P3口還接收一些用于閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 5). RST：復位輸入。RST一旦變成高電平,所有的I/O引腳就復位到“1”。當振蕩器正在運行時,持續(xù)給出RST引腳兩個機器周期的高電平便可完成復位。每一個機器周期需12個振蕩器或時鐘周期。 6). XTAL1：作為振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入。 7). XTAL2：作為振蕩器反

30、相放大器的輸出。 可以看出，AT89C2051不提供外部擴展內(nèi)存和I / O設(shè)備的地址，數(shù)據(jù)和控制信號，所以使用單片機AT89C2051應用程序不能超出AT89C2051內(nèi)存或I / O設(shè)備的引腳說明，AT89C2051構(gòu)成的最小的單芯片系統(tǒng)8。 顯示P1.0引腳和比較的非反相輸入端子相，P1.1和比較器的反相輸入端連接到在P3.6片相位比較器的輸出端子。 P3.6是沒有片針，AT89C2051的P1口完整的8芯片引腳，引腳P3口的只有7個I / O線芯片，芯片的I / O線15。 2.3 AT89C2051的AD轉(zhuǎn)換是的實現(xiàn) AT89C2051A/D轉(zhuǎn)換電路如圖1所示，其A/D轉(zhuǎn)換原理如下：

31、 比較器 ICI 的同相輸入端P1.0 和 P1.4 之間接有電阻R9，而被測電 圖2-3 壓是通過P1.1 輸入至比較器 ICI 的反相端，這樣，當被測電壓U 從 P1.1 輸入并開始測量時，先使P1.4 置低電位，C4 對地充電，使P1.0 的 電位為零。由于此時P1.1 的電位高 于P1.0 的電位，因此，ICI的輸出端 P3.6 為低電位10。 進入測量程序后，具體的轉(zhuǎn)換步驟如下。·先使P1.4為高電位，VCC就會通過R9、R10向C4充電，P1.0的電位就會隨時間按指數(shù)規(guī)律上升。·當P1.0的電位上升至與P1.1的電位相同或稍高一點時，IC1的輸出端P3.6會由低

32、電位變?yōu)楦唠娢弧?#183;由此，我們可用程序控制C4充電的同時，不間斷檢測P3.6的電位，當P3.6電位發(fā)生高跳時，就認為P1.0的電壓與P1.1的電壓相等·由于C4的充電電壓是可以通過充電時間的長短來準確計算的，所以，計算出C4的充電壓，也就間接地測出了被測電壓的值。 89C2051有很寬的工作電源電壓可以在2.7V至6V，工作在3V，電流等效6V / 4 89C2051工作在12HZ，動態(tài)電流輸出功率狀態(tài)下，只有20NA到5.5毫安空閑狀態(tài)1MA。這樣一個小的功耗是非常適合電池供電的小型控制系統(tǒng)。 89C2051芯片包含2K字節(jié)閃存程序存儲器，128字節(jié)的片上RAM，80C31

33、內(nèi)部完全類似的。 2051室內(nèi)設(shè)計全靜態(tài)工作時鐘允許從0到20MHz的工作，那就是允許低速運行，不破壞RAM中的內(nèi)容。與此相反，一般8031對最小工作時鐘是有限的，因為它的內(nèi)部RAM進行動態(tài)更新，至3.5MHz。 89C2051的配置不允許外部總線擴展的程序/數(shù)據(jù)存儲器，所以它不需要ALEPSEN，RD，WR引腳。 89C2051設(shè)計程序安全位，安全第1位編程，程序存儲器不能被編程，除非你做一個擦除安全位2已編程，程序不能被讀出。2.4 AT89C2051芯片簡介2.4.1 主要功能主要功能7分辨率：8位轉(zhuǎn)換誤差：±1/2LSB±1LSB轉(zhuǎn)換時間：100 S時鐘頻率：640

34、KHZ測量路數(shù)：8路輸出：三態(tài)緩沖單一5V供電，對應輸入模擬電壓范圍3V至6V2.4.2 AT89C2051工作時序選擇當前的轉(zhuǎn)換通道，即將到來的信道編碼發(fā)送地址鎖存器；通過執(zhí)行OUT指令產(chǎn)生一個正脈沖啟動，啤酒，鎖存信道編碼和啟動A / D；啟動A / D轉(zhuǎn)換后，EOC變?yōu)榈?4個時鐘周期，轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC變?yōu)楦唠娖?；轉(zhuǎn)換完成后，設(shè)法通過執(zhí)行IN指令的OE引腳上產(chǎn)生一個正脈沖，打開三態(tài)輸出緩沖區(qū)讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。2.4.3 A89C2051與微處理器的連接 直接連接AT89C2051具有三態(tài)輸出緩沖器，可以與CPU直接連接。如果地址譯碼器輸出Y1的地址84H87H，無條件轉(zhuǎn)移從輸入通道IN7讀

35、取模擬程序：MOV AL，07HOUT 84H，ALCALL DELAY120IN AL，84H采用中斷方式，EOC輸出端AT89C2051作為CPU的中斷請求信號，中斷服務例程將數(shù)據(jù)讀入的轉(zhuǎn)換。 通過并行接口芯片同CPU連接問題：用一片8255A并行接口芯片控制AT89C2051的轉(zhuǎn)換過程；分析：8255A有三個8位的并行口，可用PB口輸出0809的通道選擇編碼和控制ADC的啟動，PC口輸入ADC的狀態(tài)。 PA口作為他用，實現(xiàn)：首先完成CPU與8255的連接，然后根據(jù)分析完成ADC與8255的連接Y0地址為80H83HY1 地址為84H87H例：對AT89C2051的IN0至IN7巡回進行采

36、樣一次，并將采樣的數(shù)據(jù)存放在以DATA開始的內(nèi)存單元中。第一步：程序初始化第二步：輸出通道號啟動ADC第三步：判ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束否？結(jié)束則讀入數(shù)據(jù)，存入內(nèi)存。否則再判第四步：修改循環(huán)變量判測量完否？15MOV AL，98H ； 8255方式0，PA口輸入，OUT 83H，AL ； PB口輸出，PC口高四位輸入MOV SI，OFFSET DATA ； 置內(nèi)存首址MOV AX，0H ； 開關(guān)初始編碼MOV CX，8AGA：MOV AL，AH ； 輸出開關(guān)編碼 OUT 81H，AL ADD AL，10H ； 啟動ADC& nbsp; OUT 81H，ALSUB AL，10HOUT 81H，AL

37、LOP： IN AL，82H ； 檢查EOCTEST AL，80HJZ LOP ； EOC=0，繼續(xù)查詢IN AL，84H ； EOC=1，讀入數(shù)據(jù)MOV SI，AL ； 存入內(nèi)存INC SI ； 修改指針I(yè)NC AH ； 修改開關(guān)編碼LOOP AGA ；第三章 電路設(shè)計3.1 電路器件選擇和地址分配和連接 A / D轉(zhuǎn)換功能，將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成多位二進制數(shù)字輸出型的A / D轉(zhuǎn)換的方法，每個并行比較型A / D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速度快的特點，主要缺點是比較使用和翻轉(zhuǎn)的響聲，隨著分辨率的提高，幾何雙積分型A / D轉(zhuǎn)換器的性能所需的組件數(shù)量相對穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾能力高，電路結(jié)構(gòu)簡單，缺點是

38、低運行速度，更高的轉(zhuǎn)換精度要求，且轉(zhuǎn)換速度要求不高的應用，如數(shù)字萬用表等檢測設(shè)備，已被廣泛用于逐次逼近型A / D轉(zhuǎn)換器的分辨率較高，誤差較低，轉(zhuǎn)換速度，在一定程度上，同時考慮到上述兩個轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點，因而得到廣泛應用。 圖3-1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器這里列出的，在這種情況下，設(shè)備名稱的一個關(guān)鍵部分，其主要功能電路中。·89C2051：微控制器，數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換工作10。·WU1：12MHz的晶振。·RST：復位開關(guān)。在這里僅列出和本列相關(guān)的、關(guān)鍵部分的單片機與每個模塊管腳和相關(guān)的地址分配。·P1.0：模擬輸入。·P1.1：DA輸入比較器的參考電壓。

39、3;P3.7：LED的顯示輸出。·XTAL1：晶振的引腳1。·XTAL2：晶振的引腳2。·U1：外部的信號輸入。·U2：比較電壓輸入。3.2 逐次逼近式逐次逼近式模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器原理 圖32 逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu) A / D轉(zhuǎn)換的方法有多種，但是逐次逼近型A / D轉(zhuǎn)換因為在當今的模數(shù)轉(zhuǎn)換領(lǐng)域有著廣泛的應用，它是按照二分搜索法的原理，類似于天平稱物的一種模數(shù)轉(zhuǎn)換過程。如果平衡，有32克，16克，8克，4克，2克和1克的重量，將物體的重量稱取27.4克。稱量從最重的砝 M=D5*32+D4*16+D3*8+D2*4+D1*2+D0*1=27（克

40、）逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器基本組成 如圖所示，它包括一個比較器、一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個逐次逼近寄存器（SAR）和一個邏輯控制單元。它是將需要進行轉(zhuǎn)換的模擬信號與已知的不通的參考電壓不斷進行比較，一個時鐘周期完成1位轉(zhuǎn)換，N位轉(zhuǎn)換需要N個時鐘周期，轉(zhuǎn)換完成，輸出二進制?？刂七壿嫞阂莆患拇嫫鳌?shù)據(jù)寄存器、時序電路及去留碼邏輯電路；DAC:產(chǎn)生電子砝碼；比較器：比較輸入電壓和電子權(quán)值，通過控制邏輯決定命運的權(quán)重。 優(yōu)點：分辨率低于12位時，價格較低，采樣速率可達1MSPS；與其他ADC相比，功耗比較低。而且更重要的是逐次比較式A./D轉(zhuǎn)換器大都做成單片集成電路形式，并有AT89C2051來實現(xiàn)這個轉(zhuǎn)換過

41、程，節(jié)省了成本和元件面積。 缺點：由于需經(jīng)過多次比較才能得到轉(zhuǎn)換結(jié)果，這類ADC轉(zhuǎn)換速率不可能做到很高，此外，這種轉(zhuǎn)換需要模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，由于高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路需要較高的電阻或電容匹配網(wǎng)絡(luò)，故精度不會很高。 第四章 軟件設(shè)計4.1程序設(shè)計內(nèi)容程序設(shè)計內(nèi)容13（1） 進行A/D轉(zhuǎn)換時，采用查詢EOC的標志信號來檢測A/D轉(zhuǎn)換是否完畢，若完畢則把數(shù)據(jù)通過P0端口讀入，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理之后在數(shù)碼管上顯示。（2） 進行A/D轉(zhuǎn)換之前，要啟動轉(zhuǎn)換的方法：ABC110選擇第三通道ST0，ST1，ST0產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)換的正脈沖信號匯編源程序CH EQU 30HDPCNT EQU 31HDPBUF EQU 33HGD

42、ATA EQU 32HST BIT P3.0OE BIT P3.1EOC BIT P3.2ORG 00HLJMP STARTORG 0BHLJMP T0XORG 30HSTART: MOV CH,#0BCHMOV DPCNT,#00HMOV R1,#DPCNT MOV R7,#5MOV A,#10MOV R0,#DPBUFLOP: MOV R0,AINC R0DJNZ R7,LOPMOV R0,#00HINC R0MOV R0,#00HINC R0MOV R0,#00HMOV TMOD,#01HMOV TH0,#(65536-4000)/256MOV TL0,#(65536-4000) MOD

43、 256SETB TR0SETB ET0SETB EAWT: CLR STSETB STCLR STWAIT: JNB EOC,WAITSETB OEMOV GDATA,P0CLR OEMOV A,GDATAMOV B,#100DIV ABMOV 33H,AMOV A,BMOV B,#10DIV ABMOV 34H,AMOV 35H,BSJMP WTT0X: NOPMOV TH0,#(65536-4000)/256MOV TL0,#(65536-4000) MOD 256MOV DPTR,#DPCDMOV A,DPCNTADD A,#DPBUFMOV R0,AMOV A,R0MOVC A,A+

44、DPTRMOV P1,AMOV DPTR,#DPBTMOV A,DPCNTMOVC A,A+DPTRMOV P2,AINC DPCNTMOV A,DPCNTCJNE A,#8,NEXTMOV DPCNT,#00HNEXT: RETIDPCD: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66HDB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH,00HDPBT: DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7HDB 0EFH,0DFH,0BFH,07FHEND4.2程序功能該程序的功能是查詢當前的A/D 轉(zhuǎn)換是否完成，并且完成 附表4-1變量說明P1.0模擬量輸入P1.1AD輸入比較基準電壓P3.6比較器內(nèi)部判

45、斷腳AdcdataAD轉(zhuǎn)換變量Delay( )延時程序Adcrcad(void)ADC轉(zhuǎn)換程序?qū)/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)的讀取。程序中的變量定義如附表。由于沒有片外的器 件，在程序編程時，也較為簡單。在程序中定義函數(shù)和變量，并通過延時程序完成對外部信號A/D 采樣的時間控制。單片機進行A/D 轉(zhuǎn)換的源程序流程如開始函、變量數(shù)、定義延時程序A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)讀取 圖4-1 源程序流程圖此種A/D 轉(zhuǎn)換只需一片AT89C2051即可實現(xiàn)，免去了外圍電路器件，方法簡單，儀器體積小，開發(fā)成本低，A/D轉(zhuǎn)換精度基本滿足要求，適用于小型化儀器的場合。4.3 主要器件和變量的說明程序中的變量及功能如表1-2所示。

46、表1-2 變量及功能0 變量 說明P1.0 模擬量輸入P1.1 DA輸入比較基準電壓P36 比較器內(nèi)部判斷腳adcdata ad轉(zhuǎn)換變量Delay() 延時程序adcread(void) adc轉(zhuǎn)換程序4.4 程序代碼由于沒有芯片設(shè)備，編制方案時，也比較簡單。在主程序中定義函數(shù)和變量g，并控制外部信號的A / D采樣時間延遲程序來完成。單片機A / D轉(zhuǎn)換的源流程圖如圖1-4所示，下面的代碼17。#include<reg52.h>#include<absacc.h>#include<stdio.h>#include<math.h>#define

47、uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit P36 = P36; /比較器內(nèi)部判斷角/ 內(nèi)部標志位定義bit less; /大小比較，1。代表小于，0。代表大于/ 全局變量定義uchar timer1; &nbsp; /通用延時計數(shù)器uchar adcdata; /ad轉(zhuǎn)換變量void Delay(unsigned int number); /毫秒延時uchar adcread(void); /adc轉(zhuǎn)換程序void main(void) using0 TMOD=0X11; /計數(shù)器設(shè)定 IP=0X8; /優(yōu)先級的設(shè)定 IE=0X8

48、A; /中斷允許 TCON=5; /外部中斷低電平觸發(fā) TR0=1; /打開定時器中斷 TR1=0; ET0=1; ET1=0; P1=0Xff Delay(120); while(1); adcdata=adcread(); /讀取數(shù)據(jù)進行A/D轉(zhuǎn)換 /毫秒延時void Delay(unsigned int number) unsingned char temp; for(;number!=0;number-) for(temp=112;temp!=0;temp-)/ 6位 ADC轉(zhuǎn)換uchar adcread(void) uchar i=0x3f,temp=0; /初始化轉(zhuǎn)換變量 P36=

49、1; /比較器端口置1 P1=3;_nop_();_nop_(); /從零開始轉(zhuǎn)換 while(i-)&&(P36) /開始數(shù)據(jù)讀取和比較 temp+=4; P1=temp13; _nop_(); temp>>=2; return temp; /轉(zhuǎn)換完畢，返回第五章 總結(jié)與展望 本文的A/D 轉(zhuǎn)換只需一片AT89C2051即可實現(xiàn)，免去了外圍電路器件，方法簡單，儀器體積小，開發(fā)成本低，A/D轉(zhuǎn)換精度基本滿足要求，適用于小型化儀器的場合。本文是在實踐中，使用A/D轉(zhuǎn)換器的一些經(jīng)驗。同樣，其他類型的芯片微控制器或計算機接口電路也有類似的做法，只要充分了解芯片的功能和工作

50、時序，我們可以設(shè)計一個簡單的接口電路，寫簡單的過程。如：微型打印機與單片機的接口電路一般是基于設(shè)計的擴展，我們用這種方法來設(shè)計接口電路和編程。提高了準確性，并且可以串行A / D轉(zhuǎn)換芯片擴展多通道A / D轉(zhuǎn)換電路，該電路簡單實用的功能和改進的接口電路21?？梢哉f，不同技術(shù)相互滲透，揚長避短，開發(fā)出適合各種應用場合， 能滿足不同需求的A/ D 轉(zhuǎn)換器， 將是模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)的未來發(fā)展趨勢；高性能、低功耗、結(jié)構(gòu)簡單的新型A/ D 轉(zhuǎn)換器將是今后數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器發(fā)展的重點。而且A / D轉(zhuǎn)換器將不再是一個單一的產(chǎn)品，而是與其他設(shè)備相結(jié)合應用的，如運算放大器，微處理器，集成系統(tǒng)芯片（SOC），即提高性

51、能的同時，也提升制造的方便。Error! Reference source not found. 本文由于作者自身的原因，沒有時間去做仿真或者模擬，但是自己仍然花大時間去完善論文！ 參考文獻1 崔廣新. 高性能價格比單片機AT89C2052 J. 電子技術(shù)應用, 1996（2), 47-49.2 于繼洲. 集成A/D和D/A轉(zhuǎn)換應用技術(shù) M. 北京：國防工業(yè)出版社， 1989, 42-64.3 王廣威, 楊麗君, 王曉光. AT89C2051單片機完成模數(shù)轉(zhuǎn)換的新方法 J.本溪冶金高等?？茖W校學報, 2000 (1), 16-18.4 李琦, 高軍萍, 高金雍. 幾種基于AT89C2501內(nèi)置

52、比較器的A/D轉(zhuǎn)換器設(shè) 計A. 計算機技術(shù)與應用進展·2007全國第18屆計算機技術(shù)與應用（CACIS）學術(shù)會議論文集C. 2007, 118-124.5 馬祝陽 . 利用89C2051內(nèi)部比較器構(gòu)成具有A/D功能的單片機 J. 東北師范大學報，1997(1)，42-44.6 常青， 陳耀輝，孫廣富. 可編程專用集成電路及其應用與設(shè)計實踐 A. 北京：國防工業(yè)出版社，2005，45-49.7 高軍萍，范兆書. AT89C2051在壓力傳感器標定表格查取中的應用 J 電子技術(shù)應用，1997（7），31-33. 8 何敏麗，王永生，李文峰. 如何認識和提高ADC的精度 J 測控技術(shù)2002（8)，21.9 高光天等. 模數(shù)轉(zhuǎn)換器應用技術(shù) J電子技術(shù)應用，