AD轉換實驗報告

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 基于單片機的AD轉換電路 專業(yè)： 班級： 學號： 組員： 指導老師： 年 月 日 目錄鍵入章標題(第 1 級)1鍵入章標題(第 2 級)2鍵入章標題(第 3 級)3鍵入章標題(第 1 級)4鍵入章標題(第 2 級)5鍵入章標題(第 3 級)6 引言 A/D轉換是指將模擬信號轉換為數字信號，這在信號處理、信號傳輸等領域具有重要的意義。常用的A/D轉換電路有專用A/D集成電路、單片機ADC模塊，前者精度高、電路復雜，后者成本低、設計簡單。基于單片機的A/D轉換電路在實際電

2、路中獲得了廣泛的應用。 一般的A/D轉換過程是通過采樣、保持、量化和編碼4個步驟完成的，這些步驟往往是合并進行的。當A/D轉換結束時，ADC輸出一個轉換結束信號數據。CPU可由多種方法讀取轉換結果：a查詢方式；b中斷方式；c DMA方式。 通道8為A/D轉換器，ADC0809是帶有8為A/D轉換器、8路多路開關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轉換器，可以和單片機直接接口。ADC0809由一個8路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸出，共用A/D轉換器進行轉換。三臺輸出鎖存器用于鎖

3、存A/D轉換完的數字量，當OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉換完的數據。 一個實際系統(tǒng)中需用傳感器把各種物理參數測量出來，并轉換為電信號，在經過A/D轉換器，傳送給計算機；微型計算機加工后，通過D/A轉換器去控制各種參數量。實驗方案的選擇與分析復位電路方案單片機在開機時都需要復位，以便中央處理器CPU以及其他功能部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。51的RST引腳是復位信號的輸入端。復位電平是高電平有效持續(xù)時間要有24個時鐘周期以上。本系統(tǒng)中單片機時鐘頻率為6MHz則復位脈沖至少應為4us。方案一：上電復位電路上電瞬間，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。上電復位所需的最短時間是振蕩器建立時間加上二個機器周期，在這段時間里，振蕩建立時間不超過10ms。如圖2所示；方案二：外部復位電路按下開關時，電源通過電阻對外接電容進行充電，使RES端為高電平，復位按鈕松開后，電容通過下拉電阻放電，逐漸使RET端恢復低電平。如圖3所示；方案三：上電外部復位電路典型的上電外部復位電路是既具有上電復位又具有外部復位電路，上電瞬間，C與Rx構成充電電路，RST引腳出現正脈沖，只要RST保持足夠的高電平，就能使單片機復位。如圖4所示；方案分析與選擇：在以上3種復位電路中，上電復位電路結構簡單、所用元器件較少、成本較低，在小型電路中

5、比較常用，并且能自動復位，操作簡單，很符合本電路的要求；而外部復位電路和上電外部復位電路，雖然能完成本機要求，但所用原件較多，電路較為復雜，不符合人性化要求，且需手動處理。因此，在本次試驗中選擇上電復位電路。振蕩源方案在MCS-51內部有一個用于構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自激振蕩器。方案二：外部方式 外部振蕩器信號的接法與芯片類型有關。CMOS工藝的MCU其XTAL1端接外部時鐘信號，XTAL2端可懸空。HMOS工藝的MCU則XTAL2端接外部時鐘信號，X

6、TAL1端須接地。 方案分析與選擇：無論是內部振蕩還是外部振蕩都能滿足本電路對振蕩源的要求，內部振蕩和外部振蕩相比較而言，內部振蕩的完成更容易和操作，并且用簡單的器件就可以實現振蕩要求，可以使電路外部更人性化。所以本次試驗選擇內部振蕩方式。顯示與鍵盤方案對系統(tǒng)發(fā)出命令和輸出顯示測量結果，主要是由鍵盤和7段3位共陽極數碼管組成。譯碼方法用單片機驅動7段3位共陽極數碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(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只要送出標準的BCD碼即可，硬件接線有一定標準。方案二：軟件譯碼軟件譯碼是用

7、軟件來完成硬件的功能，接線靈活，顯示段碼完全由軟件來處理，是目前常用的顯示驅動方式。方案的分析與選擇：譯碼方式比較簡單，軟件與硬件的方式差別不大，但現在的主流方式是軟件譯碼，而且軟件譯碼接線比較靈活，處理簡單，因此本電路選擇的是軟件譯碼。顯示方式在該單片機系統(tǒng)中，使用7段共陽極數碼管構成3位數字顯示器，段選線控制顯示的數字，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，顯示驅動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯示的數據送出后就不用再管，直到下一次顯示數據需要更新時再傳送一次數據。方案二：動態(tài)顯示動態(tài)顯示需要CPU時刻對顯示器件進行數據刷新，顯示數據會有閃爍感，占用的CPU時間多。 方

8、案的分析與選擇：這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數據穩(wěn)定，占用很少的CPU時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅動電路，使用的硬件較多；動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。所以，本次實驗采用的是動態(tài)顯示。系統(tǒng)的硬件設計2.1 ADC0809內部功能及引腳介紹ADC0809八位逐次逼近式AD轉換器是一種單片CMOS器件，包括8位模擬轉換器、8通道轉換開關和與微處理器兼容的控制邏輯。8路轉換開關能直接連通8個單端模擬信號中的任何一個。其內部結構如圖8所示。ADC0809沒有內部時鐘，必須由外部提供，其范圍為101280kHz。典型時鐘頻率為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個通道的模擬量輸入端。可輸入05V待轉換的模擬電壓。D0D7：8位轉換結果輸出端。三態(tài)輸出，D7是最高位，D0是最低位。A、B、C：通道選擇端。當CBA=000時，IN0輸入；當CBA=111時，IN7輸入。ALE：地址鎖存信號輸入端。該信號在上升沿處把A、B、C的狀態(tài)鎖存到內部的多路開關的地址鎖存器中，從而選通8路模擬信號中的某一路。START：啟動轉換信號輸入端。從START端輸入一個正脈沖，其下降沿啟動ADC0809開始轉換。脈沖寬度應不小于100200ns。EOC：轉換結束信號輸出端。啟動A/D轉換時它自動變?yōu)?/p>

10、低電平。OE：輸出允許端。CLK：時鐘輸入端。ADC0809的典型時鐘頻率為640kHz，轉換時間約為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ALE為高電平時，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，所有的內部寄存器清零，在下降沿時，開始進行A/D轉換，此期間START應保持低電平。在START下降沿后10us左右，轉換結束信號變?yōu)榈碗娖?，EOC為低電平時，表示正在轉換，為高電平時，表示轉換結束。OE為低電平時，D0D7為高阻狀態(tài)，OE為高電平時，

11、允許轉換結果輸出。2.2 鍵盤和顯示電路（1）鍵盤 本實驗鍵盤采用4X4矩陣鍵盤組成。如下圖所示：（2）顯示顯示部分為4個共陽極的七段數碼管，4個七段共陽極數碼管的adp字段的引腳分別由4個OC門同相驅動器驅動。4個共陽極7段數碼管如下圖所示：系統(tǒng)軟件的設計及流程圖3.1 A/D轉換 本實驗采用的是查詢方式進行轉換，查詢方式的流程圖如下圖所示： 3.2 標度變換該單片機系統(tǒng)中，被測量經過A/D轉換，均統(tǒng)一為0255二進制碼，因此要把A/D轉換的數碼X變換成被測量的實際數值。電路圖及仿真效果圖本次實驗的電路圖如下圖所示： 仿真效果圖如下所示：結論：單片機具有體積小，功耗低，功能強，通用性好，性價

12、比高易組裝成機電儀一體化的各種智能控制設備和儀器，儀表。面向在線應用，能針對各類控制任務的簡繁靈活配置，因而能獲得最佳的費效比。易于實現規(guī)劃設計，避免不必要的二次開發(fā)過程，減少系統(tǒng)的研發(fā)費用，產品升級周期短。易于多機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，適應溫度范圍廣，能在各種惡劣環(huán)境下可靠地工作。指令精簡，實用，系統(tǒng)設計靈活易于推廣運用。心得與體會自擬。附錄1：參考資料。（1）模擬電子技術基礎 高等教育出版社（2）電子測量技術 電子工業(yè)出版社（3）單片微型計算機應用與開發(fā) 航空航天大學出版社（4）MCS-51單片機實用子程序設計 哈爾濱工業(yè)大學出版社附錄2：實驗源程序。

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 : 延時子程序，延時時間為 1ms * x * 輸入 : x (延時一毫秒的個數) * 輸出 : 無 */ 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;/取個位值 num_2=(D_value-num_1)*10/1;/取小數點后第一位值 num_3=(D_value-num_1)*10-num_2)*10/1;/取小數點后第二位值/* * 名稱： Display(uchar k) * 功能： 將參數分成十位、個位分別顯示* 輸入： k (鍵盤數值) * 輸出： P0口輸出七段碼，P2口輸出位選碼*/ void Display() P0 = tablenum_1&0 x7f; /需顯示小數點 w_select3=1; Delay_1ms(1); /顯示5ms個位 w_select3=0; /消隱 P0 = tablenum_2; w_select2=1; Delay_1ms(1); /顯示5ms小數點后第一位w_select2=0; /消隱 P0 = tablenum_3; w_select1=1; Delay_1ms(1); /顯示5ms小數點后第二位/* * 名稱 : Main() * 功能 : 主函數